倒车雷达系统的设计毕业论文Word文档格式.docx

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3.4转接板-13-

4系统硬件设计-16-

4.1SPCE061A-16-

4.1.1SPCE061A-16-

4.1.2电源模块-16-

4.1.3放音模块-17-

4.2超声波测距模组电路原理-18-

4.2.1超声波谐振频率发生电路,调理电路-18-

4.2.2超声波回波接受处理电路-18-

4.2.3超声波测距模组电源接口-19-

4.2.4超声波测距模式选择跳线-19-

4.2.5超声波测距模组接口-20-

4.3转接板电路-20-

4.4显示电路-21-

5系统软件设计-22-

5.1超声波测距原理-22-

5.2软件结构-23-

5.3各模块程序说明-23-

5.3.1超声波测距程序-23-

5.3.2语音播放程序-27-

5.3.3显示刷新程序-29-

5.3.4主程序-30-

6连接与操作说明-33-

结论-36-

致　谢-37-

参考文献-38-

附录-39-

1引言

1.1倒车雷达简介

倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。

一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。

倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；

接收方式有无线传输和有线传输等。

本方案采用语音提示的方式，利用SPCE061A单片机所具备的单芯片语音功能，外接三个超声波测距模组，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（0.35m~1.5m）围的障碍物。

1.2系统芯片选用

倒车雷达选用80C51和凌阳16位单片机SPCE061A都能实现，但是再本次设计中我最终选用的是凌阳16位单片机SPCE061A来实现，具体原因是因为凌阳16位单片机SPCE061A在使用上要比80C51系列更强大，也更便于应用，但最为主要的原因是凌阳16位单片机SPCE061A在功能上多了语音播放和语音识别功能这就给本次的倒车雷达系统的设计更完善同时也减少了其他不必要的设计。

”

2系统总体方案

2.1系统硬件结构

本系统以SPCE061A为核心，使用凌阳科技教育推广中心的61板，三个超声波测距模组依次排布，组成线阵的传感器阵列；

另外，接有转接板、发光二极管显示模块。

系统组成以下图所示：

图2.1系统硬件结构图

SPCE061A单片机作为主控芯片，通过I/O端口来控制CD4052，以选择不同的传感器通道；

本方案采用IOB0和IOB1控制CD4052的A0和A1，而IOB2作为检测超声波模组返回的信号，IOB3作为控制超声波模组发射超声波信号的使能控制端口。

这样通过CD4052的通道切换，就可以利用较少的端口来完成多个模组的切换使用了。

另外，超声波测距模组采用的是脉冲测量法，其实是测量发射超声波的时刻与接收到反射回波信号的时刻之间的时差，利用超声波在空气中传播速度已知的条件，计算出被测目标与传感器之间的距离。

而为了保证测量的可靠，检测回波信号时，采用SPCE061A的外部中断对回波的上升沿进行检测，而且利用定时器B进行计时。

在显示控制方面，系统分别利用IOA8、IOA9、IOA10三个端口控制三个发光二极管。

2.2系统实现功能

利用SPCE061A单片机、三个超声波测距模组实现超声波倒车雷达，要求具有下述功能：

（1）2米之探测到障碍物

（2）自动显示距离

（3）倒车语音提示

本方案要求所有的语音资源、程序代码都存放在一颗SPCE061A片Flash当中；

当语音播报时，如检测到左后方有障碍物，则用语音播放：

“左后方”，如右后方有障碍物，则语音播方“右后方”；

当检查到中间的传感器探测围有障碍特时，语音播放：

“后方”。

而连续播放提示的间隔，要大于或等于3秒，以免过于频繁的播报语音。

3核心器件简介

本系统采用SPCE061A单片机作为主控制器，传感器模块采用凌阳大学计划的“超声波测距模组”。

另外，为了使这三个传感器模块能够组合在一起，并且可靠的工作，还需要一个转接板，可以利用4052模拟开关器件制作；

需要外接三个发光二极管。

下面分别介绍这些模块的特性。

3.1SPCE061芯片

3.1.1SPCE061A简介

SPCE061A是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，具有易学易用、效率较高的一套指令系统和集成开发环境。

在此环境中，支持标准C语言，可以实现C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放和语音识别的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件：

SPCE061A片还集成了一个ICE（在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而ICE接口不占用芯片上的硬件资源，结合凌阳科技提供的集成开发环境（unSPIDE），用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；

而程序的下载（烧写）也是通过该接口实现。

下图为SPCE061A单片机的部结构框图

图3.1SPCE061部结构图

3.1.2芯片特性

Ø

16位μ’nSP微处理器；

工作电压：

核工作电压VDD为3.0~3.6V（CPU），IO口工作电压VDDH为VDD~5.5V（I/O）；

CPU时钟：

0.32MHz~49.152MHz；

置2K字SRAM；

置32K闪存ROM；

可编程音频处理；

晶体振荡器；

系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电小于2μA3.6V；

2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）；

2个10位DAC（数-模转换）输出通道；

32位通用可编程输入/输出端口；

14个中断源可来自定时器A/B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；

具备触键唤醒的功能；

使用凌阳音频编码SACM_S240方式（2.4K位/秒），能容纳210秒的语音数据；

锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；

32768Hz实时时钟；

7通道10位电压模-数转换器（ADC）和单通道声音模-数转换器；

声音模-数转换器输入通道置麦克风放大器和自动增益控制（AGC）功能；

具备串行设备接口；

低电压复位（LVR）功和低电压监测（LVD）功能；

置在线仿真（ICE，In-CircuitEmulator）接口。

3.2SPCE061A精简开发板

SPCE061A精简开发板（简称61板），是以凌阳16位单片机SPCE061A为核心的精简开发－仿真－实验板，大小相当于一扑克牌，是“凌阳科技大学计划”专为大学生、电子爱好者等进行电子实习、课程设计、毕业设计、电子制作及电子竞赛所设计的，也可作为单片机项目初期研发使用。

61板除了具备单片机最小系统电路外，还包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，采用电池供电，方便学生随身携带！

！

使学生在掌握软件的同时，熟悉单片机硬件的设计制作，锻炼学生的动手能力，也为单片机学习者和开发者创造了一个良好的学习条件和开发新产品的机会！

61板上有调试器接口（Probe接口）以及下载线（EZ_Probe）接口，分别可接凌阳科技的在线调试器、简易下载线，配合unSPIDE，可方便地在板上实现程序的下载、在线仿真调试。

61板上的主要功能模块如下：

SPCE061A单片机最小系统外围电路模块；

电源输入模块；

音频电路（包含MIC输入、DAC音频功放输出）模块；

按键模块；

I/O端口接口模块；

调试、下载接口模块；

下图为61板的实物图

图3.261板实物图

3.3超声波测距模组

超声波测距模组是为方便学生进行单片机接口方面的学习专门设计的模块，超声波测距模组可以方便地和61板连接，可应用在小距离测距、机器人检测、障碍物检测等方面，可用于验证方车辆倒车雷达以及家居安防系统等应用方案验证。

下图3.3为超声波测距模组的结构框图：

图3.3超声波测距模组结构图

主要功能:

三种测距模式选择跳线J1（短距、中距、可调距）：

1.短距：

10cm~80cm左右（根据被测物表面材料决定）；

2.中距：

80cm~400cm左右（根据被测物表面材料决定）；

3.可调：

围由可调节参数确定；

使用方法：

一般应用时，只需要用10PIN排线把J8与SPCE061A的IOB低八位接口接起来，同时设置好J7、J1、J2跳线就完成硬件的连接了。

不同测距模式的选择只需改变测距模式跳线J1的连接方法即可。

提供给模组的电源必须在4.5V以上，而且尽量保持电源电压的稳定。

模组工作的性能与被测物表面材料有很大关系，如毛料、布料对超声波的反射率很小，会严重影响测量结果。

电源输入:

模组提供了两种电源输入方式，一为用61板通过10PIN排线为模组供电（61板上J5选择5V要求最好不要低于4.5V），此时要把J9跳到5V的一端；

另一为直接为模组供电，通过模组上的电源输入口J7引入，此时需要把J9跳线跳到IN的一端。

外接电源仅是为了给模组提高超声波发射功率、提高后级运放性能用，最高不要超过12V。

模组外接电源接口（J7）以及供电方式选择跳线（J9）如图3.4所示：

图３.4模组外接电源接口及供电方式选择跳线

测距模式选择:

声波测距时，超存在余波干扰问题，所以针对不同测距围会有不同的处理方法。

模组提供了测距模式选择跳线（J1），可以选择短距测量模式、中距测量模式，或距离可调模式。

而针对前两种测量模式，提供了不同参数的例程序，跳线选择不同的模式时，要选用相对应的程序进行测量；

跳线选择LOW时为近距测量模式，选择HIG时为中距测量例程，选择SET时为距离可调模式；

凌阳科技大学计划上提供了短距测量模式和中距测量模式的完整源程序。

如果用户对超声波测量原理有较深的了解，可以选用距离可调（SET）模式。

模组测距模式（测量距离围）选择跳线J1如图3.5所示：

图3.5模组测距模式选择跳线

使用方式：

使用时，用户需把前面的电源输入跳线J7、模式选择跳线J1设置好后，还要把跳线J2短接起来，然后利用排线把J8与SPCE061A的IOB口低八位端口相接，即可使用了。

使用时J2跳线和J8跳线的连接方法如下图3.6所示：

图3.6J2跳线和J8接口的位置示意图

3.4转接板

因为使用多组超声波模组，本方案需要使用一块CD4052模拟