毕业论文 基于单片机的汽车倒车雷达系统设计word档P51 精品.docx

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毕业设计（论文）

题目：

基于单片机的汽车倒车

雷达系统设计

班级：

10211

学号：

10

姓名：

指导老师：

二○一三年五月

摘要

随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。

交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车倒车防撞预警系统势在必行。

本设计是利用最常见的超声波测距法来设计的一种基于单片机的汽车倒车雷达系统。

本设计的主要是基于AT89C51单片机利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和AT89C51单片机结合于一体，设计出一种基于AT89C51单片机的汽车倒车雷达系统。

该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。

本设计论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。

在超声波测距系统功能和AT89C51单片运用的基础上，提出了系统的总体构成，对系统各个设计单元的原理进行了介绍，并且对组成各单元硬件电路的主要器件做了详细说明和选择。

本设计论文还介绍了系统的软件结构，并通过编程来实现系统功能和要求。

关键词：

汽车倒车雷达、AT89C51、超声波、测量距离、LED数码管

Abstract

Associalandeconomicdevelopmentofthetransportindustrybooming,thenumberofcarsinthefirstmatetoclimb.Trafficcongestionhasbecomeincreasinglyseriouscrashoccurredfrequently,resultingintheinevitablepersonalinjuryandeconomicloss,forthissituation,designafastresponse,highreliabilityandmoreeconomicalcarreversingcollisionwarningsystemisinevitableline.Themostcommondesignistheuseofultrasonicdistancemeasurementmethodtodesignamicrocontrollerbasedcarreversingradarsystem.

ThedesignismainlybasedonAT89C51microcontrollerfeaturesandadvantagesoftheuseofultrasound,ultrasonicrangingsystemandAT89C51microcontrollercombinedinonedesignacarbasedonAT89C51microcontrollerreversingradarsystem.Thesystemusessoftwareandhardwarecombinationofmethods.

Thepaperoutlinesthedesignofthedevelopmentofultrasonictestingandthebasicprinciplesexpoundedtheprincipleandcharacteristicsofultrasonicsensors.IntheultrasonicrangingsystemfunctionsandAT89C51monolithicapplication,basedontheoverallcompositionofthesystemproposed,eachofthedesignelementsofthesystemwereintroducedtheprincipleandhardwarecircuitforeachunitcomposedofthemaincomponentsofadetaileddescriptionandchoices.Thepaperalsodescribesthedesignofsystemsoftwarearchitecture,andisprogrammedtoimplementsystemfunctionsandrequirements.

Keywords:

carreversingradar,AT89C51,ultrasound,measuringdistance,LEDdigitaltube

第一章绪论

1.1概述

汽车倒车雷达全称叫“汽车倒车防撞雷达”，也叫“汽车泊车辅助装置”，是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成。

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、倒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，提高驾驶的安全性。

本毕业设计的内容是基于AT89C51单片机倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和AT89C51单片机结合于一体，设计出一种基于AT89C51单片机的汽车倒车雷达系统。

该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点

1.2设计目的及意义

随着经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。

对于公路交通事故的分析表明，80%以上的车祸事由于驾驶员反应不及所引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞。

奔驰汽车公司对各类交通事故的研究表明：

若驾驶员能够提早1S意识到有事故危险并采取相应的正确措施，则绝大多数的交通事故都可以避免。

其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。

倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。

而倒车事故给车主带来许多麻烦，例如撞上别人的车、消防水笼头，如果伤及儿童更是不堪设想。

有鉴于此汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生。

汽车倒车雷达的加装可以解决驾驶人员的后顾之忧，汽车倒车雷达的设计大大降低倒车事故的发生。

汽车倒车雷达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，解除驾驶员泊车和起动车辆时因前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员克服视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。

倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。

通过感应装置发出超声波，然后通过反射回来的超声波来判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。

只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离并做出提示。

通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。

感应器发出和接受超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。

感应器装在后保险杠上，以角45°辐射检查目标，能探索到那些低于保险杠而司机从后窗又难以看见的障碍物并报警，如花坛、蹲在车后玩耍的儿童等。

显示设备装在仪表板上，提醒驾驶员汽车据后面物体还有多少距离。

到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示司机停车。

我国倒车雷达从2000年开始起步，从最初只是奔驰、宝马等高档车的专利，发展到现在成为许多轿车的标准配置。

经过多年的发展，倒车雷达系统已经历了六代技术改良，不管从结构外观上还是性能价格上，这六代产品都各有特点，其中使用较多的是数码显示、荧屏显示、防炫目、和魔幻镜倒车雷达这四种。

因为，大力研究开发倒车雷达等主动式汽车辅助安全装置，将减少驾驶员的负担和判断错误，对于交通安全起到重要作用。

显然，此类产品的研发具有极大的现实意义和广阔的应用前景。

1.3测距方式的分析与比较

测距方式对系统测量精度及稳定性都有较大影响。

因此选择一种合适的测距方式对系统性能提高有很大帮助。

主要距离测量方式有激光测距、红外线测距、CCD摄象机和超声波测距这几种，它们各有优缺点，下面对它们各自的特点进行详细分析和比较。

（1）激光测距

激光测距装置是一种光子雷达系统，主要根据激光束传播时间确定距离。

具有测量时间短、量程大、精度高等优点，在许多领域得到了广泛应用。

但由于激光测距受天气、接收器表面摩损和污染等影响较大，使反射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少1/2到1/3损失很大，最终影响探测精度。

（2）红外线测距

红外线传播时的具有不易扩散的特点，显著的热效应和较强的穿透云雾的能力，在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线。

它主要应用于夜间行车或在军事上使用。

但是它比较容易受到光源和热源影响。

（3）CCD摄像机

CCD（ChargeCoupledDevice）摄像机即电荷耦合器摄像机，它是一种用来模拟人眼的光电探测器。

它具有尺寸小、质量轻、功耗小、噪声低、动态范围大、光计量准确等优良特性。

但目前价格较高，同时由于受软件和硬件的制约，成像速度较慢。

（4）超声波测距

超声波一般是指频率在40KHz以上的机械波，具有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点，超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。

超声波的谐振带宽、波束角可以通过制作工艺控制得很窄，有利于抗声波干扰设计；不受无线电频谱资源限制，易于抗电磁干扰设计。

超声波测距系统成本低、性能稳定可靠，同时超声波具有聚束、定向及反射、透射等特性，应用前景好。

通过对以上几种测距方式的分析比较，由于超声波指向性强、能量消耗缓慢、成本低、性能稳定可靠、在介质中传播距离远的优点，所以超声波测距方式在短距和低速测量方面比上述其它几种技术更具优越性。

因此本设计采用超声波测距方式。

第二章超声波的发展及测距原理

2.1超声波的发展与运用

一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年F．Galton的气哨实验，这是人类首次有效产生的高频声波。

由于当时电子技术发展缓慢，对超声波的研究造成了一定程度的影响，在之后的三十年中，超声波仍然是一个鲜为人知的东西。

人类直到第一次世界大战才学会利用超声波，这就是利用“声纳”的原理来探测水中目标及其状态，如潜艇的位置等。

40年代末期超声波治疗在欧美兴起，直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。

医学上最早利用超声波是在1942年，奥地利医生杜西克首次用超声波技术扫描脑部结构，以后到了60年代医生们开始将超声波应用于腹部器官的探测。

1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。

如今，由于超声波在物理化学方面的独特特性，已广泛应用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等，在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。

2.2超声波测距原理

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离

，式中的C为超声波波速。

由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表2-1列出了几种不同温度下的声速。

气温（℃）

0

5

10

15

20

声速（m/s）

331