本科毕业设计论文电子技术课程设计基于ise的倒车雷达设计.docx

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本科毕业设计论文电子技术课程设计基于ise的倒车雷达设计

成绩

课程设计说明书

课程设计名称：

电子技术课程设计

题目：

基于ISE的倒车雷达设计

学院：

电气与电子信息学院

学生姓名：

专业：

信息工程

学号：

指导教师：

日期：

2016年12月26日

基于ISE的倒车雷达设计

摘要：

现代社会车辆的数量越来越多，人们需要倒车泊车的频率也在日益增大，于是人们对于倒车泊车时的安全性和方便性要求越来越高。

本课题为基于ISE的倒车雷达设计，集距离测量，距离显示和危险报警于一体，以提高驾驶者在倒车泊车时的安全性和舒适性为目的而进行的设计。

在深入研究和参考各种关于超声波测距技术的基础上，开发了一款基于超声波测距的车辆倒车泊车雷达系统。

本系统根据驾驶员在实际倒车泊车过程中的需求设定了系统的技术指标，提出了基于超声波测距的整体设计方案。

系统选用HC-SR04超声波传感器构成超声波接发模块，通过发送超声波并接受返回的回响信号作为测距的数据来源，通过温度补偿后的超声波幅值检测法测距。

达到实时显示距离信息，且当该最小距离计入危险值时，系统会有报警提示。

系统以Basys2开发板为硬件核心，XilinxISE为软件开发核心。

系统主要包括以下模块：

DCM时钟管理模块，超声波接发模块，测距模块以及显示报警模块。

DCM时钟管理模块将晶振信号二分频作为整个系统工作时钟信号，确保系统的稳定性。

超声波接发模块发送超声波探测障碍物并记录回响信号间隔时间，作为测距模块数据来源。

测距模块利用基于温度补偿的超声波幅值检测法计算车辆与障碍物之间的距离。

显示报警模块实时显示距离信息，并根据阈值信息判断是否启动蜂鸣器报警。

模块分析部分给出了系统的每一个主要模块的流程图，并使用FPGA的VerilogHDL对系统的软件进行了编写。

本设计采用了XilinxISE软件对系统程序进行了综合，调试，和仿真。

根据仿真结果与给定指标判断该系统达到了预期的效果，作为相对简洁并且成本比较低的车辆雷达系统，具有一定实用价值的。

但系统仍有很多不足，比如没有对温度以及电磁波对系统的干扰考虑在内，未来可通增加温度矫正模块和抗电磁波干扰模块来提高系统的可靠性。

关键词：

超声波，测距，倒车雷达，Basys2，XilinxISE

Abstract：

Theincreasingnumberofvehiclesinmodernsociety,peopleneedtoreversethefrequencyofparkingisalsoincreasing,sopeopleforparkingwhenthesafetyandconveniencerequirementsaregettinghigherandhigher.TheISE-basedreversingradardesign,setdistancemeasurement,distancedisplayanddangerousalarminone,toimprovethedriverintheparkingandsecurityforthepurposeofthedesign.

Basedontheresearchofultrasonicrangingtechnology,areversingparkingradarsystembasedonultrasonicdistancemeasurementisdeveloped.Thissystemsetsupthetechnicalindexofthesystemaccordingtothedemandofdriverintheprocessofactualparkingandputsforwardtheoveralldesignschemebasedonultrasonicdistancemeasurement.ThesystemadoptsultrasonictransducerofHC-SR04toformtheultrasonictransmittingandreceivingmodule.Theultrasonicechoissentandthereturnedechosignalisusedasthedatasourceofthedistancemeasurement,andtheultrasonicamplitudedetectingmethodisadopted.Real-timedisplaydistanceinformation,andwhentheminimumdistanceintothedangerousvalue,thesystemwillalarm.

SystemtoBasys2developmentboardforthehardwarecore,XilinxISEforsoftwaredevelopmentcore.Thesystemmainlyincludesthefollowingmodules:

DCMclockmanagementmodule,ultrasonictransmitterandreceivermodule,rangingmoduleanddisplayalarmmodule.DCMclockmanagementmodulewillcrystaloscillatorsignalasawholesystemclockfrequencysignaltoensurethatthestabilityofthesystem.Ultrasonictransmitterandreceivermoduletosendultrasonicdetectionofobstructionsandrecordthetimeintervalofthereverberationsignal,asadistancemeasurementmoduledatasource.Therangemodulecalculatesthedistancebetweenthevehicleandtheobstacleusingtheultrasonicamplitudedetectionmethodbasedonthetemperaturecompensation.Thedisplayalarmmoduledisplaysthedistanceinformationinrealtime,andjudgeswhethertostartthebuzzeralarmaccordingtothethresholdinformation.

Themoduleanalysispartgivestheflowchartofeachmainmoduleofthesystem,anduseFPGAVerilogHDLtowritethesoftwareofthesystem.ThisdesignusestheXilinxISEsoftwaretocarryonthesynthesis,thedebugging,andthesimulationtothesystemprocedure.Accordingtothesimulationresultsandthegivenindex,itisconcludedthatthesystemachievesthedesiredeffect,whichisofpracticalvalueasarelativelysimpleandlowcostvehicleradarsystem.Butthesystemstillhasmanyshortcomings,suchasnotemperatureandelectromagneticinterferencetothesystem,takingintoaccountthefuturethroughtheadditionoftemperaturecorrectionmoduleandanti-electromagneticinterferencemoduletoimprovesystemreliability.

Keywords：

Ultrasonic,ranging,reversingradar,Basys2,XilinxISE

1绪论

1.1本课题研究的背景

近十年以来，我国每年车辆平均增长超过1500万辆，而汽车保有量更是达到了1.54亿辆。

十年前，汽车占所有车辆的比例为33.3%，如今这个数字已经增长到了58.5%。

群众的出行方式也从机动小型化转变为机动大型化、从摩托车出行转变为汽车出行，交通出行结构发生了根本性变化。

驾驶人和机动车数量的急剧增长，使得道路越来越拥挤，停车场越来越狭小，路况也越来越复杂给汽车驾驶员带来很大困难，常让驾驶员在倒车泊车时无所适从，稍不留神就会导致刮擦事故。

一方面，坐在车内座位上的驾驶员无法及时完全的了解车辆周边尤其是后方的环境，虽然所有的车辆都安装了后视镜，但都不可避免的存在盲区；另一方面，驾驶员在倒车时同时要兼顾车辆四周的情况，身体尤其是头部需要做一些幅度比较大的动作，这都对驾驶员的体力和脑力造成了一些无形的损耗，容易产生一些危险因素；倒车泊车是一种系统的，繁琐的行为，它的成功不但决定于驾驶员驾驶经验和技巧的成熟度而且还决定于驾驶员的操作灵敏度，任何一个环节出现问题都有可能造成该行为的失败。

倒车雷达，即汽车倒车泊车安全辅助装置，也称为倒车防撞雷达。

该装置能以声音或者更为直观的方式告知驾驶员车辆周围尤其是后方的障碍物的情况，能够有效降低驾驶员在倒车泊车时的困扰，提高车辆驾驶的安全性。

1.2本课题研究的意义

倒车雷达的出现大幅度降低了驾驶者的体力和脑力的消耗，使驾驶员在倒车泊车时，只需要坐在驾驶座位上不需要左顾右盼就可以了解车辆四周的环境，为驾驶员能在夜间光线不太明朗的情况下更加安全的倒车泊车提供了可能性，大幅度的降低了追尾刮擦事故发生的概率，提高了驾驶的安全性，减少了很多驾驶员的困扰。

本课题的倒车雷达系统采用了超声波来对距离进行测量，超声波具有声能衰减小，方向性好，穿透能力强和反射能力强等诸多优点，能有效提高系统的测距精度和广度。

采用功能强大的FPGA作为控制核心，在保证功能的前提下能有效降低成本并且易于制造和使用。

同时采用了LCD对距离进行实时显示，距离小于设定的阈值是通过声音报警器报警，具有集成度高的特点。

本课题的研究具有一定实用价值。

1.3倒车雷达的国内外发展现状

近几年来，世界倒车雷达产品的产量成明显的增长趋势。

2009年该类产品的产量为1756万套，到2013年就增长到了4199万套，其中，以中国为代表的中低端产品产量的急剧增长是推动全球该类产品产量增长的主要因素。

据统计，中国倒车雷达产品的总产量在2013年达到了1349万套，占全球总产量的