超声波测距汽车倒车防撞雷达设计.docx

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超声波测距汽车倒车防撞雷达设计

目录?

摘要1

?

关键词1

1，引言3

1．1倒车雷达研究的背景及意义3

1．2国内外倒车雷达的发展现状3

2，超声波测距4

2.1超声波测距的基本原理4

2.1.1认识超声波5

2.1.2利用超声波测距5

2.2超声波倒车雷达系统工作原理5

2.2.1系统工作原理框图6

3，超声波倒车雷达的芯片选择6

3.1单片机控制芯片6

3.2超声波发送和接收芯片6

3.3声光报警电路芯片6

3.4测温电路芯片6

4，超声波倒车雷达硬件设计7

4.1超声波倒车雷达的工作原理7

4.2超声波发射电路8

4.3超声波接收电路9

4.4声光报警电路10

4.5测温电路10

4.6显示电路10

4.7电源电路10

5，软件设计11

5.1系统程序的设计11

5.2.1超声波倒车雷达的算法设计12

5.2.2主程序13

5.2.3超声波发生子程序18

5.2.4超声波接收中断程序18

5.2.5显示子程序19

6，结束语19

7，致谢

8，参考文献

题目：

基于超声波测距汽车倒车防撞雷达

随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和

倒车所引发的事故也越来越多。

这些事故常常给驾驶员带来许多的麻烦，因此，

有助于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。

倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，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

驾驶员泊车和启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的

死角和视线模糊的缺陷。

本文介绍了以AT89C2051单片机为核心的一种低成本、

高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统，该倒车雷达根

据超声波测距原理研制，采用温度补偿技术、开机自检技术和优化的软硬件技术，

将测得的结果送至数码管显示，同时进行三级声光报警。

驾驶员只需坐在驾驶室

就能做到心里有数，极大的提高了泊车和倒车时的安全和效率。

关键词：

倒车雷达、超声波、单片机

AT89C2O51

Title:

Designcarreversingaidsystemsbasedonultrasonic

detectionsAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomyofyoucountry,moreandmorepeople

haceowedtheircars,atthesametime,moreandmoreaccidentsoccur

becauseofparingandreversing.thecarreservingaidsystemwhichcan

helpdriversparkingisinvented.

Thecarreservingaidsystmisalsocalled"parkingauxiliaryunit",it

istheautomobilesafeparkingauxiliaryunit,whichcanusesoundora

moredirectdemonstrationtoshowthedrivertheobstaclesituation

around.Thusrelievethedifficultyoflookingaheadandbackwhenparking

orstartingvehicles,andhelpthedrivetoeliminatethedeadangleof

thefieldofvisionandtheflawofsight.Thispaperintroducesalow

cost,high-accuracy,micro-miniaturzation,digitaldisplayand

acousto-opticsalarmintelligentparkingradarthatbasedonMCU

AT89C2051.Theback-draftradardevelopsonthebasisofuitrasonic

rangingprinciple.Itusesthetemperaturecompensationtechnology,the

openingmachineself-checkingtechnologyandtheoptimizedsoftware

technology,theresultobtainedwillbedeliveredtothedigitaltubeand

showed.Atthesametime,thethreelevelsofacusto-opticsalarmwillwork,

Thedriveronlyhastositinthecabandcanknowfairlywell.Thusthe

drivingsecurityandefficiencyenhanceenormously.

Keywords：

1引言1.1

倒车雷达研究的背景及意义

随着我国经济的飞速发展，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。

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的许多麻

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，倒车

雷达的加装可以解决驾驶人员后顾之忧，大大降低了倒车事故的发生。

倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，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

驾驶员泊车和启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的

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

感应装置发生超声波，然后通过反射回来的超声波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。

1.2国内外倒车雷达的发展现状

通常的倒车雷达主要由感应器（探头）、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，并将接受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度辐射，检测目标，能探索到那些低

于保险杠而驾驶员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，提醒驾驶员汽车距后面物体还有多少距离，到

危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示驾驶员停车。

根据感应器种类不同，倒车

雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式。

粘贴式感应器后有1层胶，可直接粘在后

保险杠上；钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌进去；悬挂式

感应器主要用于载货车。

根据显示设备种类不同，倒车雷达又可分为数字式、颜

色式和蜂鸣式。

数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，

直接有数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确到1厘米，让驾驶员一目了然。

倒车防撞雷达发展到现在已经历经5代。

第一代的倒车雷达系统是轰鸣器。

倒车时，如果车后1.5米-1.8米处有障

碍物，轰鸣器就会开始工作，轰鸣越急，表示车辆离障碍物越近。

没有语音提示，

也没有距离显示，虽然司机知道有障碍物，但不能确定障碍物离车有多远，对驾

驶员帮助不大。

第二代倒车雷达可以显示车后障碍物离车的距离。

这一代产品有两种显示方

式，数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别：

绿色代表

安全距离，表示障碍物离车体距离有0.8米以上；黄色代表警告距离，表示离障

碍物的距离只有0.6米-0.8米；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到0.6米的距离，必须停止倒车。

第三代用液晶荧屏显示，特别是荧屏显示开始出现动态显示系统。

不用挂倒

档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围的障碍物的距离。

该雷达动态显示，色彩清晰漂亮，外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很

方便。

不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报

也较多。

第四代魔幻镜倒车雷达，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，

可全天候准确地测知2米内的障碍物，并一不用等级的声音提示和直观的显示提

醒驾驶员。

魔幻镜倒车雷达把后视镜倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气

污染显示等多功能整合在一起，并设计了语音功能，是目前市面上最先进的倒车

雷达系统。

其外型就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内

倒视镜的位置。

第五代倒车雷达是专门为高档轿车生产的，它的整合了高档轿车具备的影音

系统，可以在显示器上观看DVD影像。

因为是新品，售价也较高。

倒车雷达的发展实际上已经融入了整车的设计，随着技术的成熟，价格的降

低，倒车雷达将会逐渐普及成为标准配置。

2，超声波测距

2.1超声波测距的基本原理

1、超声波发生器

为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。

总体上

讲，超声波发生器可以分为两大类：

一类是用电气方式产生超声波，一类是用机

械方式产生超声波。

电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有

加尔统笛、液哨和气流旋笛等。

它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各

不相同，因而用途也各不相同。

目前较为常用的是压电式超声波发生器。

2、压电式超声波发生器原理

压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。

超声波发生器

内部结构如图1所示，它有两个压电晶片和一个共振板。

当它的两极外加脉冲信

号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共

振板振动，便产生超声波。

反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超

声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波

接收器了。

3、超声波测距原理

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波

在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即

停止计时。

超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就

可以计算出发射点距障碍物的距离（s），即：

s=340t/2

超声波是指振动频率大于20KHz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，

超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。

超声

和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方

式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播