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毕业设计论文汽车倒车防撞报警系统论文

毕业设计任务书

专业电子工艺与管理

年级XXX班级一班

姓名_XXX学号XXX

超声波倒车雷达

摘要

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，本文介绍了以SPCE061A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。

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）范围内的障碍物。

关键词：

倒车雷达超声波单片机SPCE061A

第1章前言……………………………………………………………………1

第2章实现功能………………………………………………………………2

第3章核心器件简介……………………………………………………………3

3.1SPCE061A……………………………………………………………………………3

3.1.1SPCE061A简介………………………………………………………………4

3.1.2芯片特性……………………………………………………………………4

3.2SPCE061A精简开发板…………………………………………………………4

3.3超声波测距模组………………………………………………………………5

3.4转接板…………………………………………………………………………9

第4章系统总体方案…………………………………………………………11

第5章系统硬件设计…………………………………………………………12

5.1SPCE061A精简开发板电路原理……………………………………………12

5.1.1SPCE061最小系统…………………………………………………………12

5.1.2电源模板…………………………………………………………………12

5.1.3放音模板……………………………………………………………13

5.2超声波测距模组电路原理……………………………………………………13

5.2.1超声波谐振频率发生电路、调理电路……………………………………13

5.2.2超声波回波接受处理电路………………………………………………14

5.2.3超声波测距模组电源接口………………………………………………14

5.2.4超声波测距模式选择跳线………………………………………………15

5.2.5超声波测距模组接口……………………………………………………15

5.3转接板电路………………………………………………………………………15

5.4显示电路……………………………………………………………………16

第6章系统软件设计…………………………………………………………17

6.1超声波测距原理……………………………………………………………………17

6.2软件结构……………………………………………………………………………18

6.3各模块程序说明……………………………………………………………………18

6.3.1超声波测距程序……………………………………………………………18

6.3.2语音播放程序………………………………………………………………22

6.3.3显示刷新程序…………………………………………………………23

6.3.4主程序………………………………………………………………25

第7章连接与操作说明………………………………………………………26

参考文献……………………………………………………………………29

致谢……………………………………………………………………………30

第一章前言

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）范围内的障碍物。

第二章实现功能

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.可以语音提示模组探测范围内（0.35m~1.5m）的障碍物；

2.语音提示可指明哪一个方向（或区域）有障碍物在探测范围内；

3.利用三个LED发光二极管表示三个传感器探测范围内是否有障碍物，当在探测范围内有障碍物时，发光二极管以一定频率闪烁，闪烁的频率以距离定，距离越近频率越高。

本方案要求所有的语音资源、程序代码都存放在一颗SPCE061A片内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范围内有障碍特时，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。

第三章核心器件简介

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芯片特性

3.1.1SPCE061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片内还集成了一个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单片机的内部结构框图

　　　　　　　　　　　　　　　图3.1SPCE061内部结构图

3.1.2芯片特性

..16位μ’nSP微处理器；

..工作电压：

内核工作电压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；

..内置2K字SRAM；

..内置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2μA@3.6V；

..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-数转换器输入通道内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；

..内置在线仿真（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，大小相当于一张扑克牌，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：

范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