6级自动化 超声波倒车雷达系统的设计.docx

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6级自动化超声波倒车雷达系统的设计

摘要

采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，将汽车的挡位推到R挡，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险扛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，从而计算出车体与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由LED显示器和蜂鸣器声发出警示信号，从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。

整个过程，驾驶者无须回头便可知车后的情况，使停车和倒车更容易，更安全。

本文在查阅、分析国内外倒车雷达系统相关技术的基础上，结合最新研究成果，对基于超声波测距的倒车雷达预警系统的研制进行了深入探讨和研究。

该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对其进行方案分析，构建了倒车雷达预警系统的系统构架和设计方案；在硬件电路中，详细阐述了运用单片机技术实现的可视倒车雷达预警系统的测距实现原理，分析了以AT89S52单片机为主控单元的系统硬件设计，并通过系统仿真研究，验证了系统的可靠性和可行性。

关键字：

超声波；倒车雷达；传感器；AT89S52单片机

ABSTRACT

Theultrasonicdistanceprinciple,driversinreverse,thegearstopushthecarbackandstartagainstRradar,underthecontrolofthecontroller,thedevicetocarryontherearinsurancesendultrasonicprobe,obstacle,sensor,echosignalafterreceivingechosignalcontroller,whichcalculateddataprocessing,thedistancebetweenthebodyandtheobstaclesandobstacles,thenLEDbyawarningsignalandnoise,thusmakethedriversreversenotmaskobstacles.Thewholeprocess,withoutturningandcardriversthatafter,parkingandreverseeasier,moresafety.

Basedontheanalysisofdomesticconsulting,reverseradarsystemonthebasisofrelevanttechnology,combiningthelatestresearchresultsofthebasedonultrasonicrangingback-draftradarwarningsystemisdiscussedandstudied.Thissystemisdividedintorangefindermodule,thesystemcontrolmoduleanddisplayalarmingmodule,andcarriesontheanalysis,toconstructthebackingoftheearly-warningradarsystemarchitectureanddesignscheme,Inthehardwarecircuit,thispaperexpoundstheapplicationofvisualizationtechnologyrealizationoflocationback-draftradarwarningsystem,andanalyzestherealizationprincipleforthecontrolunitofAT89S52SCMsystemhardwareandsoftwaredesign,andthroughthesystemsimulationverifiedthefeasibilityandreliabilityofthesystem.

Keywords:

ultrasonicsensors,radar,reversingAT89S52SCM.

1绪论1

1.1倒车雷达防撞的意义1

1.2倒车雷达的发展过程2

1.3本文主要内容4

2系统构建与方案设计5

2.1系统设计要求5

2.2系统构建5

2.3系统方案设计6

2.3.1测距系统方案设计6

2.3.2控制系统方案设计10

2.3.3显示报警系统方案设计11

2.3.4系统探测范围及传感器布点的确定11

2.4本章小结13

3系统硬件设计14

3.1系统硬件设计思想14

3.2测距系统设计15

3.2.1超声波发射模块电路设计15

3.2.2超声波接收模块电路设计18

3.2.3测温电路设计21

3.3控制系统设计23

3.3.1AT89S52单片机最小系统设计24

3.3.2串行通信接口设计25

3.3.3换向选通电路设计26

2.3.4电源模块电路设计27

3.3显示报警模块电路设计29

3.3.1显示模块电路设计29

3.3.2报警模块电路设计30

3.4本章小结31

3仿真32

4.1系统模糊控制器设计33

4.2建立输出与输入变量的数学关系模型36

4.3SIMULINK仿真及参数的调整38

4.4仿真效果分析39

4.5本章小结41

5总结与展望42

致谢43

参考文献44

附录46

1绪论

自2002年以来，家用轿车成为继购房之后的又一大消费热点。

据新华社报道，2003年4月份中国轿车产量高达16.69万辆，同比增长83％；中国国家汽车行业“十五”规划研究组预测，2005年和2018年，全国轿车总有量将分别达到843—869万辆和1423—1542万辆，轿车需求量为110—121万辆和193—220万辆；国际汽车制造商协会也在最近预测，中国今年将成为第三大汽车市场，同时也证明中国将成为全球汽车配套服务产业的第四大市场，汽车用品及服务行业正赶上历史上从未有过的空前繁荣期。

另据有关专业机构统计，目前有车一族用于每辆新购汽车的平均装潢费用4500元。

现在是汽车越来越多，车位越来越多，泊位越来越小，新司机越来越多，女司机越来越多，刮蹭等倒车事故越来越多，因倒车事故引发的纠纷越来越多。

以上的事实及数字读起来索然无味，但却实实在在地告诉我们一种消费的趋势正在形成，一片近乎空白的市场已凸现眼前。

现在汽车出厂大多都不配备倒车雷达，有安装倒车雷达的车也是和倒车雷达厂家合作生产，基于此，计划自主设计开发一种主要用于售后市场的、结构简单、制作方便、成本低廉的倒车雷达。

1.1倒车雷达防撞的意义

“往后倒一点，再往后，打方向盘，打多了，回一点再倒，好，停。

”相信一般的车主在停车场泊位时，都会遇到车辆保管员的“热情招呼”。

车技纯熟的倒也与人工提示配合默契；车技一般、方向感较差的，就经常使负责指挥的那位人士高度紧张，脾气急躁的还少不了挤兑车主几句。

可是，并不是所有车主都有幸得到人工倒车指引，比如，有时回家晚了，一个人慢慢倒车，不小心还真容易磕磕碰碰，更有甚者，倒车时没注意到车后有个小孩老人什么的，后果就会比较严重。

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”因此应运而生，而且，越来越先进的产品电投放到市场中，广为人知。

倒车雷达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对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。

1.2倒车雷达的发展过程

倒车雷达，又称泊车辅助系统，或称倒车电脑警示系统。

它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。

它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、倒车和启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。

现在市面上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，将汽车的挡位推到R挡，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，从而计算出车体与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由显示器显示距离并发出警示信号，从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。

整个过程，驾驶者无须回头便可知车后的情况，使停车和倒车更容易、更安全。

具体地说，倒车雷达的工作原理为：

首先连接电源并打开，车辆进入倒挡时，探测器主机自动进入工作状态，同时显示器波段亮起。

然后，用专用钻头在保险杠上开孔，并将探测器分别装入孔内。

根据车主倒车和停车的习惯，四个探头探测器分别安装在汽车的尾部或者两侧安装两个。

安装好探测器主机在适当的位置，将显示器夹在车内后视镜上，就开始正常工作。

通常，倒车雷达由超声波传感器（俗称探头>、控制器和显示器（或蜂鸣器>等部分组成。

倒车雷达一般采用超声波测距原理，在控制器的控制下，由传感器发射超声波信号，当遇到障碍物时，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其他警示信号，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。

在几年的时间里，随着技术发展和用户需求的变化，倒车雷达经过了大致六代的发展。

第一代：

倒车时通过喇叭提醒。

“倒车请注意”想必不少人还记得这种声音，这就是倒车雷达的第一代产品，现在只有小部分商用车还在使用。

只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意。

从某种意义上说，它对司机并没有直接的帮助，不是真正的倒车雷达。

价格便宜，基本属于淘汰产品。

第二代：

采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。

这是倒车雷达系统的真正开始。

倒车时，如果车后1.8M—1.5M处有障碍物，蜂鸣器就会开始工作。

蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。

但没有语音提示，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。

第三代：

数码波段显示具体距离或者距离范围。

这代产品比第二代进步很多，可以显示车后障碍物离车体的距离。

如果是物体，在1.8M开始显示；如果是人，在0.9M左右的距离开始显示。

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，黄色代表警告距离，红色代表危险距离必须停止倒车。

第三代产品把数码和波段组合在一起，但比较实用，但安装在车内不太美观。

第四代：

液晶荧屏动态显示。

这一代产品有一个质的飞跃，特别是屏幕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障碍物的距离，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。

第五代：

魔幻镜倒车雷达。

结合了前几代产品的优点，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2M以内的障碍物，并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。

魔幻镜倒车雷达可以把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能。

因为其外形就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内后视镜的位置。

而且颜色款式多样，可以按照个人需求和车内装饰选配。

第六代：

整合影音系统。

它