超声测距—汽车倒车雷达的设计学位论文.doc
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1、太原工业学院毕业设计(论文)学 位 论 文超声测距汽车倒车雷达的设计作 者 姓 名: 学 科 专 业: 通信工程 学 号: 指 导 教 师: 教授 完 成 日 期: 太原工业学院Taiyuan Institute of TecV太原工业学院毕业设计(论文)35诚信申明本人申明:本人所提交的毕业设计(论文)超声测距汽车倒车雷达的设计的所有材料是本人在指导教师指导下独立研究、写作、完成的成果,设计(论文)中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果,均在设计(论文)中加以说明;有关教师、同学和其他人员对我的设计(论文)的写作、修订提出过并为我在设计(论文)中加以采纳的意见、建议,均已在我的致谢
2、辞中加以说明并深致谢意。本设计(论文)和资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。特此申明。本人签名: 2013年06月09日毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目: 超声测距汽车倒车雷达的设计 系部: 电子工程系 专业: 通信工程 学号: 学生: 指导教师(含职称): 专业负责人: 1设计(论文)的主要任务及目标随着科学技术的快速发展,超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说,人们可以具体利用的测距技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来,超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间,它将朝着更加高定位高精度的
3、方向发展,以满足日益发展的社会需求。现阶段声纳的发展趋势基本为:研制具有更高定位精度的被动测距声纳,以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要;继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳,实现超远程的被动探测和识别;研制更适合于浅海工作的潜艇声纳,特别是解决浅海水中目标识别问题;大力降低潜艇自噪声,改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑,未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨,与其他的测距仪集成和融合,形成多测距仪。随着测距仪的技术进步,测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在新的世纪里,面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。主要任务:提高超声波测距精度,减小测量盲区和扩大应用范
4、围。目标:通过超声波的发送和接收的时间差侧得距离,通过LED显示测得的距离。利用超声波的指向性强、能量消耗慢、传播距离远等特点设计实现生活中很多场合如汽车倒车、机器人避障、工业测井、水库液位测量等需要自动进行非接触测距的工作2设计(论文)的基本要求和内容基本要求:1)进行方案分析论证,原理综述,方法拟定。2)进行器件选择,电路设计与制作工作并进行系统联调.内容:了解超声波测距仪的原理;根据超声波测距仪原理设计出超声波测距仪的硬件结构电路;对设计的电路进行分析能够产生超声波,实现超声波的发送和接收,从而实现利用超声波方法实现测距;编写主程序和中断服务程序;以数字的形式显示测量距离;总体分析设计方
5、案。3主要参考文献1 张永瑞. 电子测量技术基础M . 西安电子科技大学出版社, 1994.2 汪德彪. MCS - 51单片机原理及接口技术M . 电子工业出版社, 2007.3 徐英慧,等. ARM 嵌入式系统设计基于S3C2410 与LinuxM . 北京航空航天大学出版社, 2007.4 孙琼. 嵌入式L inux应用程序开发详解M . 人民邮电出版社, 2006.5 马忠梅,李善平,等. ARM&L inux嵌入式系统教程M . 北京航空航天大学出版社, 2004.6 王其民. L inux实务操作及程序应用M . 中国青年出版社, 2001.7 张谦琳.超声波检测原理和方法.北京:
6、中国科技大学出版社,1993.108 九州.放大电路实用设计手册.沈阳:辽宁科学技术出版社,2002.59 樊昌元,丁义元. 高精度测距雷达研究.电子测量与仪器学报,2000.1010 苏伟,巩壁建.超声波测距误差分析.传感器技术,2004.11 永学等.1-Wire总线数字温度传感器DS18B20及应用.电子产品世界,2003.1212 胜全.D18B20数字温度计在微机温度采集系统中的序编制. 南京:南京大学出版,1998. 313 M.Toda.Cylindrical PVDF film Transmitter and Receivers for Air Ultrasound.IEEE
7、trans Ultrasonic? Ferroelect.,Freq.ContL,200214 E.Maioneetal.TransducerDesign for Portable Ultrasound Enhanced TransdermalDrug-Delivery System.IEEE Trans.Ultrasonic Ferroelect.,Freq.Contr.,200215 HongjiangHe Jianyi Liu.The Design of Ultrasonic Distance Measurement System Based on S3C2410C.2008 Inter
8、national Conference on Intelligent Computation Technology and Automation16 WKappes, B Rockstroh, F Walte. Ultrasonic Testing Station for Wheel-Sets of Passenger Trains of the Deutshe Bahn AG.Insight.2001,43(11):751 -75317 M.Parrilia, J: J. Anaya, C. Fritsch. Digital signal processing techniques for
9、high accuracy Ultrasonic range measurementsJ, IEEE Trans on Instrumentation and Measurement, Aug. 2002:759-7634进度安排设计(论文)各阶段名称起 止 日 期1超声波测距的基本理论及测量方案3.43.242超声波测距系统的硬件设计3.254.203超声波测距系统的软件设计4.215.154测距系统实验与误差分析5.166.85结论与展望6.96.20超声波测距汽车倒车雷达的设计摘要本设计采用超声波测距,可用作汽车泊车安全辅助装置,能以声音和更为直观的LED 显示告知驾驶员汽车周围障碍物的
10、情况,解除了驾驶员在泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的烦扰,并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷,提高了泊车安全性。本设计硬件部分主要由单片机控制电路、超声波发射电路、超声波接收电路、数码管显示电路、电源电路和报警电路组成,软件部分主要由主程序、超声波发射接收子程序、距离计算子程序及显示子程序等部分组成。本设计由AT89C2051单片机控制时间计数,计算超声波自发射至接收的往返时间,利用超声波在空气中的传输速度,从而得到实测距离。该设计的电路设计合理简单、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量误差方面能够达到简单工业实用的要求。关键词:AT89C2051
11、,超声波,数码管,汽车倒车Car reversing radar design AbstractThis design uses the ultrasonic ranging, can be used for car parking safety auxiliary devices, to sound and more ocular LED display told the driver of the car around obstacles, lifting the driver in the parking and starting vehicles around when visitin
12、g caused the trouble, and help eliminate the vision blind Angle and the driver of sight fuzzy defects, improve the safety car parking.The design of hardware mainly by single-chip microcomputer control circuit, ultrasound circuit, ultrasonic receiving circuit, digital circuit, the pipe display circui
13、t and alarm circuit composition, the software of mainly by the main program, ultrasound receiving interruption program, distance subroutines and display subroutines components. This design by single chip microcomputer AT89C2051 control time count, the calculation to receive from launch ultrasonic ro
14、und-trip time, use of ultrasonic transmission speed in the air, so as to get the distance. The design of the circuit design simple, reasonable stable and good performance, test speed, simple calculation, easy to do real-time control, and in the measurement error can achieve simple industrial practic
15、al requirement.Key words: AT89C2051 ,Ultrasonic,Digital tube,Automobile reverse目 录1.绪论11.1课题研究背景及目的11.2课题国内外研究状况11.3系统整体方案的设计与论证32.超声波基本发展史及原理52.1超声波发展简史52.2超声波的应用62.3超生波测距方法93.系统整体设计113.1系统整体设计框图113.2硬件选型113.2.1超声波探头的中心频率及主要参数113.2.2单片机的选择133.2.3其他元器件的选择144.硬件电路设计154.1单片机外围电路设计154.2超声波发射电路设计154.3超声
16、波接收电路设计164.3.1CX2016A简介164.3.2超声波接收电路164.4LED显示电路194.5报警电路设计205.软件系统设计225.1 程序完成的功能225.2 编程语言的选择225.3 主要部分程序流程图.235.4 实现重要功能的程序的分析.23 5.4.1实现温度读取功能.23 5.4.2实现根据温度转化声速.25 5.4.3实现距离计算.25 5.4.4 主函数的结构与内容.256.结论.29参考文献.31致谢.33附录.34绪论1.1课题研究背景及目的随着科学技术的快速发展,超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说,可以被人类很好掌握的测距方法还为数不多
17、,因此,超声波测距就成为一个逐步蒸蒸日上而又有巨大潜力的技术手段及应用领域。对未来做合理预测,超声波测距仪将成为一种崭新的极其实用的测距仪器,在很多领域都将有很大的发展空间,更加高定位高精度将成为其方向发展,以满足日益发展的社会需要,如倒车雷达,工地及工业现场,声纳探测等方面都有其广泛的应用,经济,军事,文化方面都有重要的应用价值。毋庸置疑,未来的超声波测距仪将于自动化智能化接轨,与其他的测距仪集成和融合,形成多测距仪。随着测距仪的技术进步,测距仪从具有单纯判断动能,发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在新的世纪里,面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。随着社会飞速发展,人们生活水平的不断提
18、高,汽车愈来愈成为人们不可缺少的最常用的交通工具,交通安全问题变的日益严重。而通过研究汽车倒车雷达系统,可以达到很高的采集速率和精度。汽车倒车时可以检测车辆后面的障碍物、并显示其距离,至危险区域后会自动报警。本设计综合了电子技术、计算机技术、数据处理技术等知识,设计利用单片机控制的汽车倒车雷达超声波测距系统,实现汽车倒车的安全保障,这就是我设计的意义。1.2课题国内外研究状况我国倒车雷达从2000年开始起步,从最初只是法拉利、保时捷等高档车的专属配置,到今天成为许多经济型轿车的常用配置。历经十多年的探索发展,共计有六代的技术改良发生,根据其“性能价格”和“结构外观”,这几代产品分别有以下特点第
19、一代:倒车时通过喇叭提醒。“倒车请注意、倒车请注意!”,想必不少人还记得这种声音。现在第一代的倒车雷达只有小部分大卡车、泥头车在使用。只要司机挂上倒车档,喇叭就会响起,提醒周围的人注意。从某种意义上说,这对司机并没有直接的帮助,不是真正的倒车雷达,只是在提示路人小心。该类产品价格便宜,但基本属于淘汰产品。 第二代:采用蜂鸣器产生不同声音来提示驾驶员。在倒车时,蜂鸣器发出“嘀、嘀、嘀”的响声,这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时在车后一定距离内有障碍物,蜂鸣器就会开始工作,蜂鸣声音越急,表示车辆离障碍物越近。因为没有语音提示,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体有多远,所以
20、对驾驶员帮助不大。第三代:数码波段显示的倒车雷达系统。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。显示车后障碍物和车体之间距离的方式有两种:一种是数字显示方式,通过LED显示车体与障碍物间的距离;另一种是用颜色来区别:绿色代表安全距离,黄色代表警告距离,红色代表危险距离。这一代倒车雷达已经比较先进了,缺点是精确度不高、安装不美观。第四代:液晶荧屏动态显示。这一代的倒车雷达有一个质的飞跃,可以看清车体与障碍物之间的实际距离和其图像效果。此类倒车雷达不用挂倒车档,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
21、。但这一代的产品灵敏度不太高,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2米以内的障碍物,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。这一代倒车雷达的功能较多,但成本也比较高。第六代:整合影音系统。这一代倒车雷达是专门为高档轿车生产的。从外观上来看,它比第五代倒车雷达更为精致典雅;从功能上来看,它除了具备第五代产品的所有功能之外,还整合了高档轿车具备的影音系统,可以在显示器上观看
22、DVD影像,但相应的成本也更高。目前,国内市场上的倒车雷达产品主要由国外公司占据着。国内一些公司虽然也推出了相应的倒车雷达产品,但在质量上、市场份额上都无法与国外厂商相比拟。一些核心元器件,国内相同产品达不到国外水平或者无法生产。在倒车雷达等辅助倒车研究领域,美国、英国、德国等发达国家的此项技术远远领先于其他国家。汽车信息化技术研究在这些国家发展较早,更何况又在在微电子、半导体领域同样具备很多优势。所以,车载电子设备在这些国家或地区已经达到了相当高的水准,已经相当程度的普及了高科技车载电子设备。汽车工业的快速发展对辅助倒车领域产生立极大影响,很多国家已经出现了停车入位导航设备。奔驰车厂已经在使
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- 超声 测距 汽车 倒车 雷达 设计 学位 论文
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