超声波倒车测距系统设计.doc

南昌工程学院毕业设计(论文)信息工程学院系（院）电子信息工程专业毕业设计（论文）题目基于超声波检测的倒车雷达设计（硬件设计）学生姓名崔凯班级2007电子信息工程学号2007100153指导教师曾任贤完成日期2011年06月24日基于超声波检测的倒车雷达设计(硬件设计)ParkingSensorDesignBasedOnUltrasonicTesting(hardwaredesign)总计毕业设计（论文）41页表格3个插图24幅I摘要近年来，我国的汽车数量进一步增加。在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。因此，增加汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。为此，设计了以单片机为控制核心，利用超声波检测实现无接触测距的倒车雷达系统。工作时，超声波发射器不断发射出一系列连续脉冲，给测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。目前，国内外一般的超声波倒车雷达系统，其理想的测量距离为1m5m，因此大都用于汽车倒车雷达等近距离测距中。本文根据超声波在空气中传播反射原理，以超声波换能器为接口部件，设计了基于AT89C2051单片机控制的超声波倒车雷达系统。该设计由超声波发射模块、信号接收模块、多路通道选择模块、单片机处理模块及声光告警显示模块等部分组成，文中详细介绍了超声波倒车雷达的硬件组成、检测原理、测量方法以及软件结构。超声波接收电路使用SONY公司的CX20106红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路。关键词：超声波测距AT89C2051倒车IIAbstractInrecentyears,Chinasnumberofcarsisincreasingeveryyear.Highways,streets,parking,garageandothercrowdedplacesnarrowreverse,thedrivershouldnotonlyforwardbutalsolookingback,alittlerear-endcarelessaccidentscanoccur.Soaftertheincreaseofmotorvehiclesastheabilitytodetectobstaclesonthedevelopmentoftherearofthecarreversingradarhasbecometheresearchhotspotinrecentyears.Theultrasonictransmittercontinuouslyemitsaseriesofconsecutivepulsestothemeasurementoflogiccircuitstoprovideashortpulse.Finally,signalprocessingdevicesbasedonthereceivedsignalforprocessingthetimedifference,automaticcalculationofturnoutandthedistancebetweenobstacles.UltrasonicRangingsimple,lowcost,easyproduction,butthetransmissionspeedbyalargerweathercannotbepreciserange；Inaddition,theultrasonicenergyandtheattenuationisdirectlyproportionaltothesquareofthedistance,thefartherthedistance,thelowersensitivityandthusUltrasonicRangingwaysothatonlyapplytoashorterdistance.Atpresent,ultrasonicrangefinderathomeandabroadingeneral,theidealdistanceofthemeasurement15m,basedonAT89C2051ultrasonicrange-finder.ReceivingcircuitusingtheSONYcompanydedicatedCX20106infrareddetectingchip,thechipusedinthedetectorcircuit38KHz,thetextofthechipthroughthecarefulanalysisoftheinternalcircuitdesigncansuccessfully40kHzultrasonicdetectionofhardwarecircuitryandadjustablegain.KeyWords:Ultrasonicwave；Measuredistance；AT89C2051；ParkingIII目录摘要.IABSTRACT.II第一章绪论.11.1课题研究的背景及意义.11.2倒车雷达技术的发展概况.11.3课题设计要求.2第二章总体设计方案.32.1本课题研究主要内容.32.2本课题的设计思路.32.2.1超声波测距原理.32.2.2本系统总体方案.5第三章硬件电路设计及描述.63.1单片机最小系统简介.63.1.1AT89C2051封装引脚说明.63.1.2AT89C2051内部结构.83.2超声波通道选择电路设计.93.3超声波发送电路模块设计.103.4超声波检测接收电路设计.123.5声光报警电路设计.143.6电源电路设计.153.7温度补偿电路设计.163.7.1DS18B20特性介绍.163.7.2DS18B20引脚说明及工作原理.173.7.3DS18B20温度补偿电路设计.19第四章软件设计.21IV4.1软件设计的要求.214.2程序编译系统简介.214.3总体设计框图.224.4子程序设计框图.234.4.1超声波发生子程序.234.4.2超声波接收子程序.234.4.3测距及报警子程序.244.3.4温度补偿流程图.26第五章系统软硬件调试.285.1系统的整体测试.285.2系统测量与误差分析.285.3系统的优化措施.29结束语.30参考文献.31附录.33附录1:系统总原理图.33附录2：软件程序清单.34致谢.41南昌工程学院本科毕业设计1第一章绪论本设计的超声波倒车雷达系统是以MCS-51系列的AT89C2051单片机应用为核心，基本完成了倒车雷达控制系统的基本功能，其主要由超声波发送模块和超声波接收模块组成，同时连接语音电路和显示电路，并在整个设计过程中考虑温度对超声波的影响，系统完善的解决“倒车难”的问题。1.1课题研究的背景及意义随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升，交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失。针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞预警系统势在必行，超声波测距法是最常见的一种此类倒车雷达系统的方法。超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波倒车雷达设计即是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波距离传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用指示灯及蜂鸣器把车辆到障碍物的距离及位置通知驾驶人员，起到安全预警的作用。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主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，使倒车变得更安全。由于超声波具有能够进行非接触测量和可以达到较高的测量精度这两大优点，历来为人们所重视。就目前发展形势来看，汽车市场的快速发展将进一步带动倒车雷达市场的繁荣。国内倒车雷达主流市场已经开始由进口高档汽车向中低档汽车发展。技术上更加倾向于向单芯片集成化功能、灵敏度更高、可视化模式方向发展，设备方面则更加趋于小型化、人性化、智能化。由此可见，超声波汽车倒车雷达系统将会在人类今后的生活中扮演越来越重的角色【1】。1.2倒车雷达技术的发展概况倒车雷达（CarReversingAidSystems）的全称是“倒车防撞雷达”，也称“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