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1995 : S A . i 0348 1272 A a of a to as a of a It is to on of of of is 4%. to %, is be a by (to a of in up a of 1s is of a of In of of a is of a by 11. . he in A of to a in of to a by 4. Up of as an an of s m of to of a of a TA so be to of of of TA of of to or its at he is on l is an of , - T,. 0 1is as a a fl as a D) of an to be = L2 80+ 61 a = L, / (6, + 6, + L: - (2 61 (1) (3) (4) H = L, + (6, + 6, + L,) 2) , , by of of , a. , - S, by ct , to by in a by r3 ,. 01 1 997 631 1. of an o 1) 0 cm in 2) a 1.7 m a 0 mm x 10 ) a 40 mm at a of .7 a of m , a. I:, F(, a .5 m cm in of by a f B ? I P y i f 682). by a 5 m to at an of 5 To as to it of of of 5 cm to of on a of an As 3, of is 4%; its 2%. as to a to %, a - ,2. 4 12 2 3. of V. he is in in be l 2 by . . 4 . 131, A. J. . J. 75, 2031981. A. J; 78, 5, 2001984. M. . 7th 1993. 7, 559 1984. 1632 784/$013 O o. . 0#389 00028 8225 of of of It is to of of of it to of a to by a in in of a of is a of a in ag I. he of is to a at on ) ) a of a is An is of of is a to at to be /to be be be by a or be a be of in in of in is to to an of an is by a of in a in in to in of in 0in 0784/$013 462 - 9 10 2010, 25in 8001 0110 2005 - 00792007, 04 UKs 1989 s s 010 s S 5216, s in he is a of or s An of 0E as to N 50110-1 . P E J an of to 1. In S, by S 9 1910 is in To of to 0 E 007.3 Of 0110-1 is to 0079is to in 04is to in UKs 989 s 010 is to s a of of to 0B, 0079007.2 25 on 8001 10 do of 2, of of of to or of in 0E N 50110 An of of of as of a It of of to a by in of a 007.3 a of an 0E 784/$013 to to do 0 be to of of of to to of of to 00 MW 32 KV It is to in 3 is a of of it is to in of 0B, s 37 UKs of of by in 0E to be in in 0E, 9 37. of a is as of to of or of “to to 4. to be is to N 50110-1 . . . is . of on is to be . in is 9 s US of PE in 0E N 50110-1 of to to 9 910on or to in SA 992 009, 43% of 5. is in of 0079s V), s s 45 of It is to to of is in s 6, is to of S of at of in of of In a is 7. 784/$013 An be of a of be to a an of of by in S, or An on is in in in of it is to a is be to be by An is a of of be to is to to to do as a in in in in S to in to in to do by an to of by of s by of is by is by an by of s of a 8. of An by a of of 1. 2. no as to or or is no to or to be 3. be as in To be to be by be In s be to or An It is to a or is In by to be A of of a a to 252001. s 25. 001 8001 a it by is 784/$013 it no of to to in a to be so In of to in It is to 8001, 04 8001 04 a 10 0E. to if to to is of or It is a be in a to 1 在导盲应用中的超声波动态距离修正系统 . i 0348 A 71272 要 一个基于以微处理器为基础的超声波距离修正系统已被设计出来，它的两个管脚之间用类似 来封装。此系统，作为盲人导盲应用，它管脚里面包含四个超声波传感器做为一个整体，外加一个微处理器从而构成了这个系统。它可以实时提供使用者前进的道路上最大大约 5 米的距离内所遇到的障碍物的距离和高度信息。在实验室进行各种移动模式的测试中，在 5 米的范围内最大的相关测量误差低于 14%。当测量范围为 3米时，这个误差还会降低到 5%。把此系统整体小型化后，可以做为盲人的日常导盲的应用。 关键词： 盲人导盲；导盲 棒；传感器集成；设备小型化 1 绪论 过去的十年表明，医学工程已经取得了巨大的进步。医疗设备的商业化有着宽广的前景，它能为残疾人充分的提供一个更为舒适的生活环境。然后，科技的进步，似乎还没对电子导盲（ 域产生太多的影响。虽然一个 品可以造就一个行业，但是，盲人群体可以接受的费用是低的令人吃惊。即使是现在，大部分的盲人还是在选用传统的拐杖来作为自己首选的出行辅助工具，它可以提供给使用者一个半径约为 1 米的弧形的延伸空间来感觉是否有障碍物。但是，使用拐杖来作为盲人的辅助工具，它有有不可克服的局 限性，它不能为使用者提供腰至头部的保护。因此，使用拐杖作为盲人的出行辅助工具，它潜在的危险非常的高。 近年来，微电子电路的高速发展，这为拐杖植入嵌入式微传感器提供了机会，它可以在传统的外观和功能上，再增加额外的功能，使基于传统的拐杖上，功能变的更为完善，它可以为使用者提供更为宽广的障碍物提示报警功能。在这篇论文中，将呈现出上述盲人导盲棒的设计和测试。实验室的测试实验包含有不同的典型的障碍物和导盲棒不同的移动方式测试，用于提高传感器整体化导盲棒的适用性，以求能为盲人的日常出行提供方便。盲人行走中所产生的不足之 处仍然很多。目前并没广泛接受 能是因 2 为没有在心理上接受 计者组织和制造商，缺乏吸引潜在用户，或者是因为目前发展的现有技术还不能实现一个复杂并且有成本效益，可依赖的人类环境改造学产品。 2 原理 障碍物的测量是基于超声波的回声测量。如下图 1 是障碍物与四个（ 体化超声波变换器的的方位模型。传感器 作频率 40配置一个发射器和一个接收器， 作为一个接收器。障碍物与手杖持有人的水平距离（ D），以及手杖的垂直高度（ H）可以由下面式子得到： 信号传输路径 取决于测量周期的开始到接收到 回声的传播时间，参数 1 通过变换器设置决定。手杖与地之间的角度和手杖顶端到地面的距离 虑由于手杖在实际中运动情况造成的测量误差，由辅助传感器 图 1 障碍物的识别 3 试验 为了证明传感器集成技术，实验室用三个典型的对象来引证： 1）直径为 20无形花盆， 2）截面为 100长为 木杆和 3）一个 40 毫米的钢球。这些对象被挂在一个离地面高度约 ，到手杖的距离为 5 米内。两个超声波测距模块用作 对于 个模块在马萨产品中得到应用。这些与 和 5 厘米的二步格成为一体。 数据的采集和处理协调由摩托罗拉的微处理器 制 3 （图 2）。 高度和距离信息是通过从 5 米每远渐渐移动手杖到挂着的对象获得的，每 25厘米采集一次数据。为了模拟手杖的实际使用，手杖作为接近的对象，它经历了三种类型的议案：手杖末端放到地面时，离末端 15 厘米左右的电弧，离末端 5 厘米的助听器，两个成为一个组合。所获得的数据再与用工业尺进行比较。如图 3 所示，高度测量的最大的相对误差小于 14%；对于远距离 的测量，测量误差在 12%以内。测量精度随着用户接近障碍而迅速提高：在 3 米以内的距离，误差迅速下降到小于 5%，这意味着一个更好的保护。 图 2 系统构造 图 3 远距测量和高度测量的误差 4 结论 手杖用户面前，超声波传感器阵列在局部移动的路径障碍里是有效的。测量精度的提高可以通过系统的修改和应用误差补偿技术。今后的工作包括硬件和软件的优化，包括其他对象的领域测试和使用微制造技术的最小化系统。 鸣谢 这项研究是由美国国家科学基金会的资助下， 持。作者感谢 M 和 造测试设 备。 4 参考文献： 1 L. 131, 7, 559 1984. 2 A. J. . J. 75, 1981. 3 A. J; 78,5, 2001984. 4 M. . 7th 1993. 1 外部审计评估和加强电气安全及维护 C. 摘 要 去除其他外部因素影响外 ， 电气系统的性能取决于设备的类型 、 质量 、 安全性操作与维护 。 在安全工作程序中对设备质量进行评价 ， 这是维护安全的必要程序 。 本文认为对电气系统和维修计划进行外部审计是对公司有好处的 。 它由 第三方强制性认证并探讨了“ 符合安全标准 ” 的概念 。 在本文中列出了各种在不同国家电气的做法和标准 。 本文严格审查这些出版物 可能存在的缺点 。 本文结合了全球范围内各项电气安全的有效规范标准并建议将 各项电气标准组合 成一个全球性的电气安全标准用于电力的维护和安全工作 。 关键词： 电气安全审计 ； 全球安全标准 ； 标准认证 ； 进行锁定和关闭操作程序 ； 电气检查清单 一 引言 任何工业电力系统的目的都是以最低的成本提供一个安全、可靠的系统。实 现这一目标取决于： 1）设计、安装、初始捡查和调试。 2）更新操作及维护程序再加上一个正规的电气安全程序。 一个正规电气安全程序的真正价值很少被认识到。电气的安全及维修程序对 设备持续可靠性发展是有必要。 有必要仔细评估这些性质，现在的问题似乎是 ： 一个好使用的好标准 /建议是什么 ？ 谁应评估实施 ？ 是否应进行安全审核 ？ 完成审核工作是应由一个中立的第三方还是由内部审核呢 ？ 是否制定一个公认的安全认证 ？ 是否是对安全认证是强制性的 ？ 笔者在本文介绍的工程师和管理人员 ， 负责电力设施和系统的重型工业设施的目的是为考虑他们是否有问题和解决方案 ， 并评估电气安全工作和维护质量的 评价。 2 二 目前情况 一个良好的电气安全和维修方案是采用各种标准 ， 建议 ， 法规和其他出 版物凝合成一个全面的文件。此外对于跨国公司，文档要符合每个国家的法律使 其更加复杂。不同的国家在电力系统中采用不同的标准。 北美的标准是 ： 0 in 0 462 - 9 10 2010, 25in 欧洲的标准是 ： 8001 0110 00792007, 04 UKs 989. 印度的标准是 ; s 010. s 3 S 5216, 澳大利亚的标准是 ： in 当公司更新电气安全和维护程序时可以参考以上文献标准。 极好的审查 0E 与由 P E W J 定 的 ，与 比可以来理解两个国家在电气标准上的不同 。 在美国 ， 国开发公司参与制定了绝大多数的电气测试标准 。 1910 年 联邦法规（ R 和 S 部分在美国是强制遵守的 。 为了确保该法规被遵守 ， 需要提及 准 建议 、 指导和执行 。 0110欧洲标准 ， 适用于涉及电气装置工作而 0079适用 于特定危险区域的电气设备 。 准 504限于在危险的地方工作的人。 1989 年的英国电力工 作条例和 2010 年印度的 气安全法规都是法定 并强制遵守的。然而双方都需要参考对许多其他的英国和印度的标准 。 印度 的 气安全条例规定每个工厂管理者应有一名合格有经验的电气工程师。指定的工程师将确保遵守 规、检查、测试和维护和试验记录供其政府检查。 修测试规格和 0079 25 处理维护规格和各项维护测试都给予详细的技术指导。 准和 安全管理体系标准 ， 不包括电气 安全的具 体细节 。 正如 的：这些标准涵盖三项控制措施的安全管理，即消除危害 ，严重危险物资和工程的管理 ，减少电气设备的暴露或替代电气大的设备。这 3 项措施没有列入。 上述标准存在一些潜在的缺点是每套标准作为安全和维护程序制定的唯一 来源。但通过利用各个标准的优势增加电气安全范围和维护方案的可靠性成为更 通用的方法。 三 电气安全与维护计划 实现安全运行和维护要求建立和实施一个全面的电气安全和维护程序。 出了安全的结构和维护 程序。 其他标准也给出了电气的安全及维修程序的重要条件。这些可能包括： 危险意识 安全工作条例，程序和控制 危害识别和风险评估 人事训练的资格 4 电气安全审计 测试仪器和设备 检查和测试 锁定 /停止程序 限制接近带电设备 个人防护装备 临时设备使用的安全考虑 如上文所述的标准与法规规定只有 合格人员 允许做 50 伏特以上的电气系统和电气设备维修工作。他们还必须定期培训各种系统和设备知识、工艺技术、 危害意识和个人防护、必要的工作规划和简报、识别带电导体与电路部分以确保 他们对各种电压的电压数丶安全 距离和间隙等知识的了解。 印度 气安全规例指定了操作和维护 100兆欧电站和 132千伏以上变 电站的人员培训大纲。同时授权行业内人员添加训练大纲也是很重要的。 爆炸性环境个人防爆能力的认证标准，它描述了工作人员必备的能力但这仅限 于危险工作区域。 0B、 s 37 和 出了检查和测试绝缘、接地系统的完整性、电弧闪光的危 害、过载危害和接地故障 保护的充分描述。 英国的电力工作规程强调绝缘、接地、剩余电流装置的使用、等电位联结冲 击和电弧闪光预防的重要性。许多标准都详细描述了免受冲击保护和剩余电流装 置接在电弧闪光电路和接地断路器的使用方法。 用于界定可能产生 冲击距离表。 例如 0E、 9 37 都给出了允许进程和 锁定 /禁止锁闭程序流程的许多详细标准信息。执行停用 /标明离开方法是非常重 要的 ,因为大多数的电击和灼伤是由于不完全断电和意外管道、电缆、机器通电 引起的。 正如 出的：人员主要受伤的原因是 :“ 工 作和故障测试未锁定之前就触摸 ”4 。 0110出了工作前要采取的五个基本和必要的步骤： 注 ： 在上面的列表中印度 气安全条例第 19 条只提到了其中的四点 。 美国和欧洲的标准描述额定电弧服装的选择 、 个人防护装备和绝缘工具的选 择，这些标准也 给出了额定电弧服装 、 橡胶绝缘设备 、 绝缘工具和其它 测试及选择规格的标准。 0E 和 0110供了详细信息界定裸露带电导线和电路部分的 安全距 5 离。 9 1910 年 出了培训、锁定 标记 、 工作或接近带电部件和架空线路的安全准则。美国对 1992 年到 2009 年的调查中发现 43%的电气事故涉及电力架空线的接触 ，第二大原因是接触线路和电气设备 5检查清单尤其是自我评估和审计是对安全及维修非常有帮助的方法 。 出了一些清单例子 ， 印度的 气安全法规（表四）和印度 石油工业安全局 准 145 准则是关于内部安全审计、程序和清单指南，这些都是不够全面的。有必要制定一个更全面的检查以支付不断的增加的安全检修 和维护。 单被列入美国国家防火协会的 “ 电气检验手册与核对清单 ” 6， 这仅局限于美国国家电气法规的初步核查 。 定期的安全及维护审核包括一些工厂 在运行时间执行检验调试的情况 。 清单中所列的 气检查手册的使用方法也是对工厂运行期间定期审计的内容 。 另外一个基于设备隔离和开关的详细标准 是由 发的 。 电气的安全及维修程序最好是全球通用而不是每个国家使用不同的标准。 应考虑创建一个全局有效的审计和一致性的认证并考虑各个国家的安全和 维修质量的评价。电击伤害在美国、印度或其他任何国家都是由一样的原因造成的。电击并不取决于国籍。在各个国家电气安全和维修的基本方面都是有许多共同点的。因此建立全球电气安全及维修程序在逻辑上是可行和可取的。该方案应 清晰、易于实施和维护。 四 审计 安全和维护性能与规格 、 标准的一致性 ， 可以通过安全审计系统定期进行 评估。审计是对电气安全和维修方案与标准一致性的验证 。 评估应该是客观的 ， 而不是想责备别人。目的是为了提高系统的安全性和维护性能 ， 而不是惩罚雇员 。 它相比法定的这些审计检查应更加详细和严格。其中执行定期审计的公司比那些不进行审计的公司相比发生的安全事故有所减少 。 有效的安全审计将提高您的设备安全 ， 通过 ： 记录目前的条件 ； 帮助找出管理优点和弱点 ； 检查遵守强制性条例和守则的情况 ； 监控设备的完整性 ； 促进改善电气安全工作的做法 ； 记录设备性能的改进 在美国规定不超过三年进行一次安全审核。在一些印度标准审计中要求审计 ； 不能超过 5 年。在印度的石油和天然气部门行业都需要做每年的内部安全审计和由第三方不超过 2 年进行一次安全审计 ， 成员由石油部任命外部团队和化学石油工业安全局组成。 6 除了像 样被政府督察机构授权的法定检查外还有有两种类型的审 计 。 一是通过自我评估 ， 另一种是由外部审计员审计。大多数公司并没有采取外部审计师对安全和维护的审计。内部审计的局限性是显而易见的，一个人不应审 核自己的工作。 出了第三方审核的好处，外聘审 计员不害怕公司人员的报复 。由第三方审计可以发现自 我评估者可能忽略的东西 。 一些使用外部审计员较明显的原因是 ： 可以提供相关和及时 的改进建议，使公司具有良好的商业意识。 们都对公司都没有偏见。他们不必要取悦老板 来捞取成绩，他们只是愉快的工作并保持客观。 为他们具有相同的设备虽然设置不一样但可以帮 助其它企业发现有效解决同类型问题的信息。 若使审计有效必须由专家进行审计。审计人员应该是知识渊博、可信、客观的和受过训练的人员。此外，审计师必须知道工作场所、 被审计单位的系统、以前事故发生历史和公司的政策和操作、维护的程序。审计师应该能识别出隐藏或潜在的危险。有效的审计应包括审计标准和对于被审计单位的每个问题的分析。它是需要对外部审核人员有一个严格的认证程序。在印度这种认证是强制性的 ， 他们强制能源审计和财产审计分开。事实上通过第三方进行安全审计需要硬性规定。 几年前该论文的作者之一收到来自印度水泥厂的请求，帮助获得 25气系统的认 证 。这个请求包括帮 助 该公司获 认可 /认证来符合 25。该水泥公司拥有 001 和 8001 认证。笔者讨论 了 认证方式 和难题涉及到的一 些 参与制定 准的专家 。虽然同意这个想法的有趣和可取之处，但它也说明了 前没有符合 准认证的公司 。 以下几点是对认证 准的讨论 :有一致性评估方案 乎主 要针对产品和技术的，到目前为止并不包括安全工作实践和维护问题 。 在安全 /维护相关的标准和建议的做法与指南是暗示性的。对于使用 “ 应当 ” 和 “ 必须 ” 符合 标准的程序是比较容易开发的。但是 04 标准和国际安全评级系统都关心认证 /符合的 “ 惯例 ” 。实施 准和 04 标准涉及严格的认证过程不像 10 和 对于评估工厂 符合标准的做法和建议做法与指导，经足够标准。下一个问题要解决的 是对这些美国、欧洲等安全和维护标准的办法指南进行一体化 ,使其应用程序和 标准具有普遍性。这是一份提出的建议文件并其修正方案在发布会上引起了参会 者的热烈讨论 。 在印度石油工业中重点是获得国际安全评级系统 ( 认证 ， 而不是 施被独立审计安全管理组织总评分为 10（满分为 10 分）。 7 五 结论 还有必要对电气安全和维护的完整性进行评价。它最好由主营 /认证的第三 方审计员并可能使其强制性审计。有许多标准和建议在世界范围内并不是强制的，这就要求在这一过程中使用安全指南。应该将它们尽可能少的出现在标准中，将 来才有可能更多的人采纳这些意见。 作为正规的安全和维护标准认证，优势的 检察员将驱动用户带来商 业价值。即使认证可能是最终目标，第一步是 ： 1)找出认可的、有价值的各个群体 ； 2）开发程序概述指南文档。 该文件提取参考了现有的标准和建议并补充了一些有必要的信息。介绍本文的目的是寻求那些对本文或行业工作问题的意见和反馈。 六 参考文献 1 G. P E J “ 091 005 2 H “ 9011 3 M. “ “,7013 4 “ A , 7013 5 n- 6013 6 “ 999 7 “ 4011 8 R L R “A et of a 002 七 简历 业于印度 学，于 1965 年取得电气工程学士学位，随后在印度 学取得硕士学位，成名于 1997 年的工业工程。 他在 2002 年 以电气经理的身份 退休 后，随后的 30 年他投身 工作在印度药品和制药公司。 他是坐落于印度 海得 8 拉巴 城的 合章 的常创始人和董事长 。 他组织 4 次电气安全的国际研讨会在印度。他的合著在 2000 年的 际会计准则的年度会议中获奖。 得 2000年 器安全卓越奖 ， 勋奖 。 1 汽车防撞雷达系统 倪国庆 刘长满 管永军 王满生 桂林空军学院消防系 摘 要 近几年，汽车碰撞事故率越来越高，特别是在高速公路上。还好，最近，这个不好解决的问题才得出解决方案。本文中，车载测距雷达作为解决上述问题的方案已经被提出来你。它能自动控制行车速度使车与车之间保持一个安全的距离。 关键字： 汽车；防撞；雷达 1 引言 汽车从 1886 诞生于德国到现在已经 100 多年了，自那时起，汽车工业的发展带彻底改变全世界人们的生活。近年来，随着中国经济的发展，道路交通发展迅速，尤其是高速公路的建设，为我国经济的 快速发展起到了重要作用。但是，由于某些原因，如车多路少，公路等级比较低，混合的行人、汽车交通和管理不善。因此，在我国交通事故发生率很高。例如，从上海到南京的高速公路上，每年都有超过一起车辆连环相撞事故。这些事故造成了生命和财产的巨大损失，那么有什么方法可以阻止这一切呢？本文作者认为，除了重视交通安全，执行严格的交通法规以及进行更好的管理之外。我们应该建立一个先进的车载防撞雷达系统来自动限制车速，以减少交通事故。 2 总体方案和基本原则 体结构框图 总体方案是根据上面的原则设计的，如下图所示： 图 1：汽车防撞雷达系统的总体结构 2 我们采用的是传统的火控雷达设计，它的原理是采用单脉冲系统，只用一根天线进行传输和接收。这种设计一方面降低了成本，另一方面也简化了信号的处理。该类型的雷达测距精度小于 5米。其中用于发送和接收的天线被设置在汽车的前面发射电磁波了。而电磁反射板则被安装在前面车的车尾，以此反映来自后面车的波信号。处在后面的车通过将从前面车接受来的信号进行放大、检测和整理，从而计算出两车之间的距离。该计划的另一个优点是它的成本也比较低。由于只有一个测距雷达所需的检测范围是固定的 （ 1200） ，因此它 的作用距离不长（约 1而且源功率不高，几乎没有天线，所以它的成本很低。 射机 率选择 影响频率选择的主要因素是 雷 达的功能方面，雷达需要有良好的搜索功能，高测距精度，所以我们采用毫米波。采用毫米波的优点： (1)由于其具有较短的波长度，因此该系统将比较紧凑，且具有高测距精度； (2)其带宽很宽。在毫米波段，有四个窗口作为大气传输，它们分别在 近。每个窗口的带宽很宽，他们分别为 16 2326 70(3)传输窗口的 大气衰减和损耗很低。在悬浮颗粒和粉尘，烟雾和空气污染的情况下衰减也很低。原因是其低地面散射，地杂波和多径干扰低。有两个叫柳条和韦伯的美国人比较了微波雷达、毫米波雷达、光学雷达优缺点。他们的特点如下表所示 : 表 1：不同波段雷达系统之间的性能比较 特点 微波雷达 光雷达 毫米雷达 跟踪精确度 低 高 中 分类识别度 弱 强 中 隐蔽性 差 好 中 空中搜索能力 强 弱 中 在恶劣环境下 好 差 中 在雾或灰尘的环境下 好 中 差 荡源 雷达发射机主要由高频电源、调制器和电源组成。有两种 方法产生的高频电源：功率振荡器和主振放大。本系统主要采用功率放大器作为振荡源，用于信号处理。其优点为重量轻，体积小，比较方便。主振荡器可应用于本系统的交叉场放大器和速调管及行波管和晶体管放大器等，通常它是应用在需要这种稳定场合的低功率器件。例如：它们 3 可以被用来作为相干运动目标指示系统的终端功率放大器，脉冲压缩雷达和脉冲多普勒系统。 射天线 以下是某跟踪雷达的设计原理：采用定向天线来集中精力，使光束为针状波束。其中，技术比较成熟的是一种较为理想的卡氏天线。 天线的选择取决于系统的要求：可随时检测的 最大数量的目标；要跟踪的目标数目；速度和方位角和俯仰角的目标的目标和可能的范围的机动。这些扫描仪包括最简单的和最便宜的机械扫描仪，复杂和昂贵的电子扫描仪。其中，前者可以在不要求的情况下使用，后者可以是一个非常苛刻的条件下使用。在两者之间的是混合扫描仪和机电扫描器。最简单的是扫描式固定梁系统。这种类型的系统，如唤醒测距雷达，不需要天线波束扫描。我们就采用这种扫描。 号处理系统 收器 通过收发转换开关，反射电磁波信号进入接收机的信道得到混频后的中频信号，然后将中频信号送入整流探测器进过放大 后输出视频信号。本系统采用超外差接收机，由于其具有较高的灵敏度和较低的成本，因此工作比较顺利。 在这个系统中，我们采用无冷却毫米波外差接收机，它采用的是梁式引线的砷化镓半导体器件。非常适合用于频率范围是 30 到 100 兆赫之间的接收机。目前导波分量频率超过 100 兆赫，而且该技术已经得到了广泛的应用。因此，许多不同的传播媒介和技术也已发现毫米波集成电路的发展及其应用。现在，许多多功能的组件已经被运用于悬浮带状线、微型带状线、鳍线缺口线和波导。他们的频率在 35 到 100 兆赫之间。毫米波接收机与普通微波接收机的结构是相 同的。总的来说，毫米波接收机使用高中频，但毫米波接收机在低频段（ 30000 兆 赫）采用和微波接收机相同的技术。如集成电路接收器，气体放电管收发开关保护装置，接收机，滤波器，隔离器和幅度有限的环行器， 字信号处理 现在，雷达数字信号处理变得非常流行。这使得我们生成数字信号并进行过滤成为现实，随着模拟 /数字转换器和集成电路技术的发展以及快速傅立叶计算的出现。数字信号处理已在其稳定性、重复性和灵活性上，显示出其优势。理论上，数字信号处理在波形和滤波器功能上没有任何限制。 4 随着数字计算机的出 现，我们可以有效地根据采样定理处理连续雷达信号。频谱是基于采样的信号计算组。 字脉冲压缩 在脉冲压缩技术中，数字系统能力十分强大，它可以在有效的时间内去做各种各样的处理。在做完模拟信号到数字信号的转换处理之后，处理的数据可以存储在内存中，继续以一个较快或较慢的速度进行非实时处理。 为什么采用脉冲压缩技术？这主要是因为它具有强大的改进测试能力和更强的抗干扰性。在一个非常密集活跃的电磁环境中，雷达之间彼此干扰将成为该课题一个非常严重的问题。为此，我们不断研究，查找了大量的资料。最终找到了使用不同的调 制码和不同的匹配滤波器，从而达到了在脉冲压缩雷达设计中可以减少的雷达之间的相互干扰的目的。 字匹配滤波 理想的数字匹配滤波方法是采用加权法计算抽头延迟线。但是，最近快速傅立叶变换其周边卷积取代了这种方法。随着装配线快速傅立叶变换技术的发展和浮点设备的发展，宽动态范围和高速度的匹配滤波处理装置已经出现。这个新的匹配滤波的处理方法称为步进变换，它使用子孔径处理，不仅降低了快速傅立叶变换的规模，并且其硬件不超过快速傅立叶卷积处理的一半。 示器 在这个系统中，雷达显示器属于辅助设备类。它主要提供 司机两车的车距，显示速度。我们采用比较流行的等离子体显示器，它可以通过微处理器完成经典程序和预编译的程序。该等离子体显示器可以生成点、线和特殊符号，如小圆圈和块等。 等离子体显示器具有很多优点：与阴极射线管相比，它具有较高的稳定性，具有更长的使用寿命和更高的亮度比。 考虑到成本，我们将显示数据的部分采用发光二极管阵列。 制和调整速度 装载机的雷达测量出两车之间的距离，将其转换成数字信号并与他的安全距离比较(如果测量的距离小于安全距离。该雷达将输出一个正误差信号来控制调节系统来降低汽车的速 度，直到两车达到设置距离。否则，该雷达将输出一个负误差信号来控制和调整汽车的移动速度。汽车的速度不能超过速度限制。此外，如果司机不想有这么高的速度，他可以进行手动控制。当有一个负误差信号时，司机进行手动控制时将出字 5 幕。速度会自动减慢。 最适合的调速系统为无级变速系统。该控制系统如图 2 所示： 图 2：速度控制系统框图 3 小结 这是一个二十一世纪非常关键的项目，它的出现可以 减少一些不必要的经济损失，从而创造更大的经济效益和社会效益，具有重大的意义。 其原型也已经产生，不过到目前为止它还只是个实验。因此，大家 如果有任何意见和建议，十分欢迎。 参考文献 1 on (1996), 2 1977),3 (1991), 4 . (1987), 5 of (993), 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 I 摘 要 近两个世纪，工业科技的高速发展，造就现今繁华富裕的生活景象。汽车已经很广泛的进入人们的日常生活中。随着汽车的普遍化，汽车行驶和交通事故问题也引起人们的高度重视。能提供安全驾驶的科技已经成为人们的首要追求。前行驾驶的安全性大部分取决于驾驶者的安全意识，而在倒车驾驶时，由于存在的盲区太大，如果没有辅助的科技设备，是很难做到精确驾驶的。由此应运而生的倒车雷达为驾驶者提供了很大的帮助。 本设计讲述了车载倒车雷达系统的现状和实现原理。对倒车景象进行分析、概括，设计出由超声波测距、单片机控制处理的车载倒车雷 达。对超声波测距的发射、接收和数据处理的原理进行详细设计。设计采用了性能、价格都有优势的 片机作为主控芯片，实现了精确测距、声音警报和具有人性化的液晶显示系统。文章详细讲述系统的硬件设计过程和软件处理的设计，实现了实用性、高性价比的倒车雷达的设计。 关键词 ：倒车雷达； 超声波测距； 音警报；液晶显示 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 of up of of in s of s on s in to of is if is no it is to to a of of of of of of of is in of of as to a a of of in in of is 林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 1 1 绪论 题的研究背景和研究内容 随着近几 十年的高速经济发展， 汽车已经是很普遍地进入人们的生活。 随着人口集中化和上路汽车越来越多，汽车发生事故的概率也越来越大。因此产生的 汽车行驶和交通事故问题成为驾驶者日常高度关注的问题 。而在这些问题之中，汽车倒车引发事故的概率极高。倒车发生事故的原因有如下方面：汽车后视镜存在很大死角，驾车者目测距离的能力差，天气情况导致驾驶者的视线不太好，车后静态动态事物复杂多样等。从实际驾驶经验也可以知道，比起驾车前行，驾车后退的难度更为突出。 在汽车倒车引发的事故各种各样，撞上他人的车、停车桩、水泥花栏等，如果伤到车后的行人 更为不敢想象。鉴于此，车载倒车雷达应运而生，现今生产的汽车普遍装载了车载倒车雷达倒车辅助装置。有了车载倒车雷达的辅助，很大程度的帮助驾驶者进行倒车，有效降低倒车发生事故的概率。 鉴于 车载倒车雷达的重要性，及其理论技术的成熟，本研究将从车载倒车雷达系统的各个方面进行详细诉述。现今的车载倒车雷达都已经产品，可以与车载主系统相连，也可以独立于系统之外工作。车载倒车雷达系统中，最重心的技术是超声波测距原理，除此之外还包括主控处理、警报原则和液晶显示。以上都是一些已经十分成熟的技术。超声波应用的场合非常之多，涉及社会 生产、日常生活的方方面面。其超声波测距的应用技术已经非常成熟，稳定性和精确度都有很好的表现。 载倒车雷达的发展现状和发展方向 经历几十年的发展创新，车载倒车雷达产品的质量已经得到社会普遍认可。特别在21 世纪，车载倒车雷达就经历了多次的技术改良。从产品结构、产品外观，到产品的性能价格比上，每一次改良后的车载倒车雷达都更美观智能。 首次技术的出现，应用于汽车倒车的警报系统是基于喇叭提醒的简易倒车辅助系统。汽车倒车时，系统通过喇叭发出“倒车请注意”的人声提示提醒周围的人。驾驶员还是需要通过后视镜等辅助装 置进行倒车操作，其对驾驶者并没有辅助作用。一般不会用于轿车及以上级别的车身上。 第一次技术改良后，形成以超声波测量距离、蜂鸣器发声警报的倒车辅助系统。这个才是车载倒车雷达系统开始出世的标志。汽车倒车时，系统会根据汽车尾部与障碍物之间的不同距离来控制蜂鸣器发出频率不同、发声间隔不同的警报声。驾驶员可以根据警报声的急促程度，判断障碍物距离汽车的距离以辅助倒车。这一代的产品迈入了车载倒车雷达的时代，其产品实用性还算不错，这一代的产品也是应用最为广泛，迄今还在应用的产品。 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 2 第二次的技术改良是基于上一代的产品的性能改 进，其性能得到很大的改进。这代产品加入了 直观地把汽车尾部距离障碍物的距离显示出来，还 能实现实时显示。本代的产品除了有数码管直接显示距离数字，还有三波段显示距离级别的产品。三波段显示为了表示距离的远近程度一共用了 3种颜色：用绿色代表安全距离，表示汽车尾部距离障碍物有 上的距离；用黄色代表警告距离，表示汽车尾部距离障碍物进入 距离内 ；用红色代表危险距离，表示汽车尾部距离障碍物只有不到 距离 ，这时需要尽快停车或更加谨慎驾驶。此代车载倒车雷达系统把三波段和数码 管整合在一起，虽然功能有所提高，但要将其安装到汽车内部时，其并不是很受欢迎。 第二次改良后不久就迎来第三次技术改良，经此次改良，车载倒车雷达的实用性能显得更加实在。该代的车载倒车雷达系统已经纳入汽车系统中，其依然采用超声波测量距离技术和蜂鸣器警报，但加入了视频检测和中控大屏显示。汽车挂倒车档，中控大屏自动转换到倒车显示模式，实时显示车后的场景，仍然有蜂鸣器警报功能。这一代的产品技术已经很成熟，其实用性能的优秀表现，让很多车主都乐于选择。 经历了前三次的技术改良，车载倒车雷达不管是外观还是在实用性上，都达到社 会的要求。往后的技术改良，多是依靠车载控制系统来实现。改良后的车载倒车雷达的功能也越来越多，甚至出现了独立于车载系统的倒车影像仪。其后的改良产品有如魔幻镜倒车雷达这些应用最新技术，最快速电脑控制的高端产品。还有一些从外观、性能上更加豪华的产品。 随着人们安全意识的提高，车载倒车雷达系统将更多的纳入汽车基本配置当中。车载倒车雷达系统会融入到整车的设计生产中，不再作为独立的个体。实际上，现今的汽车已经从满足了车载倒车雷达后，向汽车的其他三个方位也进行了雷达探测。今后的汽车，必定会是能实时测量、显示汽车周围物体的 距离。 题的目的和意义 本设计将对车载倒车雷达系统的基本原理进行学习，并对其中的主要的超声波测量距离技术进行深入学习。本课题将对当前现有应用技术进行整合，设计出一个更加出色的车载倒车测距雷达系统。 本设计将实现车载倒车雷达系统在测量距离精度上的改进。系统加入温度校正模块，对超声波测量的距离进行校正，把测距的精度提高一个级别。在保证测量精度的前提下，会努力提高系统测量的最大距离，实现大范围的精确监控。最终模拟车载倒车雷达系统，设计出一个具有检测距离，警报和液晶显示的性能稳定的产品。 本设计的实现，将 对当代车载倒车雷达的测量距离和精度上的不足进行弥补。 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 3 章小结 本章对车载倒车雷达的历史背景进行了阐述，介绍 车载倒车雷达的发展史。全面的了解到车载倒车雷达的出现带来的意义所在，对当今的倒车雷达产品进行了分析，并对它们进行优缺点比较，对产品的未来有所展望。分析车载倒车雷达系统所囊括的技术，并对其主要技术进行深入了解，最后确定出本设计的最终目的：实现车载倒车雷达的测量距离、精度上的改良和提高整体系统稳定性。 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 4 2 车载倒车雷达系统原理 车盲区和 系统框图的建立 车盲区和汽车倒车分析 车载倒车雷达系统主要实现在汽车倒车时，持续的探测汽车尾部后方阻碍汽车倒车的障碍物情况，并把障碍物情况回馈给驾驶员，方便驾驶员做出正确的驾车操作。在驾驶位上的驾驶员，并不能看清车外的任何一个角落，其存在四大盲区。四大盲区的范围示意图如图 2 图 2车四大盲区示意图 其中的三大盲区为：被汽车前盖遮挡的位于汽车正前部 驾驶员平行之后的汽车的左边、右边后视镜可视范围之外的两大盲区。这三个盲区中的物体是具有提前预知性的，因为在汽车行 驶过程中，进入这三个盲区的物体是驾驶员已经看到过的。第四个盲区是位于汽车尾部往后几米内的盲区，这个盲区主要在汽车倒车时存在极大的安全隐患。在一般的倒车情况下，第四个盲区中的物体是不可以预知的，因为实际的倒车比较难于操作而且倒车距离也不会很长。基于此，驾驶员需要一个可靠的辅助倒车设备来实现，这便是车载倒车雷达。 想要设计出具有有效探测汽车尾部后方障碍物的倒车雷达，首先需要了解汽车车身结构和倒车时的影响。 其中与车载倒车雷达设计息息相关的参数是车宽。市面上常见的轿车和其他一些 型中，车身宽度都在 15065上汽车倒车时尾部存在的 300要设计出能有效探测车宽与盲区长度构成的盲区区域内的障碍物的方案。 区检测传感器的选择 车载倒车雷达系统应具有测量第四盲区内所有障碍物的能力，并能及时有效地反应给驾驶员。在当前科技中，障碍物测距传感器主要有激光测距传感器、红外线测距传感器、超声波测距超感器。各种测距传感器的性能如下表 2 表 2距超感器的性能 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 5 传感器类型 特点 激光测距传感器 方向性强、传光性好，测量距离远、速度快、精度高等优点，存在对人体的伤害、成本高 等缺点 红外线测距传感器 具有成本低、使用安全的优点，存在测量精度差、方向性差、测量距离比较短等缺点 超声波传感器 波长短、能量高、传输性能好、测量距离长等优点，不过其成也较大，具有一定测量角度 由于盲区是一个三维立体存在的空间，选择的测距传感器需要具有一定测量长度和角度。在以上三者之中，最合适的超声波传感器，并且超声波传感器价格适中，安全性好。基于等等优点，采用超声波进行距离测量也是当今测量障碍物并测量其距离的主流方法。 统框图 车载倒车雷达系统除了具有 测量障碍物与其距离的 基本功能外，还 可以加入更加人性化的 蜂鸣报警的同时，留一个必要的界面供驾驶员必要的时候查看其距离障碍物的具体距离。车载倒车雷达系统构成如图 2体可以分为四个小系统：超声波发射接收系统， 报系统和显示系统。超声波发射接收系统采用具有一定检测角度的超声波来实现， 片即可，警报可采用简单的声音警报器实现警报提醒功能便可以，显示系统需要具有良好的显示界面，在满足此要求下选择即可。 M C U 控制处理系统显示系统超声波发射接收系统警报系统图 2载倒车雷达系统框图 声波发射接收系统 声波简介 科学界上将声波单位时间里振动的次数称为声音的频率，声波的频率是以赫兹（ 单位。我们人类的耳朵一般只能听到的频率在 20 20000们人类的耳朵极少能察觉到频率小于 20 20000中的 20大于 20000声音。科学界上把频率比 20000声波”。 超声波被广泛地应用在多个领域多桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 6 种技术上。超声波具有以下两个特点：一个是传播能量大，另一个是沿直线传播。 声波传 播依靠物体的机械振动来对其进行传送。振动是指物体的的质点在质点的平衡位置上下进行的往往返返运动。可以听到的声波和超声波在本质上是同样的，这些声波都是以机械振动的形势实现的，通常以纵波的方式在具有弹性的介质里面进行传播，他们的不同点是超声波的频率更加高、波长更加短、在能量距离内沿直线传播具有更好的束射性和方向性。 超声波具有以下的性质： 表 2声波的性质 1 可在液体、固体、气体、固熔体等介质中传播 2 可传递更大的能量 3 能产生干涉、反射、共振和叠加 4 在液体介质中传播时，会在两种液体界面产生 强烈的冲击和空化 声波测距原理 超声波测量距离是通过超声波发射器发出固定频率的一段超声波，然后时时检测遇到障碍物所反射的对应频率的回波，检测到回波后进行传输处理，处理完成后继续进行超声波发射器发出同一频率的一段超声波，往而复始地进行如上工作。测量出超声波发射到接收回波所经历的时间，便可以根据超声波在空气中传输的速率计算出其与障碍物直接的距离。超声波脉冲与测距原理示意图如图 2 图 2声波脉冲与测距原理示意图 超声波脉冲是具有固定为 40方波脉冲（如图 2所示），发射器和接收器是应该紧紧相靠放置。在图 2声波发送和接收是一个往返的过程，所以在计算实际距离时需要取测得时间得一半。距离计算公式为： 2/ （式 2 式中的 声波在空气介质中传输的速率， 实际上，超声波在空气中传输的速率 不同的温度对应着不同的传输速率。表 2出了 8种温度下的超声波传输速率。 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 7 表 2输速率与温度的关系 温度（） 2 10 20 30 100 速率（ m/s） 313 319 325 322 338 344 349 386 表 2使用时，如果环境温度的变化不大、系统要求不高的情况下，可以认为传输速率是基本不变的，取为 340m/是，本设计需要实现在各种气温情况下实现具有高精度的距离测量，所以需要通过对超声波发送接收系统进行温度补偿的加以校正。 超声波在空气中的实际传播速率为 ： 00 / （ 2 其中 ， 。 式 2度补偿校正。目前，市面上有很多的超声波发射接收模块中都已经集成了温度补偿校正，具有很精确的距离测量性能。 载超声波发射接收系统 想要设计出具有有效探测汽车尾部后方障碍物的车载倒车雷达系统， 需要设计出能有效探测车宽与盲区长度构成的盲区区域内的障碍物的方案。其中的盲区范围中的车身宽度在 15065间，盲区长度在汽车倒车时尾部后的 300了保证距离测量的精度，一组超声波探测器有效探测距离会在 450个完全符满足了 300探测要求。一组超声波探测器的有效探测角度并不能实现 180，车载超声波探测器的最大探测角度宽在 120、角度高在 60以内，如图 2 图 2声波探测器探测角度示意图 实际上，为了保证探测的精确性，探测角度宽一般在 70以内。由此可见，一个超声波探测器并不能满足探测的要求，有必要选择多个超声波探测器以实现汽车尾部全范围的检测。鉴于汽车属于特殊产品，为了保证其美观性和降低成本，在保证满足探测要求下尽量减少超声波探测器的组数。 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 8 （ a） （ b） 图 2载超声波发射接收系统示意图 实际设计中，车载倒车雷达系统一般会采用 3到 4组超声波探测器来组成车载超声波发射接收系统。如图 2a）所示，其尾部安装了 3 组超声波探测器，图 2b）所示的则安装了 4 组超声波探测器。本设计将采用图 2的（ a）方案，将左右两边的超声波探测器安装于距离车侧面一定距离的位置，同时探测方向稍向车身中线靠近。将 3 组超声波探测器安装在较低位置，以实现能探测到距离汽车尾部较近的低矮障碍物。本设计的车载超声波发射接收系统能够有效探测汽车尾部盲区内的障碍物。 报提示和界面显示系统 报提示系统 警报提示，是指具有发放警报信号起到提示指导作用的警报方式。其中起到关键作用的是警报器。警报器可以用于发出预防、警报还有解除警报这几种信号。犹如现代战争时期的防空警报系统，本设计的警报系统也需具有能够明显提醒驾驶员的声音警报。 警报器的分类有按照发出声音原理分类和按照设置条件的分类这两大类，每一大类中所包含的警报器类型如下表所示： 表 2警器的分类 分类原理 报警器类型 简介 发声原理 电动报警器 将电能转换为机械能，再由机械能转换为声能 电声报警器 将音频小信号经低频功率放大后转换为声能 ， 即电子能转换为声能 气动报警器 将电能转换为机械能，再由机械能转换为气能 ，最终 由气能转换为 声能 设置条件 固定式报警器 安装在某一固定地点使用的警报器 机动式报警器 安装在 机动车 辆或采取其它形式，在运动中使用的警报器 由于报警器是用于车载倒车雷达系统中的，所以必须是机动式报警器，至于选择何桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 9 种发声原理的报警器，这个只要满足警报提示功能就可以。实际上为了节约成本和使其看起来简洁又具有明显的提示作用，现在在汽车上使用的报警都是由蜂鸣器来实现的。蜂鸣器是一种只能发出某个频率蜂鸣声的电子讯响器。蜂鸣器具有体积小、价格便宜、使用简单的特点，此外其高频段的蜂鸣声具有极其出色警报效果。将蜂鸣器使用在车载倒车雷达系统中是很好的选择。蜂鸣器外形如图 2 图 2 鸣器形状图 面显示系统 在汽车中加入界面显示无疑是当代汽车的标志，既实用又有很高的装饰作用。在以超声波测距为重心的 车载倒车雷达系统中，界面显示一般情况下不起作用。但在驾驶员无法根据警报声进行更准确快速的倒车操作时，界面显示的距离值将更直观地帮助驾驶员进行正确的倒车操作。界面显示系统具有其存在的意义。 制处理系统 控制处理系统是指处理各种信息，根据处理的结果输出控制信号，使外部执行相应的操作达到系统的控制目的。控制处理系统除了控制处理芯片以外还包括其内部的软件程序设计。车载倒车雷达系统性 能的表现除了与超声波测距系统有很大关系外，其他的都取决于控制处理系统性能的好坏。一个好的控制处理系统，可以提高系统的快速处理能力、提高系统运行的稳定性。 一个系统，在具备性能优良的硬件设备情况下，一个逻辑正确、处理快速的软件设计也是至关重要的。逻辑性强、反应灵敏的软件设计可以提高一个系统的上一个等级。车载倒车雷达系统中，既需要性能优良的硬件设备，也需要反应敏捷的软件处理能力，这样才能成为驾驶员满意的安全性好、高等级的辅助倒车工具。 章小结 本章从汽车本身出发，详细分析汽车本身引出的汽车倒车问题，并 针对本身问题设计出 车载倒车雷达系统的大体结构。 从本章中可以看出 车载倒车雷达系统的意义所在，以及其中每一个组成所负担的责任和应有工作内容。本章有助于读者了解到有关车载倒车雷达系统的知识和设计性的指导。 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 10 3 硬件系统设计 本章将开始对 车载倒车雷达系统进行具体的硬件设计。根据车载倒车雷达系统具体的实际情况挑选出合适的硬件进行设计，对各种器件参数进行准确计算，完成最终的硬件电路设计。 件系统的组成 硬件系统由四大主要部分组成，包括 3路超声波传感器检测电路、单片机主控系统电路、蜂鸣器电路和液晶显示电路。硬 件系统框图如图 3 单片机主控系统液晶显示超声波传感器 1 蜂鸣器警报超声波传感器 2超声波传感器 3图 3件系统框图 车载倒车雷达硬件系统由 3 路超声波传感器对车后盲区进行障碍物监测和距离检测，将其采集的距离信号传输给单片机。单片机对 3个超声波传感器传回的信号进行计算处理并将其对应显示在液晶显示屏中，同时根据所测距离判断是否进行警报开启或闭关操作。 声波传感器电路的设计 声波传感器的选型 本设计中采用集成了超声波发射和接收和简单处理后的超声波传感器，避免了工作量也确保距离测量的精确度。市面上的 超声波传感器也是五花八门，需要选择合适的超声波传感器来实现设计的要求。 方案一： 采用普通的超声波传感器和独立的温度测量电路实现具有温度补偿的超声波测距电路。该方案选用的是 器件如图3 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 11 图 3案二： 采用自带温度补偿的超声波传感器距离测量模块，该方案不需要额外的温度检测电路。器件选择为 超声波测距模块，器件如图 3 图 3案一中的 市场价格都在 4 元左右，方案二中的 格在 12元左右。相对价格而言，方案一具有绝对的优势。 在信号处理方面，方案一需要对 量完成再根据温度补偿知识进行温度校正得出最后的距离值。方案二中只需对 集数据便可直接得出带有温度补偿校正的距离值。在使用同一款单片机的情况下，方案一无疑加大了单片机处理数据的压力，不便于系统快速处理信息和反馈给驾驶员。如果想要达到理想处理速度必定要选择更高级别的单片机，这也必定增加在单片机上的成本。而且方案一 中，自行进行温度补偿校正并不一定能达到方案二的精确度，因为复杂的系统必定会降低系统的可靠性。 综上所诉，为了保证系统的简洁减小体积、系统的稳定性和测距的精度，本设计采用方案二。 声波传感器 介 本设计中选用了 3 个 声波测量距离传感器对倒车车后盲区进行检查。个外接引脚，引脚功能如下表 3 表 3脚功能 引脚 1 作电压引脚，接 脚 2 据通信引脚 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 12 引脚 3 据 通信引脚 引脚 4、 5 作电源地 种是 用该模式时需要将引脚 2、 3 接到单片机的 脚。另一种工作方式是电平触发通信模式， 和 3 可以接到单片机任意的两个 引脚上，没有特殊要求。由于本设计一个需要 3 个 声波测量距离传感器，为了降低对单片机选型的要求，本设计将会采用电平触发通信模式对 声波传感器 电路 如下图 33路 个引脚间距为 5引脚排针代替。超声波传感器 1 的通信引脚接单片机的 11，超声波传感器 2的通信引脚接单片机的 30，超声波传感器 3的通信引脚接单片机的 33。 图 3片机主控电路的设计 片机的选型 单片机作为车载倒车雷达系统的主控器件，其性能的高低直接影响到这个系统的性能好坏，也会影响到整个系统的生产成本。当前主要的单片机有 51 系列、 列、列和更高级的 。本设计将从现今主流的单片机中 选取满足设计要求下控制产品成本的的方案。 方案一： 采用基础的 51 系列单片机。 51 单片机都是基于 031 指令操作系统。 51 系列单片机具有单电源 +5V 供电、四十位可输入输出的 I/组 8位并行 I/五个内外部中断源、一个全双工的 行数据通信接口、 4 128 51系列单片机有足够的引脚供外部电路使用，处理速度可以达到 （ 24由于 51 系列单片机出世比较早，性能跟不上近几年的高端芯片，但其性能经历多年改良也能适应 大部分场合使用，加上其发展久远，价格也是相对最实惠的。 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 13 方案二： 采用 997年才开始面世的一款单片机产品。其性能整体都在 51系列单片机之上。价格相对于 51系列单片机来说稍微昂贵一些。但是由于其定位处于中间位置，实际使用程度并没有 51系列单片机广泛。 方案三： 采用高级 控制芯片。这些控制单片机都是性能极其强大，应用在大规模系统中的主控制芯片，处在比 51、 车载倒车雷达系统中，需要对 3 个 声波测量距离传感器 进行信号检测，同时驱动一个蜂鸣器和驱动一个独立的显示器显示距离内容。这对一个单片机来说并不是难事，以上的任一款单片机都能满足系统要求。在处理速度上，人的反应速度在 10别在汽车倒车时都会减慢行车的速度。 51 系列单片机就已经能满足处理速度上的要求。加上 51系列单片机得普及程度高和实惠的价格， 51单片机是最合适的选择。在 51系列单片机中，本设计选择性能在 51中处于中等水平的 片机作为主控芯片。 片机简介 了具有 51 系列单片机的典型特征外，还具有以 下几个更加出色的性能特点，见表 3 表 3有性能 序号 不同点 拥有 3个定时 /计数器，较 51单片机多出定时 /计数器 2 8程序存储器（ 256数据存储器（ 如图 3 40引脚 44 引脚 4引脚 3种封装形式，支持最大 24外部晶振输入。 了正常工作状态外，还有空闲工作方式和掉电保护方式。在空闲方式运行模式下， 的 定时 /计数器、串行中断、外部中断）继续工作；在掉电方式时，单片机 止振荡器振动同时禁止单片机其他的所有功能直到下一次硬件复位的到来。 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 14 图 3装形式 小系统电路 为了在手动制作样板的时候减小难度，这里采用 40 引脚 装形式来设计电路图。如图 3示， 控系统电路就是常说 51 单片机最小电路系统。其中包括 有它的下载程序 口、晶振电路、复位电路和 0 图 3控系统 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 15 （ 1） 一种是传统高压编程 ， 需要大型的编程器（ 并行编程 ）， 实际使用时并不方便；另一种是基于 需要一个 载器就可以实现程序下载，普遍采用的下载方式。本设计中采用后一种程序下载方式， 载器实物图如图 3示。下载器与 连接如图3的 示，只需对应的连接 个引脚和共地即可实现程序下载。 图 3（ 2）晶振电路 个工作频率由外部晶振电路和单片机内部时钟电路组成。晶振电路中晶振的大小决定了单片机工作频率的大小，晶振越大单片机执行程序越快。由于是外接晶振，所以 00振电路如图 3 图 3振电路 4设计中选用 12个对地电容 2实际应用时，需要 将晶振和电容尽可能安装在 脚 附近，减少寄生电容，以保证振荡器稳定可靠地工作。 （ 3）外部复位电路 路系统上电时由 到系统电源稳定后， 始运行程序。 片机进行复位的条件是复位引脚 位电路如图 3 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 16 图 3部复位电路 如上图所示 ，复位电容的大小是 10阻的大小是 10 根据 联电路原理，可算出 它的 时间常数为 100 系统上电时 ， 电容 需要 的时间为时间常数 系统上电的 ，电容 端的电压时 从 0V 增加到 同时电阻 端的电压从 5V 减少到 以在 ， 的电压从 5V 下降到 片机在检测输入电压时，将 0系统上电时， 统上电时能提供足够时间的高电平使单片机进 行复位。在系统上电后，电容 持续充电到 5V（即 此时 V， 按键 按下按键 关 接通 ，电容 按键 电容 释放 之前 存储的电量，从 5V 释放到变为了 至更小。根据串联电路中电压 总和 为 5这个时候电阻 至更大，即 位。松开按键 ， 充电完成后 在不需要手动复位的系统中，按键 可以取消的，但是电容 电阻 必须。 （ 4） 0共有四组 8 位并行 I/O 口，其中 内部自带上拉电阻的准双向 ， 内部是不带上拉电阻的漏极开路输出，需要外接上拉电阻才能提供驱动电流。 外接上拉电阻的阻值为 10用 9 引脚的排阻，实物图如如 3路连接图如图 33所示。 图 3引脚 10桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 17 鸣器警报电路 鸣器 的选型 车载倒 车雷达系统需要一个提示声音提醒驾驶员车后是否有障碍物，在达到提醒要求的情况下，进行使报警电路简单、小型化。本设计中选择普通的蜂鸣器即可满足要去，蜂鸣器可分为无源和有源两种类型，其主要区别如表 3 表 3鸣器分类和特征 蜂鸣器类型 特征 无源蜂鸣器 输出声音频率固定，接电即可发出声音 有源蜂鸣器 输出声音频率可变，需要脉冲驱动发音，脉冲频率决定声音频率 由于有源蜂鸣器需要脉冲驱动，占用 理程序的时间比较长，所以不采用有源蜂鸣器，而采用控制更加简单的无源蜂鸣器。无源蜂鸣器只需要 接通电路即可发出警报声音，通过控制接通电路的时间间隔可以控制蜂鸣器发出不同急促程度的声音。 鸣器电路 无源蜂鸣器驱动电路如图 3于 以需要加上三极管驱动电路驱动蜂鸣器 动三极管采用 三极管 极管基极通过一个 200的限流电阻接到 脚。当 0 时，三极管 鸣器 电发出警报声音；反之，当 1 时，三极管 止，蜂鸣器 图 3源蜂鸣器驱动电路 晶显 示电路 示器 的选型 本设计是用在汽车上作为显示，所以采用界面显示较美观的液晶显示器而不用数码管等显示不良的显示器件。本设计选用 桂林电子科技大学毕业设计（论 文）报告用纸 18 方案一： 采用 晶显示器。 一种专门用来显示 数字、符号、字母的点阵型液晶模块。 示器界面有 2 行，每行显示 16 个字符， 可以同时显示 32 个字符。 显示界面的字符和字符之间有一个点距的间隔。 售价在
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