基于超声波的汽车倒车防撞开题报告.doc

精品文档本科生毕业论文(设计)开题报告书题 目 基于超声波的汽车倒车防撞 系统设计学生姓名 * 学 号 * 专业班级 * 指导老师 * 2015年12月论文（设计）题目基于超声波的汽车倒车防撞系统设计课题目的、意义及相关研究动态：目的：超声波距离探测报警，在距离测量与避碰中具有较好的应用价值。本课题可采用传感技术，利用新型电子器件设计完成。学生通过本课题的研究，可以提高模拟、数字电子技术应用的方面能力，提高硬件设计与应用能力及新型电子器件的应用能力。通过设计培养学生综合运用所学知识，独立分析问题和解决问题的能力，培养学生的基本技能与创新能力，为以后从事相关工作打下良好的基础。意义：随着现代社会工业化程的发展，汽车这一交通工具正为越来越多的人所用，但是随之而来的问题也显而易见，那就是随着车辆的增多，交通事故的频繁发生，由此导致的人员伤亡和财产损失数目惊人。对于公路交通事故的分析表明，80%以上的车祸事由于驾驶员反应不及所引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞。奔驰汽车公司对各类交通事故的研究表明：若驾驶员能够提早0.5S意识到有事故危险并采取相应的正确措施，则绝大多数的交通事故都可以避免。因此，大力研究开发如汽车防撞装置等主动式汽车辅助安全装置，减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全将起到重要的作用。显然，此类产品的研究开发具有极大的实现意义和广阔的应用前景。相关研究动态：超声波检测技术是我国重点发展和推广的新技术，其具有高精度，无损，非接触等优点。目前，已经广泛地应用在机械制造，电子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工业领域。此外，在材料科学，医学，生物科学等领域中也占具重要地位。目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展，数字式超声波检测仪器的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视，国外生产类似产品和研究的公司有美国的泛美（PANAMETRICS）公司、METEC公司，加拿大的R/D TECH公司，德国的K-K公司、法国的SOFRATEST公司和西班牙的TECNATOM公司等等，上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理系统的技术水平较高，在世界上处于领先水平。 随着检测技术研究的不断深入，对超声检测仪器的功能要求越来越高，单数码显示的超声检测仪测读会带来较大的测试误差。进一步要求以后生产的超声仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。随后具有检测，记录，存储，数据处理与分析等多项功能的智能化检测分析仪相继研制成功。超声仪研制呈现一派繁荣景象。其中，煤炭科学研究院研制的 2000A 型超声分析检测仪，是一种内带微处理器的智能化测量仪器，全部操作都处于微处理器的控制管理之下，所有测量值，处理结果，状态信息都在显像管上显示出来，并可接微型打印机打印。其数字和波形都比较清晰稳定，操作简单，可靠性高，具有断电存储功能，其串口可以方便用户对仪器的测试数据进行后处理及有关程序的开发。与国内同类产品相比，设计新颖合理，功能齐全，在仪器设计上有重大突破和创新，达到了国际先进水平。课题的主要内容（观点）、创新之处：本课题的特色在于，采用单片机控制来实现驾驶员倒车过程中确定车尾与障碍物之间的距离，以免发生撞车事故。这样做可以有效减少硬件设备的投放，尽可能的使系统简化，即减少了投放资金也增加安全性。研究方法、设计方案或论文撰写提纲：根据车辆倒车过程中的具体操作要求，需要完成以下内容： 1、 设计说明书 在设计说明书中，把相关的原理具体分析。选用相应的器件型号，以确保系统的运行。主要部分有： 1.1 硬件部分 1.1.1 单片机 1.1.2 超声波传感器 1.1.3发射接收电路部分 1.2 软件部分 1.2.1 程序设计 1.3硬件与软件调试 2、设计原理图1张 其中包含接收电路图、发射电路图、显示电路图、报警电路以及单片机控制电路图。完成期限和预期进度：序号工作内容所需时间（周）1熟悉毕业设计内容，查资料，做出初步设计方案，准备开题报告。2周2收集资料，准备进行详细设计。1周3根据初步设计，查阅资料，进行详细设计（含图纸绘制、设备选型、撰写设计说明书等）。2周4硬件与软件设计及调试。3周5整理毕业设计，查缺补漏，准备答辩。2周预期结果： 1、设计说明书部分：10000字以上 2、图纸部分：接收电路图、发射电路图、显示电路图、报警电路以及单片机控制电路图。主要参考资料：【1】 李林功 ，单片机原理及应用 北京 机械工业出版社：2014.3【2】 梁向红，蒋新庚，林康红等. 电路与电子技术试验教程 北京：中国铁道出版社2008.1【3】 春宁.基于超声波的距离测量系统的研究及其应用D：东华大学硕士学位论文2009.1【4】 朱爱红，朱宁文.信息技术与信息化开发与应用J:2006【5】 断永霞，徐杰，徐.玓.基于AT89C51单片机倒车防撞系统设计J，2010【6】 胡瑜.汽车防碰撞系统的应用与研究J.机械工程及其自动化,2010【7】 黄建兵.超声波精确测距的研究D，南京理工大学硕士学位论文 2004.2指导教师意见： 签名： 2015 年12 月25 日开 题 报 告 会 纪 要时 间2015年12月29日地 点*与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）*副教授*学生*学生*讲师 *学生*学生*副教授 *学生*学生*学生会议记录摘要：问题一：简谈你实现本课题设计目标的方法和途径？答：在超声波发射器两端输入40KHZ 脉冲串, 脉冲信号经过超声波内部振子, 振荡产生机械波, 并通过空气介质传播到被测面, 由被测面反射到超声波接收器接收, 在超声波接收器两端, 信号是毫伏级的正弦波信号, 超声波经气体介质的传播到接收器的时间, 即为往返时间。超声测距有脉冲回波法、共振法和频差法,其中常用脉冲回波法测距。超声波测距的原理一般采用渡越时间法 ,其原理是超声传感器发射超声波, 超声波在空气中传播至障碍物, 经反射后由超声传感器接收反射脉冲, 测量出超声脉冲从发射到接收的时间, 再乘以超声波在空气中的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离, 即： L=ct/2 (1)式（1）中, L为超声传感器与被测障碍物之间的距离, c为超声波在介质(空气)中的传输速率, t为超声波从发射到接收的时间。超声波在空气中的传播速度为: , 其中T为绝对温度数值, , 。在测量精度不是很高的情况下, 一般可以认为c为常数340m/s。由于温度影响超声波在空气中的传播速度；超声波反射回波又很难精确捕捉,致使超声波在空气中传播的时间很难精确测量。这些因素是使用超声测距引起误差的原因。利用超声波设计测量并通过相应计算公式和硬件设备自动计算显示出汽车与障碍物的距离，通过设置报警距离值，从而实现汽车倒车时汽车与障碍物距离实时显示并在达到临界值时报警。下图为汽车倒车防撞测距报警器原理图：发射 振荡接收放大低调滤波双稳平滑计数器时钟振荡译码显示触发稳压生光报警障碍物电压监视语音报警电源问题二：如何处理外界客观因素对超声波在空气中传播速度的影响？答：超声波在空气中传播其波速容易受湿度、温度、压强等因素的影响，其中温度的影响最大。由于超声波也是一种声波。其声速C与温度有关。这是超声波的温度效应特性，超声波的传播速度“C”可以用公式(2)表示：C331.50.607t（m/s）,式中t=温度（）。因此要精确测量与某个物体之间的距离时，则应通过温度补偿的方法加以校正。所以用常温下的超声波速度331.5m/s来计算不同温度下的超声波测距的距离是有很大误差的，这就需要增加温度补偿模块（单片机AT89C51与温度传感器DSI8820）自动探测环境温度、确定计算距离时的波速C，较精确地得出该环境下超声波经过的路程，提高了测量精确度。波速确