汽车倒车防撞报警器设计

1、汽车防撞报警器的设计摘要本设计从实验研究和分析的角度，分析了汽车倒车防撞系统的基本设计原则以及目前国内外这种防撞系统存在的问题。本文详细介绍了根据该系统设计开发的超声波测距系统和汽车倒车防撞报警器，该系统能自动检测车后障碍物的距离。当它到达极限位置时，它能发出声光报警提醒驾驶员刹车。该设计采用了国内厂家的通用元器件，成本低，性能可靠，有利于推广。超声波距离传感器采用压电元件锆钛酸铅，俗称rzt。这种传感器的特点是方向性。汽车倒车声纳系统是由超声波距离传感器的“回声”现象构成的。倒车时，超声波发射到车辆后部，车辆与障碍物之间的距离可以通过测量超声波遇到障碍物后的返回时间来获得。关键词：汽车倒车，

2、防撞，报警汽车倒车防撞灯的设计摘要分析了汽车防撞系统的基本设计原理和国内外存在的问题。本文不仅介绍了超声波测距系统，还介绍了根据设计进行设计的原理、方法和步骤。汽车倒车防撞报警器的研究。当距离达到极限点时，报警器会发出声光报警，提醒司机刹车。设计包括发送、接收和报警。信号由具有方向性的超声波换能器发送和接收。使用压电元件，一般称为rzt。在防撞电路中，声光防撞器用于语音报警。该设计采用了国内厂家的通用组件，成本低，性能可靠，易于推广。关键词：汽车倒车，防撞，报警器内容前言1第一章传感器相关技术介绍31.1传感器类型3的选择1.1.1传感器的主要类型31.1.2倒车时选择的传感器51.2测距原则

3、5第二章报警器7的硬件电路设计2.1总体设计72.2超声波发射电路82.2超声波接收电路92.3屏蔽电路102.4整形电路102.5语音记录电路112.6回放电路122.7总电路图13第三章报警器15的软件设计3.1主程序流程图153.2子程序流程图16结论17谢谢你18参考文献19附加记录20序随着社会经济的发展，交通运输业日益繁荣，汽车数量不断增加。倒车事故频繁发生，造成不可避免的人身伤亡和经济损失。鉴于这种情况，设计一种快速响应、高可靠性和经济性的汽车倒车防撞预警系统势在必行。超声波测距是最常见的测距方法，适用于近距离低速停车。超声波作为汽车倒车防撞报警系统中的一种特殊声波，还具有折射和

4、反射声波传播的基本物理特性。超声波测距就是利用它的反射特性。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，并利用指示灯和蜂鸣器告知驾驶员车辆与障碍物之间的距离和位置，起到安全作用。汽车防撞测距报警器是“八五”期间重大科研项目之一。该设计将使报警器在整个倒车过程中自动测量汽车后部到最近障碍物的距离，并以数字显示。倒车到极限距离时，会发出快速警告声，提醒驾驶员注意刹车。如果与制动系统连接，也可以形成自动制动。众所周知，对超声波的研究始于1876年，这是人类第一次有效地产生高频声波。近年来，随着超声技术的不断深入及其高精度、无损伤和非接触的优点，超声的应用越来越普及，并在一些领域

5、得到了多年的应用。例如，使用超声波技术的自动测距照相机和建筑物中使用的手持式墙壁测距仪。然而，近年来它已被用于汽车防撞。主要原因是传统的超声波传感器不能满足汽车行业的特殊要求。与以往不同的是，现代超声波传感器采用完全封闭的结构，其传感部分与外界完全隔离，外壳采用防锈材料，能够满足汽车电器要求的防潮、防雨、防尘等恶劣的耐候指标。其次，汽车本身是一个强干扰源，集电磁波、噪声、振动、冲击等干扰于一体。因此，为了使倒车雷达稳定工作，除了具备优良的硬件系统外，还需要通过软件的数字化智能筛选来滤除这些干扰信号。只有近年来随着微电子技术的发展而生产的小型廉价微型计算机才能满足这些要求。本文研究了汽车倒车防撞

6、报警装置。介绍了报警器采用的测距方法和原理，以及报警器采用的硬件和软件第一章传感器相关技术介绍1.1传感器类型的选择1.1.1传感器的主要类型汽车防撞装置最关键、最基础的技术是车辆测距技术，目前汽车上使用的测距方法主要有超声波测距、雷达测距、摄像系统测距、激光测距和夜间红外测距等。36960.68886868666(1)超声波测距超声波一般指频率在20千赫以上的机械波，具有穿透性强、衰减小、反射能力强的特点。超声波测距仪器一般由发射器、接收器和信号处理装置组成。在操作中，超声波发射器连续发出一系列连续脉冲，并向测量逻辑电路提供一个短脉冲。超声波接收器在接收到障碍物反射的反射波后，还向测量逻辑电

7、路提供一个短脉冲。最后，信号处理装置根据时间差处理接收到的信号，并自动计算车辆和障碍物之间的距离。超声波测距原理简单、成本低、制造方便，但其在高速汽车中的应用有一定的局限性，因为超声波的传输速度受天气影响很大，不同天气条件下传输速度不同；另一方面，对于长距离障碍物，灵敏度降低，因为反射波太弱。因此，超声波测距常用于短距离测距，最佳距离为4 5米，一般用于汽车倒车防撞系统。(2)激光测距激光测距装置是一种光子雷达系统，具有测量时间短、测量范围大、精度高等优点，在许多领域得到了广泛应用。目前，汽车中广泛使用的激光测距系统可分为非成像激光雷达和成像激光雷达。非成像激光雷达根据激光束的传播时间来确定距

8、离。其工作原理是：高功率窄脉冲激光器发出的激光脉冲通过发射物镜聚焦成一定形状的光束，然后通过扫描镜左右扫描，发射到太空，照射到前方车辆或其他目标上。反射光通过扫描镜、接收物镜和反馈光纤被引导到信号处理装置中的光电二极管，通过计数器对激光二极管的起始脉冲和光电二极管的接收脉冲之间的时间差进行计数，可以得到目标距离。目标的方位可以通过用扫描镜系统中的位置检测器测量反射镜的角度来测量。成像激光雷达可分为扫描成像激光雷达和非扫描成像激光雷达。扫描成像激光雷达将激光雷达与二维光学扫描镜相结合，利用扫描仪控制激光发射方向，通过逐点扫描整个视场获得视场中目标的三维信息。非扫描成像激光雷达通过分束器系统将光源

9、发射的强度调制激光分成多束，然后向不同方向发射，以照亮待测区域。由于非扫描成像激光雷达测量点数大大减少，提高了系统的三维成像速度。非成像激光雷达在汽车测距系统中更具实用价值。与成像激光雷达相比，它具有成本低、速度快、稳定性高的特点。然而，由于激光雷达测距仪器的工作环境是在高速运动的车体上，车体振动大，对其稳定性和可靠性提出了更高的要求，而且其体积也受到一定的限制。同时，要考虑节能、低价和人眼安全等因素。所有这些决定了光源只能使用半导体激光器。目前，上述各种激光雷达测距仪已在汽车上使用，但成像激光雷达仍在进一步研究中。(3)ccd摄像系统测距电荷耦合器件相机是一种用于模拟人眼的光电探测器。它具有

10、体积小、重量轻、功耗低、噪声低、动态范围大、光学测量准确等优良特性，已广泛应用于汽车行业。使用面阵ccd可以获得被测视场的二维图像，但无法确定距被测物体的距离。一种只使用一个ccd摄像机的系统称为单目摄像机系统，它常用于汽车倒车的后视系统中，帮助驾驶员获取后视死角信息，以避免倒车时撞到物体。为了获得目标的三维信息，模拟人类双目视觉的原理，使用两个固定间隔的摄像机同时对同一场景进行成像，通过对这两幅图像的计算机分析和处理，可以确定视场中每个物体的三维坐标。这个系统被称为双目摄像系统。双目摄像系统模仿人类视觉原理，测量精度高。然而，目前价格高，成像速度慢，受到软硬件的限制。随着计算机软硬件性能的提

11、高，它最终将被广泛使用。(4)红外测距红外线的波长比肉眼看不见的可见光的波长长。它具有明显的热效应和很强的穿透云雾的能力。同时，任何物体在任何时候都会发射红外线。通过发射和接收由前方物体反射的红外线，车载仪器可以根据信号的强度和波长以及时间差来分析前方物体的特性以及与汽车的距离。因为红外线不能被人类肉眼察觉，所以它们非常隐蔽，而且它们不会干扰夜间测距仪的工作。因此，这种测距仪广泛应用于军用车辆。(5)雷达测距雷达的名字来源于“无线电探测和测距”。顾名思义，它向目标发射特定的无线电波，通过反射的无线电信号检测目标，并利用接收和发送信号的时间延迟来测量目标的距离。雷达诞生于20世纪30年代第二次世

12、界大战期间。当时，由于迫切的军事需求，雷达得到了广泛的应用和发展。此后，随着科学技术的发展，雷达技术越来越完善。现代雷达不仅能完成目标的探测和测距，还能完成角度测量、速度测量、跟踪和成像等功能。虽然雷达技术主要用于军事，但它在民用领域也发挥着越来越重要的作用。雷达在民用领域的主要应用包括气象雷达、探地雷达以及机场、港口和高速公路上使用的交通控制雷达。自20世纪70年代以来，人们开始将雷达技术应用于汽车自动防撞预警雷达，简称“汽车防撞雷达”。因为雷达可以在恶劣的天气如雨、雪和雾中工作，所以它比上述技术有优势。1.1.2倒车时选择的传感器在倒车过程中，由于车速慢，车辆与障碍物的距离短，对传感器的要

13、求不高，所以我们选择原理简单、成本低、制造方便的超声波传感器。1.2测距原理振动在弹性介质中的传播简称为波动。频率在16 2104赫兹之间的机械波可以被人耳听到，称为声波。低于16hz的机械波称为次声波。高于2104赫兹的机械波称为超声波。超声波在液体和固体中几乎没有衰减，并且具有很强的穿透能力，特别是对于不透明的固体，超声波穿透几十米厚。当超声波从一种介质入射到另一种介质时，由于两种介质中传播速度不同，在介质表面会发生反射、折射、扩散和波形转换。超声波的这些特性使其广泛应用于检测技术中。汽车防撞报警器利用超声波反射原理测量距离。超声波测距法是时差测距法，它测量超声波从发射地点到目的地的传播时

14、间，也称为时差检测法。当超声波发生器发射超声波时，计时开始，超声波通过空气被传输到目标，然后被反射到超声波接收器，计时停止，测量的传输时间为t。l=ct/2 .c是超声波在空气中的传播速度。用单片机脉冲计数法可以准确测量渡越时间t。当时间t被转换成脉冲计的数量n时，有，其中n是计数脉冲的数量和计数脉冲的频率。第二章报警器硬件电路设计2.1总体设计倒车防撞报警器只需要在汽车倒车时工作，为驾驶员提供汽车背后的信息。由于倒车时汽车以较慢的速度行驶，可以认为汽车相对于声速是静止的，因此多普勒效应的影响在系统中可以忽略。驾驶员将手柄转到倒档后，系统自动启动，超声波发送模块将超声波信号向后发送，超声波信号被障碍物反射，并由超声波接收模块采集放大比较。单片机at89c51将信号发送给显示模块，同时触发语音提示。at89c51逆转齿轮比较信号放大超声波接收显示组件驱动电路超声波发射扬声器图2-1总体框图2.2超声波发射电路图2-2超声波传输电路上