倒車雷達的研制

倒車雷達的研制
 

摘要：隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，越來越多的人擁有了自己的汽車，同時由泊車和倒車所引發(fā)的事故也越來越多。這些事故常常給駕駛員帶來許多麻煩，因此，有助于駕駛員泊車和倒車的倒車雷達應(yīng)運而生。
倒車雷達全稱叫“倒車防撞雷達”，也叫“泊車輔助裝置”，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除視野死角和視線模糊的缺陷。本文介紹了以AT89C2051單片機為核心的1種低成本、高精度、微型化，并有數(shù)字顯示和聲光報警功能的倒車雷達系統(tǒng)，該倒車雷達根據(jù)超聲波測距原理研制，采用溫度補償技術(shù)、開機自檢技術(shù)和優(yōu)化的軟硬件技術(shù)，將測得的結(jié)果送至數(shù)碼管顯示，同時進行3級聲光報警。駕駛員只需坐在駕駛室就能做到心里有數(shù)，極大的提高了泊車和倒車時的安全和效率。
關(guān)鍵詞：倒車雷達;超聲波;單片機;
 
1　引言
1.1　倒車雷達研究的背景及意義
隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交通運輸車輛的不斷增多，由此產(chǎn)生的交通問題越來越成為人們關(guān)注的問題。其中倒車事故由于發(fā)生的頻率極高，已引起了社會和交通部門的高度重視。倒車事故發(fā)生的原因是多方面的，倒車鏡有死角，駕車者目測距離有誤差，視線模糊等原因造成倒車時的事故率遠大于汽車前進時的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以及女性更為突出。而倒車事故給車主帶來許多麻煩，例如撞上別人的車、消防水籠頭，如果傷及兒童更是不堪設(shè)想，有鑒于此，汽車高科技產(chǎn)品家族中，專為汽車倒車泊位設(shè)置的“倒車雷達”應(yīng)運而生，倒車雷達的加裝可以解決駕駛?cè)藛T的后顧之憂，大大降低了倒車事故的發(fā)生。
汽車倒車雷達全稱為“倒車防撞雷達”，也叫“泊車輔助裝置”，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除駕駛員泊車和起動車輛時因前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員克服視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。倒車雷達的原理與普通雷達1樣，是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障礙物相撞的原理設(shè)計開發(fā)的。通過感應(yīng)裝置發(fā)出超聲波，然后通過反射回來的超聲波來判斷前方是否有障礙物，以及障礙物的距離、大小、方向、形狀等。只不過由于倒車雷達體積大小及實用性的限制，目前其主要功能僅為判斷障礙物與車的距離，并做出提示。
1.2　國內(nèi)外倒車雷達的發(fā)展現(xiàn)狀
通常的倒車雷達主要由感應(yīng)器（探頭）、主機、顯示設(shè)備等3部分組成。感應(yīng)器發(fā)出和接收超聲波信號，并將接收到的信號傳輸?shù)街鳈C，再通過顯示設(shè)備顯示出來。感應(yīng)器裝在后保險杠上，以角45°輻射，檢測目標，能探索到那些低于保險杠而駕駛員從后窗又難以看見的障礙物并報警，如花壇、蹲在車后玩耍的兒童等；顯示設(shè)備裝在儀表板上，提醒駕駛員汽車距后面物體還有多少距離，到危險距離時，蜂鳴器就開始鳴叫，提示駕駛員停車。根據(jù)感應(yīng)器種類不同，倒車雷達可分為粘貼式、鉆孔式和懸掛式等種。粘貼式感應(yīng)器后有1層膠，可直接粘在后保險杠上；鉆孔式感應(yīng)器是在保險杠上鉆1個洞，然后把感應(yīng)器嵌進去；懸掛式感應(yīng)器主要用于載貨車。根據(jù)顯示設(shè)備種類不同，倒車雷達又可分為數(shù)字式、顏色式和蜂鳴式等3種。數(shù)字式顯示設(shè)備是1只如傳呼機大小的盒子，安裝在駕駛臺上，直接用數(shù)字表示汽車與后面物體的距離，并可精確到1厘米，讓駕駛員1目了然。倒車防撞雷達發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)歷經(jīng)5代。
第1代的倒車雷達系統(tǒng)是轟鳴器。倒車時，如果車后1.5米~ 1.8米處有障礙物，轟鳴器就會開始工作，轟鳴越急，表示車輛離障礙物越近。沒有語音提示，也沒有距離顯示，雖然司機知道有障礙物，但不能確定障礙物離車有多遠，對駕駛員幫助不大。
    第2代倒車雷達可以顯示車后障礙物離車體的距離。這1代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由3種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物離車體距離有0.8米以上；黃色代表警告距離，表示離障礙物的距離只有0.6~0.8米；紅色代表危險距離，表示離障礙物只有不到0.6米的距離，必須停止倒車。
    第3代用液晶熒屏顯示，特別是熒屏顯示開始出現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)。不用掛倒檔，只要發(fā)動汽車，顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離。該雷達動態(tài)顯示，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。不過液晶顯示器外觀雖精巧，但靈敏度較高，抗干擾能力不強，所以誤報也較多。
    第4代魔幻鏡倒車雷達，采用了最新仿生超聲雷達技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準確地測知2米以內(nèi)的障礙物，并以不用等級的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車雷達把后視鏡、倒車雷達、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項功能整合在1起，并設(shè)計了語音功能，是目前市面上最先進的倒車雷達系統(tǒng)。其外形就是1塊倒車鏡，所以可以不占用車內(nèi)空間，直接安裝在車內(nèi)倒視鏡的位置。
    第5代倒車雷達是專門為高檔轎車生產(chǎn)的，它整合了高檔轎車具備的影音系統(tǒng)，可以在顯示器上觀看DVD影像。因為是新品，售價也較高。
倒車雷達的發(fā)展實際上已經(jīng)融入了整車的設(shè)計，隨著技術(shù)的成熟，價格的降低，倒車雷達將會逐漸普及成為標準配配置。

2　超聲波倒車雷達的工作原理
2.1　測距的基本原理
2.1.1　認識超聲波　
人耳最高只能感覺到大約20000Hz的聲波，頻率更高的聲波就是超聲波了。1般而言頻率超過了20KHz以上的聲音稱之為超聲波。超聲波廣泛地應(yīng)用在多種技術(shù)中。超聲波有兩個特點，1個是能量大，1個是沿直線傳播。它的應(yīng)用就是按照這兩個特點展開的。利用超聲波的巨大能量可以把人體內(nèi)的結(jié)石擊碎。能夠很快清洗金屬0件、玻璃和陶瓷制品的污垢。而利用超聲波沿直線傳播的特點可以用來測距。根據(jù)超聲波測距原理制成的聲納可以用來探測水中的暗礁、敵人的潛艇，測量海水的深度，也可以用超聲波探測金屬、陶瓷混凝土制品，甚至水庫大壩，檢查內(nèi)部是否有氣泡、空洞和裂紋。由于超聲波也是1種聲波，超聲波在媒質(zhì)中傳播的速度和媒質(zhì)的特性有關(guān)。理論上，在13℃的海水中聲音的傳播速度為1500m/s。聲音在25℃空氣中傳播速度的理論值為344m/s,這個速度在0℃時降為The development of car reserving aid system
 
Abstract: With the rapid development of economy of our country, more and more people have owned their cars, at the same time, more and more accidents occur because of paring and reversing. These accidents often bring many troubles to drivers. Therefore, the car reserving aid system which can help drivers parking is invented.
The car reserving aid system is also called "parking auxiliary unit", it is the automobile safe parking auxiliary unit, which can use sound or a more direct demonstration to show the driver the obstacle situation around. Thus relieve the difficulty of looking ahead and back when parking or starting vehicles, and help the driver to eliminate the dead angle of the field of vision and the flaw of sight. This paper introduces a low cost, high-accuracy, micro-miniaturization, digital display and acousto-optics alarm intelligent parking radar that based on MCU AT89C2051.The back-draft radar develops on the basis of ultrasonic ranging principle. It uses the temperature compensation technology, the opening machine self-checking technology and the optimized software and hardware technology, the result obtained will be delivered to the digital tube and showed. At the same time, the three levels of acousto-optics alarm will work. The driver only has to sit in the cab and can know fairly well. Thus the driving security and efficiency enhance enormously.

目錄
1　引言 1
 　 1.1　倒車雷達研究的背景及意義 1
  　1.2　國內(nèi)外倒車雷達的發(fā)展現(xiàn)狀 1
2　超聲波倒車雷達的工作原理 2
  　2.1　測距的基本原理 2
2.1.1　認識超聲波 2
2.1.2　利用超聲波測距 3
2.1.3　超聲波測距須解決的問題 3
    2.2　超聲波換能器 3
2.2.1　超聲波的產(chǎn)生和接收 3
2.2.2　超聲波換能器的基本結(jié)構(gòu)和工作方式 3
2.2.3　T/R40型超聲波換能器 4
  　2.3　超聲波倒車雷達總體設(shè)計框架 4
2.3.1總體設(shè)計框架原理圖 4
2.3.2總體設(shè)計框架介紹 4
3　超聲波倒車雷達的芯片選擇 4
  　3.1　單片機控制芯片 4
  　3.2　超聲波接收芯片 5
  　3.3　聲光報警電路芯片 6
  　3.4　測溫電路芯片 6
4　超聲波倒車雷達的硬件設(shè)計 7
  　4.1　超聲波倒車雷達的工作原理 7
  　4.2　超聲波發(fā)射電路 8
  　4.3　超聲波接收電路 8
4.4　聲光報警電路 9
    4.5　測溫電路 10
  　4.6　 AT89C2051整體電路及顯示電路 10
  　4.7　電源電路 11
5　軟件設(shè)計 11
　　5.1　編譯環(huán)境 11
　　5.2  系統(tǒng)程序的設(shè)計 13
5.2.1  超聲波倒車雷達的算法設(shè)計 13
5.2.2  主程序 13
5.2.3　超聲波發(fā)生子程序 16
5.2.4　超聲波接收中斷程序 17
5.2.5　顯示子程序 17
6　優(yōu)化措施 20
　　6.1　硬件的優(yōu)化措施 20
　　6.2　軟件的優(yōu)化措施 20
結(jié)束語 20
參考文獻 21
致謝 22
附錄： 23

 

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