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倒車(chē)雷達的研制
倒車(chē)雷達的研制
摘要：隨著(zhù)我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，越來(lái)越多的人擁有了自己的汽車(chē)，同時(shí)由泊車(chē)和倒車(chē)所引發(fā)的事故也越來(lái)越多。這些事故常常給駕駛員帶來(lái)許多麻煩，因此，有助于駕駛員泊車(chē)和倒車(chē)的倒車(chē)雷達應運而生。
倒車(chē)雷達全稱(chēng)叫“倒車(chē)防撞雷達”，也叫“泊車(chē)輔助裝置”，是汽車(chē)泊車(chē)安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀(guān)的顯示告知駕駛員周?chē)系K物的情況，解除了駕駛員泊車(chē)和起動(dòng)車(chē)輛時(shí)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(xiàn)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，并有數字顯示和聲光報警功能的倒車(chē)雷達系統，該倒車(chē)雷達根據超聲波測距原理研制，采用溫度補償技術(shù)、開(kāi)機自檢技術(shù)和優(yōu)化的軟硬件技術(shù)，將測得的結果送至數碼管顯示，同時(shí)進(jìn)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，極大的提高了泊車(chē)和倒車(chē)時(shí)的安全和效率。
關(guān)鍵詞：倒車(chē)雷達;超聲波;單片機;
1 引言
1.1 倒車(chē)雷達研究的背景及意義
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交通運輸車(chē)輛的不斷增多，由此產(chǎn)生的交通問(wèn)題越來(lái)越成為人們關(guān)注的問(wèn)題。其中倒車(chē)事故由于發(fā)生的頻率極高，已引起了社會(huì )和交通部門(mén)的高度重視。倒車(chē)事故發(fā)生的原因是多方面的，倒車(chē)鏡有死角，駕車(chē)者目測距離有誤差，視線(xiàn)模糊等原因造成倒車(chē)時(shí)的事故率遠大于汽車(chē)前進(jìn)時(shí)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(chē)事故給車(chē)主帶來(lái)許多麻煩，例如撞上別人的車(chē)、消防水籠頭，如果傷及兒童更是不堪設想，有鑒于此，汽車(chē)高科技產(chǎn)品家族中，專(zhuān)為汽車(chē)倒車(chē)泊位設置的“倒車(chē)雷達”應運而生，倒車(chē)雷達的加裝可以解決駕駛人員的后顧之憂(yōu)，大大降低了倒車(chē)事故的發(fā)生。
汽車(chē)倒車(chē)雷達全稱(chēng)為“倒車(chē)防撞雷達”，也叫“泊車(chē)輔助裝置”，是汽車(chē)泊車(chē)安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀(guān)的顯示告知駕駛員周?chē)系K物的情況，解除駕駛員泊車(chē)和起動(dòng)車(chē)輛時(shí)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(xiàn)模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。倒車(chē)雷達的原理與普通雷達1樣，是根據蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會(huì )與任何障礙物相撞的原理設計開(kāi)發(fā)的。通過(guò)感應裝置發(fā)出超聲波，然后通過(guò)反射回來(lái)的超聲波來(lái)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(guò)由于倒車(chē)雷達體積大小及實(shí)用性的限制，目前其主要功能僅為判斷障礙物與車(chē)的距離，并做出提示。
1.2 國內外倒車(chē)雷達的發(fā)展現狀
通常的倒車(chē)雷達主要由感應器（探頭）、主機、顯示設備等3部分組成。感應器發(fā)出和接收超聲波信號，并將接收到的信號傳輸到主機，再通過(guò)顯示設備顯示出來(lái)。感應器裝在后保險杠上，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(jiàn)的障礙物并報警，如花壇、蹲在車(chē)后玩耍的兒童等；顯示設備裝在儀表板上，提醒駕駛員汽車(chē)距后面物體還有多少距離，到危險距離時(shí)，蜂鳴器就開(kāi)始鳴叫，提示駕駛員停車(chē)。根據感應器種類(lèi)不同，倒車(chē)雷達可分為粘貼式、鉆孔式和懸掛式等種。粘貼式感應器后有1層膠，可直接粘在后保險杠上；鉆孔式感應器是在保險杠上鉆1個(gè)洞，然后把感應器嵌進(jìn)去；懸掛式感應器主要用于載貨車(chē)。根據顯示設備種類(lèi)不同，倒車(chē)雷達又可分為數字式、顏色式和蜂鳴式等3種。數字式顯示設備是1只如傳呼機大小的盒子，安裝在駕駛臺上，直接用數字表示汽車(chē)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(chē)防撞雷達發(fā)展到現在，已經(jīng)歷經(jīng)5代。
第1代的倒車(chē)雷達系統是轟鳴器。倒車(chē)時(shí)，如果車(chē)后1.5米~ 1.8米處有障礙物，轟鳴器就會(huì )開(kāi)始工作，轟鳴越急，表示車(chē)輛離障礙物越近。沒(méi)有語(yǔ)音提示，也沒(méi)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(chē)有多遠，對駕駛員幫助不大。
第2代倒車(chē)雷達可以顯示車(chē)后障礙物離車(chē)體的距離。這1代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數碼顯示產(chǎn)品顯示距離數字，而波段顯示產(chǎn)品由3種顏色來(lái)區別：綠色代表安全距離，表示障礙物離車(chē)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(chē)。
第3代用液晶熒屏顯示，特別是熒屏顯示開(kāi)始出現動(dòng)態(tài)顯示系統。不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車(chē)，顯示器上就會(huì )出現汽車(chē)圖案以及車(chē)輛周?chē)系K物的距離。該雷達動(dòng)態(tài)顯示，色彩清晰漂亮，外表美觀(guān)，可以直接粘貼在儀表盤(pán)上，安裝很方便。不過(guò)液晶顯示器外觀(guān)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(chē)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?xún)鹊恼系K物，并以不用等級的聲音提示和直觀(guān)的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車(chē)雷達把后視鏡、倒車(chē)雷達、免提電話(huà)、溫度顯示和車(chē)內空氣污染顯示等多項功能整合在1起，并設計了語(yǔ)音功能，是目前市面上最先進(jìn)的倒車(chē)雷達系統。其外形就是1塊倒車(chē)鏡，所以可以不占用車(chē)內空間，直接安裝在車(chē)內倒視鏡的位置。
第5代倒車(chē)雷達是專(zhuān)門(mén)為高檔轎車(chē)生產(chǎn)的，它整合了高檔轎車(chē)具備的影音系統，可以在顯示器上觀(guān)看DVD影像。因為是新品，售價(jià)也較高。
倒車(chē)雷達的發(fā)展實(shí)際上已經(jīng)融入了整車(chē)的設計，隨著(zhù)技術(shù)的成熟，價(jià)格的降低，倒車(chē)雷達將會(huì )逐漸普及成為標準配配置。
2 超聲波倒車(chē)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(jué)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(guò)了20KHz以上的聲音稱(chēng)之為超聲波。超聲波廣泛地應用在多種技術(shù)中。超聲波有兩個(gè)特點(diǎn)，1個(gè)是能量大，1個(gè)是沿直線(xiàn)傳播。它的應用就是按照這兩個(gè)特點(diǎn)展開(kāi)的。利用超聲波的巨大能量可以把人體內的結石擊碎。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(xiàn)傳播的特點(diǎn)可以用來(lái)測距。根據超聲波測距原理制成的聲納可以用來(lái)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(gè)速度在0℃時(shí)降為T(mén)he 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(chē)雷達研究的背景及意義 1
1.2 國內外倒車(chē)雷達的發(fā)展現狀 1
2 超聲波倒車(chē)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(wèn)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構和工作方式 3
2.2.3 T/R40型超聲波換能器 4
2.3 超聲波倒車(chē)雷達總體設計框架 4
2.3.1總體設計框架原理圖 4
2.3.2總體設計框架介紹 4
3 超聲波倒車(chē)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(chē)雷達的硬件設計 7
4.1 超聲波倒車(chē)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 軟件設計 11
5.1 編譯環(huán)境 11
5.2 系統程序的設計 13
5.2.1 超聲波倒車(chē)雷達的算法設計 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
結束語(yǔ) 20
參考文獻 21
致謝 22
附錄： 23
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