倒车雷达的研制

倒车雷达的研制

倒车雷达的研制
 

摘要：随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒车所引发的事故也越来越多。这些事故常常给驾驶员带来许多麻烦，因此，有助于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野死角和视线模糊的缺陷。本文介绍了以AT89C2051单片机为核心的1种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统，该倒车雷达根据超声波测距原理研制，采用温度补偿技术、开机自检技术和优化的软硬件技术，将测得的结果送至数码管显示，同时进行3级声光报警。驾驶员只需坐在驾驶室就能做到心里有数，极大的提高了泊车和倒车时的安全和效率。
关键词：倒车雷达;超声波;单片机;
 
1　引言
1.1　倒车雷达研究的背景及意义
随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来许多麻烦，例如撞上别人的车、消防水笼头，如果伤及儿童更是不堪设想，有鉴于此，汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生，倒车雷达的加装可以解决驾驶人员的后顾之忧，大大降低了倒车事故的发生。
汽车倒车雷达全称为“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除驾驶员泊车和起动车辆时因前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员克服视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达1样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。通过感应装置发出超声波，然后通过反射回来的超声波来判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。
1.2　国内外倒车雷达的发展现状
通常的倒车雷达主要由感应器（探头）、主机、显示设备等3部分组成。感应器发出和接收超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。感应器装在后保险杠上，以角45°辐射，检测目标，能探索到那些低于保险杠而驾驶员从后窗又难以看见的障碍物并报警，如花坛、蹲在车后玩耍的儿童等；显示设备装在仪表板上，提醒驾驶员汽车距后面物体还有多少距离，到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示驾驶员停车。根据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式等种。粘贴式感应器后有1层胶，可直接粘在后保险杠上；钻孔式感应器是在保险杠上钻1个洞，然后把感应器嵌进去；悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同，倒车雷达又可分为数字式、颜色式和蜂鸣式等3种。数字式显示设备是1只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接用数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确到1厘米，让驾驶员1目了然。倒车防撞雷达发展到现在，已经历经5代。
第1代的倒车雷达系统是轰鸣器。倒车时，如果车后1.5米~ 1.8米处有障碍物，轰鸣器就会开始工作，轰鸣越急，表示车辆离障碍物越近。没有语音提示，也没有距离显示，虽然司机知道有障碍物，但不能确定障碍物离车有多远，对驾驶员帮助不大。
    第2代倒车雷达可以显示车后障碍物离车体的距离。这1代产品有两种显示方式，数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由3种颜色来区别：绿色代表安全距离，表示障碍物离车体距离有0.8米以上；黄色代表警告距离，表示离障碍物的距离只有0.6~0.8米；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到0.6米的距离，必须停止倒车。
    第3代用液晶荧屏显示，特别是荧屏显示开始出现动态显示系统。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离。该雷达动态显示，色彩清晰漂亮，外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便。不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。
    第4代魔幻镜倒车雷达，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知2米以内的障碍物，并以不用等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在1起，并设计了语音功能，是目前市面上最先进的倒车雷达系统。其外形就是1块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内倒视镜的位置。
    第5代倒车雷达是专门为高档轿车生产的，它整合了高档轿车具备的影音系统，可以在显示器上观看DVD影像。因为是新品，售价也较高。
倒车雷达的发展实际上已经融入了整车的设计，随着技术的成熟，价格的降低，倒车雷达将会逐渐普及成为标准配配置。

2　超声波倒车雷达的工作原理
2.1　测距的基本原理
2.1.1　认识超声波　
人耳最高只能感觉到大约20000Hz的声波，频率更高的声波就是超声波了。1般而言频率超过了20KHz以上的声音称之为超声波。超声波广泛地应用在多种技术中。超声波有两个特点，1个是能量大，1个是沿直线传播。它的应用就是按照这两个特点展开的。利用超声波的巨大能量可以把人体内的结石击碎。能够很快清洗金属0件、玻璃和陶瓷制品的污垢。而利用超声波沿直线传播的特点可以用来测距。根据超声波测距原理制成的声纳可以用来探测水中的暗礁、敌人的潜艇，测量海水的深度，也可以用超声波探测金属、陶瓷混凝土制品，甚至水库大坝，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹。由于超声波也是1种声波，超声波在媒质中传播的速度和媒质的特性有关。理论上，在13℃的海水中声音的传播速度为1500m/s。声音在25℃空气中传播速度的理论值为344m/s,这个速度在0℃时降为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.

目录
1　引言 1
 　 1.1　倒车雷达研究的背景及意义 1
  　1.2　国内外倒车雷达的发展现状 1
2　超声波倒车雷达的工作原理 2
  　2.1　测距的基本原理 2
2.1.1　认识超声波 2
2.1.2　利用超声波测距 3
2.1.3　超声波测距须解决的问题 3
    2.2　超声波换能器 3
2.2.1　超声波的产生和接收 3
2.2.2　超声波换能器的基本结构和工作方式 3
2.2.3　T/R40型超声波换能器 4
  　2.3　超声波倒车雷达总体设计框架 4
2.3.1总体设计框架原理图 4
2.3.2总体设计框架介绍 4
3　超声波倒车雷达的芯片选择 4
  　3.1　单片机控制芯片 4
  　3.2　超声波接收芯片 5
  　3.3　声光报警电路芯片 6
  　3.4　测温电路芯片 6
4　超声波倒车雷达的硬件设计 7
  　4.1　超声波倒车雷达的工作原理 7
  　4.2　超声波发射电路 8
  　4.3　超声波接收电路 8
4.4　声光报警电路 9
    4.5　测温电路 10
  　4.6　 AT89C2051整体电路及显示电路 10
  　4.7　电源电路 11
5　软件设计 11
　　5.1　编译环境 11
　　5.2  系统程序的设计 13
5.2.1  超声波倒车雷达的算法设计 13
5.2.2  主程序 13
5.2.3　超声波发生子程序 16
5.2.4　超声波接收中断程序 17
5.2.5　显示子程序 17
6　优化措施 20
　　6.1　硬件的优化措施 20
　　6.2　软件的优化措施 20
结束语 20
参考文献 21
致谢 22
附录： 23

 

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