06级自动化 ——超声波倒车雷达系统的设计 (2)

河南理工大学毕业设计（论文）说明书1摘要采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，将汽车的挡位推到R挡，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险扛上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，从而计算出车体与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由LED显示器和蜂鸣器声发出警示信号，从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。整个过程，驾驶者无须回头便可知车后的情况，使停车和倒车更容易，更安全。本文在查阅、分析国内外倒车雷达系统相关技术的基础上，结合最新研究成果，对基于超声波测距的倒车雷达预警系统的研制进行了深入探讨和研究。该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对其进行方案分析，构建了倒车雷达预警系统的系统构架和设计方案；在硬件电路中，详细阐述了运用单片机技术实现的可视倒车雷达预警系统的测距实现原理，分析了以AT89S52单片机为主控单元的系统硬件设计，并通过系统仿真研究，验证了系统的可靠性和可行性。关键字：超声波；倒车雷达；传感器；AT89S52单片机河南理工大学毕业设计（论文）说明书2ABSTRACTTheultrasonicdistanceprinciple,driversinreverse,thegearstopushthecarbackandstartagainstRradar,underthecontrolofthecontroller,thedevicetocarryontherearinsurancesendultrasonicprobe,obstacle,sensor,echosignalafterreceivingechosignalcontroller,whichcalculateddataprocessing,thedistancebetweenthebodyandtheobstaclesandobstacles,thenLEDbyawarningsignalandnoise,thusmakethedriversreversenotmaskobstacles.Thewholeprocess,withoutturningandcardriversthatafter,parkingandreverseeasier,moresafety.Basedontheanalysisofdomesticconsulting,reverseradarsystemonthebasisofrelevanttechnology,combiningthelatestresearchresultsofthebasedonultrasonicrangingback-draftradarwarningsystemisdiscussedandstudied.Thissystemisdividedintorangefindermodule,thesystemcontrolmoduleanddisplayalarmingmodule,andcarriesontheanalysis,toconstructthebackingoftheearly-warningradarsystemarchitectureanddesignscheme,Inthehardwarecircuit,thispaperexpoundstheapplicationofvisualizationtechnologyrealizationoflocationback-draftradarwarningsystem,andanalyzestherealizationprincipleforthecontrolunitofAT89S52SCMsystemhardwareandsoftwaredesign,andthroughthesystemsimulationverifiedthefeasibilityandreliabilityofthesystem.Keywords:ultrasonicsensors,radar,reversingAT89S52SCM.河南理工大学毕业设计（论文）说明书3目录1绪论.............................................................11.1倒车雷达防撞的意义..........................................11.2倒车雷达的发展过程..........................................21.3本文主要内容................................................42系统构建与方案设计...............................................52.1系统设计要求................................................52.2系统构建....................................................52.3系统方案设计................................................62.3.1测距系统方案设计......................................62.3.2控制系统方案设计......................................92.3.3显示报警系统方案设计.................................102.3.4系统探测范围及传感器布点的确定.......................112.4本章小结...................................................123系统硬件设计....................................................143.1系统硬件设计思想...........................................143.2测距系统设计...............................................153.2.1超声波发射模块电路设计...............................153.2.2超声波接收模块电路设计...............................183.2.3测温电路设计.........................................213.3控制系统设计...............................................233.3.1AT89S52单片机最小系统设计...........................243.3.2串行通信接口设计.....................................253.3.3换向选通电路设计.....................................262.3.4电源模块电路设计.....................................273.3显示报警模块电路设计.......................................293.3.1显示模块电路设计.....................................293.3.2报警模块电路设计.....................................303.4本章小结...................................................313仿真............................................................324.1系统模糊控制器设计.........................................334.2建立输出与输入变量的数学关系模型...........................364.3SIMULINK仿真及参数的调整..................................38河南理工大学毕业设计（论文）说明书44.4仿真效果分析...............................................394.5本章小结...................................................415总结与展望......................................................42致谢.............................................................43参考文献..........................................................44附录..............................................................46河南理工大学毕业设计（论文）说明书11绪论自2002年以来，家用轿车成为继购房之后的又一大消费热点。据新华社报道，2003年4月份中国轿车产量高达16.69万辆，同比增长83％；中国国家汽车行业“十五”规划研究组预测，2005年和2010年，全国轿车总有量将分别达到843—869万辆和1423—1542万辆，轿车需求量为110—121万辆和193—220万辆；国际汽车制造商协会也在最近预测，中国今年将成为第三大汽车市场，同时也证明中国将成为全球汽车配套服务产业的第四大市场，汽车用品及服务行业正赶上历史上从未有过的空前繁荣期。另据有关专业机构统计，目前有车一族用于每辆新购汽车的平均装潢费用4500元。现在是汽车越来越多，车位越来越多，泊位越来越小，新司机越来越多，女司机越来越多，刮蹭等倒车事故越来越多，因倒车事故引发的纠纷越来越多。以上的事实及数字读起来索然无味，但却实实在在地告诉我们一种消费的趋势正在形成，一片近乎空白的市场已凸现眼前。现在汽车出厂大多都不配备倒车雷达，有安装倒车雷达的车也是和倒车雷达厂家合作生产，基于此，计划自主设计开发一种主要用于售后市场的、结构简单、制作方便、成本低廉的倒车雷达。1.1倒车雷达防撞的意义“往后倒一点，再往后，打方向盘，打多了，回一点再倒，好，停。”相信一般的车主在停车场泊位时，都会遇到车辆保管员的“热情招呼”。车技纯熟的倒也与人工提示配合默契；车技一般、方向感较差的，就经常使负责指挥的那位人士高度紧张，脾气急躁的还少不了挤兑车主几句。可是，并不是所有车主都有幸得到人工倒车指引，比如，有时回家晚了，一个人慢慢倒车，不小心还真容易磕磕碰碰，更有甚者，倒车时没注意到车后有个小孩老人什么的，后果就会比较严重。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”因此应运而生，而且，越来越先进的产品电投放到市场中，广为人知。倒车雷达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对前后左右探视河南理工大学毕业设计（论文）说明书2所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。1.2倒车雷达的发展过程倒车雷达，又称泊车辅助系统，或称倒车电脑警示系统。它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成。它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、倒车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。现在市面上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾