基于单片机的倒车雷达系统开题报告

华东交通大学毕业设计（论文）开题报告书课题名称基于单片机的汽车倒车系统的设计课题来源自选课题类型DY导师卢毓俊学生姓名毛哲骞学号20101310010107专业车辆工程开题报告内容：一、选题的依据及意义：随着我国经济的飞速发展，汽车的数量也在不断增增加，由此引发的交通问题越来越受到人们的关注。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了人们的高度重视。引发倒车事故的原因有很多，如倒车镜有盲区，驾车者目测距离不准确，视线模糊等。倒车事故也给车主带来诸多麻烦，如剐蹭到其他车辆，伤及行人等。因此，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。倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，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。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，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：研究现状：我国倒车雷达从2000年开始起步，从最初只是奔驰、宝马等高档车的专利，发展到现在成为许多轿车的标准配置。经过多年的发展，倒车雷达系统已经历了六代技术改良（第一代：倒车时通过喇叭提醒。第二代：采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。第三代：数码波段显示具体距离或者距离范围。第四代：液晶屏动态显示。第五代：魔幻镜倒车雷达。第六代：专为高档轿车生产的第五代功能增加版。），不管从结构外观上还是性能价格上，这六代产品都各有特点，其中使用较多的是第三、四、五代。发展趋势：大力研发倒车雷达等主动式汽车辅助安全装置，将减少驾驶员的负担和判断错误导致的交通事故，对于交通安全起到重要作用。显然，此类产品的研发具有极大的现实意义和广阔的应用前景。三、本课题研究内容1、超声波发射与回波接收电路2、超声波电信号放大电路3、单片机控制电路4、LED数码管显示电路和报警电路四、本课题研究方案1、根据超声波测距原理设计超声波测距电路2、结合设计目的进行声光报警电路的设计3、软件模块化编程的实现4、在单片机上编写程序5、软硬结合，进行调试测距工作原理汽车倒车系统的原理如上图所示，当汽车挂倒车档位后，接通系统电源，系统上电复位，进入工作状态后，单片机编程产生一串矩形脉冲电压，经一模拟开关加到超声波发射与回波接收电路，经放大驱动超声波传感器发射出超声波，同时单片机开始计时。发射出的超声波碰到障碍物后形成反射波，部分反射波返回作用于超声波传感器，经超声波传感器的声／电转换，变成微弱的电信号，该微弱的电信号经放大、整形产生负跳变电压，向单片机发出中断申请。单片机收到中断申请的信号后，立即响应中断，执行外部中断服务程序，停止计时，得到超声波发送和返回的时间T，计算出发射点离障碍物的距离S，即：S=(C·T)／2。C是超声波在空气中的传播速度，在常温25℃时，C约为340m／s。当最小距离值小于预先设定的报警距离时，单片机接通蜂鸣器的电源，蜂鸣器发出报警声。若无回波中断申请，则显示“-.--”，表明在安全距离内没有障碍物。系统硬件框图如下所示:硬件框图超声波电信号放大电路采用集成电路构成。通过外部所接电阻，将其内部带通滤波电路的中心频率f0设置为指定值，就可以接收放大超声波电信号，并整形输出负脉冲电压。系统软件采用模块化设计，方便扩展移植。采用C语言编程。主要有主程序、T0中断服务程序、外部中断0服务程序、超声波发生子程序。1）主程序：每一路发射超声波后的等待外部中断时间应大于超声波在最大有效探测距离内往返时间。所以按最大有效探测距离可以估算出最短的循环间隔时间。因为超声波在空气中传播能量会不断衰减，所以超声波测距存在最大有效探测距离。这最大有效探测距离与多种因数有关：与超声波传感器性能的好坏、与驱动超声波传感器的脉冲电压幅值(功率)的大小、障碍物大小和形状、障碍物吸波特性以及反射波与入射波之间的夹角、与超声波放大和整形电路的灵敏度等有关。设定最大有效探测距离为8m(收发一体封闭型超声波传感器比较难达到，实际上也没有必要探测很远的障碍物，只是设计留有裕量。由于显示位数有限，也必须对最大探测距离做限制)，则循环工作的间隔时间Time=2S／C=2×8／340=47ms，加上避免接收超声波传感器余振的延时和程序执行时间，留足裕量，设定Tm=56ms。流程图如图所示：主程序2）T0中断服务程序：调用超声波发生子程序，送出超声波脉冲电压，定时器T1开始计时，定时器T0开始定时56ms，使每路工作56ms。为了避免接收到超声波传感器余振的直射波产生的中断申请，延时一定时间（2．8ms）后，才允许外部中断0中断，等待接收返回的超声波信号。所以，最小探测距离(盲区)Smin=Ct／2=340×0．0028／2=0．48m。若在探测中有些路在有效探测范围内发射的超声波未遇障碍物，无返回波，外部中断0不产生中断申请信号，或者是进入探测盲区，外部中断0产生的中断申请不被受理，则定时器T1计时到定时器T0产生中断，在T0中断服务程序中，用三位BCD码999(三位十进制数最大值999cm)置位数据。若显示缓冲区的数据是999时，则对应字形段码显示“---”。倒车伊始，LED数码显示器就显示“-．--”，表明在安全距离内没有障碍物；若发出报警声后，又显示“-．--”，表明进入了探测盲区。流程图如图所示T0中断服务3）外部中断0服务程序：单片机一旦接收到返回超声波信号，立即进入外部中断0服务程序。首先停止定时器T1计时，禁止外部中断0中断。然后将定时器T1中的数N，也即将超声波往返所用的时间N(单位：μs)，按式S=CT／2=(340*N/1000000)／2=173×N÷10000计算，即得被测物的距离(单位：cm)，将计算结果以百位、十位、个位BCD码方式送入显示缓冲区，以备显示使用。然后等待定时器T0定时56ms中断的产生，继续下一路的探测处理。流程图如图所示外部中断0服务子程序4）超声波发生子程序：发送周期矩形脉冲电压。脉冲串个数在10～20个比较合适。脉冲个数太少，发射强度小，探测距离短；脉冲个数太多，发射持续时间长，在离障碍物距离近时，脉冲串尚未发射完毕，先发射出去的脉冲产生的回波就到达接收端，影响测距结果，造成测距盲区增大五、预期目标、主要特色及工作进度：采用MCS-51单片机为控制核心，在最小系统的基础上，利用超声波测距技术和显示器，设计单片机控制的汽车倒车系统。（1）能显示车后障碍物距离；（2）当障碍物距离小于最大探测距离5m时，根据不同距离发出4级不同的警报声(距离越近，报警声越急促)；（3）倒车时，有指示灯表示。进度安排：1、查阅文献，撰写开题报告，资料翻译3周2、学习了解单片机，传感器等的相关知识，手机相关的资料2周3、设计硬件电路3周4、程序设计3周5、调试运行程序3周6、设计计算说明书编写（初、终稿）3周7、答辩2周六、参考文献：百度文献倒车雷达=Fr1I44lAiOHOEkDwZFyKPfanI7SumJd456lNLNypLEpFbV3jij4rcnaOdmUbo1yl百度文档国内汽车倒车雷达技术和产业发展状况浅析=VqbFYdsMO2ozTVAfo6qWPS6mKNvtTA0kspYV4xVoFWcUPhqm49jHM-Y06-Pdy-Kd8j0DEraeW9_B_LEYMsPQyzDVeIGjqnUp5EmPLWxBM0e道客巴巴超声波测距仪原理与制作指导教师签名：日期：课题类型：（1）A—工程设计；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题（1）、（2）均要填，如AY、BX等