汽车倒车雷达预警系统的设计及实现.doc
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1、毕 业 论 文 设 计题 目 汽车倒车雷达预警系统设计及实现 学生姓名 王阳 学号 所在学院 物理和电信工程学院 专业班级 通信1204班 指导老师 张文丽 完成地点 陕西理工学院 6月5日毕业论文设计任务书院(系) 物理和电信工程学院 专业班级 通信1204 学生姓名 王 阳 一、毕业论文设计题目 汽车倒车雷达预警系统设计及实现 二、毕业论文设计工作自_ _年_ 12 _月_ 日 起至_ _年 6 月 日止三、毕业论文设计进行地点: 物电学院试验室 四、毕业论文设计内容要求:1、此次毕业设计要求以下: 设计一个汽车倒车雷达预警系统,要求: 该系统可实现汽车倒车时车尾保险杠和障碍物之间测距,并
2、能够实时显示; 系统可预设测距报警下限值,当实际测距小于预设值时,系统应报警提醒,同时可实现对预设值调整和修改; 报警方法要求有两种以上,以愈加好地提醒驾驶员车辆周围情况,从而提升汽车倒车安全性。 2、毕业设计结果要求: 程序代码、硬件实物和论文,论文要求计算机打印(A4纸),论文有不少于3000词相关英文汉字翻译。 3、毕业设计时间安排: 14周:查阅相关资料,熟悉题目内容,掌握设计原理,提交开题汇报; 510周:依据设计原理,进行对应软、硬件设计; 1112周:完善设计功效,整理资料并进行结果测试及分析; 1314周:毕业设计验收; 1516周:撰写、修改、提交毕业论文,毕业答辩。 指 导
3、 教 师 系(教 研 室) 系(教研室)主任署名 同意日期 接收论文 (设计)任务开始实施日期 学生署名 汽车倒车雷达预警系统设计及实现王阳(陕西理工学院物理和电信工程学院通信工程专业1204班,陕西 汉中 723001)指导老师:张文丽摘 要 汽车倒车雷达预警系统能在汽车倒车时为驾驶员提供周围障碍物信息,可降低倒车难度,避免驾驶员因方向感不强、判定和操作失误而引发事故。本课题设计了一个汽车倒车雷达预警系统,倒车时,驾驶者开启倒车雷达,在控制器控制下,由装置于车尾保险杠上探头发送超声波,遇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,判定出障碍物位置,由显示器显示距离并发出语
4、音警示信号,以提醒驾驶员车辆周围情况,从而提升汽车倒车安全性。设计结果表明,该系统操作简单,测距精度高,安全性能好,含有很强实用价值。关键词 超声波;单片机;测距;传感器;报警Design And Implementation Of Automobile Reversing Radar Warning SystemWang Yang(Grade12,Class 4,Major of Communication Engineering,School of Physics and TelecommunicationEngineering of Shaanxi University of Techn
5、ology, Hanzhong 723001,China)Tutor:Zhang Wenli Abstract: Automobile reversing radar warning system can provide the information of the obstacle surroundings when reversing, which can reduce the difficulty of reversing and avoid the accident caused by the sense of direction, the judgment and the opera
6、tion of the driver. A car reversing radar warning system is designed in this paper.The driver start reversing radar when reversing,then the probe in the rear bumper transmits ultrasonic waves.The sensor can received echo signal from obstacles.After processing by processor,the screen can display the
7、distance between the probe and obstacle.When the distance is greater than the safety distance,the system can alarm and prompt the driver to pay attention when reversing.The system has the advantages of simple operation,high precision of ranging, and good safety performance,which has the good practic
8、al value in application. Key words: ultrasonic,Single chip microcomputer,rang,transducer,give an alarm目录引言11.课题研究背景21.1研究现实状况21.2发展前景21.3应用领域31.4本文研究内容32.方案论证42.1设计要求42.2方案设计42.3方案选择53.硬件设计63.1系统组成63.2单元电路设计63.2.1单片机控制电路63.2.2系统复位电路设计73.2.3晶振电路83.2.4 LCD显示电路93.2.5报警电路设计方案93.2.6按键设置电路103.2.7 HC-RS04超
9、声波测距模块113.2.8语音IC模块124. 软件设计134.1系统对软件要求134.2主程序134.3显示数据子程序134.4报警子程序144.5按键子程序145.系统调试及分析155.1软件仿真155.1.1 Proteus介绍155.1.2 系统仿真155.2硬件调试165.2.1元器件焊接165.2.2电路调试和分析165.3结果分析16结束语18致谢19参考文件20附录A:外文文件原文21附录B:外文文件译文32附录C:部分程序清单43附录D:元器件清单53附录E:实物图54引言汽车业和电子业是世界工业两大金字塔,伴随汽车工业和电子工业不停发展,在现代汽车上,电子技术应用越来越来广
10、泛,汽车电子化程度越来越高。电子技术引入使汽车在安全安全、舒适和方便等方面有了很大提升。应用电子技术关键有:电子控制安全气囊,智能统计仪,雷达式距离报警器,中央控制门锁,自动空调,自动车窗、车门、座椅、刮水器,车灯控制,电源控制和充电器等。多年来汽车自动调速系统,主动式汽车防撞系统,汽车监测和自诊疗系统和汽车导航系统也得到了广泛应用。在过去2030年中,大家关键把精力集中于汽车被动安全性方面,比如,在汽车前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四面安装某种弹性材料、在车内相关部位安装多种形式安全带及安全气囊等等,以减轻汽车碰撞带来危害。安装防撞保险杠当然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏,却无法消除
11、对被撞物体伤害;另外,车上安装安全气囊系统,在发生车祸时不一定能有效地保护车内乘务员安全。全部这些被动安全方法全部不能从根本上处理汽车在行驶中发生碰撞造成问题。假如从预防撞车事故发生角度着眼,在提升汽车主动安全性方面下功夫,则可在汽车安全性领域有较大突破。现在,拥有私家轿车人越来越多,带来交通问题也日益严重。其中安全倒车是驾车技术水平不高或没有安全意识开车人士最为担心交通问题之一,假如稍不留神不仅会给自己或她人带来财产损失,还会造成猛烈争吵和纠纷,甚至也威胁到了驾驶员生命安全。面对这么情况和问题,倒车防撞报警器就被大家设计出来, 依据声源或以直观显示提醒驾驶员周围障碍物分布情况,处理了驾驶员倒
12、车和开启轿车时前后左右探视所引发问题,并帮助驾驶员扫除了视觉死角和视野模糊不足,提升了倒车安全性。现代社会汽车工业飞速发展,拥有私家轿车人越来越多,带来交通问题也日益严重。其中安全倒车是驾车技术水平不高或没有安全意识开车人士最为担心交通问题之一,假如稍不留神不仅会给自己或她人带来财产损失,还会造成猛烈争吵和纠纷,甚至也威胁到了驾驶员生命安全。面对以上种种情况和问题,倒车防撞报警器关键性越来越强, 依据声源或以直观显示提醒驾驶员周围障碍物分布情况,处理了驾驶员倒车和开启轿车时前后左右探视所引发问题,并帮助驾驶员扫除了视觉死角和视野模糊不足,提升了倒车安全性。1.课题研究背景伴随中国经济连续增加和
13、汽车价格连续下降,越来越多家庭拥有自己汽车。在享受汽车给我们带来便利同时,因为倒车而产生问题也日益突出。首先汽车数量逐年增加,公路、街道、停车场和车库拥挤不堪,可转动空间越來越少。其次,新司机及非专职司机越來越多,因倒车引发纠纷越来越多,车辆之间、车辆和人、车辆和墙壁等障碍物之间碰掩时有发生。现现在处理汽车倒车难问题现在有两种思绪,一是寄期望于汽车自动驾驶技术及其配套设施日益成熟,现在这项技术仍处于研制幵发阶段,短期内还未能推广应用;二是传统倒车系统,但其功效简单,驾驶员仍然需要经过后视镜去判定乍后物体,和经过估量汽车和车后障碍物距离完成倒车任务。本文研究汽车倒车预替系统属于第二种思绪,它在常
14、见汽车倒乍颅聱装置基础上进行改善,能很大程度地处理倒车难题。 1.1 研究现实状况 国外汽车倒车雷达预警系统早期大多采取红外线发射和接收原理,不属于雷达(无线电波)产品,最大缺点是红外线波易受干扰,整个系统警示音常展现不稳定乱鸣状态,另外对深黑色粗糙表面物体反应也较差。但更糟糕是,不管是红外线发射器或接收器,只要任何一方让一层薄薄冰雪 或泥尘覆盖,系统就会失效。 欧美有一个电磁感应倒车雷达。在一线路套上一环型感应圈,以感应车后物体有没有。此种装置价格中等,而且完全隐密,但可惜是,安装困难,而且只能探测动态物品,当车在后退行进时,可探测到物体,但车一旦停止后退行进,则任何物体全部不被认可。换言之
15、,如有任何物品 贴在后保险杠,当车一旦停下再开启后,此装置并不会通知驾驶者后方有物品贴在保险杠,此车不能再后退等。 德国大众企业已经将超声波测距技术应用在倒车雷达上,而且含有前视和后视功效,采取自举升压方法驱动路超声波 传感器,现在中国引进车型对这一技术尚不能国产化,仍需要引进德国原厂成 品安装。所以,实用性也相当有限。 日本、美国和欧洲等国大汽车企业全部投入了相当人力、物力,采取优异毫米波雷达、CCD摄像机、GPS和高级微机等制成安全预警系统,使用在其所开发高级汽车上。据海外媒体报道,戴姆勒一克莱斯勒企业日前成功开 发出供商用车(尤指卡车)使用电子刹车系统,它和其它刹车系统区分在于,其在卡车
16、车头设有雷达感应器,感应器在车前观察四面环境,并将全部收 集信息交由一控制器加上处理,形成一虚拟景象,再借助演算法辅助来判 断所发生情况是否需要利用刹车。这种新型刹车系统即可量产上市,但价格昂贵,其过高成本限制了它应用普遍性。 中国倒车雷达报警系统经过多年发展,倒车雷达设计和使用也全部发生了质改变。倒车雷达系统已经日趋成熟,前后经历了:倒车时经过喇叭提醒,采取蜂鸣器不一样声音提醒驾驶员,数码波段显示具体距离或距离范围,液晶屏动态显示,魔幻镜倒车雷达,专为高级轿车配置六代技术改良,不管从结构外观上,还是从性能价格上,这六代产品全部各有特点。第一代和第二代产品,从某种意义上来说,对驾驶员并没有直接
17、帮助;第三代产品把数码和波段组合在一起,比较实用,但安装在车内影响美观;第四代产品外观精巧,灵敏度较高,但抗干扰能力不强;第五代产品结合前几代产品优点,是现在市面上最优异雷达系统;第六代产品是专为高级轿车配置。现在使用较多是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这三种。 1.2 发展前景伴随市场需求越来越大,倒车雷达预警系统也由原来车主加装到出厂原装发展;由主流4探头向更多探头发展,以提升正确度;功效愈加强大,集成音响和音像播放功效;设备趋于小型化、人性化、智能化等。 (1)小型化。产品要求体积小,损耗小。 (2)人性化。以人体行为为研究基础,开发更具科技含量、高效、舒适、健康智能化安全模式是大家
18、所喜闻乐见。(3)网络化。控制系统肯定伴伴随网络,一起给大家生活带来更多便利;(4)嵌入式。其功效强大、体积小、应用灵活被越来越多人所关注,现已是多个智能设备关键元件;(5)可扩展性。和其它外设联动是大势所趋,所以,要预留扩展端口给未来。(6)品牌化。集众品牌之长于统一控制平台,则能很好地兼顾各方利益,同时用户在预算上也会有很大主动性。 1.3 应用领域该系统属于于车辆电子产品,将应用于在汽车倒车时为驾驶员提供倒车时所需信息,预防在倒车或泊车时发生碰撞等危险事故。同时为汽车未来自动驾驶技术做铺垫。在汽车电子领域中,倒车雷达(Car Reversing Aid System)全称“倒车防撞雷达”
19、又称“泊车辅助装置”,它是汽车泊车或倒车时安全辅助装制,关键针对汽车倒车时无法目测到车尾物体和距离车身距离而设计开发。本课题研究汽车倒车预警系统将为驾驶者提供一个倒车提醒和距离报警,本课题现实应用意义在于。 (1)将倒车自动化从被动防撞引向智能控制方向发展; (2)表现了“以人为本”驾驶理念,倒车时驾驶者视线可集中在前方,不需顾及车后情况,增加了倒车安全性和可靠性,而且它应用可减轻司机体力和脑力劳动强度; (3)安全可靠防碰撞预警,使驾驶者不管是白天还是夜晚全部能实现安全倒车; (4)此系统能够单独存在,避免对汽车整车影响,为应用和普及发明了条件,经济性很好,易于普及。 汽车倒车雷达预警系统利
20、用可极大地减轻驾驶者体力、脑力劳动强度, 降低倒车难度,避免驾驶员因方向感不强、判定和操作失误而引发事故,同 时它将对提升汽车智能化水平和最终实现汽车无人驾驶产生主动意义。 1.4 本文研究内容 此次倒车雷达预警系统研究工作中,关键部分是中心控制单元、超声波测距系统、语音播报系统,关键是考虑到驾驶员能更正确接收信息,所以在声光报警基础上增加了语音报警系统,总设计步骤图图1.1所表示图1.1 系统整体设计思绪系统整体设计首先是从方案着手处理,分析其含有何种功效,需要哪些模块,然后依据功效模块再决定选择什么样元器件可达成系统设计目标。随即需要从软件和硬件这两部分来实现,软件关键用来控制硬件运行,最
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