单片机的倒车雷达控制系统的设计毕业论文
目 录
一、理论概述 1
（一） 单片机概述 1
（二） 倒车雷达概述 1
二、系统总体设计 2
（一）系统主要技术指标 2
（二）系统主要参数的选取 2
（三）系统总体结构图 4
三、系统硬件设计 6
（一）单片机主控系统电路设计 6
（二）超声波发射和接收电路 6
（三）LCD显示电路 7
（四）语音报警电路 7
四、系统软件设计 9
（一）单片机编程语言的选择 9
（二）系统的软件规划 9
（三）超声波测距模块程序设计 10
（四）LCD显示模块程序设计 11
（五）语音报警模块程序设计 12
五、系统功能测试实验 13
（一）距离精度测试 13
（二）探测死角测试 13
（三）灵敏度测试 13
六、结论 14
致谢 16
参考文献 15
一、理论概述
单片机概述
单片机产生于上个世纪中后叶，经过三十余年的发展，凭借自身处理功能强、集成度高以及结构简单等优势，广泛的应用于信息通讯、电子产品、电气仪表等领域。单片机更新换代速度较快，国际上著名的电脑厂家生产的单片机品种已高达数百种。同时，随着技术的发展，使得中央处理器处理问题能力的不断提高和内存容量的不断扩大，改进了单片机内的I/O端口，降低了功能消耗等，推动了单片机的发展更新。
倒车雷达概述
倒车雷达通常又被称为泊车辅助系统，用于指导汽车准确的进行泊车和倒车，属于安全方面的辅助装置。该系统的组成部分主 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
要是控制器、超声波传感器、蜂鸣器以及显示器等，系统可以通过语音声音或者是蜂鸣警示司机，用图形显示向司机告知障碍物的远近情况，使得司机在倒车、启动以及泊车时能够对周围路况有清晰的认知。在雷达系统的辅助下，使得驾驶安全性大大提高。
二、系统总体设计
（一）系统主要技术指标
本次设计雷达系统的具体指标如下：
第一，雷达测试范围为30- 350厘米；
第二，测试范围的显示分辨率为0.1厘米；
第三，温度显示分辨率为0.1；
第四，测试距离的误差应小于5％；
第五，确定车和障碍物的距离和车内外的温度差；
第六，语音报警功能；
第七，12V直流电源。
（二）系统主要参数的选取
1.选取超声波传感器的类型
超声波传感器的优劣直接影响了倒车系统测试距离的准确度，也是测试距离的电路主要部件。超声波传感器基于接收发方式的不同，将其分为两大类，即分体式超声波传感器和一体式超声波传感器。前者是把发射和接收独立开来，而后者是将接收和发送融为一体。分体式传感器具有测试范围大的优势，但其防水、防尘性能较差；一体式传感器虽然在测试的范围相对较小，但是防水和防尘性能较好。一体式传感器由于集收发为一体，在进行距离测算时的也较为简单，并且可以节约空间。由于在实际生活中，天气变化较为寻常，本次倒车雷达系统就选择了一体式超声波传感器。
选取超声波传感器的中心频率
倒车雷达系统的最主要的技术参数之一即是超声波传感器的中心频率。这是由于中心频率直接对超声波的扩散、障碍物的反射损失以及吸收损失等方面产生直接的影响，而这种影响也对超声波传感器自身的大小有一定的影响。经过观察可以知道，超声波自身的衰减比例和中心频率是正比例的联系，所以，如果频率降低，超声波就会随即发生发应，减少接受回波的有效性。因此，在选择超声波传感器的中心频率时，必须慎重对待，着重考虑以下影响因素：
若测试面积较广，这样的超声波的传播损耗将增加。这是由于传播媒介对于声波的吸收和超声波的传播频率的二次方成正比，为了降低在空气中的传播损失，就应当适当的降低中心频率。
此外，如果传感器的中心频率高，则对于声音的方向上比较敏感，分辨率也会提高。因此，障碍物试验要求更高的中心频率。但是，如果传感器的中心频率增加时，传感器的形状会缩小，那么就会给传感器的制造过程和安装过程造成一定的困难。
经过上述影响因素的考虑，本次倒车雷达系统的中心频率确定为超声波传感器。
3.选取发射脉冲串的个数
超声波传感器中产生的脉冲数不止对盲区的测试的距离产生制约，也对测量距离的准确度有一定的影响。对脉冲和信号强度的精度。如果一些减少，在一定程度上，可以扩大测试范围，减少盲区，提高了测试准确度。然而，为了减少一个数的排放，将会使脉冲强度，所接收的回波干扰。通过脉冲实验可知，脉冲的宽度如果过宽，也会扩大测试盲区，影响回波接收。考虑回波接收以及测试距离的盲区因素，通过多次试验，确定了本次倒车雷达系统的发射脉冲串的数目。
4.选取超声波传感器的指向角
超声波传感器的指向角对测试距离的功率夹角，是一个技术参数并对测距分辨率产生直接影响。具体而言，传感器的半径大小和波长λ有关，通过公式πλ×θ的使用可知，当时波长λ确定后，指向角和传感器的半径在某种程度上是一种反比例关系。因而，倒车雷达系统要想分辨率高，就要调整指向角，使其变小，而传感器的半径相应增大。因此，在本次超声波雷达倒车系统的设计中，科学的应用传感器的指向角θ，不仅实现较高的分辨率，还可以超声波的干扰。
5.选取超声波传感器的数目
超声波传感器所涉及到的程度有一定的限度，如果进采用一路传感器，会导致倒车雷达系统的测试盲区较大。因而，一般的雷达系统都采用多路传感器。通过图2.1的显示可知，三路传感器同时工作，会使测试盲区有效的减少，测试区域扩大。
图2.1 三路超声波传感器的测距盲区示意图
如果倒车雷达系统在进行工作时运用四路超声波传感器，测试过程中产生的盲区在图2.2的具体示意图进行具体呈现。通过图2.2和2.1进行比较可知，系统使用的传感器越多，覆盖面越大，盲区面积越少。
图2.2 四路超声波传感器的测距盲区示意图
图3.1 超声波发射和接收电路
（三）LCD显示电路
本次系统测试的显示模块采用的是OCMJ12232C3，由于该液晶模块含有丰富的字库，可以便捷的显示汉字。OCMJ12232C3液晶的15脚接地，也就是使用串口通信的方法进行。表现出来的内容主要有车体外的温度和倒车的远近，主要通过两行体现出来：第一行是车体外的温度。第二行是倒车的远近距离。这一距离的计量单位是cm，并且要计算到0.1cm；温度的计量单位是℃，精确到0.1℃。
一、理论概述 1
（一） 单片机概述 1
（二） 倒车雷达概述 1
二、系统总体设计 2
（一）系统主要技术指标 2
（二）系统主要参数的选取 2
（三）系统总体结构图 4
三、系统硬件设计 6
（一）单片机主控系统电路设计 6
（二）超声波发射和接收电路 6
（三）LCD显示电路 7
（四）语音报警电路 7
四、系统软件设计 9
（一）单片机编程语言的选择 9
（二）系统的软件规划 9
（三）超声波测距模块程序设计 10
（四）LCD显示模块程序设计 11
（五）语音报警模块程序设计 12
五、系统功能测试实验 13
（一）距离精度测试 13
（二）探测死角测试 13
（三）灵敏度测试 13
六、结论 14
致谢 16
参考文献 15
一、理论概述
单片机概述
单片机产生于上个世纪中后叶，经过三十余年的发展，凭借自身处理功能强、集成度高以及结构简单等优势，广泛的应用于信息通讯、电子产品、电气仪表等领域。单片机更新换代速度较快，国际上著名的电脑厂家生产的单片机品种已高达数百种。同时，随着技术的发展，使得中央处理器处理问题能力的不断提高和内存容量的不断扩大，改进了单片机内的I/O端口，降低了功能消耗等，推动了单片机的发展更新。
倒车雷达概述
倒车雷达通常又被称为泊车辅助系统，用于指导汽车准确的进行泊车和倒车，属于安全方面的辅助装置。该系统的组成部分主 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
要是控制器、超声波传感器、蜂鸣器以及显示器等，系统可以通过语音声音或者是蜂鸣警示司机，用图形显示向司机告知障碍物的远近情况，使得司机在倒车、启动以及泊车时能够对周围路况有清晰的认知。在雷达系统的辅助下，使得驾驶安全性大大提高。
二、系统总体设计
（一）系统主要技术指标
本次设计雷达系统的具体指标如下：
第一，雷达测试范围为30- 350厘米；
第二，测试范围的显示分辨率为0.1厘米；
第三，温度显示分辨率为0.1；
第四，测试距离的误差应小于5％；
第五，确定车和障碍物的距离和车内外的温度差；
第六，语音报警功能；
第七，12V直流电源。
（二）系统主要参数的选取
1.选取超声波传感器的类型
超声波传感器的优劣直接影响了倒车系统测试距离的准确度，也是测试距离的电路主要部件。超声波传感器基于接收发方式的不同，将其分为两大类，即分体式超声波传感器和一体式超声波传感器。前者是把发射和接收独立开来，而后者是将接收和发送融为一体。分体式传感器具有测试范围大的优势，但其防水、防尘性能较差；一体式传感器虽然在测试的范围相对较小，但是防水和防尘性能较好。一体式传感器由于集收发为一体，在进行距离测算时的也较为简单，并且可以节约空间。由于在实际生活中，天气变化较为寻常，本次倒车雷达系统就选择了一体式超声波传感器。
选取超声波传感器的中心频率
倒车雷达系统的最主要的技术参数之一即是超声波传感器的中心频率。这是由于中心频率直接对超声波的扩散、障碍物的反射损失以及吸收损失等方面产生直接的影响，而这种影响也对超声波传感器自身的大小有一定的影响。经过观察可以知道，超声波自身的衰减比例和中心频率是正比例的联系，所以，如果频率降低，超声波就会随即发生发应，减少接受回波的有效性。因此，在选择超声波传感器的中心频率时，必须慎重对待，着重考虑以下影响因素：
若测试面积较广，这样的超声波的传播损耗将增加。这是由于传播媒介对于声波的吸收和超声波的传播频率的二次方成正比，为了降低在空气中的传播损失，就应当适当的降低中心频率。
此外，如果传感器的中心频率高，则对于声音的方向上比较敏感，分辨率也会提高。因此，障碍物试验要求更高的中心频率。但是，如果传感器的中心频率增加时，传感器的形状会缩小，那么就会给传感器的制造过程和安装过程造成一定的困难。
经过上述影响因素的考虑，本次倒车雷达系统的中心频率确定为超声波传感器。
3.选取发射脉冲串的个数
超声波传感器中产生的脉冲数不止对盲区的测试的距离产生制约，也对测量距离的准确度有一定的影响。对脉冲和信号强度的精度。如果一些减少，在一定程度上，可以扩大测试范围，减少盲区，提高了测试准确度。然而，为了减少一个数的排放，将会使脉冲强度，所接收的回波干扰。通过脉冲实验可知，脉冲的宽度如果过宽，也会扩大测试盲区，影响回波接收。考虑回波接收以及测试距离的盲区因素，通过多次试验，确定了本次倒车雷达系统的发射脉冲串的数目。
4.选取超声波传感器的指向角
超声波传感器的指向角对测试距离的功率夹角，是一个技术参数并对测距分辨率产生直接影响。具体而言，传感器的半径大小和波长λ有关，通过公式πλ×θ的使用可知，当时波长λ确定后，指向角和传感器的半径在某种程度上是一种反比例关系。因而，倒车雷达系统要想分辨率高，就要调整指向角，使其变小，而传感器的半径相应增大。因此，在本次超声波雷达倒车系统的设计中，科学的应用传感器的指向角θ，不仅实现较高的分辨率，还可以超声波的干扰。
5.选取超声波传感器的数目
超声波传感器所涉及到的程度有一定的限度，如果进采用一路传感器，会导致倒车雷达系统的测试盲区较大。因而，一般的雷达系统都采用多路传感器。通过图2.1的显示可知，三路传感器同时工作，会使测试盲区有效的减少，测试区域扩大。
图2.1 三路超声波传感器的测距盲区示意图
如果倒车雷达系统在进行工作时运用四路超声波传感器，测试过程中产生的盲区在图2.2的具体示意图进行具体呈现。通过图2.2和2.1进行比较可知，系统使用的传感器越多，覆盖面越大，盲区面积越少。
图2.2 四路超声波传感器的测距盲区示意图
图3.1 超声波发射和接收电路
（三）LCD显示电路
本次系统测试的显示模块采用的是OCMJ12232C3，由于该液晶模块含有丰富的字库，可以便捷的显示汉字。OCMJ12232C3液晶的15脚接地，也就是使用串口通信的方法进行。表现出来的内容主要有车体外的温度和倒车的远近，主要通过两行体现出来：第一行是车体外的温度。第二行是倒车的远近距离。这一距离的计量单位是cm，并且要计算到0.1cm；温度的计量单位是℃，精确到0.1℃。
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