超声波倒车雷达的设计(附件)【字数：9711】
摘 要随着人们的生活越来越好，很多人都开始拥有自己的私家车，随之而来的交通安全问题也开始越来越让人们头疼。首当其冲的就是倒车过程中的麻烦，虽然汽车都配有后视镜，但因驾驶者存在视觉盲区，每年都有大量的倒车事故发生，轻者只是损伤自己车尾，严重者甚至误伤别人生命安全。为了减少财产损失和维护人们的生命安全，人们利用超声波方向性好、信号集中等特点，研究出超声波倒车雷达。本设计的核心内容是围绕在超声波测距原理。硬件方面主要是信号接收和发射放大电路的设计，以及LED报警灯和蜂鸣器等报警系统的安装。软件方面，就是将对数据处理的程序编写入到51单片机内，通过安装和调试，让成品最终能实现5米以内的距离测量和报警。
目 录
第一章 绪论 1
1.1倒车雷达的出现背景 1
1.2设计的实际意义 1
1.3倒车雷达的发展现状 1
第二章 超声波测距原理 3
2.1超声波的特性 3
2.2测距系统的构成和工作方式 3
第三章 系统硬件的设计 7
3.1超声波电路的设计 7
3.1.1单片机的最小系统 7
3.1.2发射与接收电路的设计 7
3.1.3显示电路的设计 8
3.1.4报警电路的设计 9
3.2电路焊接及调试 10
3.2.1元器件清单及焊接注意 10
3.2.2电路调试 11
第四章 系统软件的设计 11
4.1主程序的设计 12
4.2显示程序的设计 12
4.3报警程序的设计 13
4.4按键程序的设计 13
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附录A 17
附录B 18
第一章 绪论
1.1倒车雷达的出现背景
随着科学技术的飞速发展，人们用来测距的方法和手段也日益丰富了起来，最为人们熟知的几种方法分别有光学测距，无线电测距和超声波测距。这三种测距方法中。光学测距最为精确，但它对环境要求比较高，特别容易被外界微小的因素所影响，而且后期的维修保养难度 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
比较大，而且成本比较高，价格更是令人生畏，所以它主要应用于军事科技和航天领域。另外一种无线电测距主要是利用电磁波的原理，但应用的时候也极易受到外界各种电磁波的影响，造成测量精度偏差。所以，综上比较，第三种超声波测距更容易控制，测量不容易受到外界干扰，成本低廉，是作为制作汽车倒车雷达的原理再合适不过了。总结一下超声波的可利用的优点：1.信号集中，不容易受干扰；2.方向性强，能够使最后的测量结果更精确；3.成本较低，方便生产和携带。
因此，在广阔的汽车发展市场中，超声波倒车雷达凭借其自身的优势迅速发展，成为基本上每家每户车辆的标配仪器。
1.2设计的实际意义
随着超声波倒车雷达在社会交通生活中的地位越来越重要，它能够很大程度解决驾驶者在倒车过程中不了解车后情况的问题，尤其是一些孩子，他们身高比较矮，目标不明显，驾驶者一不留神就会把他们忽略掉，从而酿成一出出不可挽回的人间悲剧。但有了超声波倒车雷达之后，它作为一个辅助机器，能够及时反映出车尾与障碍物的距离，并在小于一定距离时进行报警，这样驾驶者就能够很方便和及时地了解到车后的情况，并随机应变及时躲开，提高驾驶的安全和可靠性。
我们只有了解了超声波倒车雷达的工作原理，才能设计出我们想要的倒车雷达的工作效果。首先，我们要知道，超声波和其他声波最根本的不同之处在于，它的频率高于20000赫兹，有很多动物就是通过自身发出的超声波来躲避障碍物，比如蝙蝠和海豚等。我们之前提到过的超声波的方向性强，当在前进过程中被物体阻挡后，会有一部分声波会反射回来，蝙蝠就是最好的例子，它通过计算发出和接收的声波之间的时间差，在夜晚来判断自己前方有没有物体。同样，我们的设计核心思想主要是，在已知超声波在空气中传播速度的情况下，根据声波信号发出与返回的时差将距离算出来，并显示在LED灯上，甚至进行蜂鸣器报警，让人能够一目了然。随着时间的推移，越来越多被改进的超声波倒车雷达被投放到了消费市场上，这些不断被改进的超声波倒车雷达也在他们的岗位上兢兢业业，不断帮助驾驶者提高驾驶过程中的安全性，保护了大量的财产安全，同时也拯救了无数生命，对于提高和改善人们的日常生活有着不可替代的现实作用。
1.3倒车雷达的发展现状
最近这些年来，倒车雷达的产量一直呈持续上涨的趋势，截止至2013为止，我国的汽车的拥有量已经达到了1.37亿，与此同时，超声波倒车雷达的的拥有量也已经达到了4200万多，由此可见，现在倒车雷达的普及率已经非常高了。并且随着日后汽车产业的发展，倒车雷达的需求量仍然非常可观。
诚然，经过一代代的更新，现在市场上已经出现了更高级的倒车雷达，例如，倒车时喇叭提醒，是最早最简陋的倒车雷达；蜂鸣器等各种声音分别提醒，这第二代，比原来又有了改进；然后是数码波段显示距离，是第三代产品；液晶显示屏动态显示距离，是更为先进的第四代产品；可以把外界温度、污染程度，免提电话整合在一起的魔幻镜倒车雷达，可以算的上相当先进的第五代了；最后是专门为高级轿车订做生产的整合影音系统，这算是目前市场上最完善、最精致的倒车雷达系统了，但是这并不意味着超声波倒车雷达已经失去了市场，可视化倒车雷达固然高端大气上档次，但并不是所有的车辆都会选择安装这种倒车雷达，毕竟高档的车辆还是占少数，中低级车辆才是汽车大潮中的主流，因此超声波倒车雷达至少最近十年都会在汽车装备市场占有一席之地。而且以我国为代表的的中低级车辆市场的产量的增长能够很大程度上推动倒车雷达市场销量的上扬。
第二章 超声波测距原理
2.1超声波的特性
声波的产生方式我们一定要了解：是由于机械振动而引起空气振动产生的。通常情况下，如果声波信号频率超过20000赫兹或者小于20赫兹，我们就捕捉不到了，只有蝙蝠、狗或者大象这些动物能感知到，这个频率范围的声波也被科学家成为超声波。超声波在医疗，军事科学，工业生产甚至人们的日常生活中都有着各种各样非常广泛的应用，这里，我们研究的就是超声波在倒车雷达也就是测距系统中的应用。
想利用超声波帮我们测距，首先我们要能够产生超声波，产生超声波的途径有很多种，我们这里所用的超声波发射探头是通过为它输入频率为40KHz的电脉冲信号，然后探头里面的压电晶体因此而发生形变同时产生振动，振动的频率要保证高于20KHz，这样就能得到我们想要的超声波了。然后产生的超声波通过锥形共振放大盘进行放大，然后定向发射出去，被发射出去的超声波遇到物体后会有一部分声波信号反射回来，这部分声波信号会被探头接收到，探头接收到超声波信号后，促使压电晶体再次发生形变，压电晶体的声电转化特性会把这部分声波信号转化为电信号，电信号经过一个信号放大电路进行放大，放大的电信号就可以被STC89C51单片机用来计算数据。
目 录
第一章 绪论 1
1.1倒车雷达的出现背景 1
1.2设计的实际意义 1
1.3倒车雷达的发展现状 1
第二章 超声波测距原理 3
2.1超声波的特性 3
2.2测距系统的构成和工作方式 3
第三章 系统硬件的设计 7
3.1超声波电路的设计 7
3.1.1单片机的最小系统 7
3.1.2发射与接收电路的设计 7
3.1.3显示电路的设计 8
3.1.4报警电路的设计 9
3.2电路焊接及调试 10
3.2.1元器件清单及焊接注意 10
3.2.2电路调试 11
第四章 系统软件的设计 11
4.1主程序的设计 12
4.2显示程序的设计 12
4.3报警程序的设计 13
4.4按键程序的设计 13
结束语 14
致 谢 15
参考文献 16
附录A 17
附录B 18
第一章 绪论
1.1倒车雷达的出现背景
随着科学技术的飞速发展，人们用来测距的方法和手段也日益丰富了起来，最为人们熟知的几种方法分别有光学测距，无线电测距和超声波测距。这三种测距方法中。光学测距最为精确，但它对环境要求比较高，特别容易被外界微小的因素所影响，而且后期的维修保养难度 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
比较大，而且成本比较高，价格更是令人生畏，所以它主要应用于军事科技和航天领域。另外一种无线电测距主要是利用电磁波的原理，但应用的时候也极易受到外界各种电磁波的影响，造成测量精度偏差。所以，综上比较，第三种超声波测距更容易控制，测量不容易受到外界干扰，成本低廉，是作为制作汽车倒车雷达的原理再合适不过了。总结一下超声波的可利用的优点：1.信号集中，不容易受干扰；2.方向性强，能够使最后的测量结果更精确；3.成本较低，方便生产和携带。
因此，在广阔的汽车发展市场中，超声波倒车雷达凭借其自身的优势迅速发展，成为基本上每家每户车辆的标配仪器。
1.2设计的实际意义
随着超声波倒车雷达在社会交通生活中的地位越来越重要，它能够很大程度解决驾驶者在倒车过程中不了解车后情况的问题，尤其是一些孩子，他们身高比较矮，目标不明显，驾驶者一不留神就会把他们忽略掉，从而酿成一出出不可挽回的人间悲剧。但有了超声波倒车雷达之后，它作为一个辅助机器，能够及时反映出车尾与障碍物的距离，并在小于一定距离时进行报警，这样驾驶者就能够很方便和及时地了解到车后的情况，并随机应变及时躲开，提高驾驶的安全和可靠性。
我们只有了解了超声波倒车雷达的工作原理，才能设计出我们想要的倒车雷达的工作效果。首先，我们要知道，超声波和其他声波最根本的不同之处在于，它的频率高于20000赫兹，有很多动物就是通过自身发出的超声波来躲避障碍物，比如蝙蝠和海豚等。我们之前提到过的超声波的方向性强，当在前进过程中被物体阻挡后，会有一部分声波会反射回来，蝙蝠就是最好的例子，它通过计算发出和接收的声波之间的时间差，在夜晚来判断自己前方有没有物体。同样，我们的设计核心思想主要是，在已知超声波在空气中传播速度的情况下，根据声波信号发出与返回的时差将距离算出来，并显示在LED灯上，甚至进行蜂鸣器报警，让人能够一目了然。随着时间的推移，越来越多被改进的超声波倒车雷达被投放到了消费市场上，这些不断被改进的超声波倒车雷达也在他们的岗位上兢兢业业，不断帮助驾驶者提高驾驶过程中的安全性，保护了大量的财产安全，同时也拯救了无数生命，对于提高和改善人们的日常生活有着不可替代的现实作用。
1.3倒车雷达的发展现状
最近这些年来，倒车雷达的产量一直呈持续上涨的趋势，截止至2013为止，我国的汽车的拥有量已经达到了1.37亿，与此同时，超声波倒车雷达的的拥有量也已经达到了4200万多，由此可见，现在倒车雷达的普及率已经非常高了。并且随着日后汽车产业的发展，倒车雷达的需求量仍然非常可观。
诚然，经过一代代的更新，现在市场上已经出现了更高级的倒车雷达，例如，倒车时喇叭提醒，是最早最简陋的倒车雷达；蜂鸣器等各种声音分别提醒，这第二代，比原来又有了改进；然后是数码波段显示距离，是第三代产品；液晶显示屏动态显示距离，是更为先进的第四代产品；可以把外界温度、污染程度，免提电话整合在一起的魔幻镜倒车雷达，可以算的上相当先进的第五代了；最后是专门为高级轿车订做生产的整合影音系统，这算是目前市场上最完善、最精致的倒车雷达系统了，但是这并不意味着超声波倒车雷达已经失去了市场，可视化倒车雷达固然高端大气上档次，但并不是所有的车辆都会选择安装这种倒车雷达，毕竟高档的车辆还是占少数，中低级车辆才是汽车大潮中的主流，因此超声波倒车雷达至少最近十年都会在汽车装备市场占有一席之地。而且以我国为代表的的中低级车辆市场的产量的增长能够很大程度上推动倒车雷达市场销量的上扬。
第二章 超声波测距原理
2.1超声波的特性
声波的产生方式我们一定要了解：是由于机械振动而引起空气振动产生的。通常情况下，如果声波信号频率超过20000赫兹或者小于20赫兹，我们就捕捉不到了，只有蝙蝠、狗或者大象这些动物能感知到，这个频率范围的声波也被科学家成为超声波。超声波在医疗，军事科学，工业生产甚至人们的日常生活中都有着各种各样非常广泛的应用，这里，我们研究的就是超声波在倒车雷达也就是测距系统中的应用。
想利用超声波帮我们测距，首先我们要能够产生超声波，产生超声波的途径有很多种，我们这里所用的超声波发射探头是通过为它输入频率为40KHz的电脉冲信号，然后探头里面的压电晶体因此而发生形变同时产生振动，振动的频率要保证高于20KHz，这样就能得到我们想要的超声波了。然后产生的超声波通过锥形共振放大盘进行放大，然后定向发射出去，被发射出去的超声波遇到物体后会有一部分声波信号反射回来，这部分声波信号会被探头接收到，探头接收到超声波信号后，促使压电晶体再次发生形变，压电晶体的声电转化特性会把这部分声波信号转化为电信号，电信号经过一个信号放大电路进行放大，放大的电信号就可以被STC89C51单片机用来计算数据。
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