单片机的全方位车载雷达测距控制系统设计(附件)【字数：11479】
摘 要车载雷达是一种装载在车辆上并实现其功能的雷达。在车载雷达中，可以使用不同原理的技术。目前的流行技术有运用超声波、激光等，运用的原理主要有脉冲雷达、微波冲击雷达等。雷达功能也十分的强悍，可以测距、测速、测方位、测高等，而这些正是车辆上大大的需要的。因此，安装了雷达的车辆，可以实现车辆辅助功能的强化，给驾驶员带来更好的体验和便利。随着中国科技和经济的高速发展，车载雷达的发展前景也是很大，其相关产业也是未来的一个热点。无论是传统车企研究的驾驶辅助系统ADAS(Advanced Driver Assistance System)，还是现在比较先进的无人驾驶车领域，一般都有车载雷达应用。雷达的功能中测距功能可以说是车辆运用最多，也是最基础的，同时，也是我们研究的重点。本课题具体介绍超声波传感器测距的原理，以及MSP430单片机的功能和特征。以MSP430F149单片机为核心，并结合LCD1602、蜂鸣器、按键，实现数字显示超声波测距控制的硬件电路和软件设计方法。在本设计中，可以实现全方位的测距要求。本系统电路在设计、性能等方面完全满足实用要求，可以做到简单精确控制和易于操作。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景和意义 1
1.2国内外的研究和发展状况 1
1.3本文的主要研究内容及论文结构安排 2
第二章 方案与器件的选择 4
2.1方案的选择 4
2.2器件的选择 4
2.2.1单片机芯片的选择 4
2.2.2报警声音器件的选择 4
2.2.3显示器件的选择 5
2.2.4距离检测模块的选择 5
第三章 硬件电路的设计 6
3.1系统的构架与功能分析 6
3.2模块电路的设计 7
3.2.1MSP430F149单片机核心电路设计 7
3.2.2LCD1602液晶显示电路设计 8
3.2.3蜂鸣器报警电路设计 10
3.2.4按键电路设计 11
3.2.5HCSR04超声波避障传感器电路设计 11
第四章 软件设计 15
4.1IAR软件和MSPFET *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
烧录软件的使用 15
4.2本设计程序思路 18
4.2.1设计程序流程图 18
4.2.2本设计模块功能的实现程序 18
第五章 设计系统的检测 22
5.1电路焊接 22
5.2系统调试 22
5.2.1系统程序调试 22
5.3实物测试 23
第六章 本设计的未来展望 25
6.1本设计的未来市场 25
6.2本设计的未来发展 25
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
附录A 29
附录B 31
绪论
1.1课题背景和意义
在20世纪80年代之后，汽车的发展逐步进入了电子化、智能化，而这些要得益于成熟的电子技术的发展，将新的先进科技技术应用于汽车等各种车辆上。如今，车辆的功能与设计也越来越完善，计算机及其应用技术的发展更是将车辆拉入了新的纪元。但是，无论车辆再怎么电子化、智能化，它们都离不开最基础的科技，可以说正是这些最基础的科技堆加，才有了现在的电子化、智能化汽车。对于电子化、智能化汽车的研究，它涉及到许多的方面，也是一个比较浩大的工程。比如说传感器技术，这是很重要的一项技术，在汽车上使用传感器，就相当于给汽车增加了感官。那么，汽车就会像人一样，这就是智能化汽车的一个特点。此外，就是一些更为核心的技术，比如超强的计算机处理技术使得汽车可以深度学习，这些太复杂的我们在这里不做讨论。
如今，电子测量技术的大幅度发展和广泛应用，使得成本低廉和精度较高的超声波测距仪器也可以运用于汽车上。
超声波是机械波的一种，它的频率一般在20000HZ以上。我们使用超声波测距的好处，可以免受光线、烟雾等的影响。在恶劣的环境中，也有着良好的表现，对此，安装在汽车上也是绰绰有余的，更为重要的是，超声波测距仪器大多不需要经常的维护，安全性和可靠性也是比较高的。它的原理不用多说，我们也能够知道，在声波进入介质中会发生衰减，在分界处发生折射和反射现象，所以，这些基础的原理使得超声波可以用来测距，然而，更重要的是这些测量数据将会是汽车向更先进发展的重要垫脚石。测得的数据可以用于汽车的倒车、泊车，还可以用于无人驾驶技术。这些是有着重要意义的，全世界每年大约有百万人死于车祸，这是在二十一世纪很难想象的。如果无人驾驶车等智能车得到大量使用，那么这些因车祸死亡的人数将大大减少，交通事故也将是低频率事件。这么看，测距在智能车中是有着不可缺少的作用，因为智能车要处理大量与障碍物的距离数据，从而判断下一步操作，所以，在智能车中选用超声波测距有着重要的发展意义，也是未来汽车对测距方案一个不错的选择。
1.2国内外的研究和发展状况
从德国人卡尔本茨发明第一辆内燃机汽车到如今，汽车的发展已经依借交通运输参透于社会经济的方方面面。因此，汽车已经成为大部分国家发展的重点，而汽车的研究也从没有停止过。汽车的组成约由1万个独立零件，在这些零部件中可以分为四大部件：发动机、底盘、车身和电气设备。其中的电气设备更是现在研究的重中之重。电气设备包含各种各样的电子设备，一类是汽车电子控制设备，还有一类是车载电子设备。对于车载电子设备，它是一款辅助装备，可以给驾驶员带来更方便、更舒服的体验。
在这些电子元件中测距传感器是十分重要的，因为在现在主要研究的较先进的车中必须要用到它，测距传感器测得的值是智能车十分重要的数据。然而，传统的测距存明显而无法克服的缺陷。比如说，用卷尺测，这个不仅十分麻烦，而且在许多测量中就不符合实际了。
构建超声测距电路可以用传统的模拟电路或数字电路，但是因此也带来了很多麻烦。这些传统电路对比于用单片机构建的电路，往往是调试难度大，体系的扩展比较麻烦。而单片机构建的电路设计简单、体积也是很小，此外，通过超声波测距，可靠性和扩展性也有了大幅度提升。
连续波调频雷达是一种对连续波进行频率调试获取距离方法；脉冲回波法是一种用回波幅度和时间来获取距离方法；相位测距是一种检验发射光相位和反射光相位的差进行测距的方法。这些是当今国际上常常利用的测距方式。超声波的测量方法经常是用第一个回声波周期时间来测量，但是，这样会带来测量的不准。因为，测量时会有噪声存在，会导致声波会漏测或误测。为了测量的精确性，一般采用多次测量的方法取测量结果的平均值，来增加精度，减小误差。如果要求更高的精度可以用回波激发法、脉冲重叠法等技术。洪贝格（Homberg）等人使用的方法是用产生白噪声，并通过低通至带通变换脉冲响应的包络来求回波时间，在测距范围为3m内精度能够达到0.25mm。另外，李（Lee）等人采用调节幅波的方法从而来产生的三相频率相位比较法，在测距范围为5m内测距精度达到0.3mm。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景和意义 1
1.2国内外的研究和发展状况 1
1.3本文的主要研究内容及论文结构安排 2
第二章 方案与器件的选择 4
2.1方案的选择 4
2.2器件的选择 4
2.2.1单片机芯片的选择 4
2.2.2报警声音器件的选择 4
2.2.3显示器件的选择 5
2.2.4距离检测模块的选择 5
第三章 硬件电路的设计 6
3.1系统的构架与功能分析 6
3.2模块电路的设计 7
3.2.1MSP430F149单片机核心电路设计 7
3.2.2LCD1602液晶显示电路设计 8
3.2.3蜂鸣器报警电路设计 10
3.2.4按键电路设计 11
3.2.5HCSR04超声波避障传感器电路设计 11
第四章 软件设计 15
4.1IAR软件和MSPFET *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
烧录软件的使用 15
4.2本设计程序思路 18
4.2.1设计程序流程图 18
4.2.2本设计模块功能的实现程序 18
第五章 设计系统的检测 22
5.1电路焊接 22
5.2系统调试 22
5.2.1系统程序调试 22
5.3实物测试 23
第六章 本设计的未来展望 25
6.1本设计的未来市场 25
6.2本设计的未来发展 25
结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
附录A 29
附录B 31
绪论
1.1课题背景和意义
在20世纪80年代之后，汽车的发展逐步进入了电子化、智能化，而这些要得益于成熟的电子技术的发展，将新的先进科技技术应用于汽车等各种车辆上。如今，车辆的功能与设计也越来越完善，计算机及其应用技术的发展更是将车辆拉入了新的纪元。但是，无论车辆再怎么电子化、智能化，它们都离不开最基础的科技，可以说正是这些最基础的科技堆加，才有了现在的电子化、智能化汽车。对于电子化、智能化汽车的研究，它涉及到许多的方面，也是一个比较浩大的工程。比如说传感器技术，这是很重要的一项技术，在汽车上使用传感器，就相当于给汽车增加了感官。那么，汽车就会像人一样，这就是智能化汽车的一个特点。此外，就是一些更为核心的技术，比如超强的计算机处理技术使得汽车可以深度学习，这些太复杂的我们在这里不做讨论。
如今，电子测量技术的大幅度发展和广泛应用，使得成本低廉和精度较高的超声波测距仪器也可以运用于汽车上。
超声波是机械波的一种，它的频率一般在20000HZ以上。我们使用超声波测距的好处，可以免受光线、烟雾等的影响。在恶劣的环境中，也有着良好的表现，对此，安装在汽车上也是绰绰有余的，更为重要的是，超声波测距仪器大多不需要经常的维护，安全性和可靠性也是比较高的。它的原理不用多说，我们也能够知道，在声波进入介质中会发生衰减，在分界处发生折射和反射现象，所以，这些基础的原理使得超声波可以用来测距，然而，更重要的是这些测量数据将会是汽车向更先进发展的重要垫脚石。测得的数据可以用于汽车的倒车、泊车，还可以用于无人驾驶技术。这些是有着重要意义的，全世界每年大约有百万人死于车祸，这是在二十一世纪很难想象的。如果无人驾驶车等智能车得到大量使用，那么这些因车祸死亡的人数将大大减少，交通事故也将是低频率事件。这么看，测距在智能车中是有着不可缺少的作用，因为智能车要处理大量与障碍物的距离数据，从而判断下一步操作，所以，在智能车中选用超声波测距有着重要的发展意义，也是未来汽车对测距方案一个不错的选择。
1.2国内外的研究和发展状况
从德国人卡尔本茨发明第一辆内燃机汽车到如今，汽车的发展已经依借交通运输参透于社会经济的方方面面。因此，汽车已经成为大部分国家发展的重点，而汽车的研究也从没有停止过。汽车的组成约由1万个独立零件，在这些零部件中可以分为四大部件：发动机、底盘、车身和电气设备。其中的电气设备更是现在研究的重中之重。电气设备包含各种各样的电子设备，一类是汽车电子控制设备，还有一类是车载电子设备。对于车载电子设备，它是一款辅助装备，可以给驾驶员带来更方便、更舒服的体验。
在这些电子元件中测距传感器是十分重要的，因为在现在主要研究的较先进的车中必须要用到它，测距传感器测得的值是智能车十分重要的数据。然而，传统的测距存明显而无法克服的缺陷。比如说，用卷尺测，这个不仅十分麻烦，而且在许多测量中就不符合实际了。
构建超声测距电路可以用传统的模拟电路或数字电路，但是因此也带来了很多麻烦。这些传统电路对比于用单片机构建的电路，往往是调试难度大，体系的扩展比较麻烦。而单片机构建的电路设计简单、体积也是很小，此外，通过超声波测距，可靠性和扩展性也有了大幅度提升。
连续波调频雷达是一种对连续波进行频率调试获取距离方法；脉冲回波法是一种用回波幅度和时间来获取距离方法；相位测距是一种检验发射光相位和反射光相位的差进行测距的方法。这些是当今国际上常常利用的测距方式。超声波的测量方法经常是用第一个回声波周期时间来测量，但是，这样会带来测量的不准。因为，测量时会有噪声存在，会导致声波会漏测或误测。为了测量的精确性，一般采用多次测量的方法取测量结果的平均值，来增加精度，减小误差。如果要求更高的精度可以用回波激发法、脉冲重叠法等技术。洪贝格（Homberg）等人使用的方法是用产生白噪声，并通过低通至带通变换脉冲响应的包络来求回波时间，在测距范围为3m内精度能够达到0.25mm。另外，李（Lee）等人采用调节幅波的方法从而来产生的三相频率相位比较法，在测距范围为5m内测距精度达到0.3mm。
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