汽車倒車防撞報警器

1、開題報告中文題目：中文題目： 汽車倒車防撞報警器汽車倒車防撞報警器 英文題目：英文題目： CAR REVERSING ANTI-COLLISION ALARM 1一、課題背景及意義隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，尤其是近兩三年我國開始進入私家車時代，汽車電子產(chǎn)業(yè)成了新的增長點，汽車電子產(chǎn)品的高利潤和市場廣闊性倍受商家關(guān)注，音響和防盜器就是明證，近兩年來，倒車防撞報警器成了商家的電子新愛，眾多生產(chǎn)防盜器的廠家紛紛涉足倒車防撞報警器，可以這么說，幾乎生產(chǎn)防盜器的廠家都在生產(chǎn)倒車防撞報警器。市場上經(jīng)銷的倒車防撞報警器品牌多達幾十種，在全國零售市場上銷售的主要有固地、鐵將軍、伊萊、豪迪、奇貞、銘品、全安、

2、佐敦、永泰和、俊邦視寶等品牌，基本上國產(chǎn)品牌占 90%，而進口產(chǎn)品在終端市場上零售的較少。處在我國汽車用品大行業(yè)環(huán)境的繁榮背景下倒車防撞報警器已漸漸形成一個較大的行業(yè)，而且已呈現(xiàn)出一派激烈競爭的態(tài)勢。 經(jīng)過幾年的發(fā)展,倒車雷達系統(tǒng)已經(jīng)過了數(shù)代的技術(shù)改良,不管從結(jié)構(gòu)外觀上,還是從性能價格上,這幾代產(chǎn)品都各有特點,目前使用較多的是數(shù)碼顯示、熒屏顯示和魔幻鏡倒車雷達這 3 種。倒車雷達又稱泊車輔助系統(tǒng)，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高了安全性。 一般由超

3、聲波傳感器（俗稱探頭） 、控制器和顯示器等部分組成，現(xiàn)在市場上的倒車雷達大多采用超聲波測距原理，駕駛者在倒車時，啟動倒車雷達，在控制器的控制下，由裝置于車尾保險杠上的探頭發(fā)送超聲波，遇到障礙物，產(chǎn)生回波信號，傳感器接收到回波信號后經(jīng)控制器進行數(shù)據(jù)處理，判斷出障礙物的位置，由顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號，得到及時警示，從而使駕駛者倒 車時做到心中有數(shù)，使倒車變得更輕松。倒車雷達的提示方式可分為液晶、語言和聲音三種；接收方式有無線傳輸和有線傳輸?shù)?。本方案采用語音提示的方式，利用 89C51 單片機所具備的單芯片語音功能，外接三個超聲波測距模組，組成一個示例的倒車雷達系統(tǒng)，語音提示報警范圍內(nèi)的障礙物

4、。 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量也在大幅攀升。交通擁2擠狀況也日趨嚴重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟損失，針對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)勢在必行。 汽車倒車防撞測距報警器一般有四種：1 嘀嘀聲加閃光，2 音樂聲加閃光，3語音聲加閃光，4 倒車到危險距離時發(fā)出警報聲的超聲波倒車報警器，由于很多研究都采用的是特殊難購的專用元件，使其難以推廣，采用國內(nèi)生產(chǎn)的通用元件，成本較低廉，使其在整個倒車過程中自動測量車尾到最近障礙物的距離，在倒車到極限距離時會發(fā)出急促的警告聲，提醒駕駛員注意剎車，如果和制動系統(tǒng)聯(lián)系在一起也可以形成自動

5、剎車。二、研究內(nèi)容及目標本設(shè)計可望成為駕駛員特別是貨車以及公共汽車駕駛員的好幫手，可有效的減少和避免那些視野不良的大型汽車的如冷藏車、集裝箱車、垃圾車、食品車、載貨車、公共汽車等倒車交通事故，另外還特別適用于夜間輔助倒車、倒車入庫以及進入停車場停車到位，甚至還能防止盜賊扒車，本設(shè)計成本低廉，性能優(yōu)良，市場前景極為廣闊，對提高我國汽車工業(yè)實際水平，具有較大的時間意義。人能聽到的聲音頻率為:20Hz20kHz,即為可聽聲波,超出此頻率范圍的聲音,即20Hz 以下的聲音稱為低頻聲波,20kHz 以上的聲音稱為超聲波。超聲波是一種只有少數(shù)生物(如蝙蝠、海豚)才能感覺的機械波,其頻率在 20kHz 以上

6、,波長短,繞射小、能定向傳播。超聲波為直線傳播方式,頻率越高,繞射能力越弱,但反射能力越強。為此,利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。超聲波測距的原理就是利用超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波,在發(fā)射時刻的同時開始計時,超聲波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為 v(隨溫度的變化而變化)，根據(jù)計時器記錄的時間 t,就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s),即:s=v*t/2。利用超聲波測距的工作,就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時間間隔,從而達到測量距離的作用。其主要有三種測距方法: (1)相位檢測法,相位檢測法雖然精度

7、高,但檢測范圍有限; (2)聲波幅值檢測法,聲波幅值檢測法易受反射波的影響; 3(3)渡越時間檢測法,渡越時間檢測法的工作方式簡單,直觀,在硬件控制和軟件設(shè)計上都非常容易實現(xiàn)。其原理為:檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波,經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時間,這個時間就是渡越時間。 本設(shè)計的超聲波測距就是使用了渡越時間檢測法。在移動車輛中應(yīng)用的超聲波傳感器,是利用超聲波在空氣中的定向傳播和固體反射特性(縱波),通過接收自身發(fā)射的超聲波反射信號,根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收的時間差和傳播速度,計算傳播距離,從而得到障礙物到車輛的距離。倒車防撞報警系統(tǒng)的工作原理是/ 回波測距0的原理, 也就是通過測量距離來實現(xiàn)障

8、礙物檢測的。它由五個部分構(gòu)成: 單片機控制模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、溫度補償和障礙物信息指示模塊, 其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。各模塊所完成的具體功能如下:( 1)單片機控制模塊: 是系統(tǒng)的核心部件, 主要產(chǎn)生40 kHz脈沖信號、對超聲波在介質(zhì)中傳播的時間進行精確的計時和對各種接口電路進行協(xié)調(diào)控制。( 2) 超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊: 發(fā)射超聲波信號以及把接收的回波信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號, 為單片機計算時間提供依據(jù)。( 3)溫度補償模塊: 采集現(xiàn)場的環(huán)境溫度, 對超聲波的傳播速度進行補償, 使得測量值更準確。( 4)障礙物信息指示模塊: 達到設(shè)定的危險距離時, 通過數(shù)碼顯示和語音播

9、放來提醒駕駛員。三、初步研究方案激光測量主要有脈沖和掃描兩種工作方式,激光測量系統(tǒng)具有反應(yīng)快、有效測量距離大、分辨率高、誤差小等優(yōu)點,近年來在汽車防撞領(lǐng)域越來越受到重視。由于激光鏡頭易受灰塵、雨雪、風沙的污蝕而影響其工作性能, 所以激光法不適宜在惡劣氣候條件下工作。 微波雷達因為其工作頻率高、波長短,可有效地縮小波束角度、減小天線尺寸,尤其適合在惡劣氣候條件下工作。但是微波雷達測距時易受到雷達4之間以及與其他通信系統(tǒng)之間的電磁干擾,抗干擾能力弱。超聲波法與其他兩種方式相比具有顯著的優(yōu)點,超聲波測速測距的基本原理是利用其反射特性。超聲波發(fā)生器發(fā)射 40 kHz 超聲波遇到障礙物后產(chǎn)生反射波,超聲

10、波接收器接收到反射波信號,并將其轉(zhuǎn)換成電信號,測量發(fā)射波與回波之間的時間間隔T,并根據(jù)公式 R=(Tv)/2 計算距離(v 為超聲波傳播速度)。超聲波的特點是對雨、霧、雪的穿透能力強,可以在惡劣氣候條件下工作,系統(tǒng)制作簡便,成本低。超聲測距從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種11。由于應(yīng)用要求限定，在這里使用脈沖反射式，即利用超聲的反射特性。超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射傳感器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就停止計時。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為 C=340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 t，就可以計算出

11、發(fā)射點距障礙物的距離(S)，即：S=C*t/2=C*t0，其中，t0 就是所謂的渡越時間12?？梢钥闯鲋饕糠钟校?1) 供應(yīng)電能的脈沖發(fā)生器（發(fā)射電路） ；(2) 使接收和發(fā)射隔離的開關(guān)部分； (3) 轉(zhuǎn)換電能為聲能，且將聲能透射到介質(zhì)中的發(fā)射傳感器； (4) 接收反射聲能（回波）和轉(zhuǎn)換聲能為電信號的接收傳感器； (5) 接收放大器，可以使微弱的回聲放大到一定幅度，并使回聲激發(fā)記錄設(shè)備； (6) 記錄/控制設(shè)備，通?？刂瓢l(fā)射到傳感器中的電能，并控制聲能脈沖發(fā)射到記錄回波的時間，存儲所要求的數(shù)據(jù)，并將時間間隔轉(zhuǎn)換成距離.5LED 顯示不同頻率報警穩(wěn)壓電源AT89C51發(fā)射電路接收電路發(fā)射探頭接

12、收探頭圖。超聲波測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在超聲波測量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多；頻率取得太高，在傳播的過程中衰減較大。故在超聲波測量中，常使用 40KHz 的超聲波。目前超聲波測量的距離一般為幾米到幾十米，是一種適合室內(nèi)測量的方式。由于超聲波發(fā)射與接收器件具有固有的頻率特性，具有很高的抗干擾性能。 距離測量系統(tǒng)常用的頻率范圍為 25KHz300KHz 的脈沖壓力波，發(fā)射和接收的傳感器有時共用一個，或者兩個是分開使用的。發(fā)射電路一般由振蕩和功放兩部分組成，負責向傳感器輸出一個有一定寬度的高壓脈沖串，并由傳感器轉(zhuǎn)換成聲能發(fā)射出去；接收放大器用于放大回聲信號以便記錄，同時為了使它能接收具有一定頻

13、帶寬度的短脈沖信號，接收放大器要有足夠的頻帶寬度；收/發(fā)隔離則使接收裝置避開強大的發(fā)射信號；記錄/控制部分啟動或關(guān)閉發(fā)射電路并記錄發(fā)射的瞬時及接收的瞬時，并將時差換算成距離讀數(shù)并加以顯示或記錄。發(fā)射部分的電脈沖電壓很高，但是由障礙物回波因其的壓電晶片產(chǎn)生的射頻電壓不過幾十毫伏，要對這樣小的信號進行處理就必須放大到一定的幅度。接收部分就由三級放大電路，檢波電路及門限判別電路構(gòu)成的，其中包括雜波抑制電路。最終達到對回波進行放大檢測，產(chǎn)生一個單片機能夠識別的中斷信號作為回波到達的標志。但是由于超聲傳感器固有特性，即盲區(qū)的存在，對于回波的接收和處理造成了相當程度的影響。LED 顯示不同頻率報警穩(wěn)壓電源

14、AT89C51發(fā)射電路接收電路發(fā)射探頭接收探頭圖。超聲波測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6四、進度安排2013 年 11 月 5 日2013 年 12 月 1 日 布置課題和設(shè)計任務(wù)2013 年 12 月 2 日2013 年 12 月 31 日 查閱資料，熟悉課題，準備著手寫開題報告2014 年 1 月 1 日2014 年 2 月 10 日 查閱了大量的資料已經(jīng)確定了開題報告大致方向2014 年 2 月 11 日2014 年 2 月 25 日 經(jīng)過這周的努力整理了設(shè)計方案2014 年 2 月 26 日2014 年 4 月 25 日 進行優(yōu)化設(shè)計反復查閱資料完善了設(shè)計2014 年 4 月 26 日2014 年 5

15、 月 14 日 打印了開題報告宣布完成2014 年 5 月 15 日2014 年 5 月 26 日 在這期間準備畢業(yè)答辯五、參考文獻1 李華. AT89C2051 系列單片機實用接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學出 版社， 1993. 6：87-93 2 陳光東.單片機微型計算機原理與接口技術(shù)(第二版)M.武漢：華中理工大 學出版社，1999.4：21-25 3 徐淑華，程退安，姚萬生.單片機微型機原理及應(yīng)用M.哈爾濱：哈爾濱工 業(yè)大學出版社，1999. 6：128-134 4 蘇長贊.紅外線與超聲波遙控M.北京：人民郵電出版社，1993.7：26-35 5 張謙琳.超聲波檢測原理和方法M.北京：中國科技大學出版社， 1993.10：11-16 6 侯國章,賴一楠,田思慶.測試與傳感技術(shù).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社,2000 7 童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社,2001 8 【日】松井邦彥，梁瑞林譯.傳感器實用電路設(shè)計與制作.北京：科學出版社,2005 9 張鄂亮等.微型計算機原理與應(yīng)用.武漢：華中科技大學出版社,2001 10 楊欣,王玉鳳,劉湘黔.電子設(shè)計從零開始.北京：清華大學出版社 2005 11 夏路易,石宗義.電路原理圖與電路板設(shè)計教程 PROTELL99SE.北京：北京希望7電