倒車雷達開題ppt

1、倒車防撞語音播報系統(tǒng)倒車防撞語音播報系統(tǒng) 專業(yè)：電子信息工程專業(yè)：電子信息工程 姓名：朱玉珍姓名：朱玉珍 學號：學號：1061621510616215 指導老師：蔣敏蘭指導老師：蔣敏蘭 系統(tǒng)設計任務要求系統(tǒng)設計任務要求 超聲波測距原理超聲波測距原理 超聲波測距精度分析超聲波測距精度分析 系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)總體框圖 單片機選擇單片機選擇 發(fā)射接受模塊選擇發(fā)射接受模塊選擇 顯示器件選擇顯示器件選擇 語音芯片選擇語音芯片選擇 參考文獻參考文獻 設計任務要求 n1、有距離顯示、有語音播報、蜂鳴器提示。當與障礙、有距離顯示、有語音播報、蜂鳴器提示。當與障礙 物小于物小于1.5米開始發(fā)出提示報警聲，測量距離

2、小于米開始發(fā)出提示報警聲，測量距離小于0.5 米時蜂鳴器發(fā)出急促的警報聲米時蜂鳴器發(fā)出急促的警報聲 2、感應角度：不小于、感應角度：不小于15度度 n3、測量誤差控制在、測量誤差控制在8%以內以內 n4、盲點：多放幾個，形成交叉，可解決盲點問題、盲點：多放幾個，形成交叉，可解決盲點問題 系統(tǒng)總體框圖 n根據設計任務要求，系統(tǒng)主要由根據設計任務要求，系統(tǒng)主要由5151單片機、液晶顯單片機、液晶顯 示、語音播報、超聲波測距電路、晶振電路和復位示、語音播報、超聲波測距電路、晶振電路和復位 電路組成。電路組成。 超聲波測距原理超聲波測距原理 n超聲波是一種頻率超過超聲波是一種頻率超過20KHz的機械波

3、。超聲波作為一種特殊的的機械波。超聲波作為一種特殊的 聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦月暡ǎ瑯泳哂新暡▊鬏數(shù)幕疚锢硖匦?反射、折射、干涉、衍反射、折射、干涉、衍 射、散射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點，射、散射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點， 可產生較大力量，并且在不同的媒質介面超聲波的大部分能量會可產生較大力量，并且在不同的媒質介面超聲波的大部分能量會 反射反射 。 n超聲波發(fā)生器內部結構有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩超聲波發(fā)生器內部結構有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩 極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻時，壓電晶極外加脈沖信號，

4、其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻時，壓電晶 片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如 果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波本時，將壓迫壓果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波本時，將壓迫壓 電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，就成為超聲波接收器。電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，就成為超聲波接收器。 超聲波測距精度分析超聲波測距精度分析 n溫度對聲速的影響溫度對聲速的影響 n在超聲波測距系統(tǒng)中，環(huán)境溫度對聲速的影響最大，從超聲波聲在超聲波測距系統(tǒng)中，環(huán)境溫度對聲速的影響最大，從超聲波聲 速經驗公式速經驗公式 C=

5、 331.45+0.607T C= 331.45+0.607T 可以看出，在可以看出，在 0 04040時，聲速變時，聲速變 化范圍為化范圍為 331.4m/s331.4m/s354.85m/s354.85m/s。以超聲波在。以超聲波在 2020的室溫條件下的室溫條件下 的聲速的聲速 343.32m/s 343.32m/s 為基準，其變化率為為基準，其變化率為 6.83%86.83%8。所以溫度的。所以溫度的 影響不能忽略不計，必須要對溫度進行測量和補償，以避免溫度影響不能忽略不計，必須要對溫度進行測量和補償，以避免溫度 對測量精度的影響。聲速與環(huán)境溫度對測量精度的影響。聲速與環(huán)境溫度T()T

6、()的關系如下所示的關系如下所示: : C=331.4+0.607C=331.4+0.607T T n在使用時，如果溫度變化不大，聲速基本不變。如果測距精度要在使用時，如果溫度變化不大，聲速基本不變。如果測距精度要 求很高，當需要精確確定超聲波傳播速度時，必須考慮溫度的影求很高，當需要精確確定超聲波傳播速度時，必須考慮溫度的影 響，通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。聲速確定后，只有測得超聲響，通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。聲速確定后，只有測得超聲 波的往返時間，即可求得距離。波的往返時間，即可求得距離。 超聲波測距原理超聲波測距原理 n在超聲探測電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度在超聲探測

7、電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度 為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出 脈沖個數(shù)與被測距離成正比。超聲測距大致有以下方法：脈沖個數(shù)與被測距離成正比。超聲測距大致有以下方法： 取取 輸出脈沖的平均值電壓，該電壓輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 ( (其幅值基本固定其幅值基本固定 ) )與距離成正與距離成正 比，測量電壓即可測得距離；比，測量電壓即可測得距離； 測量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射測量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射 超聲波與接收超聲波的時間間隔超聲波與接收超聲波的時間間隔 t t，故被測距離為，故被測距離為 S=

8、vt/2S= vt/2。本。本 測量電路采用第二種方案。測量電路采用第二種方案。 n由于超由于超 聲波聲波 的聲速的聲速 與溫度有關，如果溫度變化不大，則可認與溫度有關，如果溫度變化不大，則可認 為聲速基本不變?yōu)槁曀倩静蛔?。如果測距精度要求很高，則應通。如果測距精度要求很高，則應通 過溫度補償過溫度補償 的方法加以校正。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因的方法加以校正。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因 為超聲波在標準空氣中的傳播速度為為超聲波在標準空氣中的傳播速度為331.45331.45米米/ /秒，由單片機負秒，由單片機負 責計時，單片機使用責計時，單片機使用12.0M1

9、2.0M晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上 可以達到毫米級?？梢赃_到毫米級。 超聲波測距精度分析超聲波測距精度分析 n 回波檢測對時間的影響回波檢測對時間的影響 n超聲波從超聲傳感器發(fā)出，在空氣中傳播，遇到被測物反射后，超聲波從超聲傳感器發(fā)出，在空氣中傳播，遇到被測物反射后， 再傳回超聲傳感器。整個過程，超聲波會有很大的衰減。其衰減再傳回超聲傳感器。整個過程，超聲波會有很大的衰減。其衰減 遵循指數(shù)規(guī)律。遵循指數(shù)規(guī)律。 n超聲波頻率越高，其衰減越快。同時超聲波頻率的過高會產生較超聲波頻率越高，其衰減越快。同時超聲波頻率的過高會產生較 多的副瓣，引起近場區(qū)的干涉。但是

10、，超聲波頻率越高，指向性多的副瓣，引起近場區(qū)的干涉。但是，超聲波頻率越高，指向性 越強，這一點有利于測量精度提高。由于超聲回波隨距離的增加越強，這一點有利于測量精度提高。由于超聲回波隨距離的增加 而變得十分微弱，所以在設計超聲接收電路時，要設計較大放大而變得十分微弱，所以在設計超聲接收電路時，要設計較大放大 倍數(shù)倍數(shù)( (萬倍級萬倍級) )和較好濾波特性的放大電路，使回波易于檢測。和較好濾波特性的放大電路，使回波易于檢測。 超聲波測距精度分析超聲波測距精度分析 n發(fā)射和反射之間夾角對測距的影響發(fā)射和反射之間夾角對測距的影響 n假設發(fā)射與反射之間的夾角為，假設發(fā)射與反射之間的夾角為， v v為超

11、聲波傳播速度，為超聲波傳播速度，t t為傳播為傳播 時間，即超聲波從發(fā)射到接收時間，即超聲波從發(fā)射到接收 所用的時間，兩傳感器之間的所用的時間，兩傳感器之間的 距離為距離為h h，超聲波單程所走的距，超聲波單程所走的距 離用離用L L表示，被測距離用表示，被測距離用H H表示。表示。 則，。當時，則，。當時，1111。所以應合。所以應合 理放置兩傳感器，在相互影響理放置兩傳感器，在相互影響 較小的情況下分兩種情況計算較小的情況下分兩種情況計算 被測距離。被測距離。 測距原理示意圖測距原理示意圖 測距原理示意圖測距原理示意圖 單片機選擇 nAT89C51AT89C51是一個低功耗高是一個低功耗高

12、 性能單片機，性能單片機，4040個引腳，個引腳， 3232個外部雙向輸入個外部雙向輸入/ /輸出輸出 （I/OI/O）端口，同時內含）端口，同時內含2 2 個外中斷口，個外中斷口，2 2個個1616位可位可 編程定時計數(shù)器編程定時計數(shù)器,2,2個全雙個全雙 工串行通信口，工串行通信口，AT89C51AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編可以按照常規(guī)方法進行編 程，也可以在線編程。其程，也可以在線編程。其 將通用的微處理器和將通用的微處理器和 FlashFlash存儲器結合在一起，存儲器結合在一起， 特別是可反復擦寫的特別是可反復擦寫的 FlashFlash存儲器可有效地降存儲器可有效地降 低

13、開發(fā)成本。低開發(fā)成本。 單片機選擇 nAT89C51AT89C51是一個低電壓，是一個低電壓， 高性能高性能CMOS 8CMOS 8位單片機，位單片機， 片內含片內含4kB4kB的可反復擦寫的可反復擦寫 的的FlashFlash只讀程序存儲器只讀程序存儲器 和和128 B128 B的隨機存取數(shù)據的隨機存取數(shù)據 存儲器（存儲器（RAMRAM），器件采），器件采 用用ATMELATMEL公司的高密度、公司的高密度、 非易失性存儲技術生產，非易失性存儲技術生產， 兼容標準兼容標準MCS-51MCS-51指令系統(tǒng)，指令系統(tǒng)， 片內置通用片內置通用8 8位中央處理位中央處理 器和器和FlashFlash

14、存儲單元，內存儲單元，內 置功能強大的微型計算機置功能強大的微型計算機 的的AT89C51AT89C51提供了高性價提供了高性價 比的解決方案比的解決方案。 發(fā)射、接受模塊選擇 n 方案一：來自單片機的信號觸發(fā)方案一：來自單片機的信號觸發(fā)NE555NE555定時器電路產生頻率為定時器電路產生頻率為 40kHz40kHz左右方波信號左右方波信號, ,經過經過CD4069CD4069六非門反相器進行功率放大六非門反相器進行功率放大, ,驅動驅動 超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波。采用超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波。采用74LS74LS系列芯片組成超聲波接收系列芯片組成超聲波接收 電路，該電路由濾波電路、兩級

15、放大電路、門限電路組成。電路，該電路由濾波電路、兩級放大電路、門限電路組成。 n 方案二：超聲波的發(fā)射電路主要驅動方案二：超聲波的發(fā)射電路主要驅動74LS0474LS04及超聲波發(fā)生器組及超聲波發(fā)生器組 成。由單片機產生的成。由單片機產生的40KHz40KHz振蕩信號，經振蕩信號，經74LS0474LS04放大，驅動超聲波放大，驅動超聲波 發(fā)生傳感器發(fā)出的超聲波脈沖。使用紅外接收專用芯片發(fā)生傳感器發(fā)出的超聲波脈沖。使用紅外接收專用芯片CX20106CX20106。 將由發(fā)射傳感器發(fā)出的經反射后的超聲波脈沖轉變?yōu)槲⑷醯慕涣餍艑⒂砂l(fā)射傳感器發(fā)出的經反射后的超聲波脈沖轉變?yōu)槲⑷醯慕涣餍?號號 , ,

16、送紅外檢波接收集成模塊送紅外檢波接收集成模塊 CX20106CX20106的的1 1腳。由單片機直接產生腳。由單片機直接產生 40KHz40KHz方波信號較穩(wěn)定。方波信號較穩(wěn)定。CX20106CX20106是集成芯片，內置放大限幅、帶通是集成芯片，內置放大限幅、帶通 濾波、檢波、積分、整形模塊，具有選頻功能。其內部設計載波頻濾波、檢波、積分、整形模塊，具有選頻功能。其內部設計載波頻 率率f = 38kHzf = 38kHz，當其輸入信號大于，當其輸入信號大于25mV25mV時，輸出端由高電平跳變?yōu)闀r，輸出端由高電平跳變?yōu)?低電平，將其作為單片機的掃描接收信號。低電平，將其作為單片機的掃描接收信

17、號。 n 考慮到考慮到CX20106CX20106組成的接收電路結構簡單、調試方便、抗干擾組成的接收電路結構簡單、調試方便、抗干擾 能力強，故本設計選用方案二。能力強，故本設計選用方案二。 顯示器件選擇 n方案一：采用數(shù)碼管顯示。使用方案一：采用數(shù)碼管顯示。使用74LS24474LS244對數(shù)碼管進行驅動，編對數(shù)碼管進行驅動，編 寫掃描驅動顯示程序寫掃描驅動顯示程序, ,價格便宜，但電路復雜，需占用較多價格便宜，但電路復雜，需占用較多I/OI/O口。口。 數(shù)碼管顯示有限，只能顯示數(shù)值，人機交互界面不夠友好。數(shù)碼管顯示有限，只能顯示數(shù)值，人機交互界面不夠友好。 n方案二：采用方案二：采用lcd1

18、602lcd1602液晶顯示。操作、編程都較方便，且電路液晶顯示。操作、編程都較方便，且電路 簡單，并可同時顯示距離，顯示更加直觀、清晰，人機交互界面簡單，并可同時顯示距離，顯示更加直觀、清晰，人機交互界面 友好。友好。 n液晶顯示編程更方便、電路更簡單，故本設計選用方案二。液晶顯示編程更方便、電路更簡單，故本設計選用方案二。 語音芯片選擇 n方案一：采用方案一：采用isd2560isd2560語音芯片，具有抗斷電、音質好，使用方語音芯片，具有抗斷電、音質好，使用方 便等優(yōu)點。但錄放音時間只有便等優(yōu)點。但錄放音時間只有6060秒。秒。 n方案二：采用方案二：采用isd4004isd4004語音芯片，該芯片采用多電平直接模擬量語音芯片，該芯片采用多電平直接模擬量 存儲技術存儲技