汽車倒車防撞報(bào)警器

1、開題報(bào)告中文題目：中文題目： 汽車倒車防撞報(bào)警器汽車倒車防撞報(bào)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(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，尤其是近兩三年我國(guó)開始進(jìn)入私家車時(shí)代，汽車電子產(chǎn)業(yè)成了新的增長(zhǎng)點(diǎn)，汽車電子產(chǎn)品的高利潤(rùn)和市場(chǎng)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(bào)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(bào)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(bào)警器。市場(chǎng)上經(jīng)銷的倒車防撞報(bào)警器品牌多達(dá)幾十種，在全國(guó)零售市場(chǎng)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(guó)產(chǎn)品牌占 90%，而進(jìn)口產(chǎn)品在終端市場(chǎng)上零售的較少。處在我國(guó)汽車用品大行業(yè)環(huán)境的繁榮背景下倒車防撞報(bào)警器已漸漸形成一個(gè)較大的行業(yè)，而且已呈現(xiàn)出一派激烈競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)。 經(jīng)過幾年的發(fā)展,倒車?yán)走_(dá)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(jià)格上,這幾代產(chǎn)品都各有特點(diǎn),目前使用較多的是數(shù)碼顯示、熒屏顯示和魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)這 3 種。倒車?yán)走_(dá)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(dòng)車輛時(shí)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(chǎng)上的倒車?yán)走_(dá)大多采用超聲波測(cè)距原理，駕駛者在倒車時(shí)，啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)，在控制器的控制下，由裝置于車尾保險(xiǎn)杠上的探頭發(fā)送超聲波，遇到障礙物，產(chǎn)生回波信號(hào)，傳感器接收到回波信號(hào)后經(jīng)控制器進(jìn)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(hào)，得到及時(shí)警示，從而使駕駛者倒 車時(shí)做到心中有數(shù)，使倒車變得更輕松。倒車?yán)走_(dá)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(jī)所具備的單芯片語音功能，外接三個(gè)超聲波測(cè)距模組，組成一個(gè)示例的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，語音提示報(bào)警范圍內(nèi)的障礙物

4、。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展交通運(yùn)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(yán)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(jì)損失，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)勢(shì)在必行。 汽車倒車防撞測(cè)距報(bào)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(xiǎn)距離時(shí)發(fā)出警報(bào)聲的超聲波倒車報(bào)警器，由于很多研究都采用的是特殊難購(gòu)的專用元件，使其難以推廣，采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的通用元件，成本較低廉，使其在整個(gè)倒車過程中自動(dòng)測(cè)量車尾到最近障礙物的距離，在倒車到極限距離時(shí)會(huì)發(fā)出急促的警告聲，提醒駕駛員注意剎車，如果和制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)系在一起也可以形成自動(dòng)

5、剎車。二、研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)本設(shè)計(jì)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(kù)以及進(jìn)入停車場(chǎng)停車到位，甚至還能防止盜賊扒車，本設(shè)計(jì)成本低廉，性能優(yōu)良，市場(chǎng)前景極為廣闊，對(duì)提高我國(guó)汽車工業(yè)實(shí)際水平，具有較大的時(shí)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(jī)械波,其頻率在 20kHz 以上

6、,波長(zhǎng)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(qiáng)。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(cè)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(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí),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(jì)時(shí)。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(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t,就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s),即:s=v*t/2。利用超聲波測(cè)距的工作,就可以根據(jù)測(cè)量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間隔,從而達(dá)到測(cè)量距離的作用。其主要有三種測(cè)距方法: (1)相位檢測(cè)法,相位檢測(cè)法雖然精度

7、高,但檢測(cè)范圍有限; (2)聲波幅值檢測(cè)法,聲波幅值檢測(cè)法易受反射波的影響; 3(3)渡越時(shí)間檢測(cè)法,渡越時(shí)間檢測(cè)法的工作方式簡(jiǎn)單,直觀,在硬件控制和軟件設(shè)計(jì)上都非常容易實(shí)現(xiàn)。其原理為:檢測(cè)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(shí)間,這個(gè)時(shí)間就是渡越時(shí)間。 本設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距就是使用了渡越時(shí)間檢測(cè)法。在移動(dòng)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(hào),根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收的時(shí)間差和傳播速度,計(jì)算傳播距離,從而得到障礙物到車輛的距離。倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)的工作原理是/ 回波測(cè)距0的原理, 也就是通過測(cè)量距離來實(shí)現(xiàn)障

8、礙物檢測(cè)的。它由五個(gè)部分構(gòu)成: 單片機(jī)控制模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、溫度補(bǔ)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(jī)控制模塊: 是系統(tǒng)的核心部件, 主要產(chǎn)生40 kHz脈沖信號(hào)、對(duì)超聲波在介質(zhì)中傳播的時(shí)間進(jìn)行精確的計(jì)時(shí)和對(duì)各種接口電路進(jìn)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(hào)以及把接收的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào), 為單片機(jī)計(jì)算時(shí)間提供依據(jù)。( 3)溫度補(bǔ)償模塊: 采集現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度, 對(duì)超聲波的傳播速度進(jìn)行補(bǔ)償, 使得測(cè)量值更準(zhǔn)確。( 4)障礙物信息指示模塊: 達(dá)到設(shè)定的危險(xiǎn)距離時(shí), 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(cè)量主要有脈沖和掃描兩種工作方式,激光測(cè)量系統(tǒng)具有反應(yīng)快、有效測(cè)量距離大、分辨率高、誤差小等優(yōu)點(diǎn),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(fēng)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(dá)因?yàn)槠涔ぷ黝l率高、波長(zhǎng)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(dá)測(cè)距時(shí)易受到雷達(dá)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(diǎn),超聲波測(cè)速測(cè)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(hào),并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào),測(cè)量發(fā)射波與回波之間的時(shí)間間隔T,并根據(jù)公式 R=(Tv)/2 計(jì)算距離(v 為超聲波傳播速度)。超聲波的特點(diǎn)是對(duì)雨、霧、雪的穿透能力強(qiáng),可以在惡劣氣候條件下工作,系統(tǒng)制作簡(jiǎn)便,成本低。超聲測(cè)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(cè)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(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，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(jì)時(shí)。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為 C=340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出

11、發(fā)射點(diǎn)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(shí)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(hào)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(shí)間，存儲(chǔ)所要求的數(shù)據(jù)，并將時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換成距離.5LED 顯示不同頻率報(bào)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(cè)距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在超聲波測(cè)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(cè)量中，常使用 40KHz 的超聲波。目前超聲波測(cè)量的距離一般為幾米到幾十米，是一種適合室內(nèi)測(cè)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(cè)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(shí)共用一個(gè)，或者兩個(gè)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(fù)責(zé)向傳感器輸出一個(gè)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(hào)以便記錄，同時(shí)為了使它能接收具有一定頻

13、帶寬度的短脈沖信號(hào)，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(qiáng)大的發(fā)射信號(hào)；記錄/控制部分啟動(dòng)或關(guān)閉發(fā)射電路并記錄發(fā)射的瞬時(shí)及接收的瞬時(shí)，并將時(shí)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(duì)這樣小的信號(hào)進(jìn)行處理就必須放大到一定的幅度。接收部分就由三級(jí)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(dá)到對(duì)回波進(jìn)行放大檢測(cè)，產(chǎn)生一個(gè)單片機(jī)能夠識(shí)別的中斷信號(hào)作為回波到達(dá)的標(biāo)志。但是由于超聲傳感器固有特性，即盲區(qū)的存在，對(duì)于回波的接收和處理造成了相當(dāng)程度的影響。LED 顯示不同頻率報(bào)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(cè)距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖6四、進(jìn)度安排2013 年 11 月 5 日2013 年 12 月 1 日 布置課題和設(shè)計(jì)任務(wù)2013 年 12 月 2 日2013 年 12 月 31 日 查閱資料，熟悉課題，準(zhǔn)備著手寫開題報(bào)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(bào)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(jì)方案2014 年 2 月 26 日2014 年 4 月 25 日 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)反復(fù)查閱資料完善了設(shè)計(jì)2014 年 4 月 26 日2014 年 5

15、 月 14 日 打印了開題報(bào)告宣布完成2014 年 5 月 15 日2014 年 5 月 26 日 在這期間準(zhǔn)備畢業(yè)答辯五、參考文獻(xiàn)1 李華. AT89C2051 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出 版社， 1993. 6：87-93 2 陳光東.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)(第二版)M.武漢：華中理工大 學(xué)出版社，1999.4：21-25 3 徐淑華，程退安，姚萬生.單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用M.哈爾濱：哈爾濱工 業(yè)大學(xué)出版社，1999. 6：128-134 4 蘇長(zhǎng)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(cè)原理和方法M.北京：中國(guó)科技大學(xué)出版社， 1993.10：11-16 6 侯國(guó)章,賴一楠,田思慶.測(cè)試與傳感技術(shù).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2000 7 童詩(shī)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(shí)用電路設(shè)計(jì)與制作.北京：科學(xué)出版社,2005 9 張鄂亮等.微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001 10 楊欣,王玉鳳,劉湘黔.電子設(shè)計(jì)從零開始.北京：清華大學(xué)出版社 2005 11 夏路易,石宗義.電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程 PROTELL99SE.北京：北京希望7電