摘 要

随着汽车的普及率连年攀升，在人们享受汽车带来的便利与舒适的同时，汽车倒车事故也日益增多。驾驶员在倒车时由于视野范围有限，不能够了解汽车与障碍物之间的距离，所以存在很大的隐患。汽车倒车雷达正是提高汽车倒车安全性的一项重要技术。

本文研究设计了一种汽车倒车雷达系统。该系统由AT89S52单片机、超声波发射电路、超声波接收放大电路、距离显示电路及报警电路组成。采用超声波测距原理，由单片机计时，并由数码管显示距离并发出其警示信号，得到及时警示。本文结合理论分析、硬件电路设计以及软件仿真等研究手段，完成了汽车倒车雷达系统软件和硬件的设计，并最终完成了实物的搭建实现了真正的功能。

该系统能够在汽车倒车时实时显示障碍物与汽车之间的距离，同时在距离很低的时候实时的发出报警，可以有效地解决驾驶员在进行倒车时前后左右探视所引起的困扰，大大提高了汽车倒车的安全性。

关键词：超声波测距；倒车雷达；单片机；系统仿真

Abstract

In recent years, the popularity of vehicle increasingly improves, while people enjoy the convenience and comfort of the car, car reversing accidents are also increasing. When reversing, the driver can not know the distance between the car and the obstacle, so there is a lot of hidden danger. Car reversing radar is an important technology to improve the safety of the car reversing.

In this paper, we study and design a kind of vehicle reversing radar system. The system is composed of AT89S52 single chip microcomputer, ultrasonic emission circuit, ultrasonic receiving and amplifying circuit, distance display circuit and alarm circuit. Using ultrasonic ranging principle, with the micro-controller timer and the digital tube to display distance timely, it will warn while the distance is very low. Combined with theoretical analysis, hardware circuit design and software simulation research method, this paper completed the design of the car reversing radar system software and hardware, and finally completed the physical structures to achieve the real function.

The system can show the distance between obstacles and cars timely when reversing the car, and it will warn while the distance is very low. It can effectively solve the problem of a driver in reversing , and greatly improving the security while car reversing.

Key words: ultrasonic ranging；reversing radar；MCU；system simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 超声波测距发展历程 1

1.3超声波测距国内外研究现状 2

1.4 本文主要工作及文章结构 2

第2章 超声波测距的理论研究 4

2.1 超声波测距的基本工作原理 4

2.2 超声波测距距离分析 4

2.3 超声波测距方案研究 5

2.3 超声波测距可行性分析 6

2.4 本章小结 7

第3章 系统硬件设计 8

3.1 系统总体设计 8

3.2 单片机控制模块硬件设计 8

3.3 超声波发生模块硬件设计 10

3.4 超声波接收模块硬件设计 11

3.5 障碍物信息指示器模块 13

第4章 系统软件设计 15

4.1 软件总体流程设计 15

4.2 主程序模块设计 15

4.3 初始化模块设计 16

4.4 延时模块设计 18

4.5 中断停止计时模块 18

4.6 数据处理模块 19

4.7 发射超声波计时模块 20

4.8 数码管显示模块 21

4.9 报警模块 21

4.10 软件抗干扰 22

4.11 本章小结 22

第5章 汽车倒车雷达的电路实现 23

5.1 汽车倒车雷达系统的电路实现 23

5.2 实现流程 24

5.3 硬件电路搭建 24

5.2 软件实现与操作 27

5.3 系统调试 27

5.4 实验结果分析 28

5.5 实验系统改进 28

5.6 本章小结 29

第6章 总结 30

参考文献 31

致 谢 32

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

近年来，汽车不断地普及，虽然汽车给人带来了很大的便利，但是，汽车倒车问题也越发突出。因此安全倒车也成为了司机们最关心的问题。为了提高车辆处理的便捷性，汽车设备要求具有更高的功能来简化汽车倒车，消除不安全因素，并把汽车迅速而准确地的停在确定位置。目前，汽车倒车问题有两个解决思路：第一个是依赖于自动驾驶技术的成熟度及其配套设施同步成熟，但现在仍处于研究和开发阶段，不会在短期内得到广泛应用。第二个是一个倒车提示系统的设计使用^[1]。然而，以前的汽车倒车提示设备的功能非常单一，以至于司机在倒车的过程中需要仔细观察去避免汽车与障碍物之间的碰撞。根据以上分析可以得出，后一个方案较为简单易操作，因此，本文在简单的倒车提示系统的基础上，结合单片机，完成了一个汽车倒车显示报警系统的设计。该系统是基于单片机处理器的汽车倒车显示报警系统，利用了超声波来进行距离的精确测量并使用AT89S52单片机进行整个系统的控制。采用了模块化和多样性的系统软件和硬件的方法。最后，该系统会通过数码管实时展示出汽车与其障碍物之间的距离以消除汽车倒车时可能出现的因视野不足导致的各种倒车问题。

1.2 超声波测距发展历程

超声波测距可以追溯到19世纪末，科学家们研究出电介质具有压电效应，很快，科学家们又发现了电介质同时具有逆压电效应，这就给超声波提供了一个简单易行的产生方法^[2]。随着时间的不断推移，使用超声波测量距离的技术也在不断的更新换代，不断前进发展。

近些年来，传感器技术已经趋于成熟，而且微控制器也不断的走向大众，走向成熟，区别于以前的手动测量等传统的测量距离方法的非接触式测距技术也渐渐地成熟起来。现阶段，一些主要的测距技术分析有CCD探测技术、雷达测距技术、激光测距技术、超声波测距技术等等。其中，CCD探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但其成本很好，使用该系统需要花费额外的开销。雷达测距不会受到测试时间是白天或者晚上的影响，并且其可以在特定的较为恶劣的条件下进行测量，但是其周围电磁波会对其工作状态造成一定的干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂。而超声波具有能量集中，在传播的过程中消耗很慢，所以可以探测很远的距离，另外超声波测距具有很强的方向性，可以消除很多测量中可能带来的问题。所以使用超声波检测距离是十分简便、快捷、用时短、控制精确，同时，其具有很高的测量精度。正是由于这些优点，也让超声波测距技术拥有了很广泛的应用领域，也在不同的领域时刻的发展着。

1.3超声波测距国内外研究现状

目前，超声波测距技术整体已经相当成熟，该产业的大部分产品其测量精度基本都可达到1mm左右；同时系统也具有很高的稳定度，因此，适用于很多领域和很多条件下，其应用领域主要包括：测量距离、躲避障碍、实时确定位置等等^[4]。其整体技术已经较为成熟，但是还有着一部分亟待解决的难关，比如说某些方面的测量距离的精度仍然达不到要求，目前还大部分产品还只是停留在mm级别，如果测量一些要求十分精确的距离时，显然达不到要求。还有就是测量距离不够远，现在系统普遍的测量距离在10米之内，远的也只有几十米，而且越远测得的数据误差也就越大，这对于一些需要精确测量较远的距离工程无疑是较为困难；这些问题大大限制了超声波的应用。对于上述问题，主要可以从以下几个研究方法入手：超声波接收信号处理、精确高端换能器设计等等，而且就超声波测距易受影响的方面，可以采用温度补偿法、湿度补偿法等等方式来加强对超声波速度测量的精确性要求^[5]。目前对于在超声波接收信号的分析处理，时延估计算法；一体化换能器；等方面国内已经取得了一定的成就，另外，国内目前利用设计的集成电路来对超声波测量距离进行误差分析，可以将实验测量的超声波的传播的时间与实际的时间相差到微秒级别。目前国内已经准备采用一部分相对成熟的技术，这些技术无疑都对超声波测距的精确度、实用性等方面进行了很大的改善，国内有一些超声波的测距品牌较为知名，如飞鹰等，它们在技术方面遥遥领先其它公司。而国内大部分的超声波测量系统还较为低端。国外的品牌如西门子，其产品无论从技术层面还是从质量层面来说都十分先进。

1.4 本文主要工作及文章结构

本文主要介绍了一种基于单片机实时控制的结合超声波进行距离测量的汽车倒车显示报警系统。