【正文】 機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車(chē)有多遠(yuǎn)，對(duì)司機(jī)幫助不大。(2) 數(shù)碼波段顯示數(shù)碼和波段組合在一起，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由3種顏色來(lái)區(qū)別：綠色代表安全距離，；黃色代表警告距離，－；紅色代表危險(xiǎn)距離。這種方式比較實(shí)用，一目了然，但沒(méi)有聲響，警示效果不好。(3) 液晶屏顯示動(dòng)態(tài)顯示，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤(pán)上，安裝很方便。不過(guò)液晶顯示器外觀雖精巧，但靈敏度較高，抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報(bào)也較多。 (4) 魔幻鏡顯示，音響提示其外形就是一塊倒車(chē)鏡，所以可以不占用車(chē)內(nèi)空間，直接安裝在車(chē)內(nèi)倒視鏡的位置，顏色款式多樣。語(yǔ)音提示比較方便，避免駕駛員過(guò)度關(guān)注顯示器，分散注意力。但需要專(zhuān)業(yè)集成芯片，技術(shù)上較為復(fù)雜。此方案造價(jià)較高，比較適合高檔汽車(chē)，可以按照個(gè)人需求和車(chē)內(nèi)裝飾選配。 (5) 聲音＋數(shù)碼距離顯示＋指示燈數(shù)碼管顯示距離，聲音、指示燈提示，比較實(shí)用，直觀，方便。通過(guò)對(duì)預(yù)警淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 論文正文4提示方式的分析，綜合其特點(diǎn)，采用聲音、LED數(shù)碼管和二極管指示燈相結(jié)合的提示方式。(6) 聲音＋液晶距離顯示＋指示燈液晶顯示距離，聲音、指示燈提示，比較美觀，實(shí)用，直觀，方便。通過(guò)對(duì)預(yù)警提示方式的分析，綜合其特點(diǎn)，采用聲音、1602液晶和二極管指示燈相結(jié)合的提示方式。 測(cè)距方式選擇測(cè)距方式對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度及穩(wěn)定性都有較大影響。因此選擇一種合適的測(cè)距方式對(duì)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。目前汽車(chē)倒車(chē)探測(cè)器使用的距離測(cè)量方式多種多樣，主要有激光測(cè)距、紅外線測(cè)距、CCD攝象機(jī)和超聲波測(cè)距這幾種，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面對(duì)它們各自的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析和比較。 (1) 紅外線測(cè)距紅外線的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光線長(zhǎng)，是肉眼看不見(jiàn)的光，～1000μm。有顯著的熱效應(yīng)和較強(qiáng)的穿透云霧的能力。同時(shí)，任何物體在任何時(shí)候都會(huì)發(fā)出紅外線。車(chē)載傳感器通過(guò)發(fā)射并接收前方物體反射回的紅外線，依據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱及波長(zhǎng)的不同，同時(shí)分析時(shí)間差，可分析出前方物體的性質(zhì)及與汽車(chē)的距離。但其由于波長(zhǎng)及大小很難準(zhǔn)確分辯，因此紅外傳感器角度分辨率高，而距離分辨率低。由于紅外線人類(lèi)肉眼感知不到，具有極強(qiáng)的隱蔽性，夜間同樣不妨礙測(cè)距儀的工作，故該種測(cè)距儀廣泛應(yīng)用在軍用汽車(chē)上。但是,它比較容易受到光源和熱源影響。 (2)毫米波方式毫米波是微波的一個(gè)波段，頻率在 30－300G，相應(yīng)波長(zhǎng)為 1－10mm。毫米波電子系統(tǒng)具有如下特性：小天線孔徑具有較高的天線增益；高跟蹤精度和制導(dǎo)精度；不易受電子干擾；不受被測(cè)物體表面形狀、顏色等的影響；對(duì)大氣紊流、氣渦等具有適應(yīng)性，并且毫米波雷達(dá)的天線也不會(huì)因?yàn)榛覊m等污染而產(chǎn)生較大的誤差；低角跟蹤時(shí)多徑效應(yīng)和地雜波干擾??；多目標(biāo)鑒別性能好；雷達(dá)分辨率高；大氣衰減“諧振點(diǎn)”可作保密傳輸。但其價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(3) 激光測(cè)距激光測(cè)距裝置是一種光子雷達(dá)系統(tǒng)，它具有測(cè)量時(shí)間短、量程大、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前在汽車(chē)上應(yīng)用較廣的激光測(cè)距系統(tǒng)可分為非成像式激光雷達(dá)和成像式激光雷達(dá)。在汽車(chē)測(cè)距系統(tǒng)中，非成像式激光雷淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 論文正文5達(dá)更具有實(shí)用價(jià)值。同成像式激光雷達(dá)相比，具有造價(jià)低、速度快、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。但由于激光雷達(dá)測(cè)距儀器工作環(huán)境是處于高速運(yùn)動(dòng)的車(chē)體中，振動(dòng)大，對(duì)其穩(wěn)定性、可靠性提出了較高的要求，其體積也受到了一定的限制，同時(shí)還要考慮省電、低價(jià)、對(duì)人眼安全等因素。目前，在汽車(chē)上，上述各種激光雷達(dá)測(cè)距儀均有應(yīng)用，但成像式激光雷達(dá)還在進(jìn)一步研究之中。(4) CCD 攝像機(jī)CCD ( Charge Coupled Device)攝像機(jī)即電荷耦合器攝像機(jī)，它是一種用來(lái)模擬人眼的光電探測(cè)器。它具有尺寸小、質(zhì)量輕、功耗小、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、光計(jì)量準(zhǔn)確等優(yōu)良特性，在汽車(chē)行業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用。利用面陣CCD，可獲得被測(cè)視野的二維圖像，但無(wú)法確定與被測(cè)物體之間的距離。只使用一個(gè)CCD攝像機(jī)的系統(tǒng)稱為單目攝像系統(tǒng)，在汽車(chē)上常用于倒車(chē)后視系統(tǒng)，輔助駕駛員獲得后視死角信息，以避免倒車(chē)撞物。雙目攝像系統(tǒng)模仿人體視覺(jué)原理，測(cè)量精度高。但目前價(jià)格較高，同時(shí)由于受軟件和硬件的制約，成像速度較慢。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件性能的提高，最終將得到廣泛應(yīng)用。(5) 超聲波測(cè)距超聲波是頻率大于20 kHz 的聲波，具有方向性強(qiáng)、能量衰減緩慢、在介質(zhì)中轉(zhuǎn)播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，用于測(cè)距計(jì)算方法簡(jiǎn)單，常用于非接觸式距離測(cè)量，其傳感器種類(lèi)較多,由于超聲波指向性強(qiáng)，在傳輸過(guò)程中能量損耗緩慢，反射能力強(qiáng)，經(jīng)常被用于距離的測(cè)量。超聲波測(cè)距是一種利用聲波特性、電子計(jì)數(shù)、光電開(kāi)關(guān)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式距離測(cè)量的方法。它在很多距離探測(cè)應(yīng)用中有很重要的用途，包括非損害測(cè)量、過(guò)程檢測(cè)、機(jī)器人檢測(cè)和定位、以及流體液面高度測(cè)量等。由于超聲波測(cè)距的探測(cè)距離較短，主要用于倒車(chē)?yán)走_(dá)等近距離測(cè)距。超聲波測(cè)距儀原理簡(jiǎn)單，有試驗(yàn)表明：使用40kHz的超聲波，發(fā)射脈沖群含有8個(gè)～16個(gè)脈沖，具有較好的傳播性能 [2]；諧振帶寬、波束角可以通過(guò)制作工藝控制得很窄，有利于抗聲波干擾設(shè)計(jì)；不受無(wú)線電頻譜資源限制，易于抗電磁干擾設(shè)計(jì)；超聲波測(cè)距系統(tǒng)成本低、性能穩(wěn)定可靠，應(yīng)用前景好。但其在高速行駛的汽車(chē)上的應(yīng)用有一定局限性，這是因?yàn)槌暡ǖ膫鬏斔俣仁芴鞖庥绊戄^大，不同的天氣條件下傳播速度不一樣；另一方面是對(duì)于遠(yuǎn)距離的障礙物，由于反射波過(guò)于微弱，使得靈敏度下降。故超聲波測(cè)距常用于在短距離測(cè)距，最佳距離為45m，一般應(yīng)用在汽車(chē)倒車(chē)防撞系統(tǒng)上。超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，費(fèi)用低，信息處理簡(jiǎn)單可靠，易于小型化和集成化。因此超聲檢測(cè)法己越來(lái)越引起人們的重視，被廣泛應(yīng)用在液位測(cè)量、淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 論文正文6機(jī)械手控制、車(chē)輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識(shí)別等方面。特別是在空氣測(cè)距中，由于空氣中波速較慢，其回波信號(hào)中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測(cè)出來(lái)，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法高 [3]。通過(guò)對(duì)以上幾種測(cè)距方式的分析比較，可以看出超聲波測(cè)距方式在短距和低速測(cè)量方面比上述其它幾種技術(shù)更具優(yōu)越性。因此本設(shè)計(jì)采用超聲波測(cè)距方式。 系統(tǒng)總體方案確定根據(jù)以上的分析比較，本論文欲設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)、利用超聲波測(cè)距的倒車(chē)?yán)走_(dá)。本次設(shè)計(jì)方案采用超聲波測(cè)距方式，DS1820芯片測(cè)溫，AT89S52單片機(jī)做處理器，1974年，自美國(guó)仙童(Fairchild)公司研制出世界上第一臺(tái)單片微型計(jì)算機(jī) [4]后，單片機(jī)有了成熟的發(fā)展，因此選用它作為主控芯片處理數(shù)據(jù)并計(jì)算聲速及距離，用1602液晶顯示距離，用蜂鳴器、示意指示燈報(bào)警。倒車(chē)時(shí)倒檔啟動(dòng)探測(cè)器系統(tǒng)，單片機(jī)AT89S52作為主控器，控制 DS1820芯片并處理所測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)。由軟件產(chǎn)生脈沖并由超聲波換能器 CSB40T組成的發(fā)射電路發(fā)射超聲波，同時(shí)啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器T1開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)超聲波信號(hào)碰到障礙物時(shí)信號(hào)立刻返回，經(jīng)濾波電容，放大器，電壓比較器傳給單片機(jī)的INT0口。如果INT0接收的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)表明信號(hào)已經(jīng)返回，微處理器進(jìn)入中斷，關(guān)閉定時(shí)器。再把定時(shí)器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)換算結(jié)合由所測(cè)溫度值換算出的聲速值就可以得出車(chē)體與障礙物之間的距離。根據(jù)計(jì)算的車(chē)體與障礙物之間的距離值及其與設(shè)定距離值的比較結(jié)果給顯示電路及提醒電路不同提醒信號(hào)，產(chǎn)生不同的聲光效果，引起駕駛?cè)藛T注意，以便采取相應(yīng)行動(dòng)。系統(tǒng)總框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)總框圖 AT89C51控制模塊超聲波發(fā)送模塊超聲波接收模塊 聲光 報(bào)警模塊LCD 顯示模塊溫度測(cè)量模塊淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 論文正文7 系統(tǒng)方案存在的問(wèn)題 根據(jù)以上方案設(shè)計(jì)的超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)具有諸多好處，但仍有其缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意。超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)運(yùn)用超聲波測(cè)距原理結(jié)合單片機(jī)或IC 的智能技術(shù)作為一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、智能判斷不受可見(jiàn)光限制等特點(diǎn)的汽車(chē)倒車(chē)安全輔助裝置應(yīng)用到了轎車(chē)當(dāng)中，但現(xiàn)有的倒車(chē)?yán)走_(dá)還仍然存在如下一些問(wèn)題 [5]：（1） 最大有效探測(cè)距離偏小的問(wèn)題，等到報(bào)警后再減速就很緊張，感到預(yù)警時(shí)間不充足；⑵ 顯示滯后性，多數(shù)倒車(chē)?yán)走_(dá)的顯示速度因考慮到抗干擾等因素，顯示更－0 4 s，算上從倒車(chē)?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)到發(fā)出警報(bào)將需要12 s這時(shí)車(chē)已經(jīng)行使了一段距離，這顯然存在反應(yīng)遲鈍；⑷主流產(chǎn)品僅僅是獨(dú)立的控制單元，無(wú)法與汽車(chē)數(shù)字化信息平臺(tái)接軌。目前我國(guó)的整車(chē)制造廠和汽車(chē)電子電器廠幾乎沒(méi)有涉及到汽車(chē)電器網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，選擇一個(gè)合理的總線實(shí)現(xiàn)汽車(chē)電器的網(wǎng)絡(luò)化非常必要 [6]。超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)的以上缺點(diǎn)基本不會(huì)對(duì)一般的倒車(chē)需求帶來(lái)影響，而且其成本較低，有推廣的可能性?；幢睅煼洞髮W(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 論文正文83 超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)的工作原理 超聲波的基本性質(zhì)聲波是一種傳遞信息的媒體，它與機(jī)械振動(dòng)密切相關(guān)，可以由物體的撞擊、運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng) 以波的形式向外傳播。根據(jù)振動(dòng)所產(chǎn)生波的頻率高低分為可聞聲波、次聲波和超聲波，高于 20kHz 的聲波稱為超聲波。波長(zhǎng)這樣短的超聲波具有類(lèi)似光線的一些物理性質(zhì) [7]：（1）超聲波的傳播類(lèi)似于光線，遵循幾何光學(xué)的規(guī)律，具有反射、折射現(xiàn)象，也能聚焦，因此可以利用這些性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量、定位、探傷和加工處理等。在傳播中，超聲波的速度與聲波相同；（2）超聲波的波長(zhǎng)很短，與發(fā)射器、接收器的幾何尺寸相當(dāng)，由發(fā)射器發(fā)射出來(lái)的超聲波不向四面八方發(fā)散，而成為方向性很強(qiáng)的波束，波長(zhǎng)愈短方向性愈強(qiáng)，因此超聲用于探傷、水下探測(cè)，有很高的分辨能力，能分辨出非常微小的缺陷或物體；（3）能夠產(chǎn)生窄的脈沖，為了提高探測(cè)精度和分辨率。要求探測(cè)信號(hào)的脈沖極窄，但是一般脈沖寬度是波長(zhǎng)的幾倍(如要產(chǎn)生更窄的脈沖在技術(shù)上是有困難的)，超聲波波長(zhǎng)短，因此可以作為窄脈沖的信號(hào)發(fā)生器；（4）功率大，超聲波能夠產(chǎn)生并傳遞強(qiáng)大的能量。聲波作用于物體時(shí)，物體的分子也要隨著運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)頻率和作用的聲波頻率一樣，頻率越高，分子運(yùn)動(dòng)速度越快，物體獲得的能量正比于分子運(yùn)動(dòng)速度的平方。超聲頻率高，故可以給出大的功率。 超聲波傳感器超聲波傳感器是實(shí)現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換的裝置，又稱超聲換能器或超聲波探頭。這種裝置能發(fā)射超聲波和接收超聲波回波，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)電信號(hào)。目前常見(jiàn)的超聲波發(fā)射和接收器件的標(biāo)稱頻率一般為 40kHz，頻率取得太低，外界雜音干擾較多，太高在傳播過(guò)程中衰減較大。按作用原理不同，超聲波傳感器可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等數(shù)種，其中壓電陶瓷晶片制成的換能器最為常用 [8]。在原理上利用壓電陶瓷材料在電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的功能。本設(shè)計(jì)所用的是超聲波換能器 CSB40T。淮北師范大學(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 論文正文9 超聲波測(cè)距原理在超聲波探測(cè)電路中, 發(fā)射端輸出一系列脈沖方波, 其寬度為發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔, 被測(cè)物距越遠(yuǎn), 脈沖寬度越大, 輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。超聲波測(cè)距的方法有多種, 如相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法和往返時(shí)間檢測(cè)法等 [9]。相位檢測(cè)法雖然精度高, 但檢測(cè)范圍有限, 不適合用于測(cè)量障礙物與汽車(chē)之間的距離；聲波幅值檢測(cè)法則易受反射波的影響。而往返時(shí)間檢測(cè)發(fā)能沒(méi)有上述缺點(diǎn)，所以本文硬件設(shè)計(jì)采用超聲波往返時(shí)間檢測(cè)法, 其測(cè)量原理圖如圖2所示。圖2 超聲波測(cè)距原理圖其原理為: 在超聲波發(fā)射器兩端輸入40KHZ 脈沖串, 脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)超聲波內(nèi)部振子, 振蕩產(chǎn)生機(jī)械波, 并通過(guò)空氣介質(zhì)傳播到被測(cè)面, 由被測(cè)面反射到超聲波接收器接收, 在超聲波接收器兩端, 信號(hào)是毫伏級(jí)的正弦波信號(hào), 超聲波經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時(shí)間, 即為往返時(shí)間。超聲測(cè)距有脈沖回波法、共振法和頻差法,其中常用脈沖回波法測(cè)距。超聲波測(cè)距的原理一般采用渡越時(shí)間法 ,其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波, 超聲波在空氣中傳播至障礙物, 經(jīng)反射后由超聲傳感器接收反射脈沖, 測(cè)量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間, 再乘以超聲波在空氣中的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離, 即： L=ct/2 (31)式中：L為超聲傳感器與被測(cè)障礙物之間的距離；v為超聲波在介質(zhì)(空氣)中的傳輸速率； t為超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間?；幢睅煼洞髮W(xué) 2022 屆學(xué)士畢業(yè)論文 論文正文10超聲波在空氣中的傳播速度為: 00cT??, (32)式中：T為絕對(duì)溫度數(shù)值, ?,4Cms?。若要求測(cè)距誤差小于 ，已知聲速 v=344m/s(20℃時(shí))。顯然，直接用秒表測(cè)時(shí)間是不現(xiàn)實(shí)的。因此，實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距必須避開(kāi)直接測(cè)