【正文】 表盤上，安裝很方便。但沒(méi)有語(yǔ)音提示，也沒(méi)有距離顯示，雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車有多遠(yuǎn)，對(duì)駕駛員幫助不大?！暗管囌?qǐng)注意”想必不少人還記得這種聲音，這就是倒車?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有小部分商用車還在使用。 具體地說(shuō)，倒車?yán)走_(dá)的工作原理為：首先連接電源并打開(kāi)，車輛進(jìn)入倒擋時(shí)，探測(cè)器主機(jī)自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，同時(shí)顯示器波段亮起。可是，并不是所有車主都有幸得到人工倒車指引，比如，有時(shí)回家晚了，一個(gè)人慢慢倒車，不小心還真容易磕磕碰碰，更有甚者，倒車時(shí)沒(méi)注意到車后有個(gè)小孩老人什么的，后果就會(huì)比較嚴(yán)重。據(jù)新華社報(bào)道，同比增長(zhǎng)83％；中國(guó)國(guó)家汽車行業(yè)“十五”規(guī)劃研究組預(yù)測(cè)，2005年和2010年，全國(guó)轎車總有量將分別達(dá)到843—869萬(wàn)輛和1423—1542萬(wàn)輛，轎車需求量為110—121萬(wàn)輛和193—220萬(wàn)輛；國(guó)際汽車制造商協(xié)會(huì)也在最近預(yù)測(cè)，中國(guó)今年將成為第三大汽車市場(chǎng)，同時(shí)也證明中國(guó)將成為全球汽車配套服務(wù)產(chǎn)業(yè)的第四大市場(chǎng)，汽車用品及服務(wù)行業(yè)正趕上歷史上從未有過(guò)的空前繁榮期。整個(gè)過(guò)程，駕駛者無(wú)須回頭便可知車后的情況，使停車和倒車更容易，更安全。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意?！巴蟮挂稽c(diǎn)，再往后，打方向盤，打多了，回一點(diǎn)再倒，好，停。它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、倒車和啟動(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，提高駕駛的安全性。倒車?yán)走_(dá)一般采用超聲波測(cè)距原理，在控制器的控制下，由傳感器發(fā)射超聲波信號(hào)，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，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)出其他警示信號(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。這是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開(kāi)始。 第三代產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起，但比較實(shí)用，但安裝在車內(nèi)不太美觀。因?yàn)槠渫庑尉褪且粔K倒車鏡，所以可以不占用車內(nèi)空間，直接安裝在車內(nèi)后視鏡的位置。包括倒車?yán)走_(dá)的意義和發(fā)展過(guò)程。對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，指出不足之處，對(duì)倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展前景進(jìn)行展望。(2)控制系統(tǒng)模塊：本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)各個(gè)接口電路進(jìn)行控制，發(fā)射脈沖，檢測(cè)到回波后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測(cè)出從超聲波發(fā)射到接收回波信號(hào)的時(shí)刻差，從而測(cè)出距離。與光波不同，超聲波是一種彈性機(jī)械波，它可以在氣體、液體和固體中傳播。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：（1）工作頻率。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。諧振器呈喇叭形，目的是能有效地輻射由于振動(dòng)而產(chǎn)生的超聲波，并且可以有效地使超聲波聚集在振動(dòng)器的中央部位。采用微處理器脈沖計(jì)數(shù)的方法，可以精確地測(cè)出T的值。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。報(bào)警裝置采用的是有源蜂嗚器，根據(jù)距離遠(yuǎn)近進(jìn)行報(bào)警，以提示駕駛員。2．于草地行車或崎嶇不平路面?？紤]到汽車的形體、行駛的需求和程序控制的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，按設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)在汽車尾部安裝多個(gè)超聲波傳感器，根據(jù)一般要求裝4—6個(gè)較合適，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成4個(gè)測(cè)量通道，具體安裝在汽車兩側(cè)中后部各安裝一個(gè)傳感器，尾部安裝兩個(gè)傳感器，4個(gè)距離值由單片機(jī)進(jìn)行處理運(yùn)算。其內(nèi)部的壓電晶片開(kāi)始震動(dòng)，經(jīng)過(guò)換能器發(fā)出40kHz的脈沖超聲波。要求蕩電路振蕩頻率可調(diào)，同時(shí)具有一定的驅(qū)動(dòng)能力可以驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)出超聲波。其振蕩頻率為f= 圖32 震蕩電路，此振蕩電路啟振，調(diào)節(jié)到R、R、C可得到40kHz左右的振蕩頻率。要求6個(gè)非門都來(lái)自同一個(gè)芯片上，以保證信號(hào)的上升沿和下降沿的同步。其過(guò)程如圖所示：(1)放大電路的設(shè)計(jì)放大電路的目的：把超聲波探頭接收到的微弱信號(hào)進(jìn)行放大。由二極管和電容組成的檢波網(wǎng)絡(luò)的主要功能是通過(guò)二階帶通濾波網(wǎng)絡(luò)，檢測(cè)到系統(tǒng)所需要的40KHZ頻率信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，傳播的距離大或是速度慢，能量消耗就大，倘若聲波的能量全部消耗在傳播途中或是聲波改變方向，那么超聲波探頭就接受不到信號(hào)了。它體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、易與微處理器連結(jié)。晶振電路：每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。按照串行數(shù)據(jù)的時(shí)鐘控制方式,串行通信可分為同步通信和異步通信兩類。而AT89S52單片機(jī)本身具有一個(gè)全雙工的串行口，因此只要配以電平轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電路、隔離電路就可組成一個(gè)簡(jiǎn)單可行的通信接口。本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的發(fā)射和接收電路各有4路，連接4個(gè)收發(fā)一體的超聲波探頭。圖313 收發(fā)控制電路示意圖系統(tǒng)的工作流程為：?jiǎn)纹瑱C(jī)接通電源后，探頭驅(qū)動(dòng)引腳向超聲波探頭發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)超聲波探頭發(fā)送超聲波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送完畢后單片機(jī)等待信號(hào)返回；探頭接收到超聲波信號(hào)后，進(jìn)行信號(hào)放大濾波處理，將信號(hào)送入單片機(jī)，記錄信號(hào)發(fā)送和接收的時(shí)間差，根據(jù)此時(shí)間差計(jì)算障礙物距離，控制報(bào)警信號(hào)輸出?，F(xiàn)在隨著功率集成技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)可以把直流穩(wěn)壓電源電路中的電源調(diào)整管、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路等集成在一片芯片上制成集成穩(wěn)壓器。7805典型應(yīng)用電路圖:圖314 由7805組成的+5V電壓示意圖78XX系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如上圖所示，這是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。圖中，電容器CC2和C4的作用與固定三端穩(wěn)壓器應(yīng)用電路中相同，C4還有防止自激的作用。而且和單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)也較簡(jiǎn)單方便。多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器。3 仿真本文在對(duì)倒車?yán)走_(dá)技術(shù)的計(jì)算機(jī)仿真研究過(guò)程中所用的仿真工具是MATLAB的SIMULINK仿真環(huán)境。MATLAB的另一大特色就是具有豐富的工具箱，工具箱和具有矩陣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程的特色使其成為一個(gè)功能強(qiáng)大的工具?；谝陨咸攸c(diǎn)，本文采用MATLAB模糊邏輯工具箱設(shè)計(jì)模糊控制器。在MATLAB中鍵入命令FUZZY，進(jìn)入模糊邏輯編輯窗口FIS Editor如圖42所示。θ為車輪的轉(zhuǎn)向角，dθ為車輪轉(zhuǎn)向角在瞬間的微小變化。 SIMULINK仿真及參數(shù)的調(diào)整MATLAB提供的SIMULINK是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)。圖49 車輪轉(zhuǎn)角圖圖410 系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)圖由仿真結(jié)果可以得出，輸入階躍信號(hào)，系統(tǒng)輸出車輪轉(zhuǎn)角由左向38度左右至右向38度左右穩(wěn)定，車離障礙物的距離最終穩(wěn)定在O．35米左右，符合實(shí)際倒車的一般規(guī)律，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。不過(guò)目前市場(chǎng)上大多數(shù)倒車?yán)走_(dá)都或多或少存在誤報(bào)警和不報(bào)警的情況，也就是倒車?yán)走_(dá)的穩(wěn)定性問(wèn)題，這是倒車?yán)走_(dá)最關(guān)鍵的性能，探測(cè)雷達(dá)所用的超聲波技術(shù)是一種模擬技術(shù)，性能不穩(wěn)定的雷達(dá)會(huì)出現(xiàn)亂跳的現(xiàn)象。同時(shí)感謝楊偉偉，安朝陽(yáng)，董曉東，連國(guó)華，徐禮華彎慶賓等同學(xué)在學(xué)習(xí)與論文寫作上的幫助。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)和汽車價(jià)格的持續(xù)下降，越來(lái)越多的家庭擁有的汽車。本章給出了汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)的模糊控制系統(tǒng)框圖，分析了系統(tǒng)模糊控制的結(jié)構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)的流程圖進(jìn)行了描述。利用鼠標(biāo)可直觀地“畫”出系統(tǒng)模型，然后直接進(jìn)行仿真。ds可分解為沿x軸方向和沿Y軸方向，沿x軸方向的分量即為瞬時(shí)el(即d2．d1)的變化量de1，沿Y軸方向的分量即為瞬時(shí)e2(即d3)的變化量de2。輸入量e1，e2的隸屬度曲線分別見(jiàn)圖4圖44。汽車倒車完成主要有2個(gè)標(biāo)志：其一看車是否在障礙物(車庫(kù))中擺正，用車身是否和障礙物平行或車尾是否與障礙物平行來(lái)衡量；另一個(gè)標(biāo)志是，車兩側(cè)和后尾距障礙物(車庫(kù))距離是否足夠小，用車距障礙物的距離來(lái)衡量。MATLAB的模糊邏輯工具箱及S1MULINK有如下特點(diǎn)：(1)可靈活的設(shè)計(jì)出模糊控制器。MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。圖316顯示模塊電路電路圖本系統(tǒng)在輸出電路上加上蜂鳴器作為聲音報(bào)警，當(dāng)距離小于O．35米時(shí)，蜂鳴器發(fā)出間隔頻率為IHZ的BiBi聲。電阻R1和R2是取樣電阻，調(diào)節(jié)電阻R2的阻值可以改變穩(wěn)壓電路的輸出直流電壓。為了改善濾波電路的高頻抑制特性，一般在大電容器C1的旁邊再并聯(lián)一個(gè)高頻濾波性能良好的小電容C2。常用的集成穩(wěn)壓器件包括三端式固定穩(wěn)壓集成電路器件78XX和79XX系列和輸出可調(diào)的集成穩(wěn)壓電源電路LM319和LM317等。4個(gè)探頭檢測(cè)完成構(gòu)成一個(gè)檢測(cè)周期。如收發(fā)器的發(fā)射信號(hào)通過(guò)側(cè)面空間直接被收發(fā)器2接收，并被誤作為回波信號(hào)，產(chǎn)生錯(cuò)誤測(cè)距。PC機(jī)和單片機(jī)最簡(jiǎn)單的連接是零調(diào)制三線經(jīng)濟(jì)型。能夠完成異步通信的硬件電路稱為UART，即通用異步接收器發(fā)送器；能夠完成同步通信的硬件電路稱為USRT；既能夠完成異步又能同步通信的硬件電路稱為USART。圖311 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖AT89S52單片機(jī)在高溫環(huán)境中穩(wěn)定性好。DS18B20的供電方式有兩種：寄生供電和外部電源。事實(shí)上，我們身邊的空氣是不可能“標(biāo)準(zhǔn)”的，它的狀況與各種氣象要素的組合（也就是天氣的狀況）密不可分。采用集成電壓比較器LM393來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能，LM393的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖：圖37 LM393的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖在本文中只用一組比較器，另一組比較器的三個(gè)管腳必須接地，V接9V電壓，GND接地。如圖：圖36 運(yùn)放構(gòu)成接收電路圖電路由集成運(yùn)放AA2構(gòu)成二級(jí)放大電路，R、C為無(wú)源濾波網(wǎng)絡(luò)，二極管、R9為檢波網(wǎng)絡(luò)。其電路圖如圖34所示：測(cè)距系統(tǒng)所用的超聲波探頭UCMT40KI在頻率40KHz，幅值9V(可調(diào))的電壓驅(qū)動(dòng)下，各種性能達(dá)到最佳，所以通過(guò)單片機(jī)AT89S52的P1．0管腳輸出脈沖信號(hào)給振蕩電路。為能夠接收遠(yuǎn)距離的回波，所以要增加驅(qū)動(dòng)電路來(lái)增大功率。用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖所示。反射回的正弦波信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、濾波、整形后輸入單片機(jī)的INT0端，產(chǎn)生中斷。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章講述倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和主要元器件的介紹。4．傳感器表面附著異物。2．反射面的大小不同，也會(huì)影響反射波的強(qiáng)度。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。理想的情況是讓超聲波垂直于入射面，可最大限度地接收反射回波以避免可能使超聲波電子倒車?yán)走_(dá)失靈（進(jìn)入超聲測(cè)距盲區(qū)）的情況出現(xiàn)。壓電陶瓷被固定在金屬盒體的頂部?jī)?nèi)側(cè)。另一方面，當(dāng)振動(dòng)壓電陶瓷時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電荷。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。由于超聲波指