【文章內(nèi)容簡介】 附錄 C 外文資料及翻譯 ...................................................................................................... 34 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 1 頁 1 緒論 倒車?yán)走_(dá)的研究背景及意義 倒車?yán)走_(dá)是 一種輔助車主泊車或者倒車的裝置，當(dāng)車主將檔位掛入倒檔，啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)時(shí)，它能通過發(fā)射和接收超聲波來探測(cè)周圍障礙物的情況，并以聲音或者影像告知車主，幫助車主了解汽車尾部倒車情況，解除車主視角死角，提高駕駛的安全性 ，其利用的原理是超聲波非接觸測(cè)距技術(shù)。 眾所周知，關(guān)于超聲波的研究起于 1876 年人類首次有效 地 產(chǎn)生高頻聲波。這些年來，隨著超聲波技術(shù)的 研究 不斷深入，再加上其具有高精度、無損、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，超聲波的應(yīng)用變得越來越普及，多年來已在一些領(lǐng)域 獲得 重要 應(yīng)用 ，而用于汽車 倒車?yán)走_(dá)卻是近年來的事情 ，借鑒于一些生物通 過自身發(fā)出的超聲波來捕捉獵物的技能。 利用超聲波作為 探測(cè)獵物的 技術(shù)是蝙蝠等一些無目視能力的生物作為防御以及捕捉獵物的生存手段，也就是生物體發(fā)出不被人們所聽到的超聲波，借助空氣媒介傳播 ，由被捕捉的獵物 或障礙物 反射回來的 超聲波 時(shí)間間隔長短判斷獵物或障礙物 位置 的方法。由于超聲波的速度相對(duì)于光速要小得多，其傳播時(shí)間就比較容易檢測(cè)，并且易于定位發(fā)射，方向性好，因而人類采用仿真技能開始利用超聲波測(cè)距。 汽車倒車防撞測(cè)距報(bào)警器，是我國八五期間重點(diǎn)開發(fā)的重大科研項(xiàng)目之一，也是汽車六大類汽車電子產(chǎn)品中的一種。其原理就是應(yīng)用超 聲波無接觸近距離測(cè)距，結(jié)合聲波特性、電子計(jì)數(shù)和光電顯示來實(shí)現(xiàn)的非接觸式距離測(cè)量的方法。 近年來，我國居民擁有的私家車數(shù)量成幾何式速度增長，與之相對(duì)應(yīng)的交通 擁堵 和汽車 停車位的缺少讓車主倒車成為難題 。超聲波測(cè)距由于其能夠進(jìn)行非接觸測(cè)量和 具有相對(duì)較高的測(cè)量精度，越來越被人們所重視。就目前形勢(shì)來看，汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展將帶動(dòng)倒車?yán)走_(dá) 的發(fā)展 。國內(nèi)倒車?yán)走_(dá)主流市場(chǎng)已經(jīng)開始 由 高檔汽車向中低檔汽車發(fā)展，技術(shù)上向著單芯片功能的靈敏度更高、可視化發(fā)展，設(shè)備趨于小型化、人性化、智能化等方向發(fā)展。由此可見，超聲波汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)將會(huì) 在人類今后的生活中扮演越來越重的角色，為人類的發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁 倒車?yán)走_(dá)的 發(fā)展現(xiàn)狀 倒車?yán)走_(dá)的快速發(fā)展始于 20 世紀(jì)末 21 世紀(jì)初，經(jīng)過幾年的時(shí)間，隨著技術(shù)發(fā)展和用戶需求的變化，倒車?yán)走_(dá)大體來說已經(jīng)經(jīng)過了三代的技術(shù)改良 ： 第一代聲音提醒 ： 通過 喇叭 發(fā)音 “ 倒車，請(qǐng)注意 ”！ 簡單的以聲音告知車輛附近的人群注意車輛位置，避免碰撞，對(duì)于輔助車主倒車沒有實(shí)際意義。接著是轟鳴器，這是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開始。倒車時(shí)，如果車后 米 ~ 米處有障礙物，轟鳴器就會(huì)開始工作 ，發(fā)出聲響提示車主車后有障礙物。 第二代影像 顯示 ： 數(shù)碼波段顯示這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式 ， 數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物離車體距離有 米以上 。黃色代表警告距離，表示離障礙物的距離只有 ~ 米 。紅色代表危險(xiǎn)距離，表示離障礙物只有不到 米的距離，你必須停止倒車。接著是液晶熒屏顯示。熒屏顯示開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。車主不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車，顯示器上就會(huì)出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離。 第三代綜合性和人性化倒車?yán)走_(dá) ： 從綜合性一體化角度廠家將倒車?yán)走_(dá)、彩色液晶顯示、免提電話和溫度 顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語音功能，是目前市面上最先進(jìn)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。從人性化角度，為便于安裝，廠家設(shè)計(jì)了采用無線連接的倒車?yán)走_(dá)，大大簡化倒車?yán)走_(dá)的安裝。 根據(jù) 相關(guān) 資料 顯示 ，倒車?yán)走_(dá)在國內(nèi)發(fā)展前景很好，需求量越來越大。主要有以下幾個(gè)現(xiàn)狀 ： 汽車銷量增加。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)公布 2020 年中國汽車產(chǎn)銷統(tǒng)計(jì)，中國以 300 多萬輛的優(yōu)勢(shì)，首次超越美國，成為世界 汽車產(chǎn)銷 第一大國，中國成為全球主要的汽車 消費(fèi)市場(chǎng)。 2020 年中國汽車產(chǎn)銷雙超 1800 萬，蟬聯(lián)全球第一。汽車銷量的增加，必將導(dǎo)致倒車?yán)走_(dá)需求量的增加 。 車位少、停車難。單位和個(gè)人擁有車輛的增加使得市區(qū)和住宅小區(qū)停車位緊張，停車越來越困難，碰撞時(shí)有發(fā)生。倒車?yán)走_(dá)的使用有助于減少碰撞事件的發(fā)生。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 3 頁 女性駕駛員增多。多數(shù)女性駕駛員由于個(gè)子小或是膽子小，停車時(shí)會(huì)非常緊張，因此越來越多的女性駕駛員開始喜歡上倒車?yán)走_(dá)。 城市街道交通擁擠。隨著汽車市場(chǎng)的繁榮，城市街道的行車越來越擁擠。倒車?yán)走_(dá)，尤其是多探頭倒車?yán)走_(dá)不僅能在倒車、泊車時(shí)提供倒車信息，還可 以在行駛時(shí)提供前后左右的信息，有助于安全行駛。 鑒于以上現(xiàn)狀， 在中國，倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 越來越多的車輛在一出廠時(shí)就配備倒車?yán)走_(dá) 起初，倒車?yán)走_(dá)只是一些高檔車的專利，但是近年來，一些新出廠的中低檔車型在配置中也增加了倒車?yán)走_(dá)。 自行安裝倒車?yán)走_(dá)成為新興裝飾 盡管新出廠的中高檔甚至部分低價(jià)位的經(jīng)濟(jì)型轎車大都開始配置倒車?yán)走_(dá)，但是，仍有許多中低檔車型出廠時(shí)沒有配置倒車?yán)走_(dá)，而且現(xiàn)行中低檔車型加裝倒車?yán)走_(dá)的市場(chǎng)需求越來越大，于是自行安裝倒車?yán)走_(dá)就成了一項(xiàng)新型的車輛裝飾項(xiàng)目。目前，在一些經(jīng)營汽車 配件或裝飾美容的商家內(nèi)，甚至汽車經(jīng)銷商處都可安裝倒車?yán)走_(dá)。 品牌眾多 目前后裝市場(chǎng)上倒車?yán)走_(dá) 的 品牌多達(dá)幾十種，基本上國產(chǎn)品牌占 90%，而進(jìn)口產(chǎn)品較少，以采用 2~4 探頭的產(chǎn)品居多。目前國內(nèi)生產(chǎn)倒車?yán)走_(dá)的企業(yè)很多，以廣東省居多。 由此可見，倒車?yán)走_(dá)在國內(nèi)發(fā)展前景很廣闊，充滿機(jī)遇和希望 。 論文的主要內(nèi)容 本文以 AT89S52 單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)倒車?yán)走_(dá)測(cè)距及顯示報(bào)警的要求，通過發(fā)射超聲波，碰到障礙物返回后，接收超聲波，計(jì)時(shí)往返時(shí)間，并計(jì)算出距離，顯示結(jié)果和報(bào)警。整個(gè)系統(tǒng)主 要由超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、單片機(jī)處理模塊和顯示報(bào)警模塊四大模塊組成。超聲波發(fā)射模塊負(fù)責(zé)發(fā)射超聲波，超聲波接收模塊負(fù)責(zé)接收超聲波并將引起的中斷信號(hào)送到單片機(jī)處理模塊，單片機(jī)處理模塊負(fù)責(zé)超聲波發(fā)射的啟動(dòng)并計(jì)時(shí)超聲波往返時(shí)間， 接收中斷 處理數(shù)據(jù)算出結(jié)果，顯示報(bào)警模塊顯示距離，并根據(jù)結(jié)果報(bào)警。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁 2 總體設(shè)計(jì)方案 單片機(jī)發(fā)出短暫的 40kHz 的 PWM 信號(hào)，通過超聲波探頭發(fā)射超聲波，并由另一個(gè)超聲波探頭接收障礙物反 射回來的超聲波，經(jīng)過鎖相環(huán)檢波電路過濾后，由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器 測(cè)量超聲波在車尾與障礙物之間的往返時(shí)間 ，進(jìn)而 計(jì)算出車與障礙物之間的距離，并將 結(jié)果 顯示在 LED 上。當(dāng)在探頭探測(cè)的 一定 范圍 內(nèi) 有障礙物時(shí)，蜂鳴器提示報(bào)警。 超聲波測(cè)距 的相關(guān)介紹 超聲波測(cè)距原理 超 聲波 是一種聲波，其 在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射 。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，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。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=ct/2，式中的 c 為超聲波波速。假如聲波在介質(zhì)中傳播 的速度是已知的，而且聲波從