【正文】 感謝電氣學(xué)院的各位老師在我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)期間，在學(xué)習(xí)和生活方面給予的幫助。在享受汽車給我們帶來的便利的同時，由于倒車而產(chǎn)生的問題也日益突出。系統(tǒng)由于采用了單片機(jī)AT89S52，充分利用了其豐富的片上資源使得系統(tǒng)功能豐富，使用的外圍芯片減少，提高了系統(tǒng)可靠性。然后就系統(tǒng)模糊控制模塊的設(shè)計、模糊規(guī)則表的制定和在模糊控制過程中選用了中心平均解模糊方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。Scope顯示倒車時系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，如圖410所示。仿真時可選擇各種數(shù)值算法、仿真步長等重要參數(shù)，并可用模擬示波器將仿真結(jié)果予以顯示，直觀高效。同時在倒車過程中d3的變化率略微大于d2的變化率，為了簡化仿真模型，其傳遞函數(shù)如式(48)和(49)所示。由圖47可得：ds=dRR=Lcty sin=e1L （L為車輪距） （41） 由圖47得到： de1=dssin （42） de2=dscos （43）將式(41)代入式(42) 得到： de1=e1ctgd （44）本例中，汽車轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向角0，根據(jù)泰勒中值定理，將ctg在π6處展開。以汽車從左側(cè)入庫為例。輸出量θ的隸屬度曲線見圖45。(1)隸屬度函數(shù)的建立取輸入el的論域?yàn)閧1，0，1}，輸入e2的論域?yàn)閧，l，2，4)，輸出口的論域?yàn)閧40，．20，0，20，40)共可建立25條模糊控制規(guī)則。本文選用2個輸入量作為模糊控制器輸入量，以情況一為例，兩個輸入量為：(1)d2d1 車身1，2點(diǎn)超聲波探頭測得的車身距障礙物值之差；(2)d3 用這兩個量來反映汽車與障礙物之間的方位關(guān)系。如對象為時變、非線性，控制器為模糊與PID的混合形式。在模糊邏輯工具箱中能夠方便的修改輸入輸出的論域、模糊子集、隸屬度函數(shù)、模糊控制規(guī)則、模糊決策方法及解模糊方案，然后仿真找到最佳的控制方案。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。本章首先介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計思想，然后分析了超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作方式，最后根據(jù)超聲波測距的工作原理和理論分析，對超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、測溫模塊、顯示模塊以及電源模塊的硬件電路設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。在工作時，電路的狀態(tài)在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間自動地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號，常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。常用作方波發(fā)生器。其電路設(shè)計如圖316所示。本設(shè)計使用三個DPY_7SEG_DP共陰二極管顯示器，由于倒車時距離障礙物的距離本來就比較近，大概在3米以內(nèi)，所以一個四位的LED顯示器就可以達(dá)到要求。晶體二極管D5和D6用來在電路輸入端或輸出端短路時保護(hù)集成穩(wěn)壓器。經(jīng)常用LM317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電路輸出端的電容器C3是為了改善穩(wěn)壓電源電路瞬態(tài)負(fù)載相應(yīng)特性而設(shè)。遵照要求需要一個+5V電壓，1個+9V左右可調(diào)電壓。用7879系列三端穩(wěn)壓器來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。用分立元器件組裝的直流穩(wěn)壓電源存在體積大，組裝、調(diào)試、維修麻煩的缺點(diǎn)。若前一探頭在本工作周期內(nèi)沒有接收到返回的超聲波信號，則單片機(jī)也轉(zhuǎn)入控制下一個探頭的工作。4個探頭輪流工作，4個探頭檢測完成構(gòu)成1個檢測周期，系統(tǒng)再根據(jù)最短的障礙物距離進(jìn)行報距提醒駕駛員。因此，系統(tǒng)采用了時分復(fù)用的工作方式，即讓每一收發(fā)器分時工作，每次單獨(dú)完成一個測距周期。 PC機(jī)和單片機(jī)串行通信接口換向選通電路目的：實(shí)時選通不同方向的信號，能多方向測距。這是進(jìn)行全雙工通信所必須的最少線路。該適配器的核心元件是可編程的Intel8250芯片，它使PC機(jī)有能力與其他具有標(biāo)準(zhǔn)的RS232C接口的計算機(jī)或設(shè)備進(jìn)行通信。從本質(zhì)上說，所有的串行接口電路都是以并行數(shù)據(jù)形式與CPU接口，以串行數(shù)據(jù)形式與外部邏輯接口。并行通信，即數(shù)據(jù)的各位同時傳送；串行通信，即數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。AT89S52單片機(jī)對很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個高靈活有效的解決方案。一般包括晶振電路和復(fù)位電路。寄生供電就是從DQ數(shù)據(jù)獲取電源，采用這種方式供電時，需要V接地，這種供電方式可能使得DQ線沒有足夠的驅(qū)動能力，因此本文使用的是第二種供電方式，即將V直接接外部電源（3～）。（1）DSl8B20簡介DSl8B20是DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器，他具有獨(dú)特的單線總線接口方式。 研究表明，聲音的傳播速度與溫度是成正比的，溫度越高,空氣中分子密度越小,而空氣作為聲音傳播介質(zhì),那么聲音傳播速度會有所增強(qiáng)。 超聲波是一種能量傳播。由LM393構(gòu)成的比較電路如圖所示：圖38 LM393構(gòu)成比較電路如圖所示，放大后的信號由LM393第2腳進(jìn)入，由于R2電阻可調(diào)，即根據(jù)輸入的信號可以調(diào)節(jié)滯回電壓。集成運(yùn)放主要是把所得到的有用信號進(jìn)行一定倍數(shù)的放大。在回波信號的放大過程中，由于干擾信號的存在，為避免將干擾信號放大而產(chǎn)生回波誤識別，必須將干擾信號去除，即回波信號放大過程中必須設(shè)計帶通濾波器，只對有效頻帶內(nèi)的超聲波信號進(jìn)行選擇放大。因此接收端應(yīng)先設(shè)置一個放大電路，然后通過檢波電路對其輸出信號進(jìn)行解調(diào)，最后把檢波輸出的信號送入電壓比較器進(jìn)行比較，電壓比較器輸出的方波信號直接輸入單片機(jī)的INT0中斷口，產(chǎn)生中斷，停止計時，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理運(yùn)算。由振蕩電路發(fā)出40KHz的脈沖信號給驅(qū)動電路。圖33 CD4049引腳圖為了增加驅(qū)動能力，把3個非門并列起來。驅(qū)動電路的實(shí)現(xiàn)目的是為超聲波發(fā)射器提供足夠功率的脈沖信號。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就一個周期性的矩形波。接通電源后，電容C被充電，當(dāng)V上升到2V3時，使V為低電平，同時放電三極管T導(dǎo)通。發(fā)射電路的實(shí)現(xiàn)目的是為超聲波發(fā)射器提供它所需要的脈沖電信號。計數(shù)器停止計數(shù)，測出從超聲波發(fā)射脈沖群時刻到接收回波信號時刻差，超聲波在同溫同介質(zhì)中的傳播速度由測溫系統(tǒng)得知，將時刻差與聲速相乘，得出距離，并顯示。圖31 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖，發(fā)出一系列的脈沖群，信號經(jīng)過放大，再經(jīng)過驅(qū)動電路，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭，使發(fā)射換能器接收高電壓。包括測距系統(tǒng)設(shè)計(超聲波發(fā)送接收系統(tǒng))、單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計和顯示報警系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)超聲波傳感器的靈敏度高，可靠性和穩(wěn)定性好，耐高低溫，振動等特點(diǎn)，本系統(tǒng)選擇超聲波測距傳感器UCMT40KI、UCMR40KI (T表示發(fā)射傳感器，R表示接收傳感器)，最大探測距離為10m，發(fā)射擴(kuò)散角為60度。5．同頻率(40KHZ)之超聲波雜音，如金屬聲，高壓氣體排放聲，汽車?yán)日龑鞲衅鼬Q叫時。根據(jù)以上原理可知，在下列環(huán)境下，易造成無法偵測及偵測不良之情況：1．鐵絲網(wǎng)、繩索類細(xì)小物體。3．另外，障礙物會吸收掉一部分超聲波，反射回去的只是其中一部分，而吸收多少，反射又是多少，則與障礙物的材質(zhì)和表面處理相關(guān)。顯示器應(yīng)用極為廣泛，是一種輸出設(shè)備，綜合課題的實(shí)際要求、成本以及考慮單片機(jī)的接口資源，本設(shè)計使用三個DPY_7SEG_DP共陰二極管顯示器，由于倒車時距離障礙物的距離本來就比較近，大概在3米以內(nèi)，所以一個三位的LED顯示器就可以達(dá)到要求。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位IO口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在線可編程Flash 存儲器。圖 23是超聲波測距的原理圖。而所測距離為聲波傳輸距離的一半，其關(guān)系式可由公式(11)表示：L=CT2 (11)（11）式中，L為待測距離，C為超波的聲速，T為往返時間。底座固定在盒體的開口端，并且使用樹脂進(jìn)行覆蓋。該復(fù)合式振動器是諧振器以及由一個金屬片和一個壓電陶瓷片組成的雙壓電晶片元件振動器的一個結(jié)合體。利用這一原理，當(dāng)給由兩片壓電陶瓷或一片壓電陶瓷和一個金屬片構(gòu)成的振動器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個電信號時，就會因彎曲振動發(fā)射出超聲波。主要取決于壓電晶片本身。（2）工作溫度。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。小功率超聲探頭多用作探測作用。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。由上述敘述可知，超聲波測量能夠達(dá)到系統(tǒng)中所要求的測量精度，一般應(yīng)用在汽車倒車系統(tǒng)上。正常人的聽覺可以聽到1620千赫茲（KHZ）的聲波，低于16千赫茲的聲波稱為次聲波或亞聲波，超過20千赫茲的聲波稱為超聲波。而且在有的環(huán)境下，易造成無法偵測及偵測不良之情況。圖21 汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖各模塊所完成的具體功能如下：(1)測距系統(tǒng)模塊：針對超聲波傳感器設(shè)計的發(fā)送模塊、接收模塊和控制系統(tǒng)共同完成測距功能。按照系統(tǒng)設(shè)計要求，重點(diǎn)介紹硬件部分，硬件系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化思想。第5章總結(jié)和展望。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計。論文共分5章，各章主要內(nèi)容如下：第l章緒論。它在第五代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上新增了很多功能，屬于第六代產(chǎn)品，是專門為高檔轎車生產(chǎn)的。魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)可以把后視鏡、倒車?yán)走_(dá)、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計了語音功能。不用掛倒檔，只要發(fā)動汽車，顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。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，黃色代表警告距離，紅色代表危險距離必須停止倒車。但沒有語音提示，也沒有距離顯示，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)，對駕駛員幫助不大。 第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。“倒車請注意”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。通常，倒車?yán)走_(dá)由超聲波傳感器(俗稱探頭)、控制器和顯示器(或蜂鳴器)等部分組成。 具體地說，倒車?yán)走_(dá)的工作原理為：首先連接電源并打開，車輛進(jìn)入倒擋時，探測器主機(jī)自動進(jìn)入工作狀態(tài)，同時顯示器波段亮起。它是汽車泊車或者倒車時的安全輔助裝置，由超聲波傳感器（俗稱探頭）、控制器和顯示器（或蜂鳴器）等部分組成?？墒牵⒉皇撬熊囍鞫加行业玫饺斯さ管囍敢?，比如，有時回家晚了，一個人慢慢倒車，不小心還真容易磕磕碰碰，更有甚者，倒車時沒注意到車后有個小孩老人什么的，后果就會比較嚴(yán)重?，F(xiàn)在汽車出廠大多都不配備倒車?yán)走_(dá)，有安裝倒車?yán)走_(dá)的車也是和倒車?yán)走_(dá)廠家合作