【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(chē)給我們帶來(lái)的便利的同時(shí)，由于倒車(chē)而產(chǎn)生的問(wèn)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(jì)、模糊規(guī)則表的制定和在模糊控制過(guò)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(chē)時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)，如圖410所示。仿真時(shí)可選擇各種數(shù)值算法、仿真步長(zhǎng)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(shí)在倒車(chē)過(guò)程中d3的變化率略微大于d2的變化率，為了簡(jiǎn)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(chē)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(chē)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(kāi)。以汽車(chē)從左側(cè)入庫(kù)為例。輸出量θ的隸屬度曲線見(jiàn)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(gè)輸入量作為模糊控制器輸入量，以情況一為例，兩個(gè)輸入量為：(1)d2d1 車(chē)身1，2點(diǎn)超聲波探頭測(cè)得的車(chē)身距障礙物值之差；(2)d3 用這兩個(gè)量來(lái)反映汽車(chē)與障礙物之間的方位關(guān)系。如對(duì)象為時(shí)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(hù)也可以將自己編寫(xiě)的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫(kù)中方便自己以后調(diào)用。它在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。本章首先介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)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(cè)距的工作原理和理論分析，對(duì)超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、測(cè)溫模塊、顯示模塊以及電源模塊的硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。常用作方波發(fā)生器。其電路設(shè)計(jì)如圖316所示。本設(shè)計(jì)使用三個(gè)DPY_7SEG_DP共陰二極管顯示器，由于倒車(chē)時(shí)距離障礙物的距離本來(lái)就比較近，大概在3米以?xún)?nèi)，所以一個(gè)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(lái)在電路輸入端或輸出端短路時(shí)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(gè)+5V電壓，1個(gè)+9V左右可調(diào)電壓。用7879系列三端穩(wěn)壓器來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)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(méi)有接收到返回的超聲波信號(hào)，則單片機(jī)也轉(zhuǎn)入控制下一個(gè)探頭的工作。4個(gè)探頭輪流工作，4個(gè)探頭檢測(cè)完成構(gòu)成1個(gè)檢測(cè)周期，系統(tǒng)再根據(jù)最短的障礙物距離進(jìn)行報(bào)距提醒駕駛員。因此，系統(tǒng)采用了時(shí)分復(fù)用的工作方式，即讓每一收發(fā)器分時(shí)工作，每次單獨(dú)完成一個(gè)測(cè)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(shí)選通不同方向的信號(hào)，能多方向測(cè)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(jì)算機(jī)或設(shè)備進(jìn)行通信。從本質(zhì)上說(shuō)，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(shí)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(duì)很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個(gè)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(shí)，需要V接地，這種供電方式可能使得DQ線沒(méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)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(jiǎn)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(huì)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(hào)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(hào)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(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大。在回波信號(hào)的放大過(guò)程中，由于干擾信號(hào)的存在，為避免將干擾信號(hào)放大而產(chǎn)生回波誤識(shí)別，必須將干擾信號(hào)去除，即回波信號(hào)放大過(guò)程中必須設(shè)計(jì)帶通濾波器，只對(duì)有效頻帶內(nèi)的超聲波信號(hào)進(jìn)行選擇放大。因此接收端應(yīng)先設(shè)置一個(gè)放大電路，然后通過(guò)檢波電路對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，最后把檢波輸出的信號(hào)送入電壓比較器進(jìn)行比較，電壓比較器輸出的方波信號(hào)直接輸入單片機(jī)的INT0中斷口，產(chǎn)生中斷，停止計(jì)時(shí)，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(hào)給驅(qū)動(dòng)電路。圖33 CD4049引腳圖為了增加驅(qū)動(dòng)能力，把3個(gè)非門(mén)并列起來(lái)。驅(qū)動(dòng)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(hào)。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就一個(gè)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(shí)，使V為低電平，同時(shí)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(hào)。計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，測(cè)出從超聲波發(fā)射脈沖群時(shí)刻到接收回波信號(hào)時(shí)刻差，超聲波在同溫同介質(zhì)中的傳播速度由測(cè)溫系統(tǒng)得知，將時(shí)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(hào)經(jīng)過(guò)放大，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭，使發(fā)射換能器接收高電壓。包括測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)(超聲波發(fā)送接收系統(tǒng))、單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和顯示報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。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(dòng)等特點(diǎn)，本系統(tǒng)選擇超聲波測(cè)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(cè)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(chē)?yán)日龑?duì)傳感器鳴叫時(shí)。根據(jù)以上原理可知，在下列環(huán)境下，易造成無(wú)法偵測(cè)及偵測(cè)不良之情況：1．鐵絲網(wǎng)、繩索類(lèi)細(xì)小物體。3．另外，障礙物會(huì)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(jì)使用三個(gè)DPY_7SEG_DP共陰二極管顯示器，由于倒車(chē)時(shí)距離障礙物的距離本來(lái)就比較近，大概在3米以?xún)?nèi)，所以一個(gè)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(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)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(chǔ)器。圖 23是超聲波測(cè)距的原理圖。而所測(cè)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(cè)距離，C為超波的聲速，T為往返時(shí)間。底座固定在盒體的開(kāi)口端，并且使用樹(shù)脂進(jìn)行覆蓋。該復(fù)合式振動(dòng)器是諧振器以及由一個(gè)金屬片和一個(gè)壓電陶瓷片組成的雙壓電晶片元件振動(dòng)器的一個(gè)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(gè)金屬片構(gòu)成的振動(dòng)器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)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(gè)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(cè)作用。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。由上述敘述可知，超聲波測(cè)量能夠達(dá)到系統(tǒng)中所要求的測(cè)量精度，一般應(yīng)用在汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)上。正常人的聽(tīng)覺(jué)可以聽(tīng)到1620千赫茲（KHZ）的聲波，低于16千赫茲的聲波稱(chēng)為次聲波或亞聲波，超過(guò)20千赫茲的聲波稱(chēng)為超聲波。而且在有的環(huán)境下，易造成無(wú)法偵測(cè)及偵測(cè)不良之情況。圖21 汽車(chē)倒車(chē)?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(cè)距系統(tǒng)模塊：針對(duì)超聲波傳感器設(shè)計(jì)的發(fā)送模塊、接收模塊和控制系統(tǒng)共同完成測(cè)距功能。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，重點(diǎn)介紹硬件部分，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)。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(zhuān)門(mén)為高檔轎車(chē)生產(chǎn)的。魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)可以把后視鏡、倒車(chē)?yán)走_(dá)、免提電話、溫度顯示和車(chē)內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語(yǔ)音功能。不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車(chē)，顯示器上就會(huì)出現(xiàn)汽車(chē)圖案以及車(chē)輛周?chē)系K物的距離，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。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(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)距離必須停止倒車(chē)。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(chē)有多遠(yuǎn)，對(duì)駕駛員幫助不大。 第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員?！暗管?chē)請(qǐng)注意”想必不少人還記得這種聲音，這就是倒車(chē)?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有小部分商用車(chē)還在使用。通常，倒車(chē)?yán)走_(dá)由超聲波傳感器(俗稱(chēng)探頭)、控制器和顯示器(或蜂鳴器)等部分組成。 具體地說(shuō)，倒車(chē)?yán)走_(dá)的工作原理為：首先連接電源并打開(kāi)，車(chē)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。它是汽車(chē)泊車(chē)或者倒車(chē)時(shí)的安全輔助裝置，由超聲波傳感器（俗稱(chēng)探頭）、控制器和顯示器（或蜂鳴器）等部分組成?？墒?，并不是所有車(chē)主都有幸得到人工倒車(chē)指引，比如，有時(shí)回家晚了，一個(gè)人慢慢倒車(chē)，不小心還真容易磕磕碰碰，更有甚者，倒車(chē)時(shí)沒(méi)注意到車(chē)后有個(gè)小孩老人什么的，后果就會(huì)比較嚴(yán)重?，F(xiàn)在汽車(chē)出廠大多都不配備倒車(chē)?yán)走_(dá)，有安裝倒車(chē)?yán)走_(dá)的車(chē)也是和倒車(chē)?yán)走_(dá)廠家合作