【正文】 近年來(lái)隨著微電子技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的小型價(jià)廉的微處理器單片機(jī)的出現(xiàn), 使超聲波測(cè)距傳感器的功能得到了提升。超聲波系統(tǒng)成本較低，而且單片機(jī)控制，單片機(jī)的典型特點(diǎn)就是性價(jià)比高。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。當(dāng)它的兩級(jí)外加脈沖信號(hào), 其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí), 壓電晶片將會(huì)發(fā)生振,動(dòng) 并帶動(dòng)共振板振動(dòng), 便產(chǎn)生超聲波。因此該汽車倒車防撞裝置中采用了超聲波測(cè)距。(3) 不受無(wú)線電頻譜資源限制, 易于抗電磁干擾設(shè)計(jì)。超聲波傳感器的特性:(1) 在自身特性諧振點(diǎn)40kHz 附近可獲得較高的靈敏度。通過(guò)上網(wǎng)查詢資料及學(xué)習(xí)相關(guān)的書(shū)籍，請(qǐng)教指導(dǎo)教師等有效途徑來(lái)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。（途徑）和可行性分析此課題利用單片機(jī)控制的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的原理,給出系統(tǒng)構(gòu)成。對(duì)車后方的水溝、凸出的鋼筋、竹竿等物質(zhì)其都無(wú)法感知，這也是安全上的隱患。本課題可能遇到的困難：對(duì)于超聲波測(cè)距的原理沒(méi)有理解透徹，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)不能熟練運(yùn)用。這樣就可以大大提高倒車和泊車的效率和安全性。超聲波測(cè)距裝置通常由超聲波(探頭)、控制器、顯示器或報(bào)警器等部分組成。當(dāng)汽車與障礙物的距離小于安全距離時(shí), 發(fā)出聲光報(bào)警并顯示車輛與障礙物之間的距離, 提醒駕駛員及時(shí)采取減速或剎車等措施, 以防發(fā)生事故。而且這款設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始在一些高檔轎車上裝配使用。從這里開(kāi)始，停車過(guò)程便由配備了超聲波雷達(dá)和攝像頭的停車導(dǎo)航系統(tǒng)全權(quán)接手。當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)鎖定一個(gè)合適的停車空位之后，只要駕駛者切換了倒檔，儀表盤(pán)上的屏幕上就會(huì)開(kāi)始顯示由安裝在汽車背部的攝像頭傳送過(guò)來(lái)的車后圖像。如果駕駛者中斷了倒車，導(dǎo)航系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)計(jì)算出新的最佳停車路線和角度。這個(gè)時(shí)候，駕駛者可以通過(guò)探測(cè)器顯示的位置找到空位。梅賽德斯車廠已經(jīng)在使用雷達(dá)探測(cè)技術(shù)來(lái)幫助駕駛者更快更安全地停車。很多高科技車載電子設(shè)備已經(jīng)相當(dāng)普及。在輔助倒車研究領(lǐng)域，美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在前面。該類產(chǎn)品借助車載GPS的屏幕，通過(guò)連接在車后的攝像頭，將車后景像傳送給駕駛員，從而實(shí)現(xiàn)安全倒車。 汽車輔助倒車系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀目前在國(guó)內(nèi)，汽車倒車輔助系統(tǒng)大多數(shù)仍停留在語(yǔ)音報(bào)警或圖像顯示的階段上，還沒(méi)有智能可視倒車輔助系統(tǒng)出現(xiàn)。為降低此類事故發(fā)生頻率, 本文介紹一種超聲波測(cè)距自動(dòng)報(bào)警裝置, 可有效地避免車輛倒車時(shí)發(fā)生碰擦。隨著汽車的日益普及,道路和停車場(chǎng)越來(lái)越擁擠, 車輛常常需要在停車場(chǎng)穿行、掉頭或倒車。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告理工類題 目: 汽車倒車防撞自動(dòng)測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電子工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 陳 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)目前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民生活水平不斷提高。汽車已經(jīng)成為很多人日常生活中必不可少的一部分，我國(guó)汽車的數(shù)量逐年增加,但是隨著汽車數(shù)量和駕駛員的逐漸增加也引發(fā)了一系列問(wèn)題。由于這些低速行駛的車輛與其它車輛非常接近,加之駕駛員的視野受限制,碰撞和拖掛的事故時(shí)有發(fā)生,在雨霧天氣更有難度。此裝置主要是針對(duì)汽車倒車時(shí)駕駛員無(wú)法目測(cè)到車尾與障礙物體的距離而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。最近隨著GPS在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，借助GPS的屏幕來(lái)顯示車后圖像的可視倒車產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)開(kāi)始不斷出現(xiàn)。但是此類產(chǎn)品在輔助倒車方面也只能提供車后的視頻圖像信息，對(duì)距離信息仍然無(wú)法感知。他們?cè)谄囆畔⒒夹g(shù)的研究上起步較早，并且自身在半導(dǎo)體、微電子領(lǐng)域也具有很大的優(yōu)勢(shì)，因此在這些國(guó)家智能化車載電子設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，在輔助倒車領(lǐng)域，國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了停車入位導(dǎo)航系統(tǒng)。導(dǎo)航雷達(dá)探測(cè)器能夠探測(cè)出經(jīng)過(guò)路線上的停車空位，并向駕駛者發(fā)出信號(hào)。在整個(gè)停車過(guò)程中，當(dāng)駕駛員切換到倒檔后，導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)由始至終地監(jiān)測(cè)汽車的位置和角度。在日本，豐田公司研制的導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的全自動(dòng)停車。此時(shí)，駕駛者只需對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)選擇的停車位置進(jìn)行確認(rèn)，在此之后，就可以松開(kāi)方向盤(pán)和腳剎，保持適當(dāng)?shù)乃俣?。如果想要中止停車程序，駕駛者只需踩下剎車就可以了。淮海工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告，可能遇到的困難，提出解決問(wèn)題的方法和措施此系統(tǒng)是在單片機(jī)的控制下, 利用超聲波測(cè)距原理, 測(cè)量汽車在倒車過(guò)程中與障礙物之間的距離。整個(gè)系統(tǒng)的硬件由發(fā)送部分、接收處理部分、溫度檢測(cè)部分、語(yǔ)音部分和距離顯示及聲光報(bào)警部分組成。當(dāng)駕駛員換到倒車檔位(R)時(shí)，倒車?yán)走_(dá)自動(dòng)開(kāi)啟，在控制器的控制下，由傳感器(探頭)發(fā)射超聲波信號(hào)，當(dāng)遇到障礙物后，就會(huì)有回波信號(hào)返回，傳感器(探頭)接收到回波信號(hào)后傳到控制器，經(jīng)過(guò)控制器的數(shù)據(jù)處理后可以計(jì)算出汽車與障礙物之間的距離，然后根據(jù)距離的遠(yuǎn)近不同發(fā)出警示信號(hào)(顯示器顯示，或者聲音報(bào)警)，從而使駕駛者不至于撞上障礙物。該設(shè)備可以大大提高倒車的效率和安全性，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。另外，在實(shí)際駕駛環(huán)境中，倒車的環(huán)境不如實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理想，如車后的物質(zhì)會(huì)影響超聲波判斷確切距離。解決問(wèn)題的方法和措施：（1）查閱超聲波測(cè)距相關(guān)書(shū)籍資料，透徹理解其原理，制成設(shè)計(jì)的方案；（2）根據(jù)方案，結(jié)合實(shí)際環(huán)境中問(wèn)題設(shè)計(jì)電路，使設(shè)計(jì)電路與實(shí)際要求結(jié)合。該系統(tǒng)由單片機(jī)控制時(shí)間計(jì)數(shù)、控制超聲波的發(fā)射和接收。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)等。(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)。(4) 超聲系統(tǒng)成本低、性能穩(wěn)定可靠, 應(yīng)用前景好。通常, 超身波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。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。因此，在技術(shù)上，此課題是完全可行的。在經(jīng)濟(jì)上，此系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題。有了微處理器不僅使測(cè)距的精度大為提高, 而且為超聲波測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)辟更大的空間。硬件電路部分，單片機(jī)對(duì)外圍電路的適時(shí)控制, 并提供給外圍電路各種所需的信號(hào), 包括頻率振蕩信號(hào)、數(shù)據(jù)處理信號(hào)和譯碼顯示信號(hào)等, 大大簡(jiǎn)化了外圍電路的設(shè)計(jì)難度。綜上所述，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是完全可行的。為了探討其影響力，我們建立了兩個(gè)特性互不相同的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，相互借鑒，研究，以檢測(cè)他們的性能如障礙物檢測(cè)性及合成的聲納圖。Ⅰ 引言對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人，無(wú)論是否具有環(huán)境地圖，其都需要具有識(shí)別環(huán)境的功能來(lái)尋找不可預(yù)知的障礙物和機(jī)器人可以通過(guò)的路徑。目前的超聲波傳感器系統(tǒng)通常使用的飛行時(shí)間計(jì)算距離（飛行時(shí)間）方法。其中c是超聲波在空氣中的傳播速度，t是往返飛行時(shí)間（圖1）。盡管像這樣簡(jiǎn)單的方法，從超聲波傳感器獲取的信息仍受傳感系統(tǒng)的特性影響，例如它的環(huán)境等。圖1 TOF 原理圖在第二節(jié)，我們介紹兩個(gè)我們開(kāi)發(fā)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。最后，給出的結(jié)論是在第五節(jié)。隨著一個(gè)超聲波的衰減和傳播，反射回波幅度越遠(yuǎn)，對(duì)象就較?。ㄉ踔羴?lái)自同一對(duì)象）。因此，收到的波，包括從發(fā)射器接收的直接波必須被忽視。超聲波是由具有長(zhǎng)爆破波的發(fā)射器發(fā)出，為了壓電振子充分振動(dòng)。檢測(cè)回聲的閾值恒定不變，以簡(jiǎn)化電路。但是，這種系統(tǒng)存在一些問(wèn)題。因此，易造成測(cè)量誤差。其次，測(cè)量范圍是有限的，它由固定閾值水平?jīng)Q定。或者它當(dāng)級(jí)別設(shè)置為低時(shí)可能檢測(cè)出近距離的噪聲。然而，它使方向性狹窄。B系統(tǒng)每個(gè)信號(hào)的概念如圖4所示。峰值電壓約為720V，盡管它在系統(tǒng)A中是 12V的。首先，掩蔽時(shí)間隨著傳送時(shí)間的縮短可縮短。其次，通過(guò)利用高電壓超聲波脈沖發(fā)射，發(fā)射波上升時(shí)間縮短了。對(duì)于接收，閾值水平隨時(shí)間遞減，并逐步適應(yīng)回波振幅減少隨距離增加。此方法對(duì)于近處物體具有很強(qiáng)的噪聲，而且可以測(cè)量較遠(yuǎn)距離的對(duì)象。這就是所謂的時(shí)間增益控制。為了以一個(gè)簡(jiǎn)單的電路解決這個(gè)問(wèn)題，而不是放大因素，閾值水平應(yīng)隨時(shí)間變化。圖4 B系統(tǒng)信號(hào)的概念圖5 A系統(tǒng)獲取的信號(hào)舉例圖5顯示了由A系統(tǒng)獲得的回聲信號(hào)的例子。在這種情況下，如果忽視了直接波，這時(shí)附近返回回聲的物體則無(wú)法測(cè)量。圖6顯示了由B系統(tǒng)獲得的回聲信號(hào)的例子。圖7顯示了B系統(tǒng)中的放大接收信號(hào)和閾值水平。直接波通過(guò)起初設(shè)置高的閾值水平被忽略。 圖6 B系統(tǒng)獲取的信號(hào)舉例圖7 B系統(tǒng)中放大的接收信號(hào)及極限值舉例Ⅲ 障礙物檢測(cè)為了檢測(cè)前面提到的兩個(gè)超聲波測(cè)距系統(tǒng)障礙物檢測(cè)的實(shí)用性，我們測(cè)量了一個(gè)反射物體寬度的最大量測(cè)距離。我們測(cè)量的最大范圍，而這些數(shù)據(jù)可以檢測(cè)對(duì)象與實(shí)際距離誤差。在圖9，系統(tǒng)A的結(jié)果在圖形下方，系統(tǒng)B在圖形上方。如圖所示在A和B兩個(gè)系統(tǒng)中，如果反射物體的寬度小于10厘米其可測(cè)量的距離銳減。我們得出結(jié)論可靠性和測(cè)量性能的改善B系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。窄指向性是為了更好地知道確切存在障礙的方向。了解障礙物存在與否及有多遠(yuǎn)對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的障礙物檢測(cè)很重要。帶有喇叭的系統(tǒng)B較系統(tǒng)A可以獲得較多的敏感