汽车倒车雷达电路设计【毕业论文】.doc

1、 本科毕业设计 （ 20 届） 汽车倒车雷达电路设计 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 1 摘 要 倒车雷达全称“倒车防撞雷达”，又称“泊车辅助装置”。它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置， 能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员 周围障碍物的情况，帮助驾驶员扫除视野死角，提高了驾驶的安全性。 国际上通用的倒车雷达一般采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号。 本系统

2、 介绍了一种以 SPCE061A 单片机为核心的倒车雷达系统，它 具有数码显示和语音提示 功能 ，外接三个超声波测距模组，语音报警提示（ 0.37m 1.5m）范围内的障碍物。 关键词 ： 倒车雷达；超声波测距； SPCE061A；语音提示 2 Abstract the full collision of reverse parking sensor is avoidance radar， Also known as parking aids. It is a car parking or reversing the safety of auxiliary devices, able to v

3、oice or visual displays inform the pilot more obstacles around, helping the driver to remove dead vision to improve driving safety. International use of the parking sensor generally use the principle of ultrasonic distance measurement. Drivers in reverse, start reversing radar, under the control of

4、the controller, the device in the rear bumper send ultrasonic probes have encountered obstacles, resulting echo signals. Sensor receives the echo signal by the controller for data processing, determine location of obstructions, the distance from the display and send warning signals to make reversing

5、 easier. The system uses voice prompts the way, introduced to SPCE061A microcontroller as the core of a low-cost, high accuracy, miniaturization, with digital display and voice prompts reversing radar system. By SPCE061A single-chip microcontroller that has voice capabilities, external three ultraso

6、nic ranging module, form a sample of reversing radar system, voice alarm (0.37m 1.5m) range of obstacles. Keywords: parking sensor; ultrasonic ranging; SPCE061A; voice prompts 3 目 录 1 引言 . 1 2 核心元件简介 . 2 2.1 SPCE061A 芯片特性 . 2 2.1.1 SPCE061A 简介 . 2 2.2 SPCE061A 精简开发板 . 2 2.3 超声波测距模组 . 4 2.4 转接板 . 6 3

7、 总体设计方案 . 9 4 硬件设计 . 10 4.1 SPCE061A 精简开发板 电路原理 . 10 4.1.1 SPCE061A 最小系统 . 10 4.1.2 电源模块 . 10 4.1.3 放音模块 . 11 4.2 超声波测距模组电路原理 . 12 4.2.1 超声波谐振频率调理电路 . 12 4.2.2 超声波回波接受处理电路 . 12 4.2.3 超声波测距模组电源接口 . 13 4.2.4 超声波测距模式选择跳线 . 13 4.2.5 超声波测距模组接口 . 14 4.3 转接板电路 . 14 4.4 显示电路 . 15 5 软件设计 . 16 5.1 超声波测距原理 . 1

8、6 5.2 软件结构 . 17 5.3 各模块程序说明 . 18 5.3.1 超声波测距程序 . 18 5.3.2 语音播放程序 . 20 5.3.3 显示刷新程序 . 21 5.3.4 主程序 . 23 6 制作和调试 . 26 7 结论 . 29 致 谢 .错误 !未定义书签。 参 考文献 . 30 1 1 引言 随着人民生活水平的提高，汽车走进了千家万户。倒车雷达逐渐成为购车时的必要参考，因此设计一款性价比出众的倒车雷达将对汽车行业的发展起到一定的推动作用。倒车雷达由超声波传感器、控制器和显示器等部分组成。它能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况。由显示器显示距离并发出其他

9、警示信号，得到及时警示，使倒车变得更加轻松安全。 液晶、语言和声音是倒车雷达的三种提示方式，接收方式有无线传输和有线传输等 1。本方案采 用语音提示的方式，利用 SPCE061A 单片机 自带 的 语音芯片 ，外接三个超声波测距模组， 可 具备以下功能： 1.用三个 LED 发光二极管表示三个传感器探测范围内是否有障碍物，当在探测范围内有障碍物出现时，发光二极管会以一定频率闪烁，闪烁的频率由距离而定，距离越近则闪烁的频率越高。 2.语音提示模组探测范围内（ 0.37m 1.5m）的障碍物，并指明障碍物在哪一个方位。 本方案所有的语音资源、程序代码都存放在 SPCE061A 片内 Flash 当

10、中；当检测到中间的传感器探测范围内有障碍物时，语音播放： “后方 ”。若检测到左后方 有障碍物，则会用语音播放： “左后方 ”，如右后方有障碍物，则语音播放 “右后方 ”，连续播放提示的间隔，大于或等于 3 秒，以免产生频繁播报。 2 2 核心元件简介 本系统采用 SPCE061A单片机作为主控制器，传感器模块采用凌阳的超声波测距模组。为了使这三个传感器模块能够组合在一起，并且有效的工作，还需要连接 一 快 转接板（利用 CD4052模拟开关器件制作 ），并外接三个发光二极管。下面具体介绍这些模块的特性。 2.1 SPCE061A 芯片特性 2.1.1 SPCE061A 简介 图 2.1 为

11、SPCE061A 内部结构图 ， SPCE061A 是凌阳科技研发生产的一款十六位单片机，具有一套易学易用、效率高的指令系统和集成开发环境。支持 C语言，可以实现 C 语言与凌阳汇编语言的 相互 调用，并且，提供了语音录放和语音识别的库函数，只要了解库函数的使用，就可以很容易完成语音录放，这些都为软件的开发提供了有利的条件： SPCE061A 片内还集成了一个 ICE，即在线仿真电路接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而 ICE 接口不占用芯片上的硬件资源，在集成开发环境下，用户可以利用它对芯片进行仿真，同时程序的下载也是通过该接口实现 2。 2.2 SPCE061A 精简开发板 S

12、PCE061A 精简开发板，是以凌阳 16 位单片机 SPCE061A 为核心的精简开发仿真实验板， 61 板除了具备单片机最小系统电路外，还包括电源电路、音频电路（含 MIC 输入部分和 DAC 音频输出部分）、复位电路等，采用电池供电，方便随身携带。 61 板上有调试器接口（ Probe 接口）以及下载线（ EZ_Probe）接口，分别可接凌阳科技的在线调试器，简易下载线，可方便地在板上实现程序的下载、在线仿真调试。 3 图 2.1 SPCE061A 内部结构图 61 板上的主要功能模块如下： SPCE061A 单片机最小系统外围电路模块； 电源输入模块； 音频电路（包含 MIC 输入、

13、DAC 音频功放输出）模块； 按键模块； I/O 端口接口模块； 调试、下载接口模块。 图 2.2 为 61 板的实物图： 4 图 2.2 61 板实物图 2.3 超声波测距模组 超声波测距模组可以方便地和 61 板连接，可应用于短距离测距、障碍物检 测等方面，可用在验证汽车倒车雷达的应用方案。图 2.3 为超声波测距模组的结构图： 图 2.3 超声波测距模组结构图 5 实现功能 :三种测距模式选择跳线 J1（短距、中距、可调距）： 1. 短 距： 10cm 80cm 左右。 2. 中距： 80cm 400cm 左右。 3. 可调：范围由可调节参数确定。 使用方法：应用时，用 10PIN 排线

14、把 J5 与 SPCE061A 的 IOB 低八位接口接起，J4 与高八位端口连接，同时设置好 J1、 J2 跳线就可完成硬件的连接。不同测距模式的选择只需改变测距模式跳线 J1 的连接方法即可。提供给模组的电源电压必须在 4.5V 以上，并且保持电压的稳定。模组工作性能的好坏与被测物材料有很大关系，如布料、毛料对超声波的反射率很小，会严重影响测量结果。 电源输入 :模组提供了两种电源输入方式，一种 是 61 板通过 10PIN 排线为模组供电（ 61 板上 J5 选择 5V），此时把 J2 跳到 5V 的一端；另一种是直接为模组供电，通过模组上的电源输入口 J3 引入，把 J2 跳线跳到 I

15、N 的一端。外接电源仅是为了给模组提高超声波发射功率、提高后级运放性能用，最高不要超过 12V。 模组外接电源接口（ J3）以及供电方式选择跳线（ J2）如图 2.4 所示： 测距模式选择 :超声波测距时，存在余波干扰问题，针对不同测距范围有不同的处理方法。模组提供了测距模式选择跳线（ J1），可以选择短距测量模式、中距测量模式，或距离可调模式。而针对前两种测量模 式，提供了不同参数的范例程序，跳线选择不同模式时，会选用相对应的程序进行测量；跳线选择 LOW时为近距测量模式，选择 HIGH 时为中距测量模式，选择 SET 时为距离可调模式；如果用户对超声波测量原理有较深的了解，可以选用距离可调

16、模式。 模组测距模式（测量距离范围）选择跳线 J1 如图 2.5 所示。使用时，把前面的电源输入跳线 J2，模式选择跳线 J1 设置好后，然后利用排线把 J4 与SPCE061A 的 IOB 口高八位端口相接， J5 与低八位端口连接即可使用。 J4 和 J5的接口定义如图 2.6 所示。 6 图 2.4 模组外接电源接口及 供电方式选择跳线 2.4 转接板 为了更加可靠的实现硬件的连接，本方案需要使用一块 CD4052 模拟开关制作的转接板。超声波测距模组在使用时，只需要两个端口就可以测距，一个控制超声波的发射，一个检测超声波的接收信号；而在超声波测距模组中，这两个信号都为数字信号，对模拟开

17、关的要求并不严格，因此选用 CD4052 作为模拟开关器件。 CD4052 相当于一个双刀四掷开关，开关接通哪一通道，由输入的 2 位地址码 A1、 A0 来决定（真值表见下表） 3。其中 “/E”是禁止端，当 “/E”=1 时，各通道均不接通。此外， CD4052 还设有另一个电源端 VEE，可作为电平位移时使用，从而使得在单组电源供电工作下的 CMOS 电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰峰值达 15V 的交流信号。例如当模拟开关的供电电源 VDD= 5V， VSS=0V， VEE= 5V时，只要对此模拟开关施加 0 5V 的数字控制信号，就可控制幅度范围为 5V 5V 的模拟信号。表2.1 为 CD4052 的真值表，图 2.7 为 CD4052 的引脚图。