1、毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 汽车倒车防撞报警系统硬件设计 1 选题的背景、意义 随着汽车保有量的迅速增加以及城市市区的密集化 , 目前公路上、停车场上的汽车越来越多 , 交通也越来越拥挤。由于空间的有限性 , 汽车在公路上行驶或者出入停车场时 , 其倒车、转弯的机率大大增加 , 而驾驶员的视线由于受到限制 , 尾撞和刮擦事故时有发生。因此 , 具有自动报警功能的汽车倒车防撞系统对汽车的安全行驶具有重要意义。而且随着国民经济的高速发展 ,我国汽车的拥有量在大幅增加 ,造成道路拥堵 ,交通事故频发 ,给人们的生命和财产安全带 来了巨大的损失。安全驾驶已经成为大家关注的焦点 ,其中汽车防撞
2、系统的设计和需求显得非常重要和迫切。针对这种情况 ,设计一种响应快、可靠性高且较为经济的汽车倒车防撞报警系统势在必行。 在汽车倒车时 , 汽车倒车防撞报警系统会不断显示汽车尾部与障碍物之间的距离 , 当达到预先设置的阈值范围内时 , 防撞报警系统就会发出不同的报警声信号 , 以提醒驾驶员及时正确地处理情况 , 避免碰撞 , 提高其安全性。 2 相关研究的最新成果及动态 倒车雷达的快速发展始于 20世纪末 21 世纪初，经过几年的时间，随着技术发展和用户需求的变化，倒车 雷达在几年的时间里大致经过了六代的演变。 第一代：倒车时通过喇叭提醒 。“倒车请注意”！想必不少人还记得这种声音，这就是倒车雷
3、达的第一代产品，只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意，不能算真正的倒车雷达，基本属于淘汰产品。 第二代：采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时，如果车后 1.8m 1.5m处有障碍物，蜂鸣器就会开始工作。蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。但没有语音提示，也没有距离显示，虽然司机知道有障碍物，但不能确定障碍物离车有多远，对驾驶员帮助不大。 第三代： 数码 波段显示具体距离或者距离范围。这代产品比第二代进步很多，可以显示车后障碍物离车体的距离。如果是物体，在 1.8m开始显示；如果是人，在 0.9m 左右的距离开始显示。这一代产品有两种显示方式，数码显示产品显示
4、距离数字，而波段显示产品由 3种颜色来区别：绿色代表安全距离；黄色代表警告距离；红色代表危险距离，必须停止倒车。 第三代产品把数码和波段组合在一起，比较实用，但安装在车内影响美观。 第四代：液晶屏动态显示 。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离，色彩清晰漂亮，外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便。不过 LCD外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。 第五代：魔幻镜倒车雷达。结合了前几代产品的优点，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速 电脑 控制，可全天候准确地测知 2m 以内的障碍物，并以不同等级的声音提示 和直观的显示提醒驾驶员
5、。魔幻镜倒车雷达可以把后视镜、倒车雷达、免提 电话 、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能。因为其外形就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内后视镜的位置。而且颜色款式多样，可以按照个人需求和车内装饰选配。 第六代：专为高档轿车生产。第六代产品在第五代的基础上新增了很多功能，外观上看，比第五代产品更为精致 典雅；功能上看，它除了具备第五代产品的所有功能之外，还整合了高档轿车具备的影音系统，可以在显示器上观看 DVD影像。 目前在国内，汽车倒车系统大多数仍停留在语音报警或图像显示的阶段上，还没有智能可视倒车辅助系统出现。最近随着 GPS在汽车领域的应用和
6、发展，借助 GPS的屏幕来显示车后图像的可视倒车产品在国内市场开始不断出现。该类产品借助车载 GPS的屏幕，通过连接在车后的摄像头，将车后景象传送给驾驶员，从而实现安全倒车。但是此类产品在辅助倒车方面也只能提供车后的视频图像信息，对距离信息仍然无法感知。 在倒车系统研究 领域，美国、德国、日本等发达国家的技术远远走在前面。他们在汽车信息化技术的研究上起步较早，并且自身在半导体、微电子领域也具有很大的优势，因此在这些国家智能化车载电子设备的发展已经达到了相当高的水平。很多高科技车载电子设备已经相当普及。随着汽车工业的飞速发展，国外已经出现了停车入位导航系统。梅赛德斯车厂已经在使用雷达探测技术来帮
7、助驾驶者更快更安全地停车。导航雷达探测器能够探测出经过路线上的停车空位，并向驾驶者发出信息。这个时候，驾驶者可以通过探测器显示的位置找到空位。在整个停车过程中，当驾驶员切换到倒档后，导 航系统会由始至终地监测汽车的位置和角度。在日本，丰田公司研制的导航系统已经可以实现准确的全自动停车。当导航系统锁定一个合适的停车空位之后，只要驾驶者切换到倒挡，仪表盘上的的屏幕就会开始显示车后图像。此时，驾驶者只需对导航系统选择的停车位置进行确认，在此之后，就可以松开方向盘和脚刹，保持适当的速度。从这里开始，停车过程便由配备了超声波雷达和摄像头的停车导航系统全权接手。如果想要中止停车程序，驾驶者只需踩下刹车就可
8、以了。而且这款设备现在已经在一些高档轿车上装配使用。 3 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线 ）、研究难点及预期达到的目标 3.1 研究内容 此系统是在单片机的控制下，利用超声波测距原理，测量汽车在倒车过程中与障碍物之间的距离。当汽车与障碍物的距离小于安全距离时，发出声光报警并显示车辆与障碍物之间的距离，提醒驾驶员及时采取减速或刹车等措施，以防发生事故。整个系统的硬件由发送部分、接收处理部分、语音部分和距离显示及声光报警部分组成。超声波测距装置通常由超声波、控制器、显示器或报警器等部分组成。当驾驶员换到倒车挡位时，倒车雷达自动开启，在控制器的控制下，由传感器（探头）发射超声波信号，当遇
9、到障碍物后，就会 有回波信号返回，传感器接收到回波信号后传到控制器，经过控制器的数据处理后可以计算出汽车与障碍物之间的距离，然后根据距离的远近不同发出警示信号（显示器显示或者声音报警），从而使驾驶者不至于撞上障碍物。这样就可以大大提高倒车和泊车的效率和安全性。 3.2 研究方法 此课题利用单片机控制的超声波测距系统的原理，给出系统构成。该系统由单片机控制时间计数、控制超声波的发射和接收。通过上网查询资料及学习相关的书籍，请教指导教师等有效途径来进行硬件设计。此系统具有易控制、工作可靠、测量精度高等优点。 超声波在空气中的传播速 度为 340 米 /秒，因此，如果能测出超声波在空气中的传播时间，
10、就能算出其传播的距离。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。时间测距法即通过测定超声波传播的时间间隔来测出声波传送的距离就是超声波测距的一种。 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器 /计数器以及 I/O 接口电路等主要微型机部件集成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，他已具有了计算机系统的属性。单片机主要应用于控 制领域，用以实现各种测试和控制功能，为了强调其控制属性，也可把他称为微控制器。 3.3 研究难点 本课题可能遇到的困难：对于超声波测距的原理
11、没有理解透彻，会导致实际设计时不能熟练运用。另外，在实际驾驶环境中，倒车的环境不如实验设计的理想，如车后的物质会影响超声波判断确切距离。对车后的水沟、凸出的钢筋等物质无法感知，这也是安全上的隐患，而且超声波的传播速度还和温度有关。 解决问题的方法和措施：（ 1）查阅超声波测距相关书籍资料，透彻理解其原理，制成设计的方案；（ 2）根据方案，结合实际环境中的问题设计电路， 使设计电路与实际要求结合；（ 3） 为了适应不同环境温度下的测距需要，提高测量精度，硬件电路上可增加检测车外环境温度的环节。 单片机 根据实测的温度值，再计算确定超声波的传播速度，即 C=331 4+0 6lt。 t 是环境温度
12、。或者在不增加硬件成本情况下，可考虑通过实验数据分析，找到测量值与实际值偏差特点和规律，通过软件编程对测量数据进行校正处理。 （ 4） 倒车雷达安装在车上，倒车雷达的工作环境非常恶劣，汽车倒车工作时，高压点火产生很强的电磁辐射，会影响电路正常工作，所以在硬件及软件方面要考虑采取抗干扰措施，提高系统工作的可靠性。如用金属壳屏蔽电路，采用屏蔽线连接超声波传感器等方法。 3.4 预期目标 在汽车倒车时 , 汽车倒车防撞报警系统会不断显示汽车尾部与障碍物之间的距离 , 当达到预先设置的阈值范围内时 , 防撞报警系统就会发出不同的报警声信号 , 帮助驾驶员及时了解车周围阻碍情况，防止汽车在转弯、倒车等情
13、况下撞伤、划伤， 提醒驾驶员及时正确地处理情况 , 避免 碰撞 , 提高其安全性。 4 研究工作详细进度和安排 2011年 2月 26日 2011年 3月 30日，论文总体框架，各章节主要内容安排 2011年 3月 31日 2011年 4月 30日，完成论文初稿 2011年 5月 1日 2011 年 5月 12日，论文修改、规范格式 2011年 5月 13日 2011年 5月 20日，论文定稿 5 参考文献 1 潘福全 ,符传聪 ,魏慧娟 ,李卫 ,刘瀛 . 基于超声波的汽车倒车防撞系统设计 J. 机械工程与自动化出版社， 2010-04. 2 张珩 ,刘亚杰 . AT89C52 超声波测距倒
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