汽车倒车测距仪毕业设计开题报告.doc

郑州航空工业管理学院

本科生毕业设计（论文）开题报告

毕业设计题目：基于单片机的汽车倒车测距仪的设计

学 院： 机电工程学院
专 业：电气工程及其自动化
班 级： 七（3）班
学生姓名： 马 银 臣
学 号： 100607320
指导教师： 郭 广 颂

2014年3月30日
汽车倒车测距仪的研究
一、课题研究的目的和意义
随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越为人们所关注。由于倒车后视镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因，倒车事故发生的频率远大于汽车前进时的事故率。倒车事故不仅会对自己的车和他人财物造成损伤如果伤及儿童更是不堪设想。有鉴于此，汽车产品家族中，专为倒车泊车而设计的“倒车测距仪”应运而生。经过调查，绝大部分非职业汽车驾驶员都希望有一种能发现汽车尾部障碍物的“后视眼”。倒车测距仪的加装可以解决驾驶人员的后顾之忧，大大降低倒车事故的发生。
倒车测距仪是一个由单片机控制的汽车泊车安全辅助装置。该测距仪讲单片机的实时控制及数据处理功能，与超声波的测距技术、传感器技术相结合，能够测量并显示车辆后部障碍物里车辆的距离，同时用间歇的“嘟嘟”声发出警报，“嘟嘟”声间隙随障碍物距离的缩小而缩短，驾驶员不但可以直接观察到显示的距离，还可以凭听觉判断车后障碍物离车辆的远近，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并可以帮助驾驶员扫除视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。
本文介绍了一种基于单片机的超声波测距倒车辅助系统，该系统可以精确测得车尾与障碍物的距离，指导司机安全倒车。
二、课题研究的主要任务和预期目标
1．主要任务及要求
设计一个微机控制的汽车倒车测距仪，能测量并显示车辆后部障碍物离车辆的距离，同时用间歇的“嘟嘟”声发出警报，“嘟嘟”声间隙随障碍物距离缩短而缩短，驾驶员不但可以直接观察到检测的距离，还可以凭听觉判断车后障碍物离车辆距离的远近。需完成以下内容：
（1）确定设计方案；
（2）选择合适的测距方法；
（3）根据系统的设计要求，选择合适型号的芯片及元器件；
（4）设计以单片机为核心的控制程序；
（5）电路板及其结构的设计；
（6）进行系统的调试，完成最终的设计。
2．预期目标
完成全部设计内容，进行硬件制版和软件设计
三、设计方案
1．方案选择：
目前常见的测距传感器，主要有红外传感器、激光传感器、超声波传感器。按照常规技术的应用有以下三种方案可供选择：
方案（1）红外传感器测距
其原理是传感器的红外发光管发出红外光，光敏接收管接收前方物体的反射光，接收管接收的光强随反射物体的距离变化，据此判断前方是否有障碍物并根据接收信号的强弱判断物体的距离。
方案（2）激光传感器测距
它是利用激光的单色性和相干性好、方向性强等特点，以实现高精度的计量和检测，如测量长度、距离、速度、角度等。激光测距在技术途径上可分为脉冲式激光测距仪和连续波相位式激光测距。脉冲式激光测距原理与雷达测距相似，测距仪向目标发射激光信号，碰到目标就要被反射回来，由于光的传播速度是已知的，所以只要记录下光信号的往返时间，用光速乘以往返时间的二分之一，就是所要测量的距离。
方案（3）超声波测距
超声波就是空气中传播的超过人类听觉频率极限的声波。其原理犹如蝙蝠，从嘴里发出超声波，当超声波遇到小昆虫时，它的耳朵能够接收反射回波，从而判断昆虫的位置并予以捕杀。超声波传感器的工作方式是通过发送器发射出来的超声波被物体反射后传到接收器接受来判断是否检测到物体的。
根据以上的性能比较，我们能看出激光传感器是比较理想的选择，但是其价格较高，不易为大众所接受。考虑到车辆行驶过程中，测距应当有较强的抗干扰能力和较短的响应时间，最终选择方案（3）。系统的总体结构框图如图1所示。
倒车挡

障
碍
物

单片机
超声波发送模块

LED显示模块

音频报警
超声波接收模块

图1 系统总体结构框图

2．方案实现：
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。超声波测距仪广泛应用于一些工业现场的位置监控、移动机器人的自动避障行走、汽车倒车、建筑施工工地，也可用于液位、井深、管道长度等的实时测量。测量范围视设计电路和整体结构的不同一般在0.10～10m之间，测量精度约1cm左右（特殊设计可超出此范围）。
本系统采用超声波测距原理，由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。（超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2）。
作为一种非接触式的检测方式，和红外、激光、无线电测距相比，由于超声波具有穿透性较强、空气传播衰减小、反射能力强的特点，所以超声波测距具有在近距离范围内不受光线和雨雪雾的影响、结构简单、制作方便、成本低等优点。高速的单片机微秒级的机器周期，可实现较精确的时间测量。

四、课题进度安排
1. 第一周：熟悉课题
2. 第二周：查阅资料
3. 第三周：完成外文翻译
4. 第四周：完成开题报告
5. 第五周：完成超声波发送模块的硬件设计
6. 第六周：完成超声波接收模块的硬件设计
7. 第七周：完成LED显示模块的硬件设计
8. 第八周：完成LED显示模块的硬件设计
9. 第九周：完成超声波发送模块的软件设计
10. 第十周：完成超声波接收模块的软件设计
11. 第十一周：完成LED显示模块的软件设计
12. 第十二周：完成LED显示模块的软件设计
13. 第十三周至第十四周：调试
14. 第十五周：撰写毕业论文
15. 第十六周：准备答辩

参考文献：
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