具有语音提示功能的倒车雷达系统.doc-资料库

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长春工程学院毕业设计(论文) 摘要本文研究了一种汽车倒车雷达预警系统。该系统在常见的汽车倒车预警装置的基础上采用计算机控制技术和超声波测距技术，通过显示障碍物与汽车的距离并根据其距离远近发出报警，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，提高了驾驶安全性。本设计阐述了如何利用超声波检测技术来实现汽车的倒车雷达的可行性和技术路线。设计采用凌阳公司 SPCE061A 单片机、三个 V2.0 版本的超声波测距模组实现超声波倒车雷达。系统主要实现语音提示模组探测范围内的障碍物，并提示障碍物方向，利用三个 LED 发光二极管表示三个传感器探测范围内是否有障碍物，当有障碍物时，发光二极管以一定频率闪烁。超声波单片机倒车雷达关键词 Abstract： The thesis introduces a kind of Car Reversing Aid-System in detail. The system adopted the technology of computer control and Ultrasonic Distanee-Measurment based on the currently Car Reversing Aid-System.The system alarmed in time through displaying the distances between obstacles and cars. It soluted the puzzle problem because the drivers looked around through the mirrors when they stopped or started the vehicle.The system would greatly solve the difficulties and meanwhile improve the driving safety; The design on the use of ultrasonic testing techniques to achieve the reversing of vehicles and technical feasibility of the radar line. Sunplus SPCE061A design single-chip companies, three V2.0 version of the ultrasonic ranging modules to achieve ultrasonic parking sensor. System to achieve voice prompts within the module to detect 1

长春工程学院毕业设计(论文) obstacles and obstructions prompted directions, the use of three LED light-emitting diodes, said the scope of the three sensors to detect whether there are obstacles, when there are obstacles when a certain frequency of light-emitting diode flashes . Keywords: Ultrasonic MCU Backup radar 2

长春工程学院毕业设计(论文) 目录 1 引言.............................................................................................................................1 1.1 研究背景...........................................................................................................1 1.2 研究意义...........................................................................................................1 2 实现功能.....................................................................................................................3 3 方案论证.....................................................................................................................4 3.1 方案设计...........................................................................................................4 3.2 方案论证...........................................................................................................5 4 总体方案及模块特性简介.........................................................................................7 4.1 总体设计方案...................................................................................................7 4.2 SPCE061A 简介............................................................................................... 9 4.3 芯片特性.........................................................................................................10 5 系统硬件设计...........................................................................................................12 5.1 SPCE061A 最小系统........................................................................................12 5.2 复位电路设计.................................................................................................13 5.3 晶振电路设计.................................................................................................13 5.4 锁相环外围电路设计.....................................................................................13 5.5 电源模块.........................................................................................................14 5.6 放音模块.........................................................................................................15 5.7 超声波测距模组.............................................................................................15 5.8 显示电路.........................................................................................................18 5.9 转接板电路.....................................................................................................18 6 系统软件设计...........................................................................................................20 6.1 软件实现原理.................................................................................................20 6.2 超声波测距原理.............................................................................................20 6.3 软件架构....................................................................................................... 21 6.4 各模块程序设计与说明.................................................................................22 7 系统测试与仿真.......................................................................................................32 I

长春工程学院毕业设计(论文) 8 总结...........................................................................................................................33 参考文献.........................................................................................................................34 附录一：SPCE061A 最小系统原理图............................................................................36 附录二：超声波测距模组原理图.................................................................................37 附录三：SPCE061A 的超声波测距源程序....................................................................38 II

长春工程学院毕业设计(论文) 1 引言 1.1 研究背景着中国经济的持续增长和汽车价格的持续下降，越来越多的家庭拥有自己的汽车。在享受汽车给我们带来的便利的同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。在2002年汽车事故的发生比例中，倒车引起的事故占21%，倒车成为令人们头痛的一项任务，即使是经验丰富的司机也在抱怨倒车是件费力费神的事。公路、街道、停车场、车库的拥挤不堪，车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰撞时有发生，针对这一情况，人们对汽车操纵的便捷性提出了更高的要求，希望有种装置能够解决汽车倒车给人们带来的不便，消除驾驶中的不安全因素，可将车快速准确地停放到指定的位置[1]。德国大众公司已经将超声波测距技术应用在倒车雷达上，并且具有前视和后视功能，采用自举升压的方式驱动 8 路超声波传感器，目前国内引进车型对这一技术尚不能国产化，超声的研究和发展，与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关。1883 年 Galton 首次制成超声气哨，其原理是将压缩气体经过狭缝喷嘴形成气流，吹动圆形刀口振动形成共振腔，从而产生超声。此后又出现了各种形式的汽笛和液哨等机械型超声换能器。由于这类换能器成本低，所以经过不断改进，至今仍广泛地用于超声处理技术中。仍需要引进德国原厂成品安装。因此，实用性也相当有限[4]。倒车雷达系统经历了三个阶段，六代的技术改良，从早期的倒车防撞仪，只能测试车后有限范围的障碍物，并发出警报，发展到根据距离远近程度分段报警，前两个阶段的倒车雷达一般采用专用集成电路，功能较简单。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，以及单片机价格不断下降和汽车电子系统网络化发展的要求，新型的倒车雷达都是以单片机为核心的智能测距传感系统。要求倒车雷达连续测距并显示障碍物距离，并采用不同间歇鸣叫频率的声音报警提示距离，让驾驶员全神贯注地注视场景。汽车电子系统网络化发展还要求作为驾驶辅助系统子系统的倒车雷达具有通信功能，能够把数据发送到汽车总线上。如最为先进的倒车雷达系统为“智能可视倒车雷达系统”，它在车尾部撞上针孔摄像头，倒车时可以在 DVD 显示屏上显示车后的广角真实图像。 1.2 研究意义随着中国经济的持续增长和汽车价格的持续下降，越来越多的家庭拥有自己的汽车。在 1

长春工程学院毕业设计(论文) 享受汽车给我们带来的便利同时，由于倒车而产生的问题也日益突出。一方面汽车的数量逐年增加，公路、街道、停车场和车库拥挤不堪，可转动的空间越来越少；另一方面，新司机及非专职司机越来越多，因倒车引起的纠纷越来越多，车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰撞时有发生。在2006年汽车事故的发生比例中，倒车引起的事故占28%，倒车己成为令人们头痛的一项任务，即使是经验丰富的司机也在抱怨倒车是件费力费神的事。据统计危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30%，路面相关事故的50%，迎面撞车事故的60%。改善倒车遇到的窘境被越来越多的人所关注，人们对汽车操纵的便捷性提出了更高的要求，希望有种装置能够解决汽车倒车给人们带来的不便，消除驾驶中的不安全因素，可将车快速准确地停放到指定的位置。 2

长春工程学院毕业设计(论文) 2 实现功能本设计利用了凌阳 SPCE061A 单片机，三个版本的超声波测距模组[9]实现超声波倒车雷达，具体功能为： (1)可以语音提示模组探测范围内(0.35m～1.5m)的障碍物； (2)语音提示可指明哪一个方向(或区域)有障碍物在探测范围内； (3)利用三个 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时，发光二极管以一定频率闪烁，闪烁的频率以距离定，距离越近频率越高。本方案要求所有的语音资源，程序代码都存放在一颗 SPCE061A 片内 Flash 当中；当语音播报时，如检测到左后方有障碍物，则用语音播放：“左后方”；如右后方有障碍物，则语音播放：“右后方”；当检查到中间的传感器探测范围内有障碍物时，语音播放：“后方”。而连续播放提示的间隔，要大于或等于 3 秒，以免过于频繁的播报语音。 3

长春工程学院毕业设计(论文) 3 方案论证 3.1 方案设计方案一：系统以单片机 AT89C2051 为核心，外接显示模块、语音电路、驱动模块、超声波模块等。系统结构框图如图 3-1 所示[7]。超声波发送模块驱动电路倒车档超声波接收模块放大比较 AT89C2051 显示模块语音电路图 3-1 AT89C2051 系统结构框图本系统为驾驶员将手柄转到倒车档后，系统将自动启动，超声波发送模块向后发射 40KHz 的超声波信号，经障碍物反射，由超声波接收模块进行收集，进行放大和比较，单片机 AT89C2051 将此信号送入显示模块，同时触发语音电路，发出同步语音提示，进行语音播报。当汽车与障碍物之间距离小于 1m、0.5m、0.25m 时，发出不同的报警声音，用来提醒驾驶员及时停车。方案二：系统以 SPCE061A 为核心，使用凌阳科技公司生产的 61 板，三个超声波测距模组依次排布，组成线阵的传感器阵列；另外，接有转接板、发光二极管显示模块。系统结构框图如图 3-2 所示。 4

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