倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

畢業(yè)設(shè)計(jì)：

倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)的目的和意義

2.設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

3.畢業(yè)設(shè)計(jì)的特色及創(chuàng)新點(diǎn)

4.畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果

設(shè)計(jì)的目的和意義汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的運(yùn)用可極大減輕駕駛者的體力、腦力勞動(dòng)強(qiáng)度，降低倒車(chē)難度，避免駕駛員因方向感不強(qiáng)、判斷和操作失誤而引起的事故，同時(shí)，它將對(duì)提高汽車(chē)智能化水平和最終實(shí)現(xiàn)汽車(chē)無(wú)人駕駛產(chǎn)生積極的意義。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容超聲波測(cè)距原理整體方案設(shè)計(jì)器件介紹單元電路介紹系統(tǒng)軟件誤差分析超聲波測(cè)距原理超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。由此可見(jiàn)，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。測(cè)距的公式表示為：L=C×T（式中L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。超聲波測(cè)距誤差分析根據(jù)超聲波測(cè)距公式L=C×T，可知測(cè)距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差引起的。時(shí)間誤差當(dāng)要求測(cè)距誤差小于1mm時(shí)，假設(shè)已知超聲波速度C=344m/s(20℃室溫)，忽略聲速的傳播誤差。測(cè)距誤差s△t<(0.001/344)≈0.000002907s即2.907ms。在超聲波的傳播速度是準(zhǔn)確的前提下，測(cè)量距離的傳播時(shí)間差值精度只要在達(dá)到微秒級(jí)，就能保證測(cè)距誤差小于1mm的誤差。使用的12MHz晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的89C51單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用89C51定時(shí)器能保證時(shí)間誤差在1mm的測(cè)量范圍內(nèi)。超聲波傳播速度誤差超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，而空氣的密度又與溫度有著密切的關(guān)系。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)不采用溫度補(bǔ)償。整體方案設(shè)計(jì)

(1)取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓(電壓的幅值基本固定)與距離成正比，測(cè)量電壓即可測(cè)得距離；(2)測(cè)量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔t。因此，被測(cè)距離為S=1/2vt。本測(cè)量電路采用第二種方案。由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關(guān)，在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。本系統(tǒng)包括超聲波發(fā)射功率區(qū)配電路、接受電路、發(fā)聲電路、以及顯示電路，各信號(hào)線與控制線都接主控芯片STC89C51，并在STC89C51的指揮下統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作，如圖1所示,駕駛員將手柄轉(zhuǎn)到倒車(chē)檔后,系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng),超聲波發(fā)送模塊向后發(fā)射40kHz的超聲波信號(hào),經(jīng)障礙物反射,由超聲波接收模塊收集,進(jìn)行放大和比較,單片機(jī)STC89C51將此信號(hào)送入顯示模塊,同時(shí)觸發(fā)語(yǔ)音電路,發(fā)出同步語(yǔ)音提示,當(dāng)與障礙物距離不同時(shí),發(fā)出不同的報(bào)警聲,提醒駕駛員停車(chē)。系統(tǒng)框圖超聲波發(fā)送模塊驅(qū)動(dòng)電路AT89C2051顯示模塊語(yǔ)音電路比較放大倒車(chē)檔超聲波接受模塊器件介紹STC單片機(jī)是一款增強(qiáng)型51單片機(jī)，完全兼容MCS-51，還增加了新的功能，比如新增兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，多一個(gè)外中斷，內(nèi)置EEPROM，硬件看門(mén)狗，具有掉電模式，512B內(nèi)存等。還支持ISP下載，不用編程器，只要一個(gè)MAX232和一些廉價(jià)的元件就能寫(xiě)程序，可擦寫(xiě)10萬(wàn)次。因此是一款很好用的單片機(jī)。選用STC單片機(jī)的12大理由：01.與MCS-51單片機(jī)完全兼容：指令兼容，引腳兼容，因此易學(xué)；02.高保密性：無(wú)法讀出，因此無(wú)法解密，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首選；03.超強(qiáng)抗干擾能力：電源、I/O口、時(shí)鐘均有抗干擾措施，是工程應(yīng)用的首選：04.高可靠性，工程應(yīng)用的首選：05.低電磁輻射：06.超低功耗：07.在系統(tǒng)可編程，無(wú)需編程器，無(wú)需仿真器，節(jié)約投資；08.可遠(yuǎn)程升級(jí)和隨時(shí)升級(jí)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提升產(chǎn)品性能；09.強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力：無(wú)論拉電流還是灌電流，均優(yōu)于MCS-51單片機(jī)；10．高速度：0～80MHz，最高達(dá)90MHz。11．產(chǎn)品封裝形式多樣12．內(nèi)部資源更豐富單元電路超聲波發(fā)送模塊設(shè)計(jì)超聲波接收模塊設(shè)計(jì)報(bào)警電路設(shè)計(jì)顯示電路單片機(jī)系統(tǒng)超聲波發(fā)送模塊設(shè)計(jì)利用超聲波專(zhuān)用發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號(hào),并直接驅(qū)動(dòng)換能器產(chǎn)生超聲波。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須驅(qū)動(dòng)電路,但缺乏靈活性。本設(shè)計(jì)采用第二種方法產(chǎn)生超聲波,電路設(shè)計(jì)如圖8所示。40kHz的超聲波是利用單片機(jī)產(chǎn)生的。調(diào)節(jié)信號(hào)頻率,使之與換能器的40kHz固有頻率一致。為保證LM386具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力,宜采用+12V電源。CNT為超聲波發(fā)射控制信號(hào),由單片機(jī)進(jìn)行控制。圖8超聲波發(fā)送模塊電路

超聲波接受模塊設(shè)計(jì)超聲波在空氣中傳播時(shí),其能量的衰減與距離成正比,即距離越近信號(hào)越強(qiáng),距離越遠(yuǎn)信號(hào)越弱,通常在1mV～1V之間。當(dāng)然,不同接收探頭的輸出信號(hào)強(qiáng)度存在差異。由于輸入信號(hào)的范圍較大,對(duì)放大電路的增益提出了兩個(gè)要求：一是放大增益要大,以適應(yīng)小信號(hào)時(shí)的需要;二是放大增益要能變化,以適應(yīng)信號(hào)變化范圍大的需要。另外,由于輸入信號(hào)為正弦波,因此必須將放大電路設(shè)計(jì)成交流放大電路。為減少負(fù)電源的使用,放大電路采用單電源供電,信號(hào)放大和變換采用了一片LM324通用運(yùn)算放大器,前三級(jí)為放大器設(shè)計(jì),后一級(jí)為比較器設(shè)計(jì)。距離較近時(shí),兩級(jí)放大的增益已能夠輸出足夠強(qiáng)度的信號(hào)了,第三級(jí)有可能出現(xiàn)信號(hào)飽和,但距離較遠(yuǎn)時(shí),必須采用三級(jí)放大。合理調(diào)節(jié)電位器R27,選擇比較基準(zhǔn)電壓,可使測(cè)量更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。

報(bào)警電路設(shè)計(jì)報(bào)警是指當(dāng)?shù)管?chē)?yán)走_(dá)探測(cè)到的距離小于所設(shè)定的安全值時(shí),發(fā)出聲音提醒駕駛員,語(yǔ)音電路設(shè)計(jì)如圖9所示。SP端高電平發(fā)聲。顯示電路用三位LED顯示，動(dòng)態(tài)掃描顯示。P0口顯示數(shù)字，P2口位選。電路如圖10所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)本系統(tǒng)采用STC89C51來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CSB40系列傳感器及其他模塊的控制。單片機(jī)通過(guò)P1.1口控制超聲波的發(fā)送，然后單片機(jī)不停的檢測(cè)CSBI引腳，當(dāng)CSBI引腳的電平由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)就認(rèn)為超聲波已經(jīng)返回。計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時(shí)間，通過(guò)換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離。超聲波測(cè)距的硬件示意圖如圖11所示：誤差分析聲波傳輸速度與媒介的彈性模量和密度相關(guān),因此,利用聲速測(cè)量距離,就要考慮這些因素對(duì)聲速影響。在氣體中,壓強(qiáng)、溫度、濕度等因素會(huì)引起密度變化,氣體中聲速主要受密度影響,液體的深度、溫度等因素會(huì)引起密度變化,固體中彈性模量對(duì)聲速影響較密度影響更大,一般超聲波在固體中傳播速度最快,液體次之,在氣體中的傳播速度最慢。氣體中聲速受溫度的影響最大。聲波擾動(dòng)是機(jī)械的,聲波在傳播中帶有機(jī)械能量,聲能傳播的途中逐漸轉(zhuǎn)變成熱,從而出現(xiàn)隨距離而逐漸衰減的現(xiàn)象,稱(chēng)為聲吸收。聲波的頻率越高衰減得越厲害,傳播距離也越短,在給定的頻率下,衰減是濕度的函數(shù)。在室溫下,空氣中的聲速是345m/s,考慮反射式測(cè)量有2倍路程,采用1MHz的計(jì)數(shù)頻率測(cè)時(shí),對(duì)應(yīng)最小分辨力為0.172mm。這種分辨力可以滿足大多數(shù)工業(yè)測(cè)量場(chǎng)合。謝辭經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的查資料、整理材料、寫(xiě)作論文，今天論文終于寫(xiě)到了最后。求學(xué)期間的點(diǎn)點(diǎn)滴滴歷歷涌上心頭，時(shí)光匆匆飛逝，兩年多的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓我在大學(xué)的生活，得以劃下了完美的句號(hào)?！兜管?chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》課題得以完成，有太多的人給予我?guī)椭?在此我要感謝此次給予我支持和幫助的老師、同學(xué)和朋友們，我從他們身上學(xué)到了書(shū)本上學(xué)不到的許多東西。我要特別感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師韓老師，感謝她在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間耐心的指導(dǎo)與幫助。同時(shí)，論文的順利完成，離不開(kāi)其它各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。另