摘 要：使用超声波雷达的汽车主动避撞系统可以探测一定距离的障碍物，以帮助驾驶者判断车与其他障碍物的距离，降低交通意外发生的概率。在此背景下，设计了以STM32F103ZET6单片机为核心，该系统通过超声波雷达检测出距离，与内部温度采集模块进行温度补偿，在显示模块中同时监测距离和温度，但距离小于一定值时报警模块可实现报警功能，该系统具有稳定的性能，性价比非常高。
关键词：单片机；超声波雷达测距；OLED显示屏
1引言
在交通逐渐拥挤的趋势下，智能主动避撞系统应运而生，它能通过摄像头，超声波雷达，红外线，雷达，激光等技术来自动侦测车与其他物的距离，并且在距离达到临界的时候可以通过震动或声音发出警报来提醒驾驶员。车载超声波雷达防撞系统是通过单片机将各种设备包括传感器等连接起来，具有高智能化高集成度，集声，电，机为一体从而实现了对交通运输的自动化和智能化，它可以应用于所有车辆，主动避撞系统的目的就是为了提高所有驾驶人和乘客的安全系数，并给予更好的驾驶便捷性和舒适性。
2基于超声波雷达的汽车主动避撞系统设计
2.1总体设计思路和方法
2.1.1设计思路
主动避撞系统如今是所有交通工具不可缺少的设施之一，本次研究的主动避撞系统是由超声波雷达来实现测距。该车载超声波雷达防撞系统的工作原理是在汽车尾部装上超声波雷达测距仪，当有障碍物靠近的时候，超声波雷达测距仪就会发出信号，当信号触碰到障碍物就会反射给超声波雷达测距仪，同时主控芯片单片机进行会对超声波雷达测距仪发射和返回来的信号进行记录并处理，然后与内部温度检测仪出的温度进行温度补偿，从而计算出汽车和物体之间的距离。
2.1.2超声波雷达测距处理方法
超声波是波长低于2cm的机械波，也是频率高于20KHz的声波，超声波雷达广泛应用与医疗和工业上，它必须依靠介质进行传播，由物质振动而产生的，所以无法存在于真空（如太空）中，所以无法在真空中使用超声波，但仍然可以使用和电磁波有关的设备，对电磁
波技术进行利用。由于环境温度对超声波的在空气中传播的速度影响比较大，所以计算时要考虑到当前环境温度来对超声波速度进行微调以提高测量的精确性，超声波的传播速度和环境温度的表达式为：
汽车防撞系统 V 式2.1
上式中，V为超声波在空气中受环境温度影响后的传播速度，Vo是超声波在零摄氏度时传播速度，约等于331.45m/s，T则为环境摄氏温度，然后由超声波的测距表达式：
式2.2
上式中，S为汽车与其他物体之间的距离，V为式2.1代入，T则是超声波在空气中的传输时间。
2.2设计方案及可行性分析
基于单片机的车载超声波雷达防撞系统的主要作用就是当交通工具在驾驶的时候，防撞系统会及时检测到周围的障碍物并及时提醒驾驶员。车载超声波雷达防撞系统主要由主控芯
片STM32,超声波雷达，温度检测模块，显示模块和警报模块组成。首先开机启动电源以提供电力，超声波雷达检测出车载与其他物体的距离传送到编程好的单片机进行处理，温度检测模块检测出环境温度，并对检测的距离进行温度补偿，再将车与障碍物的距离和当前环境温度显示在显示模块上，但车与障碍物距离过小时会触发警报模块发出警报声，led灯也会由绿转红，以达到警醒驾驶员的目的，且随着距离越近，警报声音越频繁。
结合以上的基本要求，该车载超声波雷达防撞系统的大致设计功能图如图2.1所示：
图2.1系统功能设计图
3硬件设计
本章主要讲述车载超声波雷达防撞系统的硬件实现，该系统主要包括STM32F103ZET6单片机，超声波雷达模块HC-SR04，0.96寸的OLED显示屏，内部温度检测模块，报警模块蜂鸣器以及两盏LED灯。
3.1主控芯片
3.1.1芯片简介
本系统选择STM32F103ZET6作为单片机，该单片机的闪存高达1MB,其CPU的速度也高达72MHz，内部有CAN和USB全速接口，串行单线调试和JTAG接口。STM32的ARM处理器都具有非常优秀的性能，可以实现在低功率、低电压中工作。该单片机可广泛应用于电子设备，电动机驱动以及PC和游戏等应用。
3.1.2芯片特性
单片机STM32F103ZET6具有许多特性，它具32 位RISC引脚、SRAM高达96Kb、电源达到2V至3.6V，该单片机具有出的实时表现，卓越的功效和新型的外围设备，集成度高，可以跨族引脚，其外围设备和软件兼容性高。
3.2超声波雷达模块
3.2.1超声波雷达模块简介
本系统使用HC-SR04超声波雷达模块来进行测量距离。该测距模块具有稳定的性能，而且价格比较便宜，性价比非常高。该模块具有2cm-400cm的距离测量，可实现一般的近距离测量，只需要给模块提供10㎲的TTL脉冲信号就能开始进行测距。该测距模块主要超声波雷达发射器，接受器和控制器组成，该模块用分体式探头来发射和接受信号。
3.2.2超声波雷达模块使用
超声波雷达测距检测模块的工作主要过程如下；首先单片机给TRIG输出一个高电平信号，模块内部的控制单元就会产生脉冲信号，触发超声波雷达发射探头发出超声波雷达信号，同时ECHO会输出一个低电平，当超声波雷达测距的接受器接收到遇到障碍物发射回来的超声波信号后，ECHO就会输出一个高电平，ECHO低电平信号持续的时间就是超声波在空气中的传输时间。为了提高测距的准确度，采样五次超声波在空气中的传输时间，并取其平均值，再和内部温度传感器测出的环境温度进行温度补偿，就可以更大限度地降低车载和障碍物距离的误差值。
3.3内部温度采集模块
3.3.1内部温度采集模块简介
本系统所控制的开发板自带一个内部温度传感器，该传感器可检测的温度范围非常可观，但检测的精度就比较差。内部温度传感器无法直接检测温度值，要通过ADC将温度传感器的电压值转换成数字值，因此在检测环境温度之前，必须先激活ADC的内部通道，将ADC_CR2的AWDEN位(bit23)设置为1来启动内部温度传感器，再与ADC的通道16连接，并读取该通道的值，该值就是内部温度传感器返回的电压值。根据这个值，就可以计算出目前的温度。计算公式:
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