目录
一、绪论 (1)
（一）设计背景 (1)
（二）设计意义 (1)
（三）国内外研究现状 (2)
（四）主要设计内容 (3)
二、系统工作原理 (4)
（一）超声波的概念 (4)
（二）超声波传感器的特性 (4)
（三）超声波倒车防撞系统原理 (5)
三、系统硬件设计 (6)
（一）单片机的选用 (6)
（二）单片机系统 (7)
（三）外接采集节点模块电路 (8)
（四）超声波测速模块 (9)
四、系统软件设计 (12)
（一）单片机编程语言的选择 (12)
（二）主流程图设计 (12)
（三）倒车雷达报警器其他子程序设计 (13)
（四）超声波测距软件设计 (15)
五、系统调试 (17)
（一）焊接调试 (17)
（二）系统硬件电路调试 (17)
（三）软件调试 (18)
（四）测试结果与分析 (19)
六、结论 (20)
参考文献 (21)
一、绪论
（一）设计背景
自从数字计算机在上世纪中叶诞生以来，电子信息技术的发展历经了很多次的重大变革，人类社会随着工业化及电子信息化技术的高速发展而迈入了新知识经济时代，数字计算机技术和英特网技术的广泛应用，进一步推动了办公自动化技术的繁荣发展。
进入21实际以后，自动化技术逐渐的迈向人工智能的技术方向，人工智能技术已经已经在日常生活的
方方面面中被广泛应用，特别是在汽车领域，人们对汽车智能化的需求会不断，汽车工业为了实现智能化而使用了嵌入式的系统嵌入式的特点就是它能与整个系统相互呼应在一起，而不是单独存在的，这就是它与计算机的不同之处，它被应用的地方非常广泛，比如系统和设备里面，它与它们共同构成一个有机的组成部分。
最近这些年以来，我们国家各个城市之间的交通通行压力日益严重。而导致的交通事故逐渐递增，这样成为了人们日常出现所要面对的重要问题，在车辆的日常使用当中，不可避免会出现各类事故情况，其中事故概率发生最高的是在车辆进行倒车操作的时候。在倒车时，由于倒车镜存在视线死角，因为各种不同的因素引起的实现模糊等，都是引起在驾驶员倒车过程中出现事故的主要原因。为了解决这种问题，避免在倒车中发出碰撞的交通事故，设计了一款基于微型处理器的倒车报警系统。
微处理器倒车报警系统，即为日常所说的倒车雷达，其作用是通过声音或者显示屏等方式辅助驾驶员进行倒车操作，帮助驾驶员避开车辆后方及停车地点附近的障碍物。倒车雷达算是汽车一直辅助的安全设备，它可以解决我们在驾驶汽车中的一大痛点，就是倒车的问题，以往驾驶员都是通过探头的方式观察后方的情况，特别是在恶劣天气的情况下是及其的不方便，并且容易发生危险，有了倒车雷达，这些问题都可以解决，及时汽车行业的进步也为司机提高了方便安全的驾驶体验。
（二）设计意义
本次设计是结合市场前景与市场需求和相关的技术，进行设计价格不贵，使用方便的倒车雷达。它在整个倒车过程中充分发挥着它的价值，它可以非常准确的检测和非常完美的呈现出来具体的数值，同时，在倒车时低于设定的安全距离会发出语音报警，提醒驾驶人员及时刹车。本设计投入实际应用后对于各类公共汽车、载货运输汽车等视野存在严重盲区的大型汽车具有非常好的辅助驾驶功能，减少其因为不良的驾驶视野所可
能发生的驾驶事故。
（三）国内外研究现状
1、国外研究现状
通常，人们普遍认为超声波第一次试验是，这是人类第一次产生高频有效的声波。近三十年来，超声波一直未为世界所知，而由于那个时候电子技术一直停滞不前，超声波技术的发展也一度收到危机，历经一战，超声波检测日益受到重视。法国队的布朗在水下进行了一次相对低频的超声波实验，该方法可用于潜水艇水下轨迹探测和水下通讯。
1934年，索科洛夫首次发表了用液体罐渗透法进行物理勘探的结果。他使用了各种各样的探索方法，因为它有很强的适用性，其监测结果很容易被世人所接受。这种办法不但能用手工监测，还可与选用
非常先进的自动化技术完成监测，基于相同的基本原理，开发了成千上万其它的仪器设备，而且完成了许许多多改进和增强。在超声无损检测领域，现阶段，脉冲回波信号系统的开发仍是超声无损检测中应用最多的。
80年代中后期，华侨大学的某一位研究者对一种回波轮廓完成了探究并提起了轮廓分析方法。方法通过检测两种波的包络曲线来获取回波的起始点，求解后超声传播的时间越来越精确，此外，还应用了数字信号处理技术和小波变换的原理，提高了传输精度。也有大量的文献对此进行研究。这类解决办法都获得非常大的顺利。
德国人Bergrnann在他的著述《ULTRASONIC》中，介绍了非常多关于超声波开始被研究的时候的相关内容，该内容一直到现在都有很高的行业地位，并对后来的超声波测距系统精度和实时性问题的研究起到了非常重要的战略意义。
2、国内研究现状
2000年以来，我国汽车倒车雷达逐步发展壮大。从奔驰和宝马的独家使用，成为大多数汽车的标准装备。历经这些年的发展，倒车雷达技术的应用与发展经历了三个阶段，几代技术的应用不断完善，和成熟，而汽车倒车雷达的关键之一便是超声波测距系统，与欧美发相比较，现阶段在我国所开发出的超声波传感器在性能指标上拥有了非常大的提升，可是精确度各方面依然很技术滞后。高速运行和高
效化是二十一世纪企业的特征，此类基本都是需要建立在高质量的基础之上，精确度作为高品质的一种发出关键的技术指标，必须更为积极主动的去探究。此外，目前国内应用于各领域的高精度超声传感器都需要在海外购买。在很多方面牵制了在我国工业生产的发展壮大，使工业生产线投入成本上升的特别大，因为工业生产的发展及其成本费开支的牵制，随着超声传感器系统的发展和应用，迫切需要我国在这方面加大投入。其中之一是用简单的光学方式观察由超声波在液态表层上产生的波浪纹。
（四）主要设计内容
汽车倒车雷达本课题主要进行的是基于单片机的倒车雷达系统的设计，在对倒车雷达系统进行了全面的了解在掌握它实现原理的基础上完成硬件和软件的设计，以AT89C51单片机作为最主要的控制器，运用超声波传感器功能模块对障碍物进行检验和采集数据，AT89C51单片机处理后的数据通过液晶显示屏实时显示距离，当小于安全距离语音报警。具体内容如下：
（1）通过查阅倒车雷达系统的相关资料，确定系统方案
（2）进行具体的AT89C51单片机控制电路的设计，实现所要求的功能。
（3）进行超声波模块电路的设计，实现距离的测量。
（4）进行系统程序的编写。
二、系统工作原理
（一）超声波的概念
当物体振动且振动频率在20 Hz 至20 KHz 之间时，就会产生声音。如果要借助超声波进行扩展，振荡频率必须超过20 kHz 的机械波长。超声波可以说有两种不同的形式。超声波是在柔性环境中由机械振动产生的。一种是纵向振动（通常称为纵波），另一种是横向振动（通常称为横波），垂直振动是这种情况下使用最广泛的类型。它也可以以固体、液体或气体形态中传播。三种介质中，超声波传播速度不同，在实际传播过程中还可以发生折射、反射，速度会逐渐降低。比如超声波在传播时，产生的频率会很低，可能几十KHz，关断速度会比较快。以液体或固体形式传播时，超声波的振动频率较高，速度逐渐降低。与空中传输相比，传输距离相对较长。使用超声波时，应从相反方向产生超声波接收。满足这些条件的功能设备通常是超声波换能器。超声波传感器具有接收器，超声波传感器用于发送和接收声波。一般来说，有两种超声换能器。其中之一是超声机械阶段，如气哨、电动坦克和哨子。另一种方法是利用磁化等电子设备产生超声波。
（二）超声波传感器的特性
主要特性包含有：频率特性和指向特性。
1、频率特性
图2-1 超声波传感器的升压能级和灵敏度
最好使用接近40 kHz 的平均交流电压来激励超声波换能器。这是因为在40 kHz 频率下，压力水平和由此产生的40 kHz 机械波在两侧最高且最强，频率水平迅速下降。
2、指向特性
对于最常用的超声波传感器来说，内部压电板是一块小板，可以利用表面上的点作为振动源，并沿着振动源发射波。超声波相机发出的具有一定声压的波是有方向性的。
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