基于单片机的倒车雷达系统硬件设计
摘要
当科学技术的程度越来越深，倒车雷达这新兴产物逐渐成为汽车不可或缺的一部份。倒车雷达经过显示了系统测量的距离与及时的报警来提醒司机注意周围阻碍物的一种倒车辅助系统。倒车雷达在开车时候对人们起着十分重要的作用，因此对倒车时候的预警研究起着相当重要的作用。
首先我对近几年的很多资料进行查看，其次对一定量的市场进行考察，最后在图书馆查阅了大量的资料，认真地涉猎了一些测距的基本原理，还有熟悉了一些单片机系统设计的相关资料，本人在此文中设计出了一种基于单片机的简单倒车雷达系统。本设计中采取了以STC12C560S2作为倒车雷达的主控芯片，操控超声波测距原理测量距离，并使用LCD1602液晶显示屏进行显示，通过距离矢量到达阙值时，蜂鸣器发生报警，3LED灯变化颜来提醒司机注意。除以上功能，还准备使用温度传感器DS18B20感知测量环境的温度，对测量得到的距离进行温度补偿校正。对比其他倒车雷达设计，本设计中测量部分更加准确，报警系统更加迅速这几项优点。
关键词：倒车雷达；STC12C560S2单片机；超声波测距；DS18B20温度传感器。
目录
一、引言 (1)
（一）研究背景和意义 (1)
（二）国内外研究现状及分析 (1)
（三）研究意义 (3)
（四）本设计的特点 (3)
二、总体设计及基本原理 (4)
（一）设计思路 (4)
汽车倒车雷达
（二）基本原理 (4)
（三）系统方案设计 (5)
三、测量仪的硬件电路设计 (6)
（一）单片机的选用 (6)
（二）测距模块元件的选用 (6)
（三）温度模块元件的选用 (7)
（四）显示模块器材的选用 (7)
（五）报警模块元件的选用与论证 (8)
四、测量仪的硬件电路设计 (9)
（一）单片机的电路设计 (9)
（二）测量模块电路设计 (11)
（三）显示电路设计 (12)
（四）报警电路设计 (13)
（五）晶振电路，复位电路及开关电路设计 (14)
五、总结 (15)
参考文献 (16)
一、引言
（一）研究背景和意义
经过这些年我国的经济调整，伴随着我国汽车行业的快速前行与人们生活状态和水平的提升，我们国家的私人汽车量在不断提升，马多了，士兵自然也就多了，我们国家对驾驶人员的需求也越来越多，随之，越来越多的人都拥有了驾照。曾经宽阔的马路变的车水马龙，空旷的停车位取而代之的是一辆辆崭新的“座驾”。以前空旷的停车环境慢慢的消失，代替它出现的是拥挤的马路，窄小的巷子，车流涌动的停车场。驾驶员的倒车环境从优走向良甚至差。在此，我发现，在汽车事故中有很大一部分的比例为驾驶员倒车时的前瞻后顾不及时导致事故发生，所以解决好倒车时汽车后视能力不足的问题可大大降低汽车事故的发生。
在过去20至30年中，设计师们的理念如“金刚钻”理念，他们觉得只要车子越坚固，就能无坚不摧，所以他们将车子设计的十分坚固，他们使用能使汽车更坚硬的材料改装车子，而人们也像他们想的那样买安全性能高的车，从而减轻事故中汽车的损坏，对人身体的伤害。俗话说的好，事物的一切要从本质出发。损坏减少不如从根本上降低损坏的几率，假使我们使得事故率降低，将事故离在原地，不让它发生，则可在安全领域有较大的突破。
（二）国内外研究现状及分析
倒车雷达预警系统按照提醒方法上可分为两种，分别为1.视觉提醒，2.听
觉提醒；随着科技的发展，比起以前复杂的走线式倒车雷达预警系统，越来越多的汽车选择新型的无线式倒车雷达预警系统。从功能上看，两者并没有什么区别，改变的仅仅是连接方式。将它们两者剖析做对比，无线倒车雷达预警系统的主系统和显示器采用无线技术连接，传递方式简单，无需改造车内原有的面貌。但是，无线传播的方式很容易被干扰，所以无线倒车系统还没有大面积普及，有线倒车系统仍占主流。倒车雷达预警系统的报警方法，目前主要有如下几种：
(1)电子声报警：通过蜂鸣器的鸣叫声来提醒司机车与测量地方距离已到阙值。优点是不影响司机视线，缺点是有一定延迟，不够准确。
(2)人声报警：指通过喇叭产生的人的声音来提醒司机，与电子声基本一致。但若果距离发生变化过快，内转换容易出现问题，影响驾驶员。
(3)数字显示：指在液晶显示器上数字化的显示出测量地方与车的距离，优点是快且准，缺点是影响驾驶员的视线，易出事故。
经过查阅资料及网上搜寻，这几年内，伴随着技术不断更新和驾驶人员使用后的想法与改进，倒车预
警一共有着六代的进步与进化。一代倒车预警系统，当年大街小巷的车上都会有六字真言“倒车了，请注意”这是倒车预警的第一代作品，现在仍然有一小部分的货车还在用它。驾驶员在汽车上挂上倒档，它就会重复地响起，提醒着身边的物体。现在我们看来，一代倒车预警对驾驶员只有间接地帮助，让周围的人散开，不算是真正意义的倒车预警。二代倒车预警系统：它使用了蜂鸣器不同频率的鸣叫提醒司机不同距离，到这里倒车预警系统才真正意义上被使用。在驾驶员倒挡挂上后，此时若是车后1.5米-1.8米处有阻碍物体，提醒模块就会开始鸣叫。鸣叫声越急促，则代表着车子越来越靠近障碍物。在这一个时期，倒车雷达预警系统仍处于可升级状态，还没有语音报警系统，更没有模块显示车尾与阻碍物的距离。三代倒车预警系统：利用数码波段显示具体距离。三代倒车预警系统比第二代的效果要好太多，在车内即可标示出阻碍物体和车尾间的距离。若是固定物体，在车尾后1.8米时开始显示；若是生物（人），在车尾后0.9米开始显示。三代倒车预警系统拥有两种报警的方式，数码管可以显示出来倒车雷达中的距离模块和障碍物间的距离数字，另外，波段显示产品使用三种不同的颜来区分不同的距离段：绿颜表示的是处于安全距离，黄颜表示的是处于警告距离，红颜表示的是处于危险距离，立刻需要停止倒车。第三代倒车预警产品把数码和波段放在在一起使用，确实有很好的效果，但是，影响了汽车内部环境的美观性。四代倒车预警系统：液晶和荧屏动态的显示。第四代产品发展有了跳跃性，尤其是屏幕显示开始使用动态显示。驾驶员从点火的那一刻起，显示器上就会出现汽车的模拟团以及此车四周的阻碍物及阻碍物与汽车距离，外观小巧精致，驾驶员可以将它装在自己周围的任何一个眼和耳都可看到和听到的地方。虽然它用起来十分简便，不需要说明书和学习操作方
法，但它过于敏感，外界条件很容易影响到最终的检测结果。第五代倒车预警系统：即是我们常用的“魔幻镜倒车雷达”。它采纳了现代技术中最先进的，拥有先进高速处理器的它，可快速且准确地测量出在2米之间的阻碍物，并使用几种不一样的声音报警方式和直接的对驾驶员进行提醒。六代倒车预警系统：整合影音系统。它
在第五代倒车雷达预警系统的原有物上更新了更多的属性，属于第六代雷达预警，是为少数的高级轿车特制出来的。从外形上我们看到，这套系统比第五代雷达更加小巧精致；从别的方面来看，它不但拥有第五代雷达系统的一切优点，还与汽车影音系统综合在一起，比起第五代雷达升级更新了许多。
（三）研究意义
综上所述，一种以微型处理器作为核心处理器，伴随着超声波技术来完成无线测距的新一代倒车雷达预警系统应势而出。基于单片机的倒车新型雷达即是俗称的泊车狗，是驾驶员在泊车时候使用的辅助装备。在驾驶员进行泊车任务时，新型倒车预警系统使用超声波模块测量出超声波模块与阻碍物之间的长度，当测距模块和阻碍物体之间的S到了设置的预警阙值时，预警系统使用数码管及时地表达出距离。当测距模块离阻碍物物的距离达到了设置的预警阙值时，预警系统开始报警，以提醒开车人，帮助开车人安全的完成泊车任务。随着科技的发展，一些过时的测距手段在很多时候已无法帮助人们，例如在测量井，液位，管道长度等时候，过时的测距手段根本无法完成这些东西的测量。于是，一种
新的测距方法诞生了——非接触测距。声波测距就是一种不用接触的测量方式，这个方式拥有受干扰条件少的优秀之处，计算了测量声波在发出和收回时候的时间差，用速度和时间算出距离。对需要测量的物体无损害。并且影响超声波传播速度条件少，超声波速度在很大条件下都不会发生太大。超声波测距从被人们发现后，人们越来越倾向于使用这种新型方法进行工作。超声波在现在的测量生活中扮演的角越来来重要，加上国家的飞速发展，科技的不断完善，越来越多的场合需要超声波测距的出现，一些新兴的产业也很常见超声波测距。
（四）本设计的特点
本次的设计结合以前的很多设计方案，加上自己开车的亲身体会，即保留原本的“嘀嘀”声，我们还在原本的设计上加了如同“红绿灯”一般的颜提醒设备，而且使用了LCD1602液晶屏显示距离，使距离数字化，更加人性化。为了减少超声波在不同温度下所产生的误差，我们在设计中加入了温度传感器，以便对检测结果进行校正，来减少不同温度下产生的误差。还有最重要的一点，本设计成本较低，比起其他预警系统，不仅有精准的数据，而且成本少了很多。