1、鄭州航空工業管理學院本科生畢業設計（論文）開題報告畢業設計題目：基于單片機的汽車倒車測距儀的設計學 院：機電工程學院專 業：電氣工程及其自動化班 級：七（3）班學生姓名：馬銀臣學 號：100607320指導教師：郭廣頌2014年3月30日汽車倒車測距儀的研究一、課題研究的目的和意義 隨著我國經濟的飛速發展，交通運輸車輛的不斷增多，由此產生的交通 問題越來越為人們所關注。由于倒車后視鏡有死角，駕車者目測距離有誤差， 視線模糊等原因，倒車事故發生的頻率遠大于汽車前進時的事故率。倒車事 故不僅會對自己的車和他人財物造成損傷如果傷及兒童更是不堪設想。有鑒 于此，汽車產品家族中，專為倒車泊車而設計的“倒

2、車測距儀”應運而生。 經過調查，絕大部分非職業汽車駕駛員都希望有一種能發現汽車尾部障礙物 的“后視眼” 。倒車測距儀的加裝可以解決駕駛人員的后顧之憂，大大降低倒 車事故的發生。倒車測距儀是一個由單片機控制的汽車泊車安全輔助裝置。該測距儀講 單片機的實時控制及數據處理功能，與超聲波的測距技術、傳感器技術相結 合，能夠測量并顯示車輛后部障礙物里車輛的距離，同時用間歇的“嘟嘟” 聲發出警報， “嘟嘟”聲間隙隨障礙物距離的縮小而縮短，駕駛員不但可以直 接觀察到顯示的距離，還可以憑聽覺判斷車后障礙物離車輛的遠近，解除了 駕駛員泊車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并可以幫助駕駛員掃 除視野死角和視線

3、模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。本文介紹了一種基于單片機的超聲波測距倒車輔助系統，該系統可以精 確測得車尾與障礙物的距離，指導司機安全倒車。二、課題研究的主要任務和預期目標1主要任務及要求 設計一個微機控制的汽車倒車測距儀，能測量并顯示車輛后部障礙物離 離縮短而縮短，駕駛員不但可以直接觀察到檢測的距離，還可以憑聽覺判斷車輛的距離，同時用間歇的“嘟嘟”聲發出警報，嘟嘟”聲間隙隨障礙物距車后障礙物離車輛距離的遠近。需完成以下內容：（ 1）確定設計方案；（ 2）選擇合適的測距方法；（ 3）根據系統的設計要求，選擇合適型號的芯片及元器件；（ 4 ）設計以單片機為核心的控制程序；（ 5 ）電路板及其結構的

4、設計；（ 6）進行系統的調試，完成最終的設計。2預期目標完成全部設計內容，進行硬件制版和軟件設計三、設計方案1方案選擇：目前常見的測距傳感器，主要有紅外傳感器、激光傳感器、超聲波傳感 器。按照常規技術的應用有以下三種方案可供選擇：方案（ 1）紅外傳感器測距其原理是傳感器的紅外發光管發出紅外光，光敏接收管接收前方物體的 反射光，接收管接收的光強隨反射物體的距離變化，據此判斷前方是否有障 礙物并根據接收信號的強弱判斷物體的距離。方案（ 2）激光傳感器測距它是利用激光的單色性和相干性好、方向性強等特點，以實現高精度的 計量和檢測，如測量長度、距離、速度、角度等。激光測距在技術途徑上可 分為脈沖式激光

5、測距儀和連續波相位式激光測距。脈沖式激光測距原理與雷 達測距相似，測距儀向目標發射激光信號，碰到目標就要被反射回來，由于 光的傳播速度是已知的，所以只要記錄下光信號的往返時間，用光速乘以往 返時間的二分之一，就是所要測量的距離。方案（3）超聲波測距超聲波就是空氣中傳播的超過人類聽覺頻率極限的聲波。其原理猶如蝙 蝠，從嘴里發出超聲波，當超聲波遇到小昆蟲時，它的耳朵能夠接收反射回 波，從而判斷昆蟲的位置并予以捕殺。超聲波傳感器的工作方式是通過發送 器發射出來的超聲波被物體反射后傳到接收器接受來判斷是否檢測到物體 的。根據以上的性能比較，我們能看出激光傳感器是比較理想的選擇，但是 其價格較高，不易為

6、大眾所接受。考慮到車輛行駛過程中，測距應當有較強 的抗干擾能力和較短的響應時間，最終選擇方案（3）。系統的總體結構框圖如圖1所示。圖1系統總體結構框圖2 方案實現：由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而 超聲波經常用于距離的測量。超聲波測距儀廣泛應用于一些工業現場的位置 監控、移動機器人的自動避障行走、汽車倒車、建筑施工工地，也可用于液位、井深、管道長度等的實時測量。測量范圍視設計電路和整體結構的不同 一般在0.1010m之間，測量精度約 1cm左右（特殊設計可超出此范圍）。本系統采用超聲波測距原理，由發射器、接收器和信號處理裝置三部分 組成。通過超聲波發射裝置發出超聲

7、波，根據接收器接到超聲波時的時間差 就可以知道距離。超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時 開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接 收器收到反射波就立即停止計時。（超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離（s），即： s=340t/2 ）。作為一種非接觸式的檢測方式，和紅外、激光、無線電測距相比，由于 超聲波具有穿透性較強、空氣傳播衰減小、反射能力強的特點，所以超聲波 測距具有在近距離范圍內不受光線和雨雪霧的影響、結構簡單、制作方便、 成本低等優點。高速的單片機微秒級的機器周期，可實現較精確的時間

8、測量。四、課題進度安排1. 第一周：熟悉課題2. 第二周：查閱資料3. 第三周：完成外文翻譯4. 第四周：完成開題報告5. 第五周：完成超聲波發送模塊的硬件設計6. 第六周：完成超聲波接收模塊的硬件設計7. 第七周：完成 LED 顯示模塊的硬件設計8. 第八周：完成 LED 顯示模塊的硬件設計9. 第九周：完成超聲波發送模塊的軟件設計10. 第十周：完成超聲波接收模塊的軟件設計11. 第十一周：完成 LED 顯示模塊的軟件設計12. 第十二周：完成 LED 顯示模塊的軟件設計13. 第十三周至第十四周：調試14. 第十五周：撰寫畢業論文15. 第十六周：準備答辯參考文獻：1 沈紅衛單片機應用系

9、統設計實例與分析 M 北京航空航天大學出版社， 20012 張毅剛單片機原理及應用 M 北京：高等教育出版社， 20013 楊恢先，黃輝先單片機原理及應用 M 上海：復旦大學出版社， 20024 徐淑華，程退安，姚萬生單片機微型機原理及應用 M 哈爾濱：哈爾濱工業大學 出版社， 19945 戴佳，戴衛恒 51 單片機 C 語言應用設計實例精講 M 北京：電子工業出版社， 20076 何立明單片機應用系統抗干擾技術err、/人 rr_ 1.尺& 力宀 _ /山厶丄口 亠J /山、【L 、M 北京：北京航空航天大學出版社，-r、【、八 丄匚 r. ?,.-ph t r r rirA rj r a 20007 涂時亮等編 單片微機軟件設計技術M 重慶：科學技術文獻出版社重慶分社，20038 邦田電子電路實用抗干擾技術 M北京：人民郵電出版社， 1994 .349 童詩白，華成英模擬電子技術基礎M 北京：高等教育出版社， 200110 夏路易，石宗義電路原理圖與電路板設計教程PROTELL99SEM 北京：北京希望電子出版社， 200211 高鵬，安濤，寇懷成電路設計與制版 PROTEL99 入門與提高 M 北京：人民 郵電出版社，