毕业设计（论文）开题报告
电子信息与电气工程学院 2015届
题 目 基于单片机的超声波测距倒车雷达设计 课题类型 设计 课题来源 自拟题目 学生姓名 学 号
专 业 电子信息工程 年 级 班 指导教师 职 称
填写日期：2015年 1 月 10 日
一、本课题研究的主要内容、目的和意义 目前，我国新入驾驶员的比率达到了11%，总的驾驶人数量高达2.3亿人其中女性驾驶人占18.96%。现今我国人口老龄化的程度不断加剧，高龄驾驶员变得越来越多，这本身就是对交通问题的一大考验，毕竟随着年龄对人类的身体机能有着不容违抗的影响。而且驾驶员当中大部分都是生活在都市中的，狭小的车位，拥挤的车道，繁杂的人流等等这些城市的象征无一不是现年交通事故频发的原因，而其中倒车事故尤为之多，倒车时首先会闲置驾驶员的感官，不止是可视范围变小了，随着可视目标的突然转变，很可能会让驾驶员出现视觉距离误差，感官模糊等情况，所以当车辆向后行驶时，意外发生率要远大于车向前行驶时的概率。而事故则带来很多麻烦，比如撞了别人的车，撞了消防水龙头，如果孩子受到伤害则是灾难性的麻烦，因此,有什么能够对倒车事故进行防范的显得尤为重要，倒车雷达就这种必然的趋势下应运而生，通过直观的显示与突发性的报警来对驾驶员进行预警，从而解决倒车时的各种问题，大大提高驾驶安全。 在本设计中倒车雷达是利用超声波测距来实现的，超声波具有空气中传播距离远，传播过程中有着不错的抗干扰能力，而且能量消减的慢的特性。已知超声波在空气中的传播速度和测出来的往返时间来测量车尾与障碍物之间的距离，然后通过LCD显示器与YF017语音芯片来直观的显示出距离障碍物的距离数值并根据设定的危险距离值进行判断与预警，从而达到倒车雷达应有的作用，减少交通事故的发生。 二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向） 因为对倒车雷达的需求突然增大，倒车雷达迅速发展的时期可以说只是几年的时间，在仅仅的几年时间就大概经历了六个阶段的改进，从单单对外语音提示到现在有了质的飞跃。这些阶段的变化大概如下。 第一阶段：对于从那段时间走过来的人，肯定都耳熟能详一句话：“倒车请注意”！是的，这就是倒车雷达的最初期产品，也就是第一阶段的产品，即通过喇叭来进行提醒。只要司机挂上倒车档时就会响起用来提醒车后的行人。但是这只是一个单纯的对外的语音提醒装置，并不能起到倒车雷达的作用，只是其在进化的历程中的一个淘汰品。 第二阶段：这一阶段则只是单纯的通过嗡鸣来对驾驶员进行警示，当司机倒车时，如果车后危险距离内有障碍物时，嗡鸣器就会进行预警，但是只能单纯的让司机知道后面有障碍物而已，所以这一代产品也很快被淘汰，毕竟对司机的帮助并不大。 第三阶段：这一阶段比上阶段进不了许多，通过数码波段能够显示车子距障碍物的具体距离，而且后方是物体与人时会从不同距离开始显示。第三阶段的产品相对来说比较实用，但是其不太美观，影响我们的观感。 第四阶段：这一阶段终于通过液晶屏幕来直观的显示了，司机不用挂倒车档，单单发动汽车以后就能在液晶屏幕上出现汽车周围的障碍物距离，色彩鲜明清晰，外表美观大方，可以在车前很多地方安装，方便快捷，但是其灵敏度过高，所以对外界的干扰抵抗是一个严重的问题，经常会出现报错的情况。 第五阶段：这一阶段的倒车雷达有一个好听的名字：魔幻镜倒车雷达。它基本包括的前几代的所有优点，在告诉电脑的控制下再加上先进的仿生超生雷达技术，能够在任何时间精确的测量障碍物，并且通过直观的显示以及不同程度的声音来提醒司机。这一阶段的倒车雷达即使是如今也是相当受欢迎的。 第六阶段：这一阶段是在之前的基础上进行改善与加强之后造就的产品，可以说是高档车的专用雷达，相较之之前的产品，这一阶段的更精细美观，功能更加充足，除了之前所具有的功能，还增加了影音和DVD等影响的播放功能，可以说更加的舒适家居化。 到目前为止，通过国内外许多的学者的研究，已经让倒车雷达越来越准确，反应速度越来越快，并且对各种干扰的抵抗越来越强，从另一个方面来看，现在驾驶员与日俱增，所以此类产品的需求也是越来越大，已经变成了时代的趋势，跟随着时代的迁移，他的前景与意义也越来越广阔。
三、 拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证 一、方案选择 目前常用的测距方法有以下几种： (1).激光测距：它是利用激光的特性与优点，根据已知的光速和测出来的时间来测量和障碍物之间的距离。简单，精确，并且对干扰有不错的抵抗能力。 (2).超声波测距：类似于激光测距的原理，只不过把光在空气中的传播换成了超声波，在忽略微小误差的前提下，通过已知的超声波在空气中的传播速度和传播时间来计算到物体之间的距离。如此来看通过超声波也能够简单的达到测距的目的，而且相较于其他的测距方式还拥有着更实惠的价格。 (3).微波雷达测距：根据电磁波反射的特性来测量其与障碍物之间的距离，但是其最大的缺点是很容易受到电磁环境的干扰，大大影响其测量的能力与准确度。 (4).利用CCD摄像系统来帮助驾驶员了解倒车路径上的障碍物而此系统是由电视监视器和CCD摄像头相互配合组成的，这种方法尤为的直观，让人能够如眼睛直接观看一般，但是价格太高而且环境适应性比较差。 综上所述，超声波测距具不但有不错的抗干扰能力和较短的响应时间而且拥有更便宜的价格。虽然能看出来激光传感器是比较理想的选择，但是它的价格却比较高，而且安全度不够高。所以这里选用超声波测距的方案。 二、可行性论证 超声波测距原理如下： 超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。 测距的公式表示为：l=t*c 式中l为测量的距离长度，c为超声波在空气中的传播速度，t为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。就整体而言简单而明了，所以该方案可行。超声波测距系统的原理框图如图1所示。 距离计算 与 显示单元 超声波发射单元 目 标 物 超声波接收单元 图1 超声波测距系统的原理框图 四、预期结果（或预计成果） 此次设计的倒车雷达由STCC51单片机、超声波发射器和接收器、YF017语音芯片以及LCD显示器组成。通过对发射与接收到的数据进行处理以及中断处理，计算出距离障碍物的距离，再通过LCD显示出来，以及语音模块的语音预警,本系统能达到倒车雷达的作用，准确并快速的对障碍物进行探测并反馈给驾驶员令其予以回避。 在软件方面，包括超声波发发射程序、超声波接收程序中断程序和显示子程序以及最重要的主程序。通常较复杂的汇编算法一般都是通过C语言来实现的，汇编语言程序易于精细计算程序的运行时间且相对来说效率相当高，汇编语言和C语言各有各的好处，在综合分析与考虑超声波测距的所需之后，这里我们选用C语言的编程方式。 五、研究进度安排 2014.11.17---2015.1.7 熟悉课题，收集资料，确定设计方案； 2015.1.8---2015.1.15 完成开题报告，进行开题答辩； 2015.3.23---2015.4.7 完成系统硬件设计； 2015.4.11---2015.4.21 完成系统软件设计； 2015.4.22---2015.4.30 完成实物测试与调试； 2015.5.5---2015.5.17 完成毕业设计论文； 2015.5.18---2015.5.24 完成毕业答辩； 六、主要参考文献 [1] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京;北京航空航天大学出版社,2002. [2] 高海生.杨文焕. 单片机应用技术大全[M].成都:西南交通大学出版社,1996. [3] 张友德,赵志英,涂时亮.单片机微型机原理、应用与实验[M].上海:复旦大学出版社,1992. [4] 陆冬妹.基于温度补偿的超声波倒车测距系统的设计[J].齐齐哈尔大学学报,2011,27（2）. [5] 刘典文等. 基于单片机STCC51设计的超声波测距仪[J]. 中国新技术信产品,2010,8:16～17. [6] 鞠永胜.基于嵌入式系统汽车倒车雷达的设计与实现[D].山东:山东大学,2010. [7] 张国熊.测控电路[M].北京:机械工业出版社,2003. [8] 阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2004. [9] 胡汉才.单片机原理及接口技术[M].清华大学出版社,1996. [10] 李志全等.智能仪表设计原理及应用,国防工业出版社,1998. [11] 何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计,北京航空航天大学出版社,1990. [12] 马令坤.电子工艺实训教程[M],西安电子科技大学出版社,2005. [13] 白驹珩,雷晓平.单片计算机及其应用[M],成都:电子科技大学出版社,1997. [14] 侯媛彬等.凌阳单片机原理及其毕业设计精选[M].科学出版社,2006. [15] Vizimuller. RF design guide-systems, circuits, and equations [M]. Boston:Artech House,1995. [16] Keil Software. The Final World On the 8051[M]. Germany:Keil Elektronik Gmbh and Keil software,1997. 七、审核意见 指导教师对开题的意见： 该课题为基于单片机的家居防盗报警系统设计，基于单片机的对家居小区安防问题的实时的监控，通过控制单片机各引脚的高低电平将热释电红外感器采集的信号通过数码管显示出来，并且可以实现自动报警。 该课题难易程度、工作量适中，具有一定的实用价值。 该生态度端正，认真学习勤于探索，查阅了大量相关文献资料，充分了解本课题相关知识，所拟定系统实施方案合理可行，计划安排恰当。 同意开题！ 指导教师签字： 年 月 日
说明：1、该表每生一份，院妥善存档；
2、课题来源填：“国家、部、省、市科研项目”或“企、事业单位委托”或“自拟课题”或 “其它”；课题类型填：“设计”或“论文”或 “其它”。
