倒车雷达系统设计

管清望

摘 要： 随着社会的经济发展，国民经济的上升，越来越多的汽车走进每个家庭。各种交通状况也随之出现，倒车撞车事件也时有发生，因此人们在享受开车带来的方便快捷的同时也提高了安全意识，各种传感器开发和利用，倒车雷达系统应运而生。

关键词： 倒车雷达；超声波；单片机

本系统设计主要针对倒车时司机看不到车后物体和盲区问题而设计，其具有成本低，精度高，实用性强等特点。

一、设计方案论证：

方案一：基于ARM的超声波测距系统的设计，以S3C2410ARM芯片为核心，通过对芯片进行编程，实现该芯片对其外围硬件电路的实时控制，并提供给外围电路所需要的各种信号，极大降低了外围电路的设计难度，同时更重要的是这种设计方案大大节省了设计成本，并且操作简单使用方便，测量速度快、准确，结果显示直观；仪器依靠电池供电，设有低功耗模式 ；体积小，携带方便。但是ARM芯片贵，设计成本高，因此一般不采用。

方案二：采用CPLD来控制的超声波测距仪，主要是在软件上运用VHDL编写程序使用 MAX+PlusⅡ软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。但是CPLD芯片价格高，编程复杂，因此不采用。

方案三：采用单片机控制的超声波测距系统，先由单片机产生一个信号，经过信号线，把信号引入到与超声波发射电路相连的信号引脚上，用静态时钟方式，可以节省电能；编译语言可以用C语言来实现，较为简单。因此选用方案三。

二、倒车雷达系统总体方案设计。

硬件上采用单片机来控制的超声波测距仪，利用其在空气中的传播速度及遇到障碍物反射回来的时间差计算发射点到障碍物的实际距离。微处理器主要使用STC89C52RC芯片。具有引脚功能和STC89C52RC标准功能。此芯片具有8K字节flash，256字节RAM，32位I/0口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器。电路上有复位电路和时钟电路。复位电路中单片机在RESET端加一个大于20ms正脉冲即可实现复位。在系统上电的瞬间，RST与电源电压同电位，随着电容的电压逐渐上升，RST电位下降，于是在RST形成一个正脉冲。时钟电路中每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，它结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率。被设计使用HC-SR04超声波模块，测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，模块包括超声波发射器、接收器和控制电路。超声波模块时序为一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40kHz周期电平同时检测回波。一旦检测有回波信号，则输出回响信号，此信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。

1、液晶显示模块。

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示数字、字母、符号等的点阵型液晶模块，它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，起到了字符间距和行间距的作用。1602LCD分为带背光和不带背光量增加on个，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。1602液晶显示模块的读操作、写操作、屏幕和光标之间的操作都是通过指令编程来控制实现的。分为11个指令。第一个为清指示，当指令码为0x01，则光标会复位到地址00H位置开始。第二个为光标复位，光标重新返回到地址00H，液晶光标和显示模式的设置，I/D为光标移动方向，高电平表示光标右移，低电平表示光标左移，S表示液晶屏幕上的文字是否全部左移或者全部右移；第三个高电平为设置有效，低电平为设置无效；第四个为液晶显示的开关控制，D为控制整体显示开关，高电平为开显示，低电平为关显示，C为控制光标开关，高电平为有光标，低电平为无光标，B为控制光标是否要闪烁，高电平表示闪烁，低电平表示不闪烁；第五个为液晶光标或显示的移位，当S/C为高电平时移动要显示的文字，低电平时则移动光标；第六个是液晶功能设置命令，当DL为高电平时表示4位总线，低电平时表示8位总线，N为低电平时表示为单行显示，高电平时表示为双行显示，当F为低电平时液晶显示5x7的点阵字符，高电平时则显示5x10的点阵字符；第七个为字符发生器RAM地址设置；第八个为有关DDRAM地址的设置；第九个为忙信号和光标地址，BF为忙信号标志位，高电平为忙，此时模块则不能够接受微处理器交互的命令或者数据，低电平为不忙。第十个为写数据；第十一个则是接收数据。

2、电源电路原理。

由于单片机供电为5V，所以在输入220V的交流电需要使用变压器产生的12V电压稳压到5V的直流。本系统采用78L05模块进行稳压，电源电路输入为220V交流电，经过全桥整流，稳压后输入稳定的5V直流电。变压器输出端的9V电压经过桥式整流并电容C5滤波，然后电容C4整流，在电容C4两端大约会有11V多一点的电压，若从电容两端直接接一个负载，当负载有少量的电流或电压变化，都会使C4两端电压有大幅变化，因此要得到一个稳定的电压，要接一个三端稳压器元器件78L05。其是一个集成的电路元件，内部有三极管和电阻组成，可以简单的把这个堪称为自动调节的电阻元件，后边接滤波电容C7和整波电容C6，这样就能输出稳定的5V直流电源。還有一个整体电路，根据前面设计的各个相关模块分别的讲述，在结合单片机的引脚功能，组成整体电路。

3、倒车雷达系统软件实现。

本设计采用的是模块化的思路来进行设计和编写程序，程序主要由系统主程序和中断程序构成。主程序完成单片机的初始化，超声波的发射和接受、计算超声波发射点与障碍物之间的距离、液晶显示和蜂鸣报警等。系统程序设计的主要的功能是发射超声波，接收超声波、计算距离、数据计算、蜂鸣器报警和液晶显示。主程序非常重要，首先对单片机和液晶初始化，然后超声波实时测数据发送给单片机进行计算和处理。中断程序需要首先中断初始化，然后超声波发送接受数据给单片机惊醒计算，判断是否到报警的阙值，到了就报警，不到就循环。液晶驱动程序要写指令，对液晶进行初始化设置，还要进行读数据操作和写数据操作，这样才能使液晶进行显示。报警程序需要循环判断车与障碍物的距离是否到了程序舍得阙值，若到了就报警，不到就不报警。