1. 研究目的与意义
随着社会的不断发展,尤其是近几年来,汽车已逐渐成为人们不可或缺的交通工具。然而,由于汽车的普及,因汽车所萌生的一系列问题正渐渐凸显出来。
倒车,是每位驾驶员都必须掌握的技能,如同前行一样需要小心谨慎,每年都有倒车引起事故的报道,轻则对自己的车和他人的财物造成损伤,重则可能危及人的性命,尤其是对儿童危害较大,他们体型较小,仅从后视镜来获取视野指导倒车仍有可能会对让们造成伤害。现如今后视镜已越来越不能满足人们安全倒车的需求了。
因此,增加汽车的后视能力,研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。安全避免障碍物的前提是快速、准确地测量障碍物与汽车之间的距离。为此,设计了以单片机为核心,利用超声波实现无接触测距的倒车雷达系统。
2. 课题关键问题和重难点
1、利用超声波测距,稳定准确的超声波传播速度是保证测量精度的必要条件。对于测距而言,引起声速变化的主要原因是媒质温度的变化,温度变化是造成超声波测距的误差的主要问题。
解决方案:为了提高测距精度,必须对超声波的速度进行温度补偿,用温度传感器或其他测温器件测得环境温度的数值,从而利用公式v=331.5 0.6t得到该温度下的超声波速度。
2、利用单片机组成控制系统,被测信号容易受到各种外界的干扰,如周围电气设备的电磁干扰,以及控制系统过程通道的干扰等。
3. 国内外研究现状(文献综述)
超声波是指频率在20kHz~106kHz的机械波,波速一般为1500m/s,波长为0.01cm~10cm。超声波的波长远大于分子尺寸,说明超声波本身不能直接对分子起作用,而是通过周围环境的物理作用影响分子,所以超声波的作用与其作用的环境密切相关。超声波既是一种波动形式,又是一种能量形式,在传播过程中与媒介相互作用产生超声效应。超声波与媒介相互作用可分为机械作用、空化作用和热作用。随着科学技术的发展,相关技术领域相互渗透,使超声波技术广泛应用于工业、化工、医学、石油化工等许多领域。超声波作为一种特殊的能量输入方式,所具有的高效能在材料化学中起到光、电、热方法所无法达到的作用。
20年前出现的倒车雷达,严格而言,不属于雷达(无线电波)的产品。以最早出现的类似装置来讲,它是利用红外线的发射与接收的原理而做出的倒车雷达。最大的缺点是红外线波易受干扰,整个系统的警示音常呈现不稳定的乱鸣状态,另外对深黑色粗糙表面物体的反应也较差。但更糟糕的是,无论是红外线发射器或接受器,只要任何一方让一层薄薄的冰雪或泥尘覆盖,系统就会失效。
最近在欧美又出现了一种电磁感应倒车雷达。在一线路套上一环型的感应圈(此线圈贴在后保险杠的内侧,车外表完全看不出有此装置),以感应车后物体的有无。此种装置价格中等,并且完全隐密,算是一种好产品,但可惜的是,安装困难(必须卸下保险杠贴在内侧),而且只能探测动态物品,当车在后退行进时,可探测到物体,但车一旦停止后退行进,则任何物体都不被认可。换言之,如有任何物品贴在后保险杠,当车一旦停止再启动后,此装置并不会告知驾驶者后方有物品贴在保险杠,此车不能再后退等。因此,实用性也相当有限。
4. 研究方案
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。
5. 工作计划
第1周:开题报告;布置的翻译完成,理论复习以及电路图设计软件 Protel的使用。
第2周:运用Protel设计电路完成电路原理图设计,PCB设计,制作电路板。
第3周:焊接调试硬件电路。
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