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2012届毕业生 毕业设计说明书 题 目: 基于AVR单片机的汽车倒车防撞装置设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 自动F0805 学生姓名： 曹建伟 学 号： 200848280506 指导教师： 臧 义 教师职称： 副教授 2012 年 05 月 29 日 目 次 第1章 引 言 1 1.1 课题设计的背景及意义 1 1.2 课题设计的研究现状 1 第2章 系统分析 2 2.1 超声波测距技术简介 2 2.2 本设计系统方案 2 2.3本文主要工作 3 第3章 系统硬件电路设计 4 3.1 核心控制器 4 3.2 电源电路 4 3.3 超声波发射与接收电路 5 3.3.1 发射驱动电路 5 3.3.2 接收电路 6 3.4 信号放大及选频电路 7 3.4.1信号放大电路 7 3.4.2 由带通虑波器构成的信号选频电路 8 3.5 检波电路 10 3.6 显示器电路 11 3.7 报警电路 12 3.8 系统PCB设计与制作 13 3.9 本章总结 14 第4章 系统软件设计 15 4.1 超声波测距程序设计 15 4.2 显示程序设计 16 4.3 蜂鸣器报警程序设计 18 4.4 本章小结 20 第5章 系统调试与结果分析 21 5.1 硬件调试 21 5.2 软件调试 21 5.3 综合调试 22 5.4 本章小结 22 第6章 结束语 24 第7章 致 谢 25 参考文献 26 附录A：系统电路原理图 27 附录B：实物图 28 第1章 引 言 1.1 课题设计的背景及意义 随着人们生活水平的提高及生活节奏的加快，私家汽车越来越在大众家庭普及，汽车行业的兴起必然会带动与之相关行业的发展。在目前市场，汽车安全电子和汽车娱乐电子正在蓬勃发展。因此，研究以汽车为核心的汽车安全电子、汽车娱乐电子等电子产品的设计，必定会成为人们所追崇的行业。 1.2 课题设计的研究现状 目前市场上使用较多的测距技术主要是非接触式测距技术。超声波测距属于非接触式测距技术，类似的非接触式测距技术还有雷达测距、激光测距和CCD 探测等。其中，CCD 探测具有能够获得大量场景信息、不需要信号发射源、使用方便等优点，但是，由于通过视觉效果不能够目测出物体距离探头的具体距离位置，因此，其测量效果不是太好。而雷达测距具有不受雨雾天气影响的特点，但容易受电磁波干扰。激光测距具有快速、准确、稳定的特点，但其成本太高、数据处理相对复杂。 综合比较这几种测距方式，超声波测距技术具有成本低、使用范围广、实时性强等优点。在近距离范围内，可以用来直接测量目标，并且不受光线、烟雾、电磁干扰等因素的影响，且覆盖面较大，纵向分辨率高，方向性强。目前，超声波测距已经普遍应用在液位测量、移动机器人定位和避障等领域，应用前景比较广阔。第2章 系统分析 2.1 超声波测距技术简介 目前，基于超声波技术的测距方法主要有三种：渡越时间检测法、声波幅值检测法和相位检测法。渡越时间检测法相对比较简单，它是根据超声波从发射到接收所用的时间t（即渡越时间）来计算距离的，距离，其中为声速，该方法在软、硬件上都比较容易实现。 假设超声波探头在X1时刻发射超声波，经过反射物反射后被超声波探头接收到的时刻为X2，则（X2-X1）/2得出的是超声波从发射器到反射物的单程传播时间，假设X2-X1=0.06S，则距离为340m/s x 0.03S=10.2米。这就是超声波探头与反射物体之间的单程距离。测距原理图如图2.1所示。 图2.1 超声波测距原理图 2.2 本设计系统方案 本设计的系统方框图如图2.2所示，其系统主要由超声波发射、回波信号接收、信号放大与选频、LED显示和报警等模块构成。整个系统由Atmega48单片机控制，软件产生40KHZ的超声波信号经过超声波发射器发射后在空气中传播，遇到障碍物后发生反射，反射波再按原路返回给超声波接收器并装换成相应的电信号，经滤波、放大、整形后，将所得到的模拟信号输入到单片机的A/D转换端口进行AD转换，之后将A/D转换值与设定的A/D比较值进行比较，若A/D转换值大于A/D比较值，即采集到有效反射波信号，此时产生中断，计数器停止计数。此时假设单片机计数器记得的脉冲数为N，则通过单片机程序算法计算出对应的测量时间t，再由 (c为声速)求出所得障碍物距离。 图2.2 系统方框图 2.3本文主要工作 本文主要任务是根据超声波测距原理构建基于AVR单片机的汽车倒车防撞装置，研究汽车倒车雷达系统的稳定性、测量准确度和测量精确度的提高方法，改进系统部分电路，提高系统的综合性能。本文主要内容如下： 研究超声波发射原理，设计超声波发射电路，提出改进传统超射