XXXX48280506曹建伟基于AVR单片机的汽车倒车防撞装置.docx

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11.1 课题设计的背景及意义11.2 课题设计的研究现状1第2章 系统分析22.1 超声波测距技术简介22.2 本设计系统方案22.3本文主要工作3第3章 系统硬件电路设计43.1 核心控制器43.2 电源电路43.3 超声波发射与接收电路53.3.1 发射驱动电路53.3.2 接收电路63.4 信号放大及选频电路73.4.1信号放大电路73.4.2 由带通虑波器构成的信号选频电路83.5 检波电路103.6 显示器电路113.7 报警电路123.8 系统PCB设计与制作133.9 本章总结14第4章 系统软件设计154.1 超声波测距程序设计154.2 显示程序设计164.3 蜂鸣器报警程序设计184.4 本章小结20第5章 系统调试与结果分析215.1 硬件调试215.2 软件调试215.3 综合调试225.4 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2828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：(1) 研究超声波发射原理，设计超声波发射电路，提出改进传统超射波发射电路中发射功率不够的方案。(2) 研究信号放大与信号选频的原理，设计模拟信号放大电路及信号选频电路，提出改进措施。(3) 编写相应程序，实现基本的超声波测距功能，并对相应程序进行改进优化，使整个系统达到工作可靠、测距准确、使用方便的性能。(4) 对全文进行总结，并分析本设计的后续研究方向，做出进一步的探讨。第3章 系统硬件电路设计通过前两章的介绍，我们已经知道本设计所要解决的问题以及通过本设计所要实现的功能。本章将主要介绍系统的设计方案以及各模块元件的选型。3.1 核心控制器本设计中选用了AVR系列微控制器中的ATmega48作为其核心控制器件。ATmega48 控制器最小系统由电源、退偶电路、控制器系统复位电路、振荡电路和调试接口电路组成，如图3.1所示。图3.1 微控制器最小系统ATmega48采用低电平复位，上电的瞬间，电容C12对地短路，ATmega48复位引脚通过R2接地实现低电平复位。之后随着电容C2的充电结束，电容C2对地断开，ATmega48复位引脚通过R1、R2接电源高电平，完成复位。3.2 电源电路电源电路主要是为系统提供电压稳定的电源，使用较多的是集成稳压电路。本设计选用最常用的集成稳压电源电路，它具有工作性能稳定、可靠的特点，满足本系统设计的要求。电源电路IC选用最大输出电流为0.5A的集成稳压器LM7808和LM7805作为稳压芯片，如图3.2所示。图3.2 电源电路图中C2，C5，C6，C3，C4，C7为滤波电容。以LM7808为例，C2，C3用以抑制过电压，进一步减小输入电压纹波，抵消因输入线过长产生的电感效应并消除自激振荡；C4，C5用以改善负载的瞬态响应，即瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动。C3，C4，C7一般选涤纶电容，容量为0.1F至几F。3.3 超声波发射与接收电路超声波发射与接收原理示意图如图3.3所示：图3.3 超声波发射与接收原理示意图3.3.1 发射驱动电路为了提高超声波测量的距离，必须增加发射驱动电路来提高发射功率。以往资料中的发射电路的设计直接用非门构成发射驱动电路，如图3.4所示：图3.4 由非门构成的发射驱动电路由于由非门构成的驱动电路属于电流驱动，导致发射功率受限，反射波信号随距离的增大衰减过快，当测量较大距离（大于2米）时，反射波信号几乎衰减至零。因此，为了减少信号衰减，解决发射功率不够的问题，本设计中的超声波驱动电路采用中周变压器来提高发射功率。设计电路如图3.5所示。图3.5 超声波发射与接收电路其中，Q1在发射超声波时导通，使中周的初级线圈对地短路，从而产生较大的电流，Q1通过单片机PB0脚进行控制。在发射电路中，变压器的次级线圈与超声波发射探头（发射探头为容性，一般为左右）构成谐振回路，这样提高了超声波发射器的发射效率，但是由于发射超声波后线圈持续振荡引起的余波时间较长，导致近距离的回波信号被淹没，这段时间由于无法检测超声波传播距离，从而出现盲区。因此，为了减小盲区，即尽快让余振衰减到零或足够小，在中周变压器次级线圈处并联一个阻尼电R3，阻值不能太小，导致衰减效果不明显，一般为几千到几十千欧姆，本设计选为10K。本设计中所采用的中周变压器T1的升压比为1:12，在发射40KHZ波的时候，中周变压器的初级线圈所加直流电压为8V，经过升压后，次级线圈所得到的电压峰峰值可以达到100V以上。在本设计中由于采用的是收发同体的超声波传感器，所以在发射40KHZ波的时候，发射信号也会通过过渡电阻R4到达第一级三极管放大电路进行信号放大。电阻R4将第一级放大电路中三极管基极的信号幅值限制在安全范围以内，同时又不能影响接收到的反射波信号的传输。R4一般选为1K到30K之间，本设计选为10K。3.3.2 接收电路大多数资料中接收电路通常采用红外线检波接收的专用芯片CX20106，如图3.6所示：图3.6 基于CX20106的接收电路基于CX20106芯片的超声波接收电路具有硬件电路接法简单、使用方便的特点，但是该芯片不具有通用性。考虑到芯片及电路的通用性、性价比等各方面的综合因素，本设计信号放大与信号选频电路采用常用的运放电路构成，接收电路选用收发同体的超声波探头，如3.3.1节中图3.5所示。在接收电路中，电阻R3和中周T1的次级线圈构成了LR选频电路。J2处的超声波探头接收到反射波后，传感器内部的两压电晶片会产生共振，输出振幅微小的正弦波。对于只有-70分贝的回波小信号，超声传感器也能产生感应，所以感应产生的电压也是很小的，只有微伏级，一般的测量工具（如示波器）是看不出来的。反射波信号通过LR选频后，通过电阻R4传输给下一级放大电路进行放大。3.4 信号放大及选频电路通过接收电路接收到的反射波信号是振幅极其微小的正弦波信号。一般的测量工具是看不出来的。这么小的电压信号，必须经过放大后才能被后面单片机采集到，本设计采用了三级放大，分别为三极管放大和运放电路放大，第三级采用带通滤波器主要用于信号选频，三级放大电路理论放大倍数约为2030万倍。信号放大及选频电路如3.4.2节图3.9所示。3.4.1信号放大电路信号放大电路的第一级选用NPN型三极管（C945）对反射波信号进行初级放大，如图3.7所示。由C945组成最基本的具有电压负反馈的共射极放大电路，其中C945的放大倍数，R8为电压负反馈电阻。在第一级放大电路中引入负反馈网络，能够有效地抑制信号形成自激震荡。D3为续流二极管，防止三极管C945基极电压过低导致三极管发射结反相击穿。调节发射极的可调电阻R35，可以抑制温漂。图3.7 第一级放大电路3.4.2 由带通虑波器构成的信号选频电路带通滤波器是一种专门设计的数字、电子或机械系统，它可以抑制一定频带间隔外的所有信号，而频带内的信息通过时基本上不改变。标准带通滤波器电路如图3.8所示。图3.8 标准带通滤波器电路该电路的中心频率：0 = (3.1)中心频率处的电压增益：H = (3.2)电路的品质因数： Q = (3.3)Q值越大,电路的选频特性越明显。本设计中的信号放大与选频电路设计如图3.9所示。由于单片机的A/D转换引脚采集信号时所需的信号电压范围为05V，所以为了使反射波信号能够完全精确地被单片机引脚采集到，在设计电路的时候，需对图3.8标准带通滤波器电路进行改进，使信号从运放的反相输入端输入，同相输入端接2.5V基准电压，这样就保证了所采集到的信号电压在2.5V基准电压的基础上变化，如图3.9所示。根据第3.4.2节中的公式（3.1）、（3.2）、（3.3）可计算出本设计中带通滤波器的中心频率、中心频率处的电压增益及品质因数。图3.9 放大与选频电路如图3.9所示，第二级放大电路带通滤波器的中心频率：0 =该中心频率处的电压增益：H=电路的品质因数：Q = 第二级放大电路的带通滤波器主要用于信号放大，电路品质因数Q=12时，带宽BW非常大，几乎能够放大整个频率段，电压增益与频率的关系如图3.10所示，因此此级放大电路没有用到信号选频，这样就避免了两级放大电路同时选频时的中心频率误差造成的两中心频率不相等，从而导致放大效果不佳的状况。把中心频率设计成跟把中心频率设计成在信号放大效果上完全一样。减小电容C17、C20能够提高带通滤波器的中心频率，考虑到1000pf（即102电容，图中C17，C20）以下的高精度电容的精密程度及成本问题，同时由于本级放大电路用不到信号选频，所以在不影响信号放大的基础上选择精密程度不太高的大电容（即102电容），以节省成本及提高系统的可靠性。H(dB)0图3.10 带通滤波器电压增益与频率的关系第三级选频电路带通滤波器的中心频率：该中心频率处的电压增益：H=电路的品质因数：Q=第三级放大电路的带通滤波器主要用于信号选频，中心频率，电路品质因数Q=17.5。由图3.11带通滤波器电压增益与频率的关系可以看出Q=17.5时，曲线非常尖锐，通频带非常窄，电路的选择性非常好。在本级电路中选择精密度较高的470pf电容（图中C23，C25）来提高中心频率，从而达到信号选频效果。3.5 检波电路本设计中检波电路选用BAV99作为检波二极管。BAV99是一种开关二极管，是半导体二极管的一种，由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短。内部结构如图3.11所示。图3.11 BAV99内部结构图本设计中检波电路设计如图3.12所示，其等效电路图如图3.13所示。图中电容C27和电阻R20构成低通滤波器。检波原理是利用检波二极管的单向导电性，将高频信号零电势以下的负向部分截去，仅留下零电势以上的正向信号部分，在低通滤波时，低通滤波器在每个信号周期取其平均值，所得到的调幅信号的波包(envelope)即为基带低频信号，从而实现了解调（即检波）功能。图3.12 检波电路+ _+_+_+图3.13 检波电路等效电路图3.6 显示器电路本设计选用四位为一体的共阳极数码管作为倒车雷达的显示器，如图3.14所示。显示器中间两位为数字显示，用于显示障碍物的距离，两边的两位数码管为模拟显示条，用于模拟障碍物的距离。具体显示情况如下：模拟条显示：1.62.5m:亮一排绿；1.01.5m:亮二排绿；0.91.0m:亮一排黄二排绿；0.70.8m:亮二排黄二排绿；0.50.6m: 亮三排黄二排绿；0.4m: 亮一排红三排黄二排绿；0.3m: 亮二排红三排黄二排绿；0.0m: 亮三排红三排黄二排绿(即全亮)。数字显示：0.32.5m:正常显示数字；<0.3m:显示0.0m；>2.5m:显示2.6m。显示器工作电流：20200 mA (与告警状况有关)。图3.14 数码管显示电路3.7 报警电路本设计报警电路选用普通的蜂鸣器作为其报警核心器件，如图3.15所示，可以根据报警频率把测得的障碍物的距离分为四段，具体要求如下：报警声：2.5m1.6m:无提醒声音；1.51.1m：BiBi声音报警；1.00.4m: BiBi声音报警；0.3m: Bi长鸣；蜂鸣器工作电流：2080 mA。图3.15 报警电路3.8 系统PCB设计与制作由于本设计中用到了40KHZ的高频信号，所以电路PCB板设计的好坏直接关系到后期调试过程的顺利与否。如果在设计过程中PCB板布局不好，可能会造成信号干扰，甚至会使电路无法工作。因此在做本设计时，严格按照印刷电路板制作流程，遵照布局操作的基本原则进行绘制电路PCB图。绘制完成的系统PCB布局图如图3.16所示，布线图如图3.17所示。图3.16 PCB布局图图3.17 PCB布线图3.9 本章总结本章根据系统总体的设计方案，分模块详细介绍了系统各部分硬件构成。主要包括核心控制器电路设计、电源电路设计、超声波发射与接收电路设计、信号放大与信号选频电路设计、检波电路设计、显示电路设计以及报警电路设计，同时也介绍了系统PCB设计与制作。其中，本章重点介绍了信号放大与选频电路的设计，信号放大与选频电路处理的主要是模拟信号，它是本系统硬件电路设计的核心，信号放大与选频电路设计的好坏直接关系到整个系统的工作情况。第4章 系统软件设计C语言具有使用方便、便于移植等优点，所以本系统软件程序采用C语言编写。本设计中的程序主要包括测距程序、A/D转换程序、LED 显示程序、蜂鸣器程序及系统工作状态判断程序，控制器调用每个模块程序，完成系统功能。软件系统主程序流程图如图4.1所示。图4.1 主程序流程图4.1 超声波测距程序设计测距程序主要包括40KHZ波的发射和反射波的时间的计算。其中40KHZ波的发射必须用示波器观察，确保发射波的频率正确。反射波时间的计算，每一步都用定时器1精确计算好时间，在精确的时间段内选取相应的A/D转换参考值进行比较才能够确保读数正确。为了能够准确判断接收到超声波的时刻，程序中采用AD转换值与参考值进行比较。程序流程图如图4.2所示。 图4.2 测距程序流程图4.2 显示程序设计显示器程序分为整数部分、小数部分和模拟显示部分，三个部分的显示程序均放在中断函数里面并依次循环延时10ms。把显示程序放到定时器2中，通过定时器中断控制显示程序，这样不仅节省CPU内部资源，提高系统反应速度，还能够避免因主程序过长而导致的系统数据显示不稳定的现象。程序清单4.2 系统显示程序/* 函数名称： timer2_isr()*-* 函数功能： 显示器程序*-* 入口参数：无 *-* 出口参数： 无*-* 说 明：把显示程序放到中断里面，节省CPU内部资源*/#include "main.h"#include "display.h"#include "variable.h"const uchar discode1 = 0x40,0x79,0x24,0x30,0x19, 0x12,0x02,0x78,0X00,0X10,0Xff; /带点const uchar discode2 = 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99, 0x92,0x82,0xF8,0X80,0X90,0Xff; /不带点const uchar discode3 = 0xfe,0xfc,0xf8,0xf0, 0xe0,0xc0,0x80,0x00; /模拟显示部分/#pragma interrupt_handler Timer2_isr:10void Timer2_isr(void) TCNT2 = 0x00; /df TIFR2=0X01; /count=0; if(TOV2=0)/定时器溢出 /M count+ ; TIFR2=0X01; /M if(count>0)&&(count<20) /10ms 整数部分 PORTD=discode1data/10; PORTC=0x0e; else if(count>20)&&(count<40) /10ms 小数部分 PORTD=discode2data%10; PORTC=0x0d; else if(count>40)&&(count<60) /10ms 模拟部分 PORTD=discode3Analog_num; PORTC=0x03; / else PORTC=PORTC|0x0f; /必须加else, 否则不执行 if(count=100) /50ms count=0; / PORTC=0x0f; if(count=0|count=20|(count>59) /关显示20ms,降低电流 PORTC=PORTC|0x0f; 4.3 蜂鸣器报警程序设计蜂鸣器报警程序主要分三个频率段，即程序中的标志位flag=1、flag=2和flag=3三个频率段分别代表长鸣、急促鸣叫和缓慢鸣叫。同样，把报警程序放入中断里面，便于节省CPU内部资源。同时在蜂鸣器鸣叫的过程中要关闭显示器，这样可以避免蜂鸣器鸣叫时候的大电流引起的显示不稳定。程序清单4.3 系统报警程序/* 函数名称： Timer0_isr()*-* 函数功能： Timer0控制蜂鸣器鸣叫频率及鸣叫时间*-* 入口参数：无 *-* 出口参数： 无*-* 说 明：把蜂鸣器程序放到中断里面，节省CPU内部资源*/#include "main.h"#include "Timer0_isr.h"#include "variable.h"void Timer0_isr(void) if(flag=1)|(flag=2)|(flag=3)&&(Flag_stop1=0)&&(Flag_stop2=0)&&(Flag_stop3=0) TCNT0 = 0xfb ; if(TOV0=0) TIFR0=0X01; time0+ ; if(flag=1) time1+ ;time11+ ;time2=0 ;time3=0 ; else if(flag=2)time2+ ;time22+ ;time1=0 ;time3=0 ; else if(flag=3)time3+ ;time33+ ;time1=0 ;time2=0 ; else if(flag=0)time1=0 ;time2=0 ;time3=0 ;time11=0 ;time22=0 ;time33=0; if(time1=15625)time1=0;Flag_stop1=1; /10s后停止鸣叫 if(time2=7812) time2=0;Flag_stop2=1; /5s后停止鸣叫 if(time3=6250) time3=0;Flag_stop3=1; /4s后停止鸣叫 if(flag=1) if(time11=1000)time11=0; if(time11<=980) Buzzer_on();Ceju_flag=1; /627ms else if(time11>980)Buzzer_off(); /13ms if(time11>990)Ceju_flag=0; if(flag=2) if(time22=782)time22=0; if(time22<=391)Buzzer_on();Ceju_flag=1; /250ms else if(time22>391)Buzzer_off(); /250ms if(time22>700)Ceju_flag=0; if(flag=3) if(time33=1563)time33=0; if(time33<=313)Buzzer_on();Ceju_flag=1; /200ms else if(time33>313)Buzzer_off(); /800ms if(time33>1000)Ceju_flag=0; else Buzzer_off();Ceju_flag=0; if(flag=0) Ceju_flag=0;由于系统程序很大，如果把所有的程序都放到一个源文件里，会给程序的调试查错带来很多不便。因此本系统程序采用模块化编程，便于调试查错、程序调用和程序移植。模块化编程只需将编写好的模块程序放到 *.c 源文件里面，然后给它编写一个 *.h 头文件就行了，这样便于以后调用。在后面编程的过程中要用到相应的模块程序时，只需把它的相应头文件包含进来就可以了，如“ #include "main.h" ”，本设计程序中主函数头文件的编写如程序清单4.4所示。程序清单4.4 主函数头文件main.h#ifndef _main_H#define _main_H#include <iom48v.h>#include <macros.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intextern void main(void);#define Buzzer_on() PORTB=PORTB|0B00000010#define Buzzer_off() PORTB=PORTB&0B11111101 #pragma interrupt_handler Timer2_isr:10#pragma interrupt_handler Timer0_isr:17#endif4.4 本章小结本章主要介绍了系统软件设计的思想，确定好程序的设计思路之后再进行相应程序的编写，可以有效地避免程序出错。同时在本章中附录了部分主要程序清单，通过程序中的注释可以帮助更好地理解程序的设计思想。第5章 系统调试与结果分析为了使系统达到良好的性能参数，必须进行系统调试。本系统的调试主要分为硬件调试、软件调试和综合调试。每个部分的调试有自己的特点和调试方法，但每个部分需要都是按模块调试，然后再综合调试，完成设计要求。5.1 硬件调试硬件调试主要有稳压电源电路调试、超声波发射与接收电路调试、信号放大与选频电路调试和控制系统调试，每个部分单独调试，从前往后逐级进行调试，观察结果并记录数据，这样便于排查错误、快速调试。硬件电路的调试主要是信号放大与选频电路的调试。确保电路焊接无误后，将40KHZ超声波发射程序烧录到单片机中，接上超声波探头，将障碍物放置在探头前0.5m处，用示波器观察放大电路输出端的测试点Test处是否有反射波信号，若无反射波信号，则需用示波器观察第一级放大电路输出端是否有反射波信号，若仍无反射波信号，则需检查第一级放大电路；若第一级放大电路输出端有反射波信号，则用示波器观察第二级放大电路输出端是否有反射波信号，按此方法一级一级检测直至放大电路最后一级出现反射波信号并正常放大为止。在本系统的调试过程中，由于焊接贴片电子元件时的疏忽和粗心，在信号放大电路中有两个贴片电容焊接错误，导致整个电路不能放大信号，经过反复思考和查询大量资料后，在确保程序无误的情况下，通过这种从前到后逐级检测的方法检查出了放大电路中出现故障的电子元器件。5.2 软件调试软件系统的调试主要是测距模块程序的调试，它是软件调试中难度最大的模块，关系到整个系统的工作状况。测距模块程序调试：将测距模块程序烧录到单片机中，接上超声波探头，在超声波探头0.5m处放置障碍物，用示波器观察经过信号放大后的测试点Test，观察是否同时出现发射波和反射波（只要在上一节硬件电路调试中保证信号放大电路正常工作，就会有反射波。），若有反射波，则用示波器观察测试点Test处被放大后的发射波波形，同时用防静电螺丝刀调节中周，调节中周时发射波波形会出现“宽窄宽”的变化，反复调节直至发射波波形调至最窄。之后保持中周不变，调节第一级放大电路中三极管发射极电阻R35，反复调节直至发射波波形调至更窄。5.3 综合调试硬件电路调试完成以后，将软件程序烧录到单片机进行软件调试。按照第5.2节软件调试的步骤进行软件综合调试并观察调试结果，反复修改程序、优化程序，使系统真正满足设计要求，并确保软件程序和硬件电路的配合达到最优状态，使系统测得的数据稳定、准确、精确。在调试的过程中用示波器观察并记录实际测量的障碍物距离与反射波电压之间的关系如表5-1所示。根据这一关系表可以得出A/D转换的参考值，便于优化系统测量程序。表5-1：障碍物距离与反射波电压关系表A0.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.4B4.324.304.284.264.244.224.204.184.164.104.084.06A1.51.61.71.81.92.02.12.22.32.42.52.6B3.983.943.883.843.803.783.703.623.543.423.323.28注：A代表：距离（m）; B代表：反射波电压（V）在室内将超声波探头固定于0.8m高度处，用可移动的平面木板作为被测物进行距离测试，将平面板分别放置于距探头0.3m、0.4m、0.5m、0.6m、. 2.4m、2.5m、2.6m处的相同高度， 测得结果如表5-2所示。表5-2：测试距离与实际距离关系表实际距离（m）0.30.40.50.60.70.80.91.0测试距离（m）0.320.420.510.620.690.790.931.03实际距离（m）1.11.21.31.41.51.61.71.8测试距离（m）1.101.181.321.411.511.631.681.80实际距离（m）1.92.02.12.22.32.42.52.6测试距离（m）1.912.002.092.222.312.402.512.60由表测试结果可知，本设计作品的测试误差为±0.05m，符合设计要求。5.4 本章小结本章主要介绍了系统的调试方法，主要包括硬件调试、软件调试和综合调试。硬件电路的调试主要是为了确保电路正常工作，以及通过调试使电路工作达到最优状态，从而为软件程序的调试提供良好的运行环境。软件调试是为了确保模块程序的正确，从而减少综合调试中的程序优化时不必要的大幅度程序删减操作，这样在综合调试中只需将模块程序移植调用回来，然后简单修改即可应用。综合调试是本章重点，它关系到系统软硬件的配合问题以及系统的精度和稳定性。在最终的系统优化中，也是通过综合调试一步步改进而实现的。第6章 结束语本设计研究并做出了基于AVR单片机的汽车倒车防撞报警装置实物样品模型，该装置实现了设计要求中基本的测距报警功能，能够准确实现2.5m以内的测距报警，设计的测量精度为0.1m。系统设计包括单片机控制系统的设计、发射电路的设计、接收电路的设计、模拟信号放大电路的设计、信号选频电路的设计、检波电路的设计、显示电路和报警电路的设计。在本设计中主要研究了模拟信号的处理，如信号放大和信号选频电路的设计。在模拟信号放大与信号选频电路的设计中，受电视机红外遥控接收器专用芯片CX20106的影响，在芯片选型之初选择了CX20106，该芯片输出是一个数字信号，使用非常方便，但是由于该芯片把信号放大和信号选频集成在一起，使得信号选频有一定的局限性，比如接收信号的频率由芯片生产厂商确定，出厂后的频率不可调，必须使用其固定的38KHZ频率的信号。而本设计所发射和接收的信号可能会随测量距离的变化而产生微小变化，所有本设计选用数字处理芯片不太合适。最后经过多方考虑，最终确定了使用通用的运放构成模拟的信号放大与信号选频电路。选用模拟电路对信号进行放大与选频，具有通用性强、适应能力强、稳定性高、安全可靠的特点。在本设计中还存在一些不足之处，这些不足之处也将是以后进一步深入研究的重点。本设计采用收发为一体的超声波探头，这样节省了材料，但是在信号处理的过程中，为了防止发射信号直接进入接收回路进行放大的影响，必须在程序中进行延时直至发射信号余波振荡停止后才能进行数据处理，这样就降低了近距离的测量精度。在以后的研究中，可以考虑在硬件接收电路上进