32253基于STC89C58的车载语音倒车雷达系统的设计(2)
对于三种测距系统的优劣性进行细致考量后，本文提出了一种通过超声波传输的基于STC89C58单片机的车载语音倒车雷达系统。该系统由一个STC89C58控制器，两个US-100超声波探头，一块LCD12864屏以及语音模块NV020C组成，可以通过语音提示及数据的显示来有效提示驾驶员车后障碍情况，从而规避了倒车风险，提高了驾驶安全性。
1.2 课题基本原理
超声波作为一种高频率声波，具有良好的定向性，其在传播过程中能量集中并且衰减与信息损耗较少，而且相对于性能方面占优的激光成本相对低廉，在实用性角度考虑更具优势，因此成为测距雷达系统的首选。而基于超声波的测距方法在大体上有三种，分别是相位法、渡越时间测值法以及声波波幅测量法，本系统采用较为简单的渡越时间测值法（TOF）。此方法较为直观，采用的计算公式也简单易懂，加之便于硬件软件的同时实现，所以在超声波测量系统中广受欢迎。其基本原理是：利用超声波探头的发射及接受电路测量出超声波发射至接触障碍物返回所用的渡越时间值，随后利用以下公式计算出被测距离大小。计算公式如下[2]：
V=331.5+0.607T 式（1-1）
L=V×∆t=V×(t₂-t₁)/2 式 (1-2)
上式中的参数V指超声波在介质中的传输速度，且与时刻温度有着函数关系，单位是m/s,参数T为超声波传输介质的实时温度，单位为℃，参数L为障碍物与探头最小距离，单位是m，参数∆t即所谓的渡越时间，单位为s，而t₂是探头接收超声波的时刻，与之对应的t₁是探头发射超声波的时刻，两者单位同为s。
如计算公式所示，介质温度即环境温度对于测量结果同样存在影响，为了使测量结果更加精准可信，我们需要进行温度补偿的环节，这在下文中有所提及。
此外，通过查阅资料可以得知[3]：渡越时间法的测距范围在0.39-10.3m之间误差较小，测量的平均误差在1%左右。实际系统由于硬件精度不足等因素，达不到此值，但非常接近1%的误差。
1.3 课题研究方法及意义
本设计以STC89C58单片机为控制核心，目的是实现汽车倒车雷达的功能。它成功地将超声波测距技术和传感器原理有机结合在一起，利用单片机的实时控制和数据处理功能测量所需数据，由LCD12864屏显示汽车与障碍物之间的最短距离，并通过语音模块NV020C来实时通报距离的具体值。这样驾驶员就能通过测距的显示与语音的通报来直接判断汽车和障碍物之间的距离，减少了倒车时的盲目性与经验主义，作出更为科学有效判断。
本系统的设计简易，外围电路简单，调试方便，且成本低廉，器件更换亦很容易，在一定程度上满足驾驶员倒车时获取更多有效信息的需要，可以尽可能解少驾驶员在倒车过程中的顾虑和担忧，增强了倒车安全性。此外，该系统在经过改良后，在检测井深，探测煤矿洞穴深度等方面同样适用， 因而，本课题所研究设计的基于STC89C58单片机的车载语音倒车雷达系统将具有鲜明的市场价值与更大的发展前景。
1.4 课题发展现状[4]
倒车雷达系统，在过去的十年左右时间里，随着汽车占有率的迅速提高，取得了飞速的发展。到目前为止，已知的倒车雷达发展就经过了至少吹冰代的升级过程。至今依然存在的第一代系统在电动三轮车上仍有体现：倒车时会由喇叭喊叫，向车后提示“倒车请注意”；第二代产品则开发出了测距的功能：有蜂鸣器发出急缓不同的声响提示驾驶员，当障碍物距离在一定的较近范围时，声音会较障碍物较远时更为急促；第三代则在显示技术上有了突破，可以通过数码管来显示距离的具体数值；而第四代产品则实现了静态向动态的跨越，显示屏也由普通数码显示屏换成了LCD屏；第五第吹冰代则为广大群众所熟知：搭载了后视摄像头，可以实时在显示屏上看到车后当前画面，相当于多了一双“后视眼”。