红外反射式倒车雷达的设计与制作

1、摘要本文主要介绍一种以一组基于红外发射与接收模块的倒车雷达电路。该电路由两部分构成，其中一部分是发射红外调制光的发射电路，主要是发射出红外调制光，另外一部分是红外接收、译码及发声电路。该电路工作时，发射装置发射的红外光反射回来被接收装置接受，接受后通过译码及发声电路，发出警报。发射电路组成了一个多谐振荡器，可以自由选定一个振荡频率。接收、译码电路这是这个设计的核心，内含红外专用集成电路CX20106，其内包含前放、载波选频、脉冲译码等电路，只有调整好其内的带通滤波器的中心频率 0与发射电路的发射频率一致，才能正常工作，此时，若红外接收管收到反射回的红外光，则IC2（CX20106）的输出呈低电

2、位，使IC3触发呈置位状态（平时处低电位），为后级提供工作电压。IC4为语音集成电路，其内存语句为“嘟嘟，请注意”，为高电平触发，得电后把音频信号送给IC5（集成功率放大器LM386），经其放大后驱动喇叭发出报警语音。关键词：红外光，倒车，报警AbstractThis paper mainly introduced one kind device which built by infrared launches and the accepting blocks.The device including two blocks, one block is used to launch modula

3、ted infrared light , the other one is the infrared receive ,decoding and the sound producting.when this device is working, the launching device launch infrared light and the infrated is accepted by the receiving device, after decoding , the sound production electric circuit sends out the warning.The

4、 transmission circuit has composed a multivibrator which can be set frequency freely.The receive and decoding circuit is this design's kernal which including special-purpose integrated circuit CX20106 ,amplifer, the carrier chooser and pulse decoder.Only after adjusting the bandpass filter cente

5、r frequency f0 to be consistent with the transmission circuit transmitting frequency, the device can work .when the infrared receiving tube receives the infrared light which reflects, IC2(CX20106)'s output assumes the low electric potential, causes IC3 to trigger be seted.IC4 is the IC for sound

6、ing,It's memory sentence is "du du, attention please", for high level triggering, after the electricity gived to IC5 (integration power amplifier LM386), the loudspeaker was actuated,then the warning would be sented.Keyword：Infrared ray；Reverse the car; Alert目 录摘要. IAbstract II 第1章 概述1

7、1.1课题背景及研究现状 1 1.2 红外线报警原理.21.2.1红外线发射电路.21.2.2红外接收、译码及发声电路.3 本章小结.4第2章 报警系统的硬件设计 .52.1 CX20106的介绍 52.2 555介绍 . 82.2.1 555简介 .82.2.2用555定时器接成的施密特触发器 92.2.3 用555定时器接成的单稳态触发器 .112.2.4 用555定时器接成的多谐振荡器 132.3 LM386介绍.152.4 红外光反射测距报警系统的工作原理.182.4.1系统框图和工作原理 182.4.2 40kHz脉冲的产生与红外光的发射 .192.5 反射红外光的接收及译码 19本

8、章小结 20第3章 系统的调试和影响因素. 213.1系统调试213.1.1发射电路的调试.213.1.2 接收、译码及发声电路得调试.21本章小结 22总结.23致谢 24参考文献 .25附录1 26附录2.29附录3 33附录4 34第1章 概述1.1课题背景及研究现状随着经济的发展与汽车科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势。同时，随着汽车工业的飞速发展，汽车的产量和保有量都在急剧增加。但公路发展、交通管理却相对落后，导致了交通事故与日剧增，城市里尤其突出。智能交通系ITS(Intelligent Transportation System)是目前世界

9、上交通运输科学技术的前沿技术，它在充分发挥现有基础设施的潜力，提高运输效率，保障交通安全，缓解交通赌塞，改善城市环境等方面的卓越效能，已得到各国政府的广泛关注。中国政府也高度重视智能交通系统的研究开发与推广应用。汽车防撞系统作为ITS发展的一个基础，它的成功与否对整个系统有着很大的作用。其中本课题涉及的倒车雷达防撞为其中的一部分,汽车倒车时司机不能观察车后情况，倒车撞人、撞物等时有发生，一旦出现倒车碰撞情况就会造成经济上的损失。本课题的研究对交通安全起到了一定的作用。目前，汽车雷达技术已比较成熟，国内外已有相应的产品。按工作方式分主要有激光、超声波、红外、毫米波等一些测量方法：（1）激光方式：

10、激光具有高单色性、高方向性和相干性好等特点，因此激光波束近似直线性，很少扩散，波束能量集中，传输距离远。但它在对气候的适应能力方面具有局限性，因为激光测距方式受恶劣的天气、汽车激烈的震动，反射镜表面磨损、污染等因素影响，使探测距离减少1/31/2，降低了实用精度，所以在汽车防撞领域激光测距方式没有得到发展。（2）红外线方式：红外线测距系统成本低廉，受到天气的影响，在恶劣天气下不能达到理想要求。（3）毫米波方式：它不受被测物体表面形状、颜色等的影响，对大气紊流、气涡等也具有适应性；而且它具有很好的穿透能力，其测距精度受雨、雪、雾及阳光等天气因素和杂音、污染等环境的影响较小。但其价格昂贵，结构复杂

11、。（4）超声波方式：超声波是人耳听不到的一种声波，它是指频率大于20KHz的弹性波，纵向分辨率较高，对外界光线电磁场不敏感，可以用于各种恶劣环境中。它作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性反射、折射、干涉等等，超声波测距就是利用其反射特性，工作原理和声纳回声定位法的原理基本相同。而且与毫米波不同，它对人等生物的辐射无害。由于超声波测距的探测距离较短，主要用于倒车雷达等近距离测距。目前，德国宝马汽车公司已经使用了超声波倒车雷达。汽车雷达按照其探测方向的不同，主要分为倒车雷达和前视雷达两种。倒车雷达是针对公路、街道、停车场、车库的拥挤不堪，车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰

12、撞时有发生，而出现的一种着眼于倒车防护的汽车防撞系统。它主要应用于汽车以较低速倒车过程中，能够识别出车可能碰撞的障碍物，在车辆与障碍物发生碰撞前，对驾驶员发出声音警告，以达到避免汽车撞到障碍物的目的。 汽车倒车雷达由于探测距离较短，一般运用超声波或红外探测两种方式构成。本课题是利用红外线测距的原理进行倒车雷达的设计制作，具有价格方面的优势。红外反射式倒车雷达是汽车在倒车的时候，通过一组红外光发射与接受装置，在汽车距离后方车辆、人或障碍物较近距离时，通过译码及发声电路向司机发出声音警告，以达到避免汽车碰撞后方的车辆、人或障碍物。 表11列出了一些应用技术的各部分参数指标 ，其各自都有优缺点。应用

13、技术参数指标超声波红 外激 光视 频长距离探测能力低一般强强目标鉴别能力低一般一般强温度稳定性差一般强强黑暗穿透能力强强强低全天候穿透能力低低低低硬件低成本可行性高高一般低信号处理低成本可能性高高高低有灰尘或烟雾笼罩时传感器的性能一般差差差表11本文介绍的装置可在倒车状态时，汽车靠近后方车辆、人或障碍物及时提醒司机及早采取措施，避免意外撞车。1.2红外线报警原理121红外线发射电路红外线发射器中的IC1 、R1、R2、RP1以及C1等组成一个多谐振荡器，其振荡频率为=1.44/(R1+2R2+RP1)C1调节RP1，使其谐振在40kHz左右。在IC1输出的序列脉冲方波为低电平时，红外发光二极管

14、VD1、VD2发出红外调制光。 其电路图如图1-1所示。 （图1-1）红外发射电路1.2.2红外接收、译码及发声电路红外接收电路采用红外专用集成电路CX20106，其内包含前放、载波选频、脉冲译码等电路，调节RP2，使其内的带通滤波器的中心频率0与发射的频率一致。当红外接收管VD3收到反射回的红外光时，IC2的输出转呈低电位，使IC3触发而转呈置位状态。IC3(555)和R6、RP3、C6等组成单稳态触发器。平时，由于R5的上拉作用，IC3的脚呈高电位，使IC3处于复位状态，即其脚输出为低电位，IC4无电不工作。当IC2收到红外反射信号后，其脚输出下跳变脉冲而使IC3置位，为后级提供了工作电压

15、。IC3输出高电平的持续时间为td1.1（R6+RP3）C6图示的最大高电平持续时间为1min。调节RP3，可改变td 的值。IC3输出的约8.5V的高电平电压经R7、VDW分压、稳压后，得到4.5V电压，作为IC4的工作电压IC4采用“嘟嘟，请注意”语音集成电路。该芯片为软结构包装，其内的只读存储器上存有上述语句，它的工作电压为2.42.5V，静态电流小于1A，输出电流（典型值）为1mA。它的脚接VDD，脚接VSS，脚为触发端，为高电平触发。R8为振荡电阻，改变其阻值，可调整语音的音调。IC4一旦得电即发出内存的语句。IC5为小八脚集成功率放大器LM386，将IC4输出的音频信号放大后，驱动

16、喇叭发出警报声，提醒后面的车辆不要尾随过近，以免发生撞车事故，确保行车安全。（图1-2）红外接收、译码及发声电路本章小结： 本章主要讲述了汽车防撞雷达的一些研究背景和现在国内外的研究现状，各种不同的应用技术的优劣 ，提出了基本的设计思路，方案的选择，为开始制作做好了前期准备工作。 第2章 报警系统的硬件设计2.1 CX20106的介绍：CX20106/CX20106A是红外线遥控接收前置放大双极型集成电路，适用于电视机等。内部电路由前置放大器、自动偏置电平控制电路（ABLC）、限幅放大器、带通滤波器、峰值检波器和波形整形电路等组成。CX20106A是CX20106的改进型，两者之间的主要差别在

17、于电参数略有不同，参见表22。引脚排列图及功能：引脚号符号功能1IN遥控信号输入端（此脚与地之间接红外线接收二极管）2C1前置放大器频率特性和增益设定（此脚与地之间接RC串联电路）3C2接检波电容4GND接地5fo设定带通滤波器的中心频率（此脚与电源间接电阻）6C3外接积分电容7OUT遥控指令输出端8VCC外接电源（表21）CX20106/CX20106A引脚符号及功能（图21） CX20106/CX20106A引脚排列图技术特点：（1） 低电压供电，其典型值为5V。（2） 功耗低。VCC5V时，其典型功耗为9m W。（3） 带通滤波器的中心频率可通过改变5脚和电源之间的电阻进行调节，其调节的

18、范围为3060kHz。由于未使用电感，可不受磁场的干扰，因此扛干扰能力强。（4） 能与PIN光电二极管直接连接。（5） 集电极开路输出，能直接驱动TTL或CMOS电路。（6） 8脚单列直插式塑料封装。（7） 配套使用型号为M50462AP.参数名称CX20106ACX20106单位最小典型最大最小典型最大输入电压（1）2.02.52.8V输入电压（2）0.61.01.5V输出电压（低电平）0.4V输出漏电流02.202A电压增益747984757983dB带通滤波器特性4959dB输入阻抗274055222740k检波能力（1）440540

19、770460540750检波能力（2）440660770460660750表22 CX20106A与CX20106的主要差别逻辑框图：图22 CX20106A 逻辑框图直流特性测试表与电路脚号电压注12.5V接 地22.531.5451.461.075.08电 源表23 CX20106A直流特性测试表图23 CX20106A直流特性测试电路图极限参数：参数名称符号参数值单位电源电压VCC17V输入信号电压VIN5V允许功耗PD0.6W工作环境温度T-25+75存储温度Tsto-55+150表24 CX20106A极限参数符号及参数值（Ta25）2.2 555介绍:221 555简介555定时器

20、是一种多用途的数字模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中得到了应用。正因为如此，自从Signetics公司于1972年推出这种产品以后，国际上各主要的电子器件公司也都相继地生产了各自的555定时器产品。尽管产品型号繁多，但所有双极型产品型号最后的3位数码都是555，所有CMOS产品型号最后的4位数码都是7555。而且，它们的功能和外部引脚的排列完全相同。为了提高集成度，随后又生产了双定时产品556（双极型）和7556（CMOS型）。图24 是国产双极型定时器

21、CB555的电路结构图。它由比较器C1和C2、基本RS触发器和集电极开路的放电三极管TD三部分组成。（图24）CB555的电路结构图222 用555定时器接成的施密特触发器将555定时器的I1 和I2 两个输入端连在一起作为信号输入端，如图25所示，即可得到施密特触发器。（图25） 用555定时器接成的施密特触发器由于比较器C1和C2的参考电压不同，因而基本RS触发器的置0信号（C1 0）和置1信号（C2 0）必然发生在输入信号I 的不同电平。因此，输出电压O 由高电平变为低电平和由低电平变为高电平所对应的I 值也不相同，这样就形成了施密特触发特性。为提高比较器参考电压VR1 和VR2的稳定性

22、，通常在VCO端接有0.01 F左右的滤波电容。首先我们来分析1 从0逐渐升高的过程：当1<1/3VCC时，C11、C2 0，Q1，故O VOH ;当1/3VCC <1<2/3 VCC 时，C1 C2 1，故O VOH 保持不变；当1 >2/3VCC以后，C10、C2 1，Q=0，故O VOL。因此，VT+=2/3VCC。其次，再看1从高于2/3VCC下降的过程：当1/3VCC <1<2/3 VCC 时，C1 C2 1，故O VOL保持不变；当1<1/3VCC以后，C11、C2 0，Q1，故O VOH。因此，VT-=1/3VCC。 由此得到电路的回差电

23、压为VT =VT+V T - 1/3VCC图26是图25电路的电压传输特性，它是一个典型的反相输出施密特触发特性。（图26） 图14电路的电压传输特性如果参考电压由外界的电压VCO 供给，则不难看出这时VT+ VCO ，VT - 1/2 VCO，VT 1/2 VCO。通过改变VCO值可以调节回差电压的大小。 223 用555定时器接成的单稳态触发器 若以555定时器的 I2端作为触发信号的输入端，并将由TD 和R组成的反相器输出电压O 接至I1 对地接入电容C，就构成了如图27所示的单稳态触发器。图27 用555定时器接成的单稳态触发器如果没有触发信号时I处于高电平，那么稳态时这个电路一定处于

24、C1 C2 1、Q0的状态。假定接通电源后触发器停在Q0的状态，则TD 导通 C 0。故C1C21，Q0及O0的状态将稳定地维持不变。 如果接通电源后触发器停在Q1的状态了，这时TD一定截止，VCC 便经R向C充电。当充到C 2/3 VCC时，C1 变为0，于是将触发器置0。同时，TD 导通，电容C经TD 迅速放电，使C 0。此后由于C1 C2 1，触发器保持0状态不变，输出也相应地稳定在O 0的状态。 因此，通电后电路便自动地停在O 0的状态。 当触发脉冲的下降沿到达，使I2 跳变到1/3VCC 以下时，使C2 0（此时C1 1），触发器被置1，O 跳变为高电平，电路进入暂稳态。与此同时TD

25、截止，VCC 经R开始向电容C充电。当充至C 2/3VCC时，C1 变成0。如果此时输入端的触发脉冲已消失，I 回到了高电平，则触发器将被置0，于是输出返回O 0的状态。同时TD 又变为导通状态，电容C经TD迅速放电，直至C 0，电路恢复到稳态。图16画出了在触发信号作用下C 和O 相应的波形。（图28） 图27电路的电压波形图 输出脉冲的宽度t W 等于暂稳态的持续时间，而暂稳态的持续时间取决于外接电阻R和电容C的大小。由图14可只，t W 等于电容电压在充电过程中从0上升到2/3VCC 所需要的时间，因此得到t W RCln(VCC0)/( VCC-2/3 VCC)=RCln3=1.1RC

26、 （11） 通常R的取值在几百欧姆到几兆欧姆之间，电容的取值范围为几百皮法到几百微法，t W 的范围为几微秒到几分钟。但必须注意，随着t W的宽度增加它的精度和稳定度也将下降。224用555定时器接成的多谐振荡器 在1.3.2讲述了用555定时器接成施密特触发器，那么我们可以先把它接成施密特触发器，然后在施密特触发器的基础上改接成多谐振荡器。只要把施密特触发器的反相输出端经RC积分电路接回到它的输入端，就构成了多谐振荡器。因此，只要将555定时器的I1和I2 连在一起接成施密特触发器，然后再将O 经RC积分电路接回输入端就可以了。为了减轻门G4的负载，在电容C的容量较大时不宜直接由G4提供电容

27、的充、放电电流。为此，在图18电路中将TD与R1接成了一个反相器，它的输出O与O在高、低电平状态上完全相同。将O经R2和C组成的积分电路接到施密特触发器的输入端同样也能构成多谐振荡器。（图29） 用555定时器接成的多谐振荡器根据分析得知，电容上的电压C将在VT+ 与VT 之间往复振荡，C和O 的波形如图210所示。（图210）图29电路的电压波形图由图19中C 的波形求得电容C的充电时间T1和放电时间T2各为T1 （R1+R2）Cln(VCCVT-)/(VCCVT+)（R1+R2）Cln2 （12）T2R2Cln(0VT+)/(0VT - )R2Cln2 (13)故电路的振荡周期为 T=T1

28、+T2(R1+2R2)Cln2 (14)振荡频率为1/T1/(R1+2R2)Cln2 (15) 通过改变R和C的参数即可改变振荡频率。用CB555组成的多谐振荡器最高振荡频率达500kHz，用CB7555组成的多谐振荡器最高振荡频率可达1MHz。23 LM386介绍概述(Description): LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功率仅为24mW，使

29、得LM386特别适用于电池供电的场合。 LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 LM386电源电压412V，音频功率0.5W。LM386音响功放是由NSC制造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到15V，消耗静态电流为4mA，当电源电压为12V时，在8欧姆的负载情况下，可提供几百mW的功率。它的典型输入阻抗为50K。LM386特性(Features): * 静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。 * 工作电压范围宽，4-12V or 5-18V。 * 外围元件少。 * 电压增益可调，20-200。 * 低失真度。LM386的内部结构：图211 LM386应用电路图之增益20放

30、大增益20（最少器件）图212放大增益200图213放大器增益50图214低频提升放大器：图2152.4 红外光反射测距报警系统的工作原理241系统框图和工作原理 红外光反射测距主要由以下几个部分组成：红外光发射电路、红外光接收电路、译码电路、发声装置。发射电路发射红外光障 碍 物反射回来的红外光接收，译码 发声装置，报警图2-16 红外反射式报警系统框图 在红外发射电路中，当IC1输出的序列脉冲方波为低电平时，红外发光二极管VD1、VD2发出红外调制光，它发出红外光的周期是T2.5×10-5 s 在红外接收、译码及发声电路中，红外接收管VD3接收到由红外发射电路发射的频率为40kH

31、z的红外光时，IC2（CX20106）的输出脚脚即转为低电位，使得IC3(555)触发而使IC3的输出脚脚呈置位状态输出高电平。IC3(555)和R6、RP3、C6等组成单稳态触发器。平时，由于R5的上拉作用，IC3的脚呈高电位，使IC3处于复位状态，即其脚输出为低电位，IC4无电不工作。当IC2收到红外反射信号后，其脚输出下跳变脉冲而使IC3置位，为后级提供了工作电压。IC3输出高电平的持续时间为td1.1（R6+RP3）C6IC3 输出的约8.5V的高电平电压经R7 、VDW分压、稳压后，得到4.5V电压，为IC4(HFC5212)提供了工作电压,IC4工作后，其发出的语音报警信号经集成功

32、率放大器IC5(LM386)放大后，驱动喇叭发出其内存的语句“嘟嘟，请注意”提示音，从而达到报警的作用。242 40kHz脉冲的产生与红外光的发射 红外发射器中IC1、R1、R2、RP1及C1组成一个多谐振荡器，其振荡频率为=1.44/(R1+2R2+RP1)C1要得到40kHz的频率，经过计算，需要调节RP1的阻值为9.33k欧姆，这是理论数值，但在实际中，各定值电阻存在或大或小的一定量的偏差，为了准确的得到所需频率可用示波器测IC1的脚波形，调整RP1使脚的序列脉冲方波的频率为40kHz即可。25 反射红外光的接收及译码红外发射电路发射出去后，碰到近距离的障碍物被顺利反射回来，这时红外接收

33、管VD3接收到的红外光是否能对通过IC2而使IC2的输出脚转呈低电位取决于IC2内的带通滤波器的中心频率，如果跟发射电路的振荡频率一致，也既是40kHz的时候，脚才呈低电位使得IC3呈置位状态。40kHz的中心频率可通过调节RP2得到本章小结：本章主要对设计中要使用的主要元件作了比较详细的介绍，特别是红外专用集成电路CX20106，这个以前没有接触过的芯片。这样，对元件有了比较深入的认识，对制作起到比较大的作用。讲述了此报警系统的工作原理，包括红外线的发射，反射回来的红外光被红外接收装置接收后，如何才能通过红外专用集成电路CX20106从而使IC3获得高电平输出，为后级提供工作电压。这一章是这

34、个设计的中心任务。第 3 章 系统的调试3.1系统调试3.1.1发射电路的调试:要让红外发光二极管VD1、VD2发出的红外调制光的频率为40kHz，就要使由IC1、R1、R2、RP1以及C1组成的多谐振荡器的振荡频率为40kHz，即 IC1（555）的输出脚脚输出的序列脉冲方波的频率为40kHz，通过公式1.44/(R1+2R2+RP1)C1指导，是一个与R1、R2、RP1、C1 有关的变量，其中R1、R2、C1均为定值，要确定出的值为40kHz，可以计算出RP1的大小约为9.33k欧姆。调节RP1的大小至9.33k欧姆左右，由于实际中的定值电阻存在一定的偏差，所以调节RP1为9.33k欧姆不

35、一定准确，准确的方法是接入电源至电路，用示波器的正极接IC1的脚，负极接地，观察示波器中的序列脉冲方波的波形和频率，用螺丝刀微调RP1使得示波器中显示的序列脉冲方波的频率为40kHz左右即可。这样就完成了发射电路的调节。3.1.2 接收、译码及发声电路的调试：前面已经调节红外发射电路中的多谐振荡器的谐振频率为40kHz，要使接收电路接收到发射电路发射的红外光能通过红外专用集成电路IC2（CX20106）而使其输出脚脚由高电位转呈至低电位，就要使红外专用集成电路CX20106内的带通滤波器的中心频率0与发射电路的谐振频率相一致，即40kHz，同发射电路调节方法一样，调节电路参数使得IC2的谐振频

36、率0 为40kHz ，很显然，我们应该调节RP2的大小来达到这个目的，因为能影响CX20106内的带通滤波器中心频率的其他参数都是定值。IC3输出高电平的持续时间与接入电路的R6、RP3及C6有关，具体关系表现为：td1.1（R6+RP3）C6其中R6和C6为定值，要改变td的大小，可以通过调节接入电路的RP3阻值的大小来达到，RP3的最大值为1M，由公式td1.1（R6+RP3）C6可以推算出td的最大取值为60s（1分钟），也即是其一次最大持续报警时间为1分钟。可以根据不同人的需求调节这个时间的长短。本章小结： 本章是整个设计过程中的尾声阶段，是对已经设计制作好的电路进行测试，看是否成功，

37、如果不成功，试着用排除法查找问题所在，一个一个解决。行百步者半九十，这是个艰难的过程，考验我们的细心程度和耐心。总结 在本次的红外反射式倒车类车雷达的设计与制作中，使我的数字电路知识得到了进一步的巩固和加深。增强了我对一些芯片的认识，其中有些是以前学过的东西，一些是以前根本没接触过的东西，自己从零开始认识的，使我探测新事物的能力得到了提高。在设计和制作中，难免不出现问题，通过认真检查电路板，查找资料，借鉴别人的设计思路，并结合自己的实际设计，在第一次不是很稳妥而做出的电路板失败的情况下，对发射电路以及接收、脉冲译码和报警电路进行了改进，确定了设计进行第2次做板，做出来后，通过精心的调试，终于成

38、功的达到了设计设计所要达到的效果。总结第一次失败的原因主要是，电路排版不够合理，感光板感光时间把握的不是很好，导致可能引发的一些断、短路的线路问题。这些问题涉及到以前学过的数字电路知识和Protel的应用。通过这次的设计，我的理论知识和动手能力以及认识新事物的能力都得到了很大的加强。致谢 经过一个学期的努力，终于将本人的毕业设计红外反射式倒车雷达的设计与制作顺利的完成了。此设计从搜集查找资料，方案的选择以及优化到论文的撰写整个过程都是在本人的指导老师刘国安的精心指导及大力帮助下得到顺利完成的，当然还有一些同学的帮助，在此表示忠心的感谢！ 在这次的毕业设计中，我查阅了大量关于红外线技术以及倒车防

39、撞方面的资料，用到了许多以前学过的知识，使自己的理论知识转化到实际应用中，这也是我们学习理论要达到的一个目的，是对理论知识的巩固和加强。还接触了一些以前书本没有学过的知识，扩充了我的知识面。 在设计过程中，遇到了不少问题，在刘国安老师的引导和启发下，使我解决问题的效率大大提高，在设计中起到了很大的作用。当然作用不只在此次设计中，对我以后看待其他问题和解决问题都提供了一个很好的参考和一种很好的思维方向，为今后的工作事业打下良好的基础。还有其他同学也给我提供了很多帮助。觉得遗憾的是此设计还不是最好的状态，我会不断的朝着更好的目标锻炼自己，提高自己。参考文献1 张建华数字电子技术，北京，机械工业出版

40、社，1994年2 潘永雄 沙 河 刘向阳电子线路CAD实用教程西安，西安电子科技大学出版社，2001年3 阎 石数字电子技术基础，北京，高等教育出版社，1997年4 杨帮文新型集成器件实用电路，北京，电子工业出版社，20025 SusanA.R.Garrod,RobortJ.Borns.DigitalLogicAnalysis,Application & Design,Holt Rinehart and Winston,Inc.,19916 Joseph D.GreenfieldPractical Digital Design Using ICs Regents/PrenticeHal

41、l,Inc.,1994附录1步进调频连续波信号应用与毫米波汽车防撞雷达张建辉 刘国岁 顾红 苏卫民（南京理工大学电子工程技术研究中心，江苏，南京，210094）摘要：概述了工作在毫米波段的汽车防撞雷达的有关情况，针对虚警问题，提出了一种新的雷达发射信号体制，即变斜率步进调频三角形连续波信号，分析了该波形的特性，给出了相应的信号处理，并提出了一种用于多目标环境中的目标检测算法。分析和方针结果表明：新的信号体制具有良好的距离和相对速度分辨率，且易于产生和处理，同时其相应的多目标检测算法能够有效地去除虚警。关键词：步进调频连续波，汽车雷达，虚警率，目标检测相对来说,公路运输是所有运输系统中危险度最高

42、的.有关交通事故的统计数据表明:一半以上的汽车碰撞是追尾碰撞。因此，一个能够对潜在的碰撞做出预警的系统能够有效的降低事故率。有了这种系统，汽车驾驶将变得更加轻松和舒服。工作于微波频段的高可靠性雷达是构建该系统的一个有效的传感器。历史上，雷达系统已经在汽车上的得到了应用，这就是所谓的“前向碰撞预警雷达FLAR”.现在的研究主要集中在：“自治智能巡航控制系统（AICC）”，这个系统在碰撞预警的基础上附加了刹车和加速器的自动控制。这个控制过程由雷达系统和交通分析处理器完成。当使用了AICC处理器之后，碰撞可以完全避免。尽管有很多雷达原型系统已经制作成功，而且有一些论文和试验结果发表。但是至今仍没有一

43、个实用的系统生产出来并进行市场化。除去成本方面的考虑，一个很重要的的原因就是不可接受的高虚警率。雷达传感器对低虚警率的要求是很强烈的。因此，不管是FLAR,还是AICC系统，首要任务就是设计一个低虚警率的雷达。人们已经认识到：为了得到低预警率，雷达系统必须能够同时处理三个参数：距离、速度和方位角。每一个参数都可以通过由不同的发射波形和天线获得。在这篇论文中，一个完整的用于FLAR或者AICC的波形被采用，并提出了一种目标识别的信号处理方法。选择的波形能够提供高的可靠性，而目标识别算法能够对错误目标进行有效区分。1 波形和信号处理11 波形的定义雷达的性能很大程度上取决于发射波形的选择。图1就是

44、一种应用于FLAR和AICC系统的步进调频连续波。它包括3个斜坡，被分成6节，A-F是一个周期中的。A,C E是上升波形，BDF是下降波形。Fc是载波频率。尽管FC不是连续可调，但是波形的每一节都是连续的。12 信号处理当信号A发送后，接收部分收到目标的反射波形，并将其分类给训练过的基波脉冲。IQ样本得到内部脉冲复制率。这样第i个频率就被确定下来。根据参考文献，对于所有的样本，R(I)被应用于IDFT以便得到一个N元素的同步雷达性能，如下式所示：与第一个倾斜端情况相似，我们很容易就能理解其他两个倾斜波段的情况。2 多目标识别算法在现实环境中，FLAR和AICC系统必须能够有效区分目标d和v。并

45、与主发动机同步。然后由天线得到目标的方位角，进行合成运算，从而有效区分正确与错误目标。然后比较目标的d序列和v序列，一旦内部处于目标发动机的序列AS之上，就必须向驾驶员报警。安全的v序列能够通过下列方程式计算。实际上，三个目标可能同时出现在每个波形斜坡部分。因此当所有的可能目标出现时，我们必须对他们进行比较。首先，比较每个目标的第一个倾斜部分和第二个倾斜部分来得到成对数据d，v并且将其反馈给发动机。这些目标存储下来，数据能够得到有效评估。第二步，剩余的配对数据与可能目标在第三个斜坡进行比较。当所有的比较完成后。与每个斜坡数据都符合的配对数据被识别为真正的目标。每个目标的安全V序列都被计算。一旦

46、实际的距离d比安全距离a小的时候，预警信号就产生了。等式11表示了LA的对角线，它是通过计算相对速度实现的。同样LB和LF的相关系数B在F波节被记录。3 结论在这片论文里，提出了一种步进调频连续波信号应用与毫米波汽车防撞雷达系统。它能够由数字电路很简单的搭建起来，并且它的信号处理部分降低了相关的高可能性雷达系统对计算速度的要求。我们同时提出了一种基于多目标识别和确认的错误控制算法。方针分析结果表明，该算法能够有效控制虚警率。总之，发射波形的设计针对微波雷达进行了优化，而且高虚警率问题得到了有效的解决。这样自动防撞雷达报警系统才能够变成市场化的商用产品。附录2STEPPED FMCW WAVEF

47、ORM APPLIED FOR MM WAVE AUTOMOTIVE COLLISION WARNING RADARAbstract ： A stepped MMCW radar waveform applied for mm-waye automotive collision warninn radar systems was proposed, which is easy to be venerated dinitally and its sinnal processinn reduced the requirement of computational speed compared to

48、 conventional hnihwesolution radars.An error approach alnorithm was sunnested for multiple vehide tarnet detection and its usefulness in eliminatinn the false tarnet by computer simulation was confirmed.Key words:stepped MMCW, automotive radar, false alarm rate, tarnet detection.Introduction: From a

49、 relative view point, road traffic is one of the dangerous means of transportation. Statistic of accidents shows that more than half of all collilions are rear-end collisions.So it is believed by people that a system capable of alerting a driver in a timely fashion to the existing of an impending co

50、llision Would have the potentiality of drastically reducing accident seriousness as well as frequency. W ith those svstems the car driver's stress will be reduced and car driving will be more relaxing and comfortable. High resolution radars operating on millimeter wvave band are the ideal sensor

51、s for theses stenl， these svstems。In history radar systems in Car applicationswere developed, which were named“Fore and Looking Automotive Collision Warning Tiadar (FT.ATi)”.Modern developments are focused on the so-called utonomous Tntelligent Cruise Con trol Systems(ATCC) "which means in addi

52、tion to the collision warning systems the car's brake and accelerations are controlled automatically by the radar system including a traffic analyzing tomputer.The collisions will be avoided totally by the ATCC-computer. Although many radar prototypes have been produced一0.and relative results or papers have bee