基于单片机的汽车倒车防撞系统的设计与制作

题目: 基于单片机的汽车倒车防撞系统的

设计与制作

毕业设计说明书（论文）中文摘要

毕业设计说明书（论文）外文摘要

目次

1 绪论 (1)

1.1课题设计的背景和意义 (1)

1.2超声波测距的研究历史与发展趋势 (1)

2 设计思想及方案论证 (3)

2.1系统总体的设计思想 (3)

2.2 方案选择 (3)

2.1.1 显示模块 (3)

2.1.2 测距传感器模块 (4)

2.1.3 报警模块 (5)

3 系统硬件电路设计 (6)

3.1 超声波的介绍 (6)

3.1.1 超声波的特点 (6)

3.1.2 超声波的应用 (6)

3.1.3 超声波传感器 (6)

3.1.4 超声波测距原理 (7)

3.1.5 超声波发射电路设计 (8)

3.1.6 超声波接收电路设计 (9)

3.1.7 HC-SR04超声波测距模块 (10)

3.2 显示模块设计 (12)

3.3 报警电路设计 (14)

3.4 单片机控制电路设计 (15)

3.4.1 主控芯片STC89C52 (15)

3.4.2 时钟电路 (17)

3.4.3 复位电路 (17)

4 系统软件部分的设计 (19)

4.1系统的主程序设计 (19)

4.2 系统的子程序设计 (21)

4.2.1 中断处理程序 (21)

4.2.2 蜂鸣器分段报警程序 (22)

4.3 本章小结 (23)

5 硬件组装及调试 (24)

5.1 硬件组装及调试 (24)

5.2测量结果 (24)

5.4本章小结 (27)

结论 (28)

致谢 (29)

参考文献 (30)

附录A 程序清单 (31)

图1 单片机整体电路原理图 (37)

图2 超声波测距模块原理图 (38)

图3 设计实物图 (39)

1 绪论

1.1课题设计的背景和意义

随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越为人们所关注。由于倒车后视镜有死角，司机目测距离有误差，视线模糊等原因，倒车事故发生的频率远大于汽车前进时的事故率。倒车事故不仅会对自己的车和他人财物造成损伤如果伤及儿童更是不堪设想。有鉴于此，汽车产品家族中，专为倒车泊车而设计的“倒车测距仪”应运而生。经过调查，绝大部分非职业汽车司机都希望有一种能发现汽车尾部障碍物的“后视眼”。倒车测距仪的加装可以解决司机的后顾之忧，大大降低倒车事故的发生。

倒车测距仪是一个由单片机控制的汽车泊车安全辅助装置。该测距仪将单片机的实时控制及数据处理功能，与超声波的测距技术、传感器技术相结合，能够测量并显示车辆后部障碍物里车辆的距离，同时用间歇的“嘟嘟”声发出警报，“嘟嘟”声间隙随障碍物距离的缩小而缩短，司机不但可以直接观察到显示的距离，还可以凭听觉判断车后障碍物离车辆的远近，解除了司机倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并可以帮助司机扫除视野死角和视线模糊的缺陷，提高倒车的安全性。

1.2超声波测距的研究历史与发展趋势

众所周知，关于超声波的研究起始于1876年，这是人类首次有效产生的高频声波，这些年来，随着超声波技术的不断深入，再加上其具有高精度，无损，非接触等优点，超声波的应用变得越来越普及，多年来已在一些领域的要应用。超声波测距是一种传统而实用的非接触测量方法，和激光、涡流和无线电测距方法相比，具有不受外界光及电磁场等因素的影响的优点，在比较恶劣的环境中也具有一定的适应能力，且结构简单，成本低，因此在工业控制、建筑测量、机器人定位方面得到了广泛的应用。但由于超声波传播声时难于精确捕捉，温度对声速的影响等原因，使得超声波测距的精度受到了很大的影响，限制了超声测距系统在测量精度要求更高的场合下的应用。

国内外的学者在提高超声波测距精度方面作了大量的研究，影响超声波测距精度的因素包括所测的超声波传输时间和超声波在介质中的传播速度，其中传输时间的精度影响较大。许多人提出采用降低传输时间的不确定度来提高测量精度，目前，相位探测法和声谱轮廓分析法或者二者的结合是主要的降低传输时间不确定度的方法。厦门大学的童峰提出了一种回波轮廓分析法，该方法在测距中通过两次探测求取回波轮廓包络曲线来求得回波的起点，通过这种方法使测量精度有了很大的提高。意大利的Carullo等人介绍了一种自适应系统，发射特殊的波形来获得好的回波包络，设置一定的回波开启电平，并采用自动增益的控制放大器。也有文献提出通过数字信号处理技术和小波变换理论来提高测量精度。

2 设计思想及方案论证

2.1系统总体的设计思想

本系统采用超声波测距原理，由发射器、接收器和信号处理装置三部分组成。通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。（超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2）。

系统的总体结构框图如图2.1所示。

图2.1系统总体结构框图

2.2 方案选择

2.2.1 显示模块

方案一：LED数码显示管是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED显示管，其中7个用于显示字符，1个用来显示小数点，故通常称之为八段发光二极管数码显示器。对LED数码显示器的控制可以采用按时间向它提供具有一定驱动能力的位选和段选信号。LED数码显示有动态扫描显示法和静态显示。

方案二：点阵字符型液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，可以显示数字和西文字符。液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等不同