基于单片机的倒车防撞预警系统毕业设计
基于单片机的倒车防撞预警系统毕业设计
基于单片机的倒车防撞预警系统毕业设计倒车防撞预警系统是一种能够帮助驾驶员在倒车过程中避免碰撞的设备。
本文基于单片机设计了一种倒车防撞预警系统，并进行了详细的介绍。
该系统主要由倒车传感器、控制电路、显示屏和蜂鸣器组成。
其中，倒车传感器用于检测车辆周围的障碍物，通过将传感器输出的数据传给控制电路进行处理。
控制电路根据接收到的传感器数据，计算出障碍物与车辆的距离，并控制显示屏和蜂鸣器发出相应的警报。
在设计中，我们选择了超声波传感器作为倒车传感器，因为它能够准确地测量障碍物与车辆的距离。
我们将超声波传感器固定在车辆的后部，并将其与单片机相连。
当车辆开始倒车时，超声波传感器开始工作，并将检测到的障碍物距离传给单片机。
单片机接收到传感器数据后，根据一定的算法计算出车辆与障碍物的距离，并根据距离的大小决定是否发出警报。
为了方便驾驶员了解障碍物的距离，我们在车辆驾驶室内安装了一个显示屏，用于显示障碍物与车辆的距离。
当障碍物与车辆的距离小于一定值时，系统还会通过蜂鸣器发出警报，提醒驾驶员注意。
在系统的设计过程中，我们考虑到了多种因素。
首先，我们要确保传感器的数据准确性，要选择合适的传感器并进行校准。
其次，我们要考虑到驾驶员对系统的操作是否方便，要保证显示屏和蜂鸣器能够清晰地传达信息。
最后，我们还要考虑系统的可靠性和稳定性，要进行充分的测试和优化。
倒车防撞预警系统可以提高驾驶安全性，避免驾驶员在倒车过程中因为盲区而发生碰撞。
我们通过基于单片机的设计，实现了一个简单有效的倒车防撞预警系统。
通过这个设计，我们还深入了解了单片机的应用和原理。
希望这个设计能够对相关领域的研究和开发工作提供一些参考和启示。
基于单片机的倒车防撞预警系统设计和实现分析
• 147•本文针对以单片机为基础的倒车防撞预警系统的设计及实现展开具体论述分析，以期能够对倒车防撞预警系统的设计起到一定借鉴意义。
1 倒车防撞预警系统硬件电路的设计1.1 超声波发射和回波接收电路关于超声波发射和回波接收电路，其主要用于增大对超声波传感器起到驱动作用脉冲电压的幅值，确保电和声之间的良好转换，加大超声波发射的实际距离；同时借助于兼具收发作用的传感器针对返回的超声波实施转换，使其变为较为微弱的电信号。
1.2 超声波电信号放大电路电路图如图1所示。
1脚为超声波信号的输入端口，RC 串联网络在2脚和地面间进行连接，其是内部前置放大电路中负反馈网络系统中重要的构成部分。
利用电阻R 5的数值针对前置放大电路确立出增益。
R 5的阻值变小，相应负反馈也会变弱，放大倍数也会与之加大；相反，放大倍数就会变小。
检波电容C 3连接在3脚和地面间，适宜针对电容大小做出改变，能够变更整形电路与超声波电信号放大的灵敏程度以及抵抗外界干扰的水平。
C 3电容越大，灵敏程度越低，抵抗外界干扰的水平也就越强；C 3电容越小，灵敏程度越高，抵抗外界干扰的水平也就越弱，容易出现错误的动作。
将一个电阻接到5脚和电源之间，用来对内部带通滤波电路中心频率加基于单片机的倒车防撞预警系统设计和实现分析德州职业技术学院 袁秀珍图1 超声波放大和整形电路图2 单片机控制电路与显示、报警电路以设定。
如果R 6=200K Ω，则f 0=40KHz 。
将一个积分电容接到6脚和地面间，标准量值设定为330pF 。
若是这一电容量值过大，会减短实际探测距离。
7脚为电路集电极开路输出的位置，R 7为这一引脚的上拉电阻。
在电路中没有输入信号的过程中，7脚会输出高电平，当针对信号实施整形及放大处理操作之后，7脚就会输出负脉冲电压。
1.3 单片机控制电路及显示、报警电路具体电路图如图2所示，因为整个系统采用单片机的输入和输出端口很少，不对延伸功能加以考虑时，仅仅从够用和缩减成本投入的层面进行考虑，应用AT 89C2051单片机当作控制电路的关键性部件，该单片机包含20引脚，有15个I/O 端口，两个价格便宜且占据空间较小的16位定时器/计数器。
毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计
摘要随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。
交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞预警系统势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，本文介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警系统。
论文的内容是基于AT89C51单片机倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和AT89C51单片机结合于一体，设计出一种基于AT89C51单片机的倒车防撞报警系统。
该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。
论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。
对于系统的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。
通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系统各个设计单元的原理进行了介绍。
对组成各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。
论文介绍了系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。
最后，通过对系统的误差分析，给出了系统的改进方案。
关键字：单片机超声波 AT89C51AbstractIs day by day prosperous along with the social economy development transportation shipping industry, the automobile quantity climbs in the first mate. Traffic congestion condition also day by day serious, the collision event occurred repeatedly, has caused the inevitable person casualties and the economic loss, in view of this kind of situation, designed one kind to respond quickly, the reliability was high also a more economical automobile guards against hits the early warning system imperative, the ultrasonic wave range finding was the most common one distance range finder method, this article introduces is guards against using the ultrasonic wave range finding design one kind of back-draft hits the alarm system.The paper is based on the contents of the AT89C51 monolithic integrated circuit reverse collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89C51 monolithic integrated circuit, AT89C51 monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems. The system used software and hardware integrated approach of a modular and multi-use characteristics.The paper outlines the development and the basic principles of ultrasound tests on the principles and characteristics of ultrasound sensors. Some of the main parameters for the system were discussed, and introducing ultrasonic ranging system functions basis, the overall composition of the system. Through multiple launch reception circuit design comparison, the best designed programme drawn, and various system design modules principles introduced. On the composition of the system circuit chip introduced and elaborated the principles of their work. Papers introduced system software architecture, through programming to achieve system function. Finally, through the analysis of system error, giving the system improvement programme.Key word：monolithic integrated circuit；ultrasonic wave；AT89C51目录第1章绪论 (1)1.1 超声检测发展综述 (1)1.2 论文主要内容和章节安排 (3)1.3 本设计时间安排 (3)第2章超声波测距原理 (5)2.1 超声波传感器介绍 (5)2.1.1 超声波传感器特性 (6)2.2 超声波检测概述 (7)2.2.1 超声探伤 (8)2.3 超声测距原理及实现 (9)第3章单片机超声波测距系统构想 (10)3.1 超声波测距系统总体方案 (10)3.2 系统主要参数考虑 (11)3.2.1 传感器指向角 (11)3.2.2 测距仪的工作频率 (12)3.2.3 声速 (12)3.2.4 发射脉冲宽度 (12)3.2.5 测量盲区 (13)第4章单片机倒车防撞报警系统各组成单元方案设计 (14)4.1 发射接收电路方案设计 (14)4.2 显示报警单元方案设计 (22)4.2.1 系统显示电路设计 (22)4.2.2 系统报警电路设计 (23)4.3 单片机复位电路 (24)4.4 时钟电路 (25)4.5 稳压电源 (25)第5章系统硬件及软件实现 (27)5.1 单片机硬件介绍 (27)5.1.1 单片机AT89C51介绍 (27)5.1.2 8155芯片介绍 (28)5.1.3 74LS244芯片介绍 (29)5.1.4 74LS06芯片介绍 (30)5.2 运算放大器 (31)5.3 LM567芯片介绍 (32)5.4 探头UCM介绍 (33)5.5 系统软件结构 (34)5.5.1 主程序 (34)5.5.2 显示子程序和蜂鸣报警子程序 (37)第6章系统误差分析及改进 (39)6.1 误差产生原因分析 (39)6.1.1 温度对超声声速的影响 (39)6.1.2 回波检测对时间测量的影响 (40)6.1.3 超声传感器所加脉冲电压对测量范围和精度的影响 (40)6.2 针对误差产生原因的系统改进方案 (40)参考文献 (42)致谢 (43)第1章绪论随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。
基于单片机倒车防撞报警系统设计
基于单片机倒车防撞报警系统设计xx学院物理系201x届电子信息工程专业毕业设计xxx（xx学院物理系，山东xx253023）摘要论文的内容是基于at89c51单片机倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和at89c51单片机结合于一体，设计出一种基于at89c51单片机的倒车防撞报警系统。
该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。
本文采用一种简单易行的测距原理建立了防撞报警系统,具体分析了倒车防撞系统的设计原理及各部分元件的设计方案，充分描述了超声波测距的原理及应用，并介绍了我国在超声波测距的发展现状，不过还有一些无法避免的测量误差，还需日益俱进的科学发展加以解决。
关键词at89c51；超音波测距；后视镜防撞1引言1.1研究的目的和意义汽车业与电子业是世界工业的两大金字塔，随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上电子技术的应用越来越来广泛，汽车电子化的程度越来越高。
汽车电子技术是汽车技术与电子技术想结合的产物。
随着交通运输向高密度发展，电子控制技术又进一步应用于汽车的乘坐安全性和导航等方面。
电子技术在汽车安全控制系统的应用主要是为了增强汽车的安全、舒适和方便。
应用的电子技术主要有：电子控制安全气囊，智能记录仪，雷达式距离报警器，中央控制门锁，自动空调，自动车窗、车门、座椅、刮水器，车灯控制，电源控制以及充电器等。
近年来汽车的自动调速系统，主动式汽车防撞系统，汽车监测和自诊断系统以及汽车导航系统也得到了广泛的应用[1]。
在过去20～30年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四周安装某种弹性材料、在车内相关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。
安装防撞保险杠固然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏，却无法消除对被撞物体的伤害；此外，车上安装的安全气囊系统，在发生车祸时不一定能有效地保护车内乘务员的安全。
基于单片机的倒车防撞报警系统设计
3.单片机通过发射和接收的数据计算出距离，通过液晶模块显示距离，若距离小于设定值则进行报警提示
4.可以通过键盘设置提示距离值
三、工作总体安排
2019年8月至2019年9月，开始选题，收集相关资料，然后拟定题目。
2019年10月1日至2020年1月初，查阅自己所涉及知识的相关资料，复习相关知识，初步完成各个模块的电路原理图设计。
二、主要研究内容和方法、步骤、预期目的
研究内容、方法和步骤
利用超声波电路原理，用C语言编写一个完整的测距系统，实现对靠近的物体进行测距。
一、超声波测距
1.当倒车键按下时通过超声波模块测量到后方物体的距离，单片机主控模块实现超声波发射脉冲的发射和通过超声波接收模块接收到的信号计算出距离。
2.温度传感器：超声波在空气中传播速度受环境温度的影响，根据声波在空气中的传播速度与温度的关系：V = 331.5 + 0.6t（m/s），温度越高，速度增大。
2020年1月至4月在老师指导下根据电路原理图，基本完成系统模型，并完成和改进论文
2020年5月初，完成毕业论文《基于单片机的倒车防撞报警系统设计》，准备毕业论文答辩。
四、指导教师意见：
签字：
年 月 日
备注：题目类别栏应填：应用研究、理论研究、艺术设计、程序软件开发等。
只要将此系统应用于社会交通运输业中一定会对减少交通事故的发生做出更突出的贡献。
国内外研究现状：
国际上对汽车防撞的研究开始于二十世纪六十年代，以德、美、日为代表的西方国 家内开始研究，与众多汽车制造厂商合作，制造出世界上第一批汽车防撞报警器。但局 限于当时器件的发展水平和单片机成本过高， 导致报警器难以做到体积轻巧、 结构简单、 价格便宜。此外，报警器的干扰因素很多，在实验室制造的样机，对许多干扰因素考虑 不全面，使在实际得应用中，防撞效果并不让众多研究者满意。
基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计
基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计摘要本文介绍了基于AT89C51单片机设计的倒车防撞报警系统，该系统可以在车辆倒车时及时发现障碍物，并发出警报以提醒司机注意。
系统由超声波模块、AT89C51单片机、液晶显示模块、蜂鸣器、按键和继电器等组成。
超声波模块用于探测障碍物距离，AT89C51单片机实现对超声波信号的采集和处理，并通过液晶显示模块显示距离信息，当距离过近时，系统会触发蜂鸣器发出警报，并通过继电器控制后置摄像头的开关，方便司机观察周围情况。
该系统可以有效防止发生倒车事故，具有实用价值和推广意义。
关键词：AT89C51单片机；倒车防撞；超声波模块；液晶显示；蜂鸣器；继电器AbstractThis paper introduces a reverse anti-collision alarm system designed based on AT89C51 microcontroller. The system can timely detect obstacles when the vehicle is reversing and issue an alarm to remind the driver to pay attention. The system is composed of ultrasonic module, AT89C51 microcontroller, LCD display module, buzzer, buttons, and relay. The ultrasonic module is used to detect the distance of obstacles. The AT89C51 microcontroller collects and processes the ultrasonic signals, displays the distance information through the LCD display module. When the distance is too close, the system will trigger the buzzer to issue an alarm and control the on/off switch of the rear camera through the relay to facilitate the driver to observe the surrounding situation. This system can effectively prevent reverse accidents and has practical value and promotionsignificance.Keywords: AT89C51 microcontroller; reverse anti-collision; ultrasonic module; LCD display; buzzer; relay一、引言随着汽车数量的增加和停车位紧缺，倒车事故的发生率逐年上升，严重威胁着驾驶员和行人的生命财产安全。
基于单片机的倒车防撞报警系统的设计
目录1 绪论 (2)2 系统组成及工作原理 (3)2.1 超声波测距原理 (4)2.2 测速原理 (5)2.3 报警器工作原理 (5)3 系统硬件电路的设计 (6)3.1 系统总体电路构成 (6)3.2 AT89C2051单片机的性能及特点 (8)3.3 超声波传感器 (9)3.4 超声波谐振频率发生与调理电路设计 (10)3.5 超声波回波接收与处理电路设计 (10)3.6 显示电路和报警电路设计 (10)4 系统软件的设计 (12)4.1 主程序设计 (12)4.2 T0 中断服务程序设计 (14)4.3 外部中断0程序设计 (15)4.4 超声波测距子程序设计 (15)4.5 显示程序设计 (17)4.6 报警程序设计 (17)5 结论与展望 (19)5.1 结论 (19)5.2 展望 (20)参考文献 (21)致谢 (22)1绪论随着国民经济的高速发展，我国汽车的拥有量在大幅增加，造成道路拥堵，交通事故频发，给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。
安全驾驶成为大家关注的焦点，其中汽车防撞系统(Collision Avoidance Sys-tem CAS)的设计和需求显得非常重要和迫切。
针对这种情况，设计一种响应快、可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统势在必行。
所谓的汽车倒车防撞预警系统即是俗称的倒车雷达，是汽车泊车辅助装置。
在汽车倒车时，倒车雷达采用超声波测距原理探测汽车尾部离障碍物的距离，当汽车尾部离障碍物的距离达到探测范围时，倒车雷达通过数码管实时动态显示距离。
当汽车尾部离障碍物的距离达到设定的安全警告值时，倒车雷达发出报警声，以警示驾驶员，辅助驾驶员安全倒车，为驾驶员的倒车安全提供保证和方便。
因此有市场需求的产品，必然会带动产品的开发设计，现在市场上的的倒车雷达种类较多。
几乎道路上的所有的中高档小轿车都配置有各种倒车雷达。
需求的提高必然会迫使产品的技术不断更新。
本文主要设计是一种新型的基于单片机控制的倒车雷达系统，该系统采用通用型单片机作为控制电路，方便系统功能扩展。
基于单片机的倒车防撞预警系统设计
基于单片机的倒车防撞预警系统设计倒车防撞预警系统是一种广泛应用于汽车上的辅助设备，可以帮助驾驶员在倒车过程中避免与障碍物发生碰撞。
本文将介绍一个基于单片机的倒车防撞预警系统的设计。
一、系统设计方案1.硬件设计部分：(1)超声波传感器：用于检测倒车车辆后方距离的变化，一般使用多个超声波传感器进行检测。
(2) 单片机（如Arduino）：用于接收超声波传感器的信号并进行处理，同时控制显示器和蜂鸣器发出预警信号。
(3)显示器：用于显示倒车车辆后方的障碍物距离，可以使用LCD显示屏。
(4)蜂鸣器：用于发出声音预警信号，提醒驾驶员注意。
2.软件设计部分：(1)超声波传感器信号处理：单片机接收超声波传感器的信号，并进行滤波和幅值处理，得到障碍物距离值。
(2)倒车距离显示：将障碍物距离值显示在LCD屏幕上，可以设计多级警戒区，显示不同距离范围内的预警信息。
(3)声音预警：当距离过近时，单片机控制蜂鸣器发出声音预警信号，提醒驾驶员注意。
二、系统实现步骤1.硬件实现：(1)连接超声波传感器：按照超声波传感器的规格书连接传感器与单片机。
(2)连接LCD显示屏：将LCD显示屏连接到单片机。
(3)连接蜂鸣器：将蜂鸣器连接到单片机。
2.软件实现：(1)单片机初始化：初始化单片机，设置IO口的输入输出模式和引脚功能。
(2)读取超声波传感器信号：通过IO口读取超声波传感器的信号，并进行幅值处理，得到障碍物距离值。
(3)显示距离信息：将障碍物距离值显示在LCD显示屏上，可以设计多级警戒区，显示不同距离范围内的预警信息。
(4)发出声音预警信号：当距离过近时，单片机控制蜂鸣器发出声音预警信号，提醒驾驶员注意。
三、系统测试和优化1.测试：将倒车防撞预警系统连接到倒车车辆上，进行实际测试。
测试过程中要注意校准超声波传感器和LCD显示屏的正确读数，以及蜂鸣器声音的预警效果。
2.优化：根据实际测试结果优化系统设计，可考虑加入其他传感器，如摄像头等，提高系统的准确性和可靠性。
毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计
山西大学论文题目基于单片机倒车防撞雷达的设计研究学院工程技术学院专业电气工程及其自动化年级姓名指导教师职称副教授（2008年6月）学士学位论文（设计）原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名（亲笔）：年月日-----------------------------------------------------------------------------------------学士学位论文（设计）版权使用授权书专业：论文（设计）题目：本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间学位论文（设计）工作的知识产权单位属山西农业大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山西农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
毕业后发表与本研究有关的文章，作者单位署名应为“山西农业大学”，可以在备注中注明本人现工作单位。
本研究成果的知识产权归属山西农业大学，未经指导教师和山西农业大学同意。
本人不私自从事与课题有关的任何开发和盈利性活动。
学位论文作者签名（亲笔）：年月日导师签名（亲笔）：年月日毕业设计（论文）评价表毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书(论文)外文摘要目录1引言 (1)1.1 倒车雷达研究的背景及意义 (1)1.2 国内外倒车雷达的发展现状 (2)1.3 雷达的发展 (2)2 超声波倒车雷达的工作原理 (3)2.1 超声波 (3)2.2 超声波发生器 (4)2.3 超声波测距原理 (4)2.4 超声波测距误差分析 (6)2.4.1 温度误差 (6)2.4.2 时间误差 (6)2．5 影响超声波探测的因素 (7)2.6 如何提醒车主 (9)3 系统设计 (9)3.1 倒车雷达的工作原理图 (9)3.2 系统硬件电路原理图 (11)4 系统硬件电路介绍 (11)4.1 AT89C51单片机 (11)4.2 电源部分 (14)4.3 放大电路 (17)4.4 音频解码电路分析 (18)4.4.1 LM567芯片介绍 (19)4.4.2 译码电路工作原理分析 (20)4.4.3 LM567在使用要注意以下几个方面 (21)4.5 声光报警电路 (21)5 系统软件设计 (22)5.1计算超声波传播时间 (22)5.2超声波发生子程序 (23)5.3超声波接收中断程序 (24)参考文献 (26)致谢 (27)1引言1．1 倒车雷达研究的背景及意义随着我国经济的快速发展，交通运输车辆及私家用车的不断增加，不可避免的交通问题瞬时成为人们关注的问题。
基于单片机的倒车防撞预警系统设计和实现
毕业论文（设计）题目：基于单片机的倒车防撞预警系统设计和实现学生学号：作者姓名：指导教师：完成日期：系专业班摘要文中首先阐述了超声传感器的原理及特性；对于测距系统的超声波频率、信号脉冲、器件型号等主要参数进行了讨论；在介绍了超声测距各模块功能的基础上，提出了系统的总体构成并对测距系统发射、接收、检测、显示及报报警部分的硬件设计方案进行了论证。
根据系统要求采用模块化的编程思路完成系统的算法设计，实现超声发射和距离显示功能。
最后通过软硬件的综合调试实现短距离超声测距系统的基本功能。
硬件电路包括滤波电路、放大电路和整形电路。
滤波电路的作用是滤掉一些噪声；因为超声波传感器是通过振动产生电流的，所产生的电流非常微弱，所以我们需要放大电路；而单片机只接收方波，所以要对放大的电流进行整波，这样单片机就可以正常工作了。
关健词：超声波；传感器；预警。
ABSTRACT. In the article first elaborated the supersonic sensor's principle and the characteristic; Regarding range measuring system's supersonic wave frequency, the signal pulse, the component model and so on main parameter has carried on the discussion; In introduced in the supersonic range finder various modules function's foundation, proposed system's overall constitution and to the range measuring system launch, the receive, the examination, the demonstration and the newspaper warning part's hardware design plan has carried on the proof. Requests according to the system to use modular the programming mentality to complete system's algorithm design, realizes the supersonic launch and the range-amplitude display function. Finally realizes the short distance supersonic range measuring system's basic function through software and hardware's synthesis debugging. ardware circuit including filter circuit, amplifying circuit and waveshaping circuit. Filter circuit's function filters out some noises; Because the ultrasonic sensor is produces the electric current through the vibration, produces the electric current is weak, therefore we need the amplifying circuit; But the monolithic integrated circuit only receives the square-wave, must therefore carry on the entire wave to the enlargement electric current, such monolithic integrated circuit might the normal work.Keywords: Ultrasonic；sensor；目录摘要 (II)ABSTRACT (III)目录 (1)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 倒车防撞预警系统的研究现状 (1)1.3倒车防撞预警系统设计的主要工作 (2)第二章倒车防撞预警系统方案研究与选择 (3)2.1总体设计方案 (5)2.3 超声波探测盲区问题及改进方案 (7)2.4 超声波的最大有效探测距离的问题及改进方案 (8)2.5 超声波反应速度问题及改进方案 (8)2.6 系统的特点和性能 (9)2.6.1系统的组成特点以及功能 (9)2.6.2 倒车防撞预警系统的组成体系结构 (9)第三章倒车防撞预警系统的硬件设计 (11)3.1系统结构框图 (11)3.1.1超声波发射电路 (11)3.1.2超声波接收电路 (12)3.1.3 温度采集及V/F转换电路 (13)3.1.4声光报警电路 (13)3.2 超声波测距原理 (4)3.3 超声波测距误差分析 (13)3.4 超声波传感器的工作原理及特性 (14)3.5 超声波发射电路设计 (15)3.5.1 单片机 (16)3.5.2 时钟电路的设计 (17)3.5.3 复位电路的设计 (18)3.5.4 温度补偿电路 (19)3.6 倒车防撞预警系统控制部分的电路的分析与设计 (20)第四章系统软件设计 (22)4.1 主程序设计 (22)4.2 子程序设计 (24)第五章总结和展望 (25)致谢 (26)参考文献 (27)第一章绪论1.1 概述随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。
基于单片机的倒车防撞报警系统的设计
平顶山学院2011届本科生毕业设计基于单片机的倒车防撞报警系统的设计张部兴目录1 绪论 (1)2 系统组成及工作原理 (2)2.1 超声波测距原理 (3)2.2 测速原理 (3)2.3 报警器工作原理 (4)3 系统硬件电路的设计 (5)3.1 系统总体电路构成 (5)3.2 AT89C2051单片机的性能及特点 (7)3.3 超声波传感器 (7)3.4 超声波谐振频率发生与调理电路设计 (8)3.5 超声波回波接收与处理电路设计 (9)3.6 显示电路和报警电路设计 (9)4 系统软件的设计 (11)4.1 主程序设计 (11)4.2 T0 中断服务程序设计 (12)4.3 外部中断0程序设计 (13)4.4 超声波测距子程序设计 (14)4.5 显示程序设计 (15)4.6 报警程序设计 (16)5 结论与展望 (18)5.1 结论 (18)5.2 展望 (18)参考文献 (20)致谢 (21)1绪论随着国民经济的高速发展，我国汽车的拥有量在大幅增加，造成道路拥堵，交通事故频发，给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。
安全驾驶成为大家关注的焦点，其中汽车防撞系统(Collision Avoidance Sys-tem CAS)的设计和需求显得非常重要和迫切。
针对这种情况，设计一种响应快、可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统势在必行。
所谓的汽车倒车防撞预警系统即是俗称的倒车雷达，是汽车泊车辅助装置。
在汽车倒车时，倒车雷达采用超声波测距原理探测汽车尾部离障碍物的距离，当汽车尾部离障碍物的距离达到探测范围时，倒车雷达通过数码管实时动态显示距离。
当汽车尾部离障碍物的距离达到设定的安全警告值时，倒车雷达发出报警声，以警示驾驶员，辅助驾驶员安全倒车，为驾驶员的倒车安全提供保证和方便。
因此有市场需求的产品，必然会带动产品的开发设计，现在市场上的的倒车雷达种类较多。
几乎道路上的所有的中高档小轿车都配置有各种倒车雷达。
基于单片机的倒车防撞预警系统设计
基于单片机的倒车防撞预警系统设计摘要:本设计以at89c51单片机为核心设计并制作了一种倒车防撞预警系统。
通过超声波测距,在倒车遇到障碍物时能够提前预警。
该系统主要包括超声波发射和接收电路,蜂鸣器预警电路,lcd 液晶显示电路。
软件编程采用c语言,具有功耗低,成本低等特点。
关键词:倒车防撞超声波测距中图分类号:tp31 文献标识码:a 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0177-01基于at89c51单片机的倒车防撞报警系统由单片机内部系统、外部测距系统和报警系统等组成,其中外部测距系统设计是该设计的主要环节。
超声波是一种振动频率高于声波的机械波,它具有频率高,波长短,绕线现象小,特别是方向性好,能够成为射线定向传播等特点。
因为超声波指向性很强且环保节能,在各种介质中的传播距离远,故而超声波经常会被用来进行距离测量。
超声波检测通常比较迅捷,在实时控制方面比较容易掌握,并且测量精度较高,因此本设计选用超声波测距。
1 方案的选择与论证1.1 测距模块测距模块采用超声波测距。
由超声波的发射电路发射超声波,超声波在空气中传播至障碍物后发生反射,反射的回波经空气传播给超声波接收换能器接收并转换成电信号,再经滤波、放大、整形后,转换成可由单片机测量的信号,并计算出距离。
经发射器发射出长约6 mm,频率为40 khz的超声波信号。
此信号被物体反射回来由接收头接收,接收头实质上是一种压电效应的换能器。
它接收到信号后产生mv级的微弱电压信号。
本次设计采用hc-sr04超声波模块。
1.2 预警模块预警模块采用蜂鸣器预警,当小车距障碍物的距离低于警戒距离时,蜂鸣器就发出声音报警。
1.3 显示模块液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱字符型显示、易于实现全彩色显示的特点。
2 硬件的设计与实现2.1 系统硬件模块系统总体分为:中央控制芯片,电源模块电路,超声波发射和接收电路,蜂鸣器预警电路,显示电路等部分。
倒车防撞报警系统毕业设计定稿
倒车防撞报警系统毕业设计定稿
1
2020年4月19日
学校代码：
学士学位论文
基于单片机倒车防撞报警系统的设计
姓名：齐侠
学号：
指导教师：缑亚楠
学院：机电工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
完成日期： 5月18日
文档仅供参考
学士学位论文
基于单片机倒车防撞报警系统的设计
姓名：齐侠
学号：
指导教师：缑亚楠
学院：机电工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
完成日期： 5月18日
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2020年4月19日
摘要
随着科学技术的快速发展，单片机将在汽车领域中的应用越来越广。
本文对单片机汽车防撞报警系统进行了理论分析，利用单片机结合超声波测距来实现系统功能。
利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后经过硬件和软件实现了各个功能模块。
而且利用keil与proteus进行汽车防撞报警系统进行仿真，可实现上述功能，理论证明该系统能够简单、经济、有效的倒车防撞报警系统。
关键词：防撞系统超声波 keil proteus。
基于单片机的倒车防撞测距报警系统设计
(1) 能实现集中监控, 价格低廉；
(2) 采用模块化设计,使用维护方便,易于普及；
(3) 易安装,稳定性好；
(4) 超声波发射与接收分开, 信号发射与接收更加精确。
谢谢各位评委老师！
1 绪论
1.1 设计的目的
随着社会的开展，有车族越来越多，交通隐患越来越大， 本文所设计的超声波汽车倒车测距系统正是为倒车平安方面 考虑的而设计的。
1.2 设计的研究意义
本设计可成为驾驶员特别是货车以及公共汽车驾
驶员的好帮手，可有效的减少和防止那些视野不良的大型汽
车的倒车交通事故，甚至还能防止盗贼扒车，对提高我国汽
车工业实际水平，具有较大的实际意义。
.3 汽车倒车防撞系统的改进思想
1 超声波的最大有效探测距离的改进思想:设计时
将最大有效探测距离提高约一倍。
2 超声波反响速度改进思想:1 尽可能的缩短工作
周期、稍加余量; 2 采取有一数取一数的方法，同时改进了软
硬件的抗干扰措施。
3 超声波探测盲区改进思想: 改变传感器“外耳〞
4 汽车倒车防撞报警器的软件设计
4.1 主程序设计
超超 超超
超超超超超
超超超超超
超超超超超
N 超超超超超
超超超 Y
超超超超超超
超超超超
超超超超
超超超超超超超 超超超超超超超
超超超超 超超超超
小结
在设计本作品时，通过查阅网络与图书馆搜集资料和导师 的指导，与生活中对于超声波的工作原理的观察研究相结 合，根本完成了课题的要求。但由于设计的理论根底尚浅， 对课题的研究经验还不成熟，使得在技术的解决与运用上 显得粗糙了一些，在某些技术关键上的表达不能到达详细、 精辟。这个系统的设计仍不乏自己的特点和创新，归纳为 以下几点：
基于单片机的汽车倒车防撞系统设计
基于单片机的汽车倒车防撞系统设计汽车倒车防撞系统是现代汽车的重要安全装置之一，其主要功能是帮助驾驶员避免在倒车时发生撞击和碰撞事故。
本文将介绍一个基于单片机的汽车倒车防撞系统设计。
1.系统概述汽车倒车防撞系统由超声波传感器模块、单片机控制模块和蜂鸣器模块组成。
超声波传感器模块用于测量周围的障碍物距离，单片机控制模块负责接收传感器数据并进行处理，最后根据测量结果控制蜂鸣器发出声音警示驾驶员。
2.硬件设计系统采用了传感器模块和单片机模块进行设计。
超声波传感器模块采用了多个超声波传感器，可以实现多个方向同时进行距离测量。
单片机模块采用了一颗高性能的单片机芯片，具备快速处理能力和丰富的接口。
3.软件设计软件设计主要包括以下几个方面：3.1超声波传感器数据采集：通过对超声波传感器发送脉冲信号并接收回波信号，可以计算出测得的距离值。
3.2数据处理和判断：将采集到的距离值与事先设定的安全距离进行比较，当距离小于设定值时，证明有障碍物靠近，需要发出警示信号。
3.3警示信号发出：当检测到障碍物靠近时，单片机控制蜂鸣器发出声音警示驾驶员。
可以通过改变声音的频率和持续时间来表达不同的警示级别。
4.系统测试和优化设计完成后，需要对系统进行测试，并根据测试结果进行优化。
4.1传感器精度和稳定性：测试传感器的测距精度和稳定性，确保传感器测量结果准确可靠。
4.2系统响应时间：测试系统的响应时间，确保系统能够及时发出警示信号。
4.3警示效果：通过模拟实际倒车场景，测试系统的警示效果，确保驾驶员能够准确理解警示信号。
5.总结和展望基于单片机的汽车倒车防撞系统设计可以有效地帮助驾驶员避免倒车事故的发生。
然而，目前的设计还有一些问题需要进一步解决，如系统的稳定性和可靠性需要不断优化，同时还可以考虑引入图像处理技术来提升系统的性能。
总之，基于单片机的汽车倒车防撞系统设计有着广阔的应用前景和发展空间。
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倒车雷达电路种类较多，本文介绍基于单片机控制的倒车雷达系统，该系统采用通用型单片机作为控制电路，方便系统功能扩展。
系统电路主要采用集成器件构成，外围元件少，电路简洁、调试方便、成本低，利于商品化生产。
0 引言汽车倒车防撞预警系统即是俗称的倒车雷达，是汽车泊车辅助装置。
在汽车倒车时，倒车雷达采用超声波测距原理探测汽车尾部离障碍物的距离，当汽车尾部离障碍物的距离达到探测范围时，倒车雷达通过数码管实时动态显示距离。
当汽车尾部离障碍物的距离达到设定的安全警告值时，倒车雷达发出报警声，以警示驾驶员，辅助驾驶员安全倒车。
现在生产的中高档小轿车大多数都配置有倒车雷达，而出于节省成本等方面的考虑，经济型小轿车、大客车等其他车辆都没有配置倒车雷达。
有市场需求的产品，必然会带动产品的开发设计。
1 系统组成及工作原理倒车防撞预警系统由四路收发一体封闭(防水)型超声波及其超声波发射与回波接收电路、超声波电信号放大电路、控制电路、LED数码管显示电路和蜂鸣器声音报警电路组成。
系统组成框图如图1所示。
当汽车倒车时由倒车换挡装置自动接通系统，系统上电复位，进入工作状态。
单片机产生一串40 kHz的矩形脉冲电压，经四选一模拟开关加到超声波发射与回波接收电路，经放大驱动超声波传感器发射出超声波，同时单片机开始计时。
发射出的超声波碰到障碍物后形成反射波，部分反射波返回作用于超声波传感器，经超声波传感器的声／电转换，变成微弱的电信号，该微弱的电信号经放大、整形产生负跳变电压，向单片机发出中断申请。
单片机收到中断申请的信号后，立即响应中断，执行外部中断服务程序，停止计时，得到超声波发送和返回的时间T，计算出发射点离障碍物的距离S，即：S=(C·T)／2。
C是超声波在空气中的传播速度，在常温25℃时，C约为346 m／s。
若发射出的超声波在测距范围内未遇到障碍物，直到单片机定时中断产生，执行定时中断服务程序，选择下一路，依次按后左路、后左中路、后右中路、后右路的顺序继续发射和接收超声波，并经过计算处理。
四路探测处理完毕，选择四路中测出的最小距离值通过LED数码管显示出来。
当最小距离值小于预先设定的报警距离时，单片机接通蜂鸣器的电源，蜂鸣器发出报警声。
若四路探测无回波中断申请，则显示“-．--”，表明在安全距离内没有障碍物，再继续下一轮的循环探测处理。
2 系统硬件电路的设计2．1 超声波发射与回波接收电路超声波发射与回波接收电路的主要作用是提高驱动超声波传感器的脉冲电压幅值，有效地进行电／声转换，增大超声波的发射距离，并通过收发一体的超声波传感器将返回的超声波转变成微弱的电信号。
超声波发射与回波接收电路如图2所示(画出一路，其他三路与该路一样)。
EFR40RS是收发一体封闭(防水)型超声波传感器，其中心频率f0=(40．0±1．0)kHz，-3 dB带宽1 kHz。
驱动电压峰一峰值要求60～150 V。
CD4052是双路四选一模拟开关，单片机的P3．4和P3．5端口输出选号，单片机的P3．3端口输出一串40 kHz的脉冲电压，通过CD4052的X路加到选通的开关三极管Q1基极，经脉冲变压器T1升压至100 VP-P 左右，驱动超声波传感器EFR40RS发射超声波。
发射时的脉冲电压幅值大小直接影响测距的远近，应采用超声波专用的脉冲变压器。
反射回的超声波经原收发一体封闭型超声波传感器变成毫伏级的一串脉冲电信号。
由于回波电信号的幅值小，VD3和VD4二极管截止，该信号不会通过T1变压器副边线圈形成短路。
VD1和VD2二极管也截止，所以回波电信号经R1和C1，通过CD4052的Y路送到超声波电信号放大与整形电路。
R1和VD1，VD2组成双向限幅电路，避免发射时的大信号造成超声波放大与整形电路阻塞，甚至损坏电路。
2．2 超声波电信号放大电路超声波电信号放大电路采用集成电路CX20106A构成。
CX20106A是日本索尼公司生产的红外遥控信号接收集成电路。
通过外部所接电阻，将其内部带通滤波电路的中心频率f0设置为40 kHz，就可以接收放大超声波电信号，并整形输出负脉冲电压。
应用电路如图3所示。
1脚是超声波电信号输入端，2脚与地之间连接RC串联网络，是内部前置放大电路负反馈网络的组成部分。
电阻R5的数值确定前置放大电路的增益。
R5电阻值减小，负反馈减弱，放大倍数增大；反之，则放大倍数减小。
3脚与地之间连接检波C3，适当改变电容C3的大小，可以改变超声波电信号放大和整形电路的灵敏度和抗干扰能力。
C3电容量大，灵敏度低，抗干扰能力强；C3容量小，灵敏度高，抗干扰能力弱，易造成误动作。
5脚与电源间接入一个电阻，用以设置内部带通滤波电路的中心频率f0。
当R6=200 kΩ时，f0=40 kHz。
6脚与地之间接一个积分电容，标准值为330 pF。
如果该电容值取得太大，会使探测距离变短。
7脚是电路集电极开路输出端，R7是该引脚的上拉电阻。
集成电路CX20106A无信号输入时，7脚输出高电平，当输入的超声波电信号经放大、整形后，7脚输出一个负脉冲电压。
2．3 单片机控制电路和显示、报警电路电路如图4所示。
由于系统用到单片机的输入／输出端口不多，在不考虑功能扩展时，从功能够用和低成本的角度考虑，采用AT89C2051单片机作为控制电路的核心器件。
AT89C2051单片机共有20个引脚，其中有15个I／O端口(P3．6无引出脚)。
两个16位定时器／计数器，其体积小、价格低。
采用12 MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。
单片机的P3．3端口周期性的输出一串40 kHz的矩形脉冲，通过双路四选一模拟开关CD4052周期性地加到四路超声波发射与回波接收电路。
单片机的P3．4和P3．5端口输出双路四选一模拟开关CD4052的选通信号。
单片机的P3．2端口为外部中断0中断申请信号输入端。
三位LED数码管采用动态扫描显示。
U4的小数点常亮，U4的单位为m，U5的单位为dm，U6的单位为cm。
采用有源蜂鸣器作为报警发音器件，一是器件成本低，二是便于动态扫描显示的编程。
3 系统软件的设计系统软件采用模块化设计，方便扩展移植。
采用汇编语言编程。
主要有主程序、T0中断服务程序、外部中断0服务程序、超声波发生子程序。
3．1 主程序本系统有四路测距通道，采用分时工作，按后左一后左中一后右中一后右顺序循环测距。
每一路发射超声波后的等待外部中断时间应大于超声波在最大有效探测距离内往返时间。
所以按最大有效探测距离可以估算出最短的循环间隔时间。
因为超声波在空气中传播能量会不断衰减，所以超声波测距存在最大有效探测距离。
这最大有效探测距离与多种因数有关：与超声波传感器性能的好坏、与驱动超声波传感器的脉冲电压幅值(功率)的大小、障碍物大小和形状、障碍物吸波特性以及反射波与入射波之间的夹角、与超声波放大和整形电路的灵敏度等有关。
设定最大有效探测距离为8 m(收发一体封闭型超声波传感器比较难达到，实际上也没有必要探测很远的障碍物，只是设计留有裕量。
由于显示位数有限，也必须对最大探测距离做限制)，则循环工作的间隔时间Tm=2S／C=2×8／346A46 ms，加上避免接收超声波传感器余振的延时和程序执行时间，留足裕量，设定Tm△56 ms。
主程序流程图如图5所示。
首先是对系统初始化。
端口p1．0、P3．3置0；设置堆栈，中断允许总控制位EA允许中断(EA=1)；允许外部中断0中断(EX0=1)，采用边沿触发方式(IT0=1)；设置定时器T0允许中断(ET0=1)，以16位工作方式定时约56 ms；设置定时器T1以16位工作方式定时／计数，计数初值0000H，然后启动T0定时。
设置显示数据初值为三位BCD码999(cm)，对应字形段码显示“---”。
四路探测处理完毕后，将四组数据中的最小值送入显示缓冲区，通过LED数码管显示。
同时该值与设定的100 cm值比较，若四组数据中的最小值小于100 cm，P3．7端口置0，Q2三极管导通，有源蜂鸣器得电发出报警声。
由于单片机采用12 MHz的晶振，1个机器周期为1μs，所以计数器每计一个数就是1μs，定时器T1工作模式设置为16位定时／计数器模式，则其最大定时65．536 ms。
由于定时器T0每56 ms产生中断，执行T0中断服务程序时停止T1计时，所以T1计时不会产生溢出中断。
一轮四路探测处理完毕所用时间大约是56 ms×4=224 ms，用时很短，而倒车速度又比较慢，所以可以做到实时动态显示。
3．2 T0中断服务程序T0中断服务程序流程图如图6所示。
每隔56 ms分别按后左→后左中→后右中→后右顺序选通下一路超声波发射与回波接收电路，调用超声波发生子程序，送出16个40 kHz 的超声波脉冲电压，定时器T1开始计时，定时器T0开始定时56 ms，使每路工作56 ms。
为了避免接收到超声波传感器余振的直射波产生的中断申请，延时2．8 ms后，才允许外部中断0中断，等待接收返回的超声波信号。
所以，最小探测距离(盲区)Smin=Ct／2=346×0．002 8／2△0．48 m。
四路探测处理完毕，将四路中最小值送入显示缓冲区。
若在四路探测中有些路在有效探测范围内发射的超声波未遇障碍物，无返回波，外部中断0不产生中断申请信号，或者是进入探测盲区，外部中断0产生的中断申请不被受理，则定时器T1计时到定时器T0产生中断，在T0中断服务程序中，用三位BCD码999(三位十进制数最大值999 cm)置够四组数据。
若显示缓冲区的四组数据都是999时，则对应字形段码显示“---”。
倒车伊始，LED数码显示器就显示“-．--”，表明在安全距离内没有障碍物；若发出报警声后，又显示“-．--”，表明进入了探测盲区。
3．3 外部中断0服务程序外部中断O服务程序流程图如图7所示。
单片机一旦接收到返回超声波信号(即INT0引脚由高电平跳变为低电平)，立即进入外部中断0服务程序。
首先停止定时器T1计时，禁止外部中断0中断。
然后将定时器T1中的数N，也即将超声波往返所用的时间N(单位：μs)，按式S=CT／2=(346 x N×10-6)／2=173×N÷10 000计算，即得被测物的距离(单位：cm)，将计算结果以百位、十位、个位BCD码方式送入比较大小的缓冲区，以备比较大小使用。
然后等待定时器T0定时56 ms中断的产生，继续下一路的探测处理。
3．4 超声波发生子程序超声波发生子程序通过P3．3端口发送16个周期是25μs(即频率40 kHz，1个周期内高电平持续13μs、低电平持续12 μs)的矩形脉冲电压。
脉冲串个数在10～20个比较合适。