课程设计(基于单片机的汽车倒车雷达设计)

课程设计说明书

汽车倒车雷达设计

学生姓名XXX

班级机制1001班

学号******xxxx16

日期2013.07.01—2013.07.12

随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量大幅增长，随着汽车的增多和停车位日趋紧张，泊车成为很多车主头痛的问题，这时倒车雷达就成了汽车的好助手。倒车雷达是汽车泊车安全辅助装置，能以比较直观的显示告知驾驶员后方障碍物的情况，解除了驾驶员泊车时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了倒车的安全性。超声波测距法是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。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。

设计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，并对系统各个单元的原理进行了介绍，对组成系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理，对超声波传感器的选用经过了仔细的思考，并详细的说明其功能和作用原理。文章介绍了系统系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。

关键词：单片机；超声波；测距；传感器

1引言 (2)

1.1背景 (2)

1.2设计的要求和难点 (2)

2总体方案设计 (3)

2.1 系统构成图 (3)

2.2 工作原理 (3)

3硬件设计 (5)

3.1 超声波发射与接收电路 (5)

3.1.1 发射电路 (5)

3.1.2 接收电路 (7)

3.2 ADC0832转换器特点与接线图 (9)

3.3 传感器型号及说明 (12)

4软件设计 (13)

4.1 系统流程图 (13)

4.2 编程程序 (15)

5设计小结 (17)

参考文献 (18)

1 引言

1.1设计的背景

随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量大幅增长，而随着汽车的增多和停车位日趋紧张，泊车成为很多车主头痛的问题。在泊车的过程中，由于驾驶员视觉的模糊以及盲区的影响，使得在倒车过程中稍不注意就会造成车子的损伤。我们的超声波传感器测距系统正是为解决此问题而设计的。本系统能够在倒车的过程中扫除视野死角和视线模糊的缺陷，提高倒车的安全性。

1.2设计的重点与难点

1.2.1 设计的要求

本任务是设计一个超声波测距仪，可以应用于汽车倒车监控。要求测量范围在0.10—3.00m，测量精度10cm，能够明显的达到报警效果。

1.2.2设计的难点

○1、超声波信号的发射、接收设计

○2、报警显示灯电路的设计

○3、流程图及程序的设计

2 总体方案设计

2.1 系统构成图

汽车倒车雷达设计系统单片机为核心外围电路由超声波发射电路、超声波接收电路、温度补偿电路、A/D转换模块、LED显示模块等部分组成。其系统框图如图2-1所示。

图2-1系统构成图

2.2 工作原理

本系统安装在汽车背后，一般是四个并排，当汽车倒车且接近危险距离（设定

值）时，系统能自动提示驾驶员，防止碰撞事件发生。

主要是以AT89S51为核心，来设计一种低成本、高精度、微型化超声波测距仪。本测距仪实质上就是感应出超声波的发射脉冲与接受脉冲的时间间隔△t，利用S=C*△t/2可以算出距离，由于系统已经预设了一个安全距离，当S低于此安全距离时，可以看到LED显示器的红色灯闪烁，绿色灯熄灭；当S高于此安全距离时，LED显示器的绿色灯亮，红色灯熄灭。

根据要求，由于程序较为简单，不需要空间很大的芯片来完成，于是选用AT89S51单片机作为主控制器，而超声波传感器精度要求也不高（0.1m），于是选用比较经济的HC-SR04超声波传感器，运算放大电路用来将超声波信号放大并传给A/D 转换模块，A/D转换模块也从测量精度出发选用八位256步的A/D转换器，同时为了方便接线与模拟仿真，选用的是ADC0832，显示模块用的是LED显示灯，已足够满足设计要求。

3 硬件设计

根据2-1 系统构成图，我们设计了总接线图，详见附录1，下面对各部分电路进行说明。其中，我们是从A/D转换模块与AT89C51开始接线，逐步扩展到输出

模块。A/D转换模块主要是参考了网上ADC0832的知识[2]

。输出模块的LED显示

模块及时钟信号主要是参考了文献[3]。

3.1 超声波发射与接收电路

3.1.1 发射电路

超声波发射电路如图所示，主要由脉冲调制，信号产生电路，隔离电路以及驱

动电路组成，用来为超声波传感器提供发送信号，使其发出超声波信号[1]

。

图3-1超声波传感器的发射电路

3.1.2 接收电路

接收部分的电路由放大电路，带通滤波电路以及信号变换电路组成。信号变换电路如图3-2所示，放大电路和带通滤波电路如图3-3所示。由于超声波信号在空气中传播时受到很大程度的衰减，所以反射回的超声波信号非常的微弱，不能直接送到后级电路进行处理，必须将信号放大到足够的幅度，才能使后级电路对它进行正确的处理

[1]

。

图3-2信号变换电路

图3-3接收与放大电路与带通滤波电路

3.2 ADC0832转换器特点与接线图

①、其主要特点如下：

1、8位分辨率，逐次逼近型，基准电压为5V；

2、5V单电源供电；

3、输入模拟信号电压范围为0～5V；

4、输入和输出电平与TTL和CMOS兼容；

5、在250KHZ时钟频率时，转换时间为32us；

6、具有两个可供选择的模拟输入通道；

7、功耗低，15mW。

②、各引脚说明如下：

1、CS——片选端，低电平有效。

2、CH0，CH1——两路模拟信号输入端。

3、DI——两路模拟输入选择输入端。图3-5 ADC0832引脚图

4、DO——模数转换结果串行输出端。

5、CLK——串行时钟输入端。

5、Vcc/REF——正电源端和基准电压输入端。

6、GND——电源地。