1、 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： 20105130429 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： 2014 年 5 月 18日 学校代码： 10904 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： 20105130429 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： 2014 年 5 月 18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
2、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，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。 并且利用 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 Abstract With the rapid development of scienc
3、e and technology, MCU will be more and more widely used in the field of automobile. The automotive anti-collision alarm system in this paper, the single chip microcomputer are analyzed in theory, combining microcontroller to ultrasonic ranging system functions. Use of analog electronics, digital ele
4、ctronics, microcomputer interface, ultrasonic transducer, and the characteristics of the transmission of ultrasonic wave in the medium such as knowledge, using AT89C51 single-chip microcomputer as the core of low cost, high precision, miniaturization, and digital display hardware circuit and softwar
5、e design of the ultrasonic ranging method based on the design, the overall scheme of the system is finally through hardware and software to achieve the various functional modules. The automotive anti-collision alarm system and use the keil and proteus alignment simulation, which can realize the func
6、tion, theory to prove the system is simple, economic and effective reverse collision warning system. Keywords: anti-collision system ultrasonic single- chip microcomputer Keil Proteus I 目 录 第 1 章 绪论 1.1 倒车防撞报警系统的研究目的及意义 . 1 1.2 国内外研究现状及其发展 . 1 1.3 基于单片机倒车防撞系统的研究内容 . 2 第 2 章系统方案设计 2.1 整体方案原理 . 3 2.2
7、倒车防撞报警系统的功能要求 . 3 2.3 倒车防撞报警系统中单片机介绍 . 3 2.4 倒车防撞报警系统超声波的应用 . 4 2.4.1 超声波介绍 . 4 2.4.2 超声波测距原理 . 4 2.5 倒车防撞报警系统显示与报警的 介绍 . 5 第 3 章 系统硬件结构设计 3.1 系统硬件总电路构成及原理 . 6 3.2 系统硬件电路构成 . 6 3.3 发射接收电路的设计方案 . 7 3.3.1 发送整体电路的设计 . 7 3.3.2 接收整体电路的设计 . 8 3.4 显示电路的设计 . 9 3.5 报警电路的设计 . 10 第 4 章软件设计 4.1 主程序的设计 . 12 4.2
8、超发射声波序的设计 . 13 4.3 超声波的接收与处理 . 13 4.4 超声 波汽车防撞电路的算法设计 .13 4.5 显 示子程序和蜂鸣报警子程序 .14 第 5 章 利用 KEIL 与 PROTUES 软件联机进行仿真实验 5.1 软件调试的方法和意义 .15 II 5.2 进行软件仿真模拟倒车防撞报警系统工作情况 .16 第 6 章 总 结 . 17 参考文献 .18 附录 .19 附录 1 .19 附录 2 .19 致 谢 .29 基于单片机倒车防撞报警系统的设计 1 第 1 章 绪论 1.1 倒车防撞报警系统的研究目的及意义 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
9、幅 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。汽车防撞预警 系统能够成为 驾驶员特别是货车以及公共汽车驾驶员的好帮手，可有效的减少和避免那些视野不良的大型汽车的如冷藏车、集装箱车、垃圾车、食品车、载货车、公共汽车等倒车交通事故 1 3。 基于单片机 汽车防撞 报 警 系统优点 主要是，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、体积小、成本低、抗干扰能力强 ，利于商品 6,7。 1.2 国内外研究现
10、状及其发展 国内外对于汽车倒车防撞报警系统的研究方案很多，有基于 PLC 的倒车防撞系统，有基于超声波倒车防撞系统，还有雷达倒车防撞系统 8，但这些设计都用了一些成本较高，特殊难购买的元件，使其难以推广。 还有更为先进的 美国戴姆勒克莱斯勒公司汽车倒车自动防撞 系统， 该产品结构主要是两个测距仪和一个影像系统， 虽然比较先进但成本太高，而且 戴姆勒 克莱斯勒公司以及沃尔沃公司的防撞产品也有一些缺点：不能防止误操作 。如你要超车，车的自动防撞功能测出两车的间距小于安全距离， 自动防撞系统就会自动刹车。 随着小型价廉微处理器技术的迅速发展，能够使得超声波测距传感器性能得到显著提升。可以通过单片机和
11、超声波特点，来设计一种汽车倒车防撞的报警系统，能够有效降低或防止汽车倒车状态引起的划伤、撞伤。一种基于 AT89C51 的汽车倒车防撞报警系统，主要由控制系统模块、测距系统模块和显示报警系统模块组成，系统整体电路简单可靠，价格低廉，能耗较低，体积小等特点。 抗干扰能力强，具备良好的稳定性 19。 基于单片机倒车防撞报警系统的设计 2 本文主要研究以单片机为核心结合超声波测距的汽车防撞报警系统。本设计利用超声波通过测量其发送和接 收的时间差，计算出障碍物的距离，利用单片机编程实现控制电路，使汽车在遇到危险时输出信号报警，提醒驾驶员注意 ,达到防撞的目的。 1.3 基于单片机倒车防撞系统的研究内容
12、 首先选择某一频率的超声波，通过测量其发送和接收的时间差，计算汽车与周围物体之间的距离，将距离作为单片机输入信号，与设置的安全距离进行比较，通过单片机编程实现比较过程，输出比较结果，当小于安全距离时，单片机控制LED 灯亮并且报警器发出报警信号，以提示司机注意，达到防撞的目的。 本设计主要做了如下几方面的工作： 1.确定系统总体设计。包括 测距、系统硬件、软件以及显示电路的设计。 2.进行的 LED 显示电路、超声波测距电路等的设计对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。 3.进行硬件系统设计，确定硬件系统的连接方式，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解工作原理。
13、 4.进行软件系统的设计，对于本系统，采用单片机汇编语言编写，了解定时器，中断以及延时原理，总体上完成软件的编写。 基于单片机倒车防撞报警系统的设计 3 第 2 章系统方案设计 2.1 整体方案原理 倒车防撞报警系统研究以单片机为核心结合超声波测距的汽车防撞报警系统。本设 计利用超声波通过测量其发送和接收的时间差，计算出障碍物的距离，利用单片机编程实现控制电路，使汽车在遇到危险时输出信号报警，提醒驾驶员注意 ,达到防撞的目的。整体方案图如图 2-1 所示。 图 2-1 整体方案原理图 该超声波测距系统由超声波发射与接收电路、单片机硬件接口电路、显示报警电路组成，下面主要通过各个模块的各种方案比
14、较，确定设计的最终方案。该系统的核心部分采用性能较好 AT89C51 单片机。 2.2 倒车防撞报警系统的功能要求 本设计要能 够实现基本的防撞报警的功能，用红绿黄灯不同距离下的报警信号， 在 0.1-0.5 米倒车距离内红灯以及蜂鸣器报警 ， 在 0.5-1 米倒车距离内黄灯以及蜂鸣器报警，在 1-1.5 米倒车距离内绿灯以及蜂鸣器报警。并且能够进行距离显示，以达到对异常状态进行提醒控制的目的。 2.3 倒车防撞报警系统中单片机介绍 AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4KB 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128B 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用单片机 AT89C51 发送模块 接收模块 LCD 显示 报警
