1、本科毕业设计（论文）（20 届）基于单片机倒车系统设计所在学院专业班级 通信工程学生姓名指导教师完成日期目 录摘要 .IIIAbstract.IV前言 .1第一章 绪论 .21.1 倒车系统的发展状况 .21.2 超声波及传感器的应用 .31.3 单片机的发展 .4第二章 超声波测距原理及系统设计 .62.1 超声波传感器的介绍 .62.2 超声波检测 .62.3 利用超声波传感器测距的原理及实现 .82.4 超声波测距系统总体方案 .92.5 系统主要参数 .102.5.1 声速 .102.5.2 指向角 .112.5.3 脉冲宽度 .112.5.4 测距的工作频率 .11第三章 超声波测距
2、硬件部分设计 .133.1 超声波模块设计 .133.1.1 超声波检测总体电路方案设计 .133.1.2 超声波发射电路 .153.1.3 超声波接收电路 .153.2 显示预警单元方案设计 .16第四章 超声波测距软件部分的设计 .214.1 超声波测距程序流程图 .214.2 主程序 .224.3 显示程序 .244.4 子程序的设计 .27第五章 系统误差分析及改进 .295.1 误差产生的原因 .295.1.1 环境对测量的影响 .295.1.2 回波测量的计时准确度 .295.2 系统改进方案 .30参考文献 .32附 录 .33致 谢 .45基于单片机倒车系统设计摘要近年随着经济
3、的发展，交通运输业日益兴旺。汽车的拥有量在我国也大幅度增加，交通事故的频频发生给人们的生活和财产带来巨大损失。其中设计一种可靠性高的倒车防撞系统尤为迫切，而超声波测距是一种最常见的测距方法。本文研究的内容主要是基于 STC89C52 单片机倒车防撞系统的设计，主要是将超声波测距系统与 52 单片机结合起来，此设计过程主要涉及倒车防撞报警系统各组成单元方案设计，系统的实现，超声波的测距原理，硬件和软件的设计和系统误差的分析及改进。而超声波发生装置主要包括超声波发射器和超声波接收器，同时还有报警显示电路的设计。在其工作时，超声波发射器不断发射出一系列连续脉冲，给测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由单
4、片机装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离，到达规定距离时会发出报警信号，并由液晶显示屏显示出数据。对此本文将详细介绍基于单片机倒车防撞系统的设计。关键词：单片机；超声波；测距；显示；报警Design a reversing assist system based on singlechipAbstractIn recent years, the transportation safety has received significant attention. With the rapid development of economy, the number of
5、people owning the car increases dramatically, and the traffic accidents occur frequently which endanger peoples property and even their life. Thus, it is very important to design a safe and efficient reversing assist system. Since ultrasound has become one of the most popular ways to measure distanc
6、e.The main content of the paper is to combine the singlechip of AT89C51 and the ultrasonic sensor to design a reversing assist system. Firstly, the thesis mainly describes the theory of distance measurement using ultrasound, error analysis, system implementation and the system of the hardware and th
7、e software etc. Secondly, the main module of the theory of distance measurement includes the ultrasonic launcher, the ultrasonic receiver and the alarm and display circuit. The ultrasonic transmitter will emit a successful pulse when it works, which will be handled by ultrasonic receiver. Then the p
8、ulse will be delivered into the singlechip system to calculate the time difference and the distance between car and the obstacle. When the distance reaches the designed rang limit, the system will transmit an alarming signal to warn the driver and the display device. We will introduce a reversing as
9、sist system which based on the singlechip and ultrasonic sensor in the following.Keywords: singlechip, ultrasonic, range acquisition, display, warning device前言超声波是频率高于 20000 赫兹的声波，它具有好的方向性，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距，测速，清洗，焊接，碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名.超声波测距是利用声波特性来实现的非接
10、触式距离测量，其应用范围很广泛，如检测，定位，测量等.利用超声波检测往往比较迅速方便计算简单易于做到实时控制并且在测量精度方面能达到工业实用的要求因此在测控系统的研制上得到了广泛应用本文介绍一种以 STC89C52 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仪的硬件电路和软件设计方法。目前，国内一般使用非单片机的集成电路测距仪器，因而成本高，功能单一。而设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统势在必行。超声波测距应用于汽车的前后左右防撞的近距离，低速状况，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波可作为一种特殊的声波同样具有基本的物理特性-折射，反射，干涉等等特性。同时其也具有束
11、射性、穿透性等。将超声波测距同 STC89C52 单片机结合于一体，利用超声波的高频率和短波长所决定的其传播特性。就设计出一种基于单片机的倒车系统。当车辆后退时，超声波距离传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物方位，并利用指示灯及蜂鸣器把车辆到障碍物的距离及位置通知驾驶人员，起到安全倒车的作用。第一章 绪论1.1 倒车系统的发展状况倒车系统是汽车倒车或者要停车时的辅助性安全检测装置，它能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的具体情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时所引起的困扰，帮助驾驶员提高驾驶的安全性。我们常见的倒车系统通常是由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器等几部分组成。
12、随着技术发展和用户需求量地不断提高跟变化，在近几年里倒车系统经过了大致五代的发展。第一代：倒车时通过喇叭提醒驾驶员。但现在只有小部分车辆还在使用。只有在驾驶员在倒档时，它发出声音作为提醒但通常对周围的人起到的作用大于对驾驶员所起到的作用，而且设计较为不严谨，所以通常都是淘汰了。随着时间的推移、经济的迅速发展，研发出了第二代：采用不同声音的蜂鸣器来提示司机。这时倒车雷达系统真正开始引入。在倒车的时候，若车身后 1.8 米-1.5 米处有障碍物，蜂鸣器就会开始工作。但也没有距离显示，虽然司机知道有障碍物，但不能确定障碍物离车有多远，对驾驶员帮助不大。经过技术的改进，研发出了第三代倒车系统：利用数码波段显示具体距离的范围。这一代可以具体显示车身后面障碍物的具体位置而且可以显示出距离障碍物的具体距离。例如：如果车身进入离障碍物 1.5 米至 1.8 米之内的话，就可以在显示屏上显示出来的。这一代通常采用的显示方式是数码显示距离数字。第三代产品把数码和波段组合在一起，但比较实用。这样可以有效地提醒驾驶员障碍物的具体位置，并及时处理以免发生车祸。但这项技术刚研制出来很多地方还不完善，比如美观方面，放在车厢内会给驾驶员带来不变。所以就接着研制出第四代：液晶荧屏动态显示。是在屏幕上显示动态显示系统。这时在驾驶员不用挂倒档的时候，只要发动汽车，就会在显示器上出现汽车周围障碍物的距离，
