基于单片机的汽车倒车雷达系统设计论文Word格式.doc

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成都工业学院

二○一三年五月

基于单片机的汽车倒车雷达系统设计成都工业学院2013届毕业设计（论文）

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倒车防撞预警系统势在必行。

本设计是利用最常见的超声波测距法来设计的一种基于单片机的汽车倒车雷达系统。

本设计的主要是基于AT89C51单片机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单片机的汽车倒车雷达系统。

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。

本设计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。

在超声波测距系统功能和AT89C51单片运用的基础上，提出了系统的总体构成，对系统各个设计单元的原理进行了介绍，并且对组成各单元硬件电路的主要器件做了详细说明和选择。

本设计论文还介绍了系统的软件结构，并通过编程来实现系统功能和要求。

关键词：

汽车倒车雷达、AT89C51、超声波、测量距离、LED数码管

Abstract

Associalandeconomicdevelopmentofthetransportindustrybooming,thenumberofcarsinthefirstmatetoclimb.Trafficcongestionhasbecomeincreasinglyseriouscrashoccurredfrequently,resultingintheinevitablepersonalinjuryandeconomicloss,forthissituation,designafastresponse,highreliabilityandmoreeconomicalcarreversingcollisionwarningsystemisinevitableline.Themostcommondesignistheuseofultrasonicdistancemeasurementmethodtodesignamicrocontrollerbasedcarreversingradarsystem.

ThedesignismainlybasedonAT89C51microcontrollerfeaturesandadvantagesoftheuseofultrasound,ultrasonicrangingsystemandAT89C51microcontrollercombinedinonedesignacarbasedonAT89C51microcontrollerreversingradarsystem.Thesystemusessoftwareandhardwarecombinationofmethods.

Thepaperoutlinesthedesignofthedevelopmentofultrasonictestingandthebasicprinciplesexpoundedtheprincipleandcharacteristicsofultrasonicsensors.IntheultrasonicrangingsystemfunctionsandAT89C51monolithicapplication,basedontheoverallcompositionofthesystemproposed,eachofthedesignelementsofthesystemwereintroducedtheprincipleandhardwarecircuitforeachunitcomposedofthemaincomponentsofadetaileddescriptionandchoices.Thepaperalsodescribesthedesignofsystemsoftwarearchitecture,andisprogrammedtoimplementsystemfunctionsandrequirements.

Keywords:

carreversingradar,AT89C51,ultrasound,measuringdistance,LEDdigitaltube

目录

第一章绪论 1

1.1概述 1

1.2设计目的及意义 1

1.3测距方式的分析与比较 2

第二章超声波的发展及测距原理 4

2.1超声波的发展与运用 4

2.2超声波测距原理 4

2.3超声波测距在汽车上的运用 6

2.4超声波传感器的介绍 7

2.4.1超声波传感器介绍 7

2.4.2超声波传感器的特性 8

第三章系统硬件设计 10

3.1系统设计的要求 10

3.2系统整体设计方案 10

3.3单片机系统介绍 11

3.3.1AT89C51单片机介绍 11

3.3.2单片机的复位电路 15

3.3.3单片机的时钟电路 16

3.3.4单片机的电源电路 17

3.4超声波发射电路 23

3.5超声波接收电路 25

3.5.1CX20106A集成电路介绍 25

3.5.2超声波接收电路 26

3.6距离显示电路 27

3.7报警电路 28

3.7.1音频集成功放LM386简介 28

3.7.2报警电路的设计 30

第四章系统软件设计 30

4.1系统软件设计的框图 30

4.2系统程序流程图 31

4.3超声波发生子程序和超声波接收中断程 32

4.4超声波测距仪的算法设计 34

4.5显示程序 35

4.6报警程序 36

结论 37

致谢 38

参考文献 39

附录 40

附录一：

系统电路图 40

附录二：

主要元器件清单 41

附录三：

源程序 42

iii

第一章绪论

1.1概述

汽车倒车雷达全称叫“汽车倒车防撞雷达”，也叫“汽车泊车辅助装置”，是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成。

能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆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，提高驾驶的安全性。

本毕业设计的内容是基于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单片机的汽车倒车雷达系统。

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

1.2设计目的及意义

随着经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。

对于公路交通事故的分析表明，80%以上的车祸事由于驾驶员反应不及所引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞。

奔驰汽车公司对各类交通事故的研究表明：

若驾驶员能够提早1S意识到有事故危险并采取相应的正确措施，则绝大多数的交通事故都可以避免。

其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。

倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。

而倒车事故给车主带来许多麻烦，例如撞上别人的车、消防水笼头，如果伤及儿童更是不堪设想。

有鉴于此汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生。

汽车倒车雷达的加装可以解决驾驶人员的后顾之忧，汽车倒车雷达的设计大大降低倒车事故的发生。

汽车倒车雷达能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除驾驶员泊车和起动车辆时因前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员克服视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。

倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。

通过感应装置发出超声波，然后通过反射回来的超声波来判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。

只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离并做出提示。

通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。

感应器发出和接受超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。

感应器装在后保险杠上，以角45°

辐射检查目标，能探索到那些低于保险杠而司机从后窗又难以看见的障碍物并报警，如花坛、蹲在车后玩耍的儿童等。

显示设备装在仪表板上，提醒驾驶员汽车据后面物体还有多少距离。

到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示司机停车。

我国倒车雷达从2000年开始起步，从最初只是奔驰、宝马等高档车的专利，发展到现在成为许多轿车的标准配置。

经过多年的发展，倒车雷达系统已经历了六代技术改良，不管从结构外观上还是性能价格上，这六代产品都各有特点，其中使用较多的是数码显示、荧屏显示、防炫目、和魔幻镜倒车雷达这四种。

因为，大力研究开发倒车雷达等主动式汽车辅助安全装置，将减少驾驶员的负担和判断错误，对于交通安全起到重要作用。

显然，此类产品的研发具有极大的现实意义和广阔的应用前景。

1.3测距方式的分析与比较

测距方式对系统测量精度及稳定性都有较大影响。

因此选择一种合适的测距方式对系统性能提高有很大帮助。

主要距离测量方式有激光测距、红外线测距、CCD摄象机和超声波测距这几种，它们各有优缺点，下面对它们各自的特点进行详细分析和比较。

（1）激光测距

激光测距装置是一种光子雷达系统，主要根据激光束传播时间确定距离。

具有测量时间短、量程大、精度高等优点，在许多领域得到了广泛应用。

但由于激光测距受天气、接收器表面摩损和污染等影响较大，使反射的激光束在一定功率上探测距离比可能探测的最大距离减少1/2到1/3损失很大，最终影响探测精度。

（2）红外线测距

红外线传播时的具有不易扩散的特点，显著的热效应和较强的穿透云雾的能力，在穿越其它物质时折射率很小，所以长距离的测距仪都会考虑红外线。

它主要应用于夜间行车或在军事上使用。

但是它比较容易受到光源和热源影响。

（3）CCD摄像机

CCD（ChargeCoupledDevice）摄像机即电荷耦合器摄像机，它是一种用来模拟人眼的光电探测器。

它具有尺寸小、质量轻、功耗小、噪声低、动态范围大、光计量准确等优良特性。

但目前价格较高，同时由于受软件和硬件的制约，成像速度较慢。

（4）超声波测距

超声波一般是指频率在40KHz以上的机械波，具有穿透性较强、衰减小、反射能力强等特点，超声波测距仪