倒车雷达毕业设计基于51单片机Word文档下载推荐.docx
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学院
通信与信息工程学院
专业
信息工程
题目
基于单片机的倒车雷达的设计
任务与要求
1.调研基于单片机的倒车雷达的设计的现状与背景。
2.学习51单片机原理及超声波测距原理。
3.进行相关模块功能的程序设计。
4.在仿真软件上进行功能仿真。
5.搭建硬件电路并调试。
6.软件下载及综合调试。
7.完成论文，准备答辩。
开始日期
2014年3月3日
完成日期
2014年6月15日
院长（签字）
2014
年
3
月
7
日
毕业设计（论文）工作计划
2014年3月10日
学生****指导教师****职称****
学院通信与信息工程学院专业信息工程
题目基于单片机的倒车雷达的设计
工作进程
3月03日至3月23日调研基于单片机的倒车雷达的设计的发展现状。
3月24日至4月01日熟悉51单片机原理及相关功能的程序设计。
4月04日至4月15日在仿真软件上进行功能仿真。
4月18日至4月24日搭建硬件电路。
4月25日至5月20日软件下载及综合调试。
5月23日至5月30日撰写论文，完成论文初稿。
5月30日至6月03日完善并修改毕业论文。
6月06日至6月15日准备答辩。
主要参考书目（资料）
主要参考书目（资料）
（1）郭天祥.新概念51单片机C语言教程:
入门、提高、开发、拓展全攻略[M].:
电子工业,2009.1.
（2）周立功等.增强型80C51单片机速成与实践[M].:
航空航天大学,2003.
（7）亮.跟我学51单片机
（一）——单片机最小系统组成与I/O输出控制[J].电子制作,2011,1:
73-77.
1.计算机一台
2.硬件材料若干
论文（设计）过程中教师的指导安排
每周指导一次，主要解答学生问题，指导研究进度，并检查阅读资料笔记和仿真程序。
对计划的说明
本计划为开题之初所定，后续会根据具体情况随时调整，最终一定按毕业设计规定结束日期完成。
￥￥￥￥￥￥
毕业设计（论文）开题报告
通信与信息工程学院信息工程专业10级01班
课题名称：
基于单片机的倒车雷达的设计
****学号：
********
指导教师：
****
报告日期：
2014年3月18日
1．本课述题所涉及的问题及应用现状综述
应用现状综述：
随着汽车工业的飞速发展，其配套设备也得到了充分的开发。
倒车雷达就是其中之一，多年的发展中，倒车雷达系统已经过了六代的技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这六代产品都各有特点。
第一代倒车声音喇叭提醒：
“倒车请注意！
”相信不少人仍然记得这种声音，这就是倒车雷达的第一代产品。
只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意。
从某种意义上说，它不是真正的倒车雷达。
此产品在倒车状态时，语音提示路人小心，对司机并没有直接的帮助。
第二代蜂鸣器提示：
这可以说是倒车雷达系统的真正开始。
倒车时，如果车后1.8米~1.5米处有障碍物，蜂鸣器就会开始工作。
蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。
此产品没有语音提示，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。
第三代数码管显示：
可以显示车后障碍物离车体的距离。
这一代产品有两种显示方式，数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别：
绿色代表安全距离，黄色代表警告距离，红色代表危险距离，你必须停止倒车。
第三代产品把数码和波段组合在一起，比较实用，但安装在车不太美观，应用广泛。
第四代液晶荧屏显示：
这一代产品荧屏的显示开始出现动态显示系统。
不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离。
色彩清晰漂亮，外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便，价格高。
但灵敏度较高，抗干扰能力不强，误报也较多。
第五代魔幻镜倒车雷达：
结合了前几代产品的优点，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知2米以的障碍物，并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。
魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提、温度显示和车空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能，是目前市面上较为先进的倒车雷达系统。
由于其外形就是一块倒车镜，所以可以不占用车空间，直接安装在车倒视镜的位置。
第六代新品已有部分高档车配置。
从外观上来看，这套系统比第五代产品更为精致典雅；
从功能上来看，它除了具备第五代产品的所有功能之外，还整合了高档轿车具备的影音系统，可以在显示器上观看DVD影像。
倒车雷达系统经历了六代的技术改良，测距方式也从早期的抗干扰能力低的红外线以及电磁感应线圈发展成为超声波雷达以及GPS等。
随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，以及单片机价格不断下降和汽车电子系统的网络化，大多数以单片机为核心的新型倒车雷达测距系统，以其相对低廉的价格和高实用性备受广大汽车厂商的欢迎。
可以说倒车雷达在汽车工业中和人们的生活中已经有着举足轻重的地位，逐渐成为评价一部好车的标准之一。
本课题所涉及的问题：
（1）基于单片机的倒车雷达的设计的现状，意义，重要性分析。
（2）针对现有倒车雷达的设计方法进行分类对比，优缺点及其适用围。
（3）学习51单片机原理及相关功能的程序设计。
（4）在仿真软件上进行功能仿真。
（5）搭建硬件电路。
（6）软件下载及综合调试，并进行质量评价。
2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析
关键问题：
（1）基于单片机的倒车雷达的总体设计方案。
（2）超声波发送和接受传感器的应用，以及它的发送、接受和处理部分的设计。
（3）报警系统的提示方式（包括音量、频率等）部分的设计。
（4）软硬件单独调试以及综合调试。
（5）灵敏度测试与误差分析。
解决的思路：
（1）调研基于单片机的倒车雷达的设计的发展现状，并查阅国外关于倒车雷达的多种设计方案。
（2）学习关于常见的超声波传感器的应用方式以及数据处理方式。
（3）通过网络资源了解人们可以普遍接受的较合理的报警方式。
（4）学习AT89C51的编程以及电路设计，并在电脑环境下进行仿真。
（5）在整个系统可以正常运行的前提下，多次试验进行灵敏度测试和误差分析。
实现预期目标的可行性分析：
（1）通过调研与查阅资料，对设计方法进行分类对比，分析其优缺点及其适用围，综合比较得出最可行的倒车雷达设计方案。
（2）选择合适的超声波传感器，并且通过学习设计出可行的超声波的发送、接受和处理方式。
（3）对常见的报警方式进行设计和测试，通过比较得出最合理的报警方式。
（4）通过学习51单片机的编程与电路设计技巧，编写软件系统，并在仿真环境下设计硬件系统，进行调试，成功后再搭建硬件电路，下载程序并综合调试。
（5）由于系统受外界环境的影响较大，可以在多种条件下测试系统的稳定性、灵敏度。
3．完成本课题的工作方案
（1）调研基于单片机的倒车雷达的设计的发展现状。
（2）熟悉51单片机原理及相关功能模块的程序设计。
（3）在仿真软件上进行功能仿真。
（4）搭建硬件电路。
（5）软件下载及综合调试。
（6）撰写论文，完成论文初稿。
（7）完善并修改毕业论文。
（8）准备答辩。
4．指导教师审阅意见
课题实践性强，较为实用，符合交通通信领域的发展，且前期调研充分，同意开题。
指导教师（签字）：
2014年3月24日
说明：
本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在毕业论文（设计）正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
￥￥￥￥￥￥毕业设计（论文）成绩评定表
性别
女
学号
专业班级
￥￥￥￥￥￥班
课题名称
课题
类型
硬件
工程
难度
容易
毕业设计（论文）时间
2014年 3月 3日～ 6月 15日
****
（职称****）
课题任务
完成情况
论文12（千字）；
设计、计算说明书（千字）；
图纸2（）；
其它（含附件）：
代码、数据表
指导教师意见
分项得分：
开题调研论证分；
课题质量（论文容）分；
创新分；
论文撰写（规）分；
学习态度分；
外文翻译分
指导教师审阅成绩：
指导教师（签字）：
2014 年 月 日
评
阅
教
师
意见
选题分；
开题调研论证分；
评阅成绩：
评阅教师（签字）：
2014年 月 日
验
收
小
组
意
见
准备情况分；
毕业设计（论文）质量分；
（操作）回答问题分
验收成绩：
验收教师（组长）（签字）：
2014 年 月 日
答
辩
小组
述情况分；
回答问题分；
仪表分
答辩成绩：
答辩小组组长（签字）：
2014年月日
成绩计算方法
（填写本系实用比例）
指导教师成绩20（％）评阅成绩30（％）验收成绩30（％）答辩成绩20（％）
学生实得成绩（百分制）
指导教师成绩评阅成绩验收成绩
答辩成绩总评
委
员
会
毕业论文（设计）总评成绩（等级）：
学院答辩委员会主任（签字）：
学院（签章）
2014年月日
备
注
￥￥￥￥￥￥毕业论文（设计）成绩评定表（续表）
摘要
随着科学技术水平的发展，倒车雷达这个原本不被人们熟知的产品开始渐渐成为一辆车的必备装备。
倒车雷达是通过测量距离与实时报警来提醒司机注意周围障碍物的一种泊车辅助系统。
倒车雷达在行车安全中起着至关重要的作用，因此对它的研究也就显得十分必要。
通过进行大量的市场调研、查阅丰富的国外文献、认真学习测距的基本原理以及单片机系统设计的相关知识，本文设计出了一种基于单片机的倒车雷达系统。
本设计中采用STC89C52作为倒车雷达的主控芯片，利用超声波测距原理测量距离，并通过LCD1602进行显示，通过SYN6288进行语音播报，在发生报警时利用3色LED灯和蜂鸣器提醒司机注意，除此之外还使用温度湿度传感器DHT11感知外部的温度湿度数据，对测量距离进行校正。
与其他倒车雷达的设计相比，本设计具有测距更加精准、播报更加人性化、报警更加及时、价格更加实惠等不可多得的优点。
关键字：
倒车雷达；
单片机；
超声波测距
ABSTRACT
Withthedevelopmentofscienceandtechnology,reversingradarwhichwasnotyetfamiliartopeoplehasstartedbecominganecessaryequipmentofacar.Reversingradar,alsoknownastheparkingassistsystem,canwarnthedriverofanyobstacleintheway.Reversingradarplaysanimportantroleinroadsafety,soitisextremelyessentialtostrengthentheresearchofit.
Withconductingatonofmarketresearch、reviewingtherelatedliteratureshomeandabroad、learningthebasictheoryofdistancemeasurementandstudyingrelatedknowledgeaboutthedesignofsinglechipmicrocomputersystem,Idesignareversingradarsystembasedonsinglechipmicrocomputer.TheSTC89C52isusedasthecontrollerwhichcollectsallkindsofsensors'
datainthisdesign.Thissystemcouldmeasuredistancebyusingultrasonicsensors.Inaddition,LCD1602isdesignedtodisplayandSYN6288isdesignedtospeech.TheLEDandbuzzercomposethealarmsystem.Finallyweusethetemperatureandhumiditydatawhichiscollectedbytemperatureandhumiditysensortocorrectthedistance.Comparedwithotherreversingradardesign,thisdesignismoreaccurate、moreperfectandofhumanization、morequicklyandcheaper.
Keywords:
Reversingradar;
Microcomputer;
Ultrasonicmeasure
引言
本设计是基于单片机的倒车雷达系统，属于嵌入式设计。
论文共分为五个部分，主要阐述倒车雷达系统的设计背景、应用现状、总体设计、基本原理、软件设计、硬件设计以及最终设计结果。
紧紧围绕着单片机嵌入式系统的设计思想，“软件跟着硬件走，硬件跟着功能走”，在充分理解基本原理的基础上，通过阅读文献比较其他人的设计，总结得出一种最优的设计方案。
结合系统的需求和可行性，对系统进行模块化的拆分，分成多个基本模块。
然后在每个模块中进行元件的选择与比较，选出性价比最高的元件，并且进行硬件电路的连接和软件设计。
当然也要同时兼本模块与其他模块之间在尺寸、位置及连接上的协调。
设计中注意软硬件合理性、灵活性和稳定性。
第一章中主要介绍了倒车雷达的国外应用现状，以及本设计突出的特点。
第二章中主要阐述了整体设计、模块划分、基本原理以及元件的选择。
第三章以总分的结构介绍了系统的硬件设计。
第四章阐述了程序设计的原理以及程序流程。
第五章比较零散的展示了本次设计的结果，包括一些重要的仿真、测试、调试过程以及最终的功能演示和PCB图。
除此之外，我也在论文中把自己大学四年里所学到的一些实用的单片机设计技巧与大家分享，希望本设计不仅可以让各位老师喜欢，也会有真正实际应用的价值。
1 绪论
1.1 设计倒车雷达的目的和意义
倒车雷达这些年来逐渐的深入人心，如今的司机已经不再是一个特定的职业，开车已成为人们普遍具备的一项基本技能。
但是城市交通压力越来越大，如何在狭小的地方安全的停车倒车成为人们日益关心的一个话题，倒车雷达应运而生，它的出现可以帮助司机观察车后的视觉盲区，确保倒车的安全。
倒车雷达本身也成为衡量一辆好车的标准。
因此对它的深入研究具有很强实用性。
1.2 国外应用现状
如今的倒车雷达已经脱离早期的“倒车!
请注意!
!
”和红外测距，现在一些基础级的倒车雷达是通过判断距离发出不同程度的“嘀嘀嘀”声音，高端的一些具有摄像头的后视功能，但是需要自己判断距离远近，当然还有更高端的倒车雷达具有GPS定位无死角全车监控，不过价格也会更高昂。
1.3 本设计的特点
本次的设计结合以前的很多设计方案，加上自己开车的亲身体会，即保留原本的“嘀嘀”声，还加上三色LED灯报警，并且通过LCD1602液晶屏和SYN6288语音芯片实时显示和播报距离，使距离数字化，更加人性化。
为了解决超声波测距存在的部缺陷，使用DHT11温湿度传感器，对距离数据进行温湿度校正，以应对汽车在高温或大雾天气的倒车。
还有最重要的一点，本设计十分严格的控制成本，主要元件的成本价仅需86元，远远低于市场上的同类产品，不仅做到测距精准、使用方便而且物美价廉。
2 总体设计及基本原理
2.1 系统的设计要求
本次的设计是基于单片机的倒车雷达设计，要实现的基本功能是在汽车挂倒档后，帮助司机监测车身周围视觉盲区的障碍物，及时警示司机，方便倒车的顺利进行。
其中：
有基本的测距功能，用于最初的距离数据获取，是最基础最主要的数据来源；
有对距离数据的校正功能，通过获取周围的温湿度数据对测量的距离数据进行校正，是数据准确性的关键；
有显示功能，通过实时显示计算后的距离数据对司机师傅进行提示；
有语音功能，通过语音播报距离数据对司机师傅进行再次提示，与显示功能一起灵活组合方便司机对倒车时周围障碍物距离的感知；
有报警功能，通过与设阈值的比较对司机倒车做出警示，提醒司机的注意；
当然还有电源与程序更新功能，为单片机的正常工作提供支持。
除此之外，还要考虑到成本、硬件成品的尺寸、编程的难易程度、硬件的可扩展性、稳定性等问题，从多个方面考虑选用最合理的设计方案以及最合适的元器件。
2.2 整体方案的设计
2.2.1 基本原理
超声波测距的基本原理[8]是基于超声波在空气中的传播特性来实现的。
超声波发射器向某一方向发出超声波信号，与此同时，打开计时单元开始计时，超声波在空气中传播，遇到障碍物后被反射回来，超声波接收器接收到反射波就关闭计时单元停止计时，记录超声波传播的时间为t（s），利用公式
，求距离s，其中c为声速[11]。
图2-1 超声波测距示意图
超声波是声波的一种可以在固体、液体、气体等介质中传播，介质密度越大，声速则越快。
在空气中，声速湿度、温度、密度等不同因素的影响。
本设计的应用场景是在空气中，因此密度对声速的影响可以忽略，但是温度和湿度对声速仍然具有不可忽视的影响，如零摄氏度海平面的声速约为331.5m/s（1193
km/h）；
而当上升到万米高空时，声速就变为295m/s（1062km/h）；
与此同时若温度每升高1摄氏度，声速就增加0.607m/s。
水蒸气分压每上升133.322Pa，声速将提高0.0021m/s[10]。
温度越高，声速越大。
温度湿度对空气的影响详见附录。
通过阅读研究以前的一些文献，可以得出声速与温度湿度的关系如公式2-1：
（2-1）
其中Pw是空气中水蒸气的分压强，等于水的饱和蒸汽压乘以相对湿度，T是摄氏温度，P是大气压强。
通过校正声速，使测出的距离数据更加准确，使系统可以灵活的适用于各种不同温湿度的外界条件，增强了系统的准确性和稳定性。
2.2.2 整体设计
通过分析系统的设计要求并且综合各个方面的因素，本系统主要按模块化的方式进行设计。
单片机主控系统负责程序的是顺序进行和主要数据处理；
测距模块通过超声波的收发以及对单片机定时器的控制，测量出从发射超声波到接收到回波的时间t，从而进一步计算初次测量出来的障碍物距离（并非最终距离）；
通过温湿度传感器，获取周围环境中的温湿度数据，再将数据代入公式，校正测出的距离数据，得到准确的障碍物距离；
将数据送至显示模块和语音模块对司机进行提示；
通过检测是否超出阈值，对数据进行报警。
由于是车载系统，所以供电单元采用USB供电，烧写模块也使用USB转RS-232串口进行程序的更新和下载。
图2-2 倒车雷达系统框图
2.3 模块的选用与设计
2.3.1 单片机的选用与论证
本设计中选用的是51系列单片机，型号使用的时STC89C52RC。
该单片机是STC（宏晶科技）公司生产的一款运算速率高、功耗地、抗干扰能力强的增强型51单片机，代码兼容早期的51单片机，片上集成512字节的RAM，用户应用程序空间有8K字节，方便编程，有3个16位定时器/计数器，方便用于超声波回波时间的测量，具有看门狗功能，有四组32个通用I/O端口，方便外部设备的连接，具有ISP/IAP（即在系统可编程/在应用可编程）功能，不需要专门的编程软件和仿真软件，可以直接通过串口（RXD/P3.0，TXD/P3.1）与上位机相连接，使用STC提供的STC-ISP.exe工具可以下载用户代码还可以进行串口的调试。
图2-3 STC89C52RC单片机实物图
2.3.2 测距模块元件的选用与论证
本设计中选用的HC_SR04超声波收发模块，是在多个可选的超声波测距模块选择出来的，具有不可替代的优点。
与同类型的超声波测距模块KS103相比，虽然KS103的精度高1mm，量程大1cm-800cm，但功耗大，价格高昂，至少要100元，并不适合车载系统使用，而HC_SR04精度3mm，量程2cm-400cm，功耗小[9]，仅需5元，量程和精度也可以完全满足倒车雷达系统的需要，经济又实用，同时它的驱动简单且迅速，也满足车载倒车雷达对程序运行速率的要求。
图2-4 HC_SR04超声波收发模块实物图
2.3.3 温湿度模块元件的选用与论证
本设计中选用的是DHT11来组成温湿度测量模块。
以往的设计中常常会使用到DS18B20但是由于DS18B20仅有温度传感器，而本设计中需要用到温度和湿度的数据，所以优先选用DHT11。
DHT11不仅具有温度传感器还具有湿度传感器，可以同时获取温度和湿度的数据，用来校正测量的距离数据。
而且价格低廉，仅需5元，节约成本。
DHT11实物图如下：
图2-5 DHT11温湿度传感器实物图
2.3.4 显示模块元件的选用与论证
本设计中选用的是LCD1602液晶屏显示距离数据，LCD1602是一种广泛使用在工业中的字符型液晶显示屏，能够同时显示16列
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