【正文】 he ultrasonic ranging principle, gives the overall design of the system and pletes the concrete hardware circuit design, software program design and the final test of the system. The test data show that the system has higher accuracy together with its low cost. The utility model has a certain practical value. Key words: AT89C51； Ultrasonic Ranging； LED display 目 錄 第一章 緒 論 ..................................................... 0 課題研究背景 ............................................... 0 超聲波測距發(fā)展歷程 ......................................... 0 超聲波測距研究現(xiàn)狀 ......................................... 1 課題主要任務(wù) ............................................... 1 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ................................................ 2 設(shè)計(jì)方案論證 ............................................... 2 控制模塊 ............................................... 2 測距模塊 ............................................... 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 ........................................... 3 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ............................................ 5 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì) ........................................... 5 AT89C51簡介 ..................................... 5 時(shí)鐘電路 ............................................... 8 復(fù)位電路 ............................................... 8 超聲波發(fā)射與接收電路的設(shè)計(jì) ................................. 9 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì) ................................... 9 超聲波接收電路的設(shè)計(jì) ................................... 9 測距顯示 電路的設(shè)計(jì) ........................................ 10 LED 數(shù)碼管簡介 ....................................... 10 LED 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì) ............................. 10 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ............................................ 11 系統(tǒng)硬件電路原理圖 ......................................... 12 第四章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) ........................................... 13 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) ............................................ 13 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì) ............................................ 13 定時(shí)器中斷服務(wù)子程序 .................................. 13 數(shù)碼管顯示與計(jì)算程序 .................................. 16 報(bào)警程序設(shè)計(jì) .......................................... 18 軟件程序的編譯調(diào)試 ........................................ 18 Keil uVision 軟件簡介 ................................. 18 搭建軟件開發(fā)工作環(huán)境 .................................. 19 程序編寫與編譯 ........................................ 21 第五章 實(shí)物制作及系統(tǒng)測試 ......................................... 23 實(shí)物制作 .................................................. 23 PCB 板的制作 .......................................... 23 元器件的安裝及焊接 .................................... 23 系統(tǒng)測試 .................................................. 24 結(jié)束語 ............................................................. 26 致 謝 ............................................................. 27 參考文獻(xiàn) ........................................................... 28 附錄 A 系統(tǒng)硬件電路原理圖 .......................................... 29 附錄 B 系統(tǒng) PCB圖 .................................................. 29 附錄 C 系統(tǒng)實(shí)物圖 .................................................. 30 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 第一章 緒 論 課題研究背 景 隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸車輛的不斷增多，由此產(chǎn)生的交通問題越來越成為人們關(guān)注的問題。其中倒車事故由于發(fā)生的頻率極高，已引起了社會(huì)和交通部門的高度重視。倒車事故發(fā)生的原因是多方面的，倒車鏡有死角，駕車者目測距離有誤差，視線模糊等原因造成倒車時(shí)的事故率遠(yuǎn)大于汽車前進(jìn)時(shí)的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以及女性更為突出。而倒車事故給車主帶來許多麻煩，例如撞上別人的車、消防水籠頭，如果傷及兒童更是不堪設(shè)想，有鑒于此，汽車高科技產(chǎn)品家族中，專為汽車倒車泊位設(shè)置的“倒車?yán)走_(dá)”應(yīng)運(yùn)而生，倒車?yán)走_(dá)的加裝可以 解決駕駛?cè)藛T的后顧之憂，大大降低倒車事故的發(fā)生。 汽車倒車?yán)走_(dá)全稱為“倒車防撞雷達(dá)”，也叫“泊車輔助裝置”，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除駕駛員泊車和起動(dòng)車輛時(shí)因前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員克服視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。倒車?yán)走_(dá)的原理與普通雷達(dá)一樣，是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會(huì)與任何障礙物相撞的原理設(shè)計(jì)開發(fā)的。通過感應(yīng)裝置發(fā)出超聲波，然后通過反射回來的超聲波來判斷前方是否有障礙物，以及障礙物的距離、大小、方向、形狀等。只不過 由于倒車?yán)走_(dá)體積大小及實(shí)用性的限制，目前其主要功能僅為判斷障礙物與車的距離，并做出提示。 超聲波測距發(fā)展歷程 自 19世紀(jì)末到 20世紀(jì)初，在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)和反壓電效應(yīng)之后，人們解決了利用電子技術(shù)產(chǎn)生超聲波的方法，從此迅速揭開了發(fā)展與推廣超聲技術(shù)的歷史進(jìn)程。 1993年，徠卡測量系統(tǒng)在法國 Batimat 展出世界第一臺(tái)手持式激光測距儀，徠卡第一代迪士通以其堅(jiān)固耐用，可靠精密的特性引起了人們的關(guān)注。隨后徠卡在 1998年推出迪士通第二代 basic、 1999年推出迪士通第三代 classic、 2022年 推出四款第四代、 2022年推出 classic lite5第五代測距產(chǎn)品，測量距離范圍在 ，單次測量時(shí)間不到 1秒，作為職場的領(lǐng)跑者，徠卡測量系統(tǒng)的發(fā)展歷程見證了超聲波測距技術(shù)的發(fā)展過程。 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 超聲波測距研究現(xiàn)狀 目前，在國際和國內(nèi)上，在超聲測距方面的研究方向的不同和研究水平的高低，主要體現(xiàn)在測距原理上。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達(dá)測距、 CCD測距、激光測距和超聲波測距等多種形式的測距方法，前幾種測距法由于技術(shù)難度大、成本高等因素，主要用于軍事工業(yè)方面。而超聲波測距則由于其技術(shù)難 度較低，成本低廉等特點(diǎn)，在一般測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。如汽車倒車?yán)走_(dá)， 目前的汽車倒車?yán)走_(dá)主要是具有蜂鳴器的語音報(bào)警以及距離顯示為主的汽車安全系統(tǒng)。這些系統(tǒng)主要采用的是以單片機(jī)為控制核心的智能超聲波測距傳感器和蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)，這種汽車安全輔助系統(tǒng)便宜耐用，而且達(dá)到了汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需求。 課題主要任務(wù) 本課題主要是利用單片機(jī) AT89C51設(shè)計(jì)一款簡易的倒車測距報(bào)警器， 應(yīng)用于汽車倒車位置監(jiān)控與報(bào)警。在 汽車倒車時(shí)，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示汽車尾部與障礙物之間的距離，以便司機(jī)及時(shí)掌握倒車時(shí)車尾狀況，做出正確的判 斷。當(dāng)車尾與障礙物距離等于或小于 50cm時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警提示，提醒司機(jī)及時(shí)停車。 結(jié)合本課題的主要任務(wù)，提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，完成系統(tǒng)硬件電路圖的繪制，軟件程序設(shè)計(jì)以及實(shí)物的制作，最后能夠完成測試運(yùn)行。 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本課題主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一款簡易的倒車測距報(bào)警器， 應(yīng)用于汽車倒車位置監(jiān)控與報(bào)警。該報(bào)警器主要包括控制模塊、測距模塊、聲音模塊、距離顯示模塊、電源模塊五個(gè)部分，控制模塊和測距模塊是本設(shè)計(jì)的核心，下面我們將從這兩個(gè)個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行論證與選擇。 設(shè)計(jì)方案論證 控制模塊 隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中都會(huì)面臨核心控制元件選擇的困惑，對(duì)于絕大部分的控制任務(wù)來說。無論是采用單片機(jī)還是 PLC都能完成方案設(shè)計(jì)，但最終選擇還是要根據(jù)實(shí)際任務(wù)需求來定。 （ 1）可編程邏輯控制器（ PLC） PLC發(fā)展初期主要用于開關(guān)量的邏輯控制，隨著 PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域在擴(kuò)大，不僅可以用于開關(guān)量控制，還可用于模擬量及數(shù)字量的而控制，可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、通訊等，如今， PLC已成為工業(yè)控制中核心元器件之一。其主要優(yōu)點(diǎn)是功能完 善，穩(wěn)定性高抗干擾能力強(qiáng)，擴(kuò)展性好，硬件維護(hù)方便，編程簡單。缺點(diǎn)是價(jià)格較高，體積較大。 （ 2）單片機(jī) 單片機(jī)與 PLC本質(zhì)是相同的，它們的發(fā)展都是基于微處理技術(shù)，而 PLC實(shí)際上是建立在單片機(jī)之上的一種產(chǎn)品，而單片機(jī)實(shí)際上是一個(gè)集成電路，體積相對(duì)較小，成本低，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的主控板受軟件布局、環(huán)境溫度、制板工藝等影響，穩(wěn)定性和抗干擾性相對(duì)較弱。 對(duì)比這兩種核心控制元件，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)本課題設(shè)計(jì)任務(wù)，汽車倒車報(bào)警裝置體積要小，這樣便于攜帶、安裝、不占用汽車空間，顯然由于 PLC體積大的特點(diǎn)而不符合 設(shè)計(jì)要求，因此本設(shè)計(jì)采用 AT89C51單片機(jī)作為核心控制元件。 測距模塊 （ 1） 激光測距 激光由于其本質(zhì)性的成因使得激光具有亮度高、單色性好、方向性好、傳光性好等特點(diǎn)，而激光測距則利用激光的方向性強(qiáng)和傳光性好的特點(diǎn)，用脈沖激光揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 器向目標(biāo)發(fā)射一列很窄的光脈沖 (脈沖寬度小于 50ns)，光達(dá)到目標(biāo)表面后部分被反射，通過測量光脈沖從發(fā)射到返回接收機(jī)的時(shí)間，可算出測距地點(diǎn)與目標(biāo)之間的距離。 假設(shè)所測距離為 h，光脈沖往返時(shí)間為 t，光在空中的的傳播速度為 c，則： h=ct/2，脈沖激光測距最大測距也能達(dá)到 30000m 以上，其測距精度一般為5 米， .最高的可達(dá) 。由于激光對(duì)人體存在