【正文】 畢業(yè)設計 課題名稱： 基于 AT89C51 的倒車測距報警器的設計 基于 AT89C51 的倒車測距報警器的設計 [摘 要 ]超聲波測距在倒車雷達、液面高度測量等場合有著廣泛的應用。本文根據(jù)超聲波測距離原理，設計了一個簡易的超聲波倒車測距報警系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由控制器模塊、超聲波收發(fā)模塊、距離顯示模塊、聲音提示模塊、電源模塊構成?？刂破魍ㄟ^定時器產(chǎn)生周期的脈沖方波信號，經(jīng)電聲轉換電路后發(fā)出超聲波，同時打開定時器計時。聲電轉換電路將超聲波的回波信號轉換為電平送單片機中斷，根據(jù)定時器計得的收發(fā)時間差計算障礙 物的距離。本設計分析了超聲波測距原理，給出了系統(tǒng)的總體設計方案，完成了具體硬件電路圖設計以及軟件程序設計，最后對系統(tǒng)進行了測試。測試數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)具有較高的精度，較低成本的優(yōu)點，因此具有一定的實際應用價值。 [關鍵詞 ]AT89C51；超聲波測距； LED數(shù)碼管顯示 Design of the ranging reversing alarm Based on AT89C51 Abstract: There is a wide range of occasions where ultrasonic ranging can be applied, such as in reversing car and liquid level measurement. Based on the ultrasonic distance measurement principle, this paper aims at designing a simple ultrasonic reversing ranging alarm system. The system mainly includes the controller module, ultrasonic receiving module, display module, the voice prompt distance module and power supply module. The controller module generates periodic pulse square wave signal through the timer. Then the conversion circuit emits ultrasonic waves and the timer is opened at the same time. The seismoelectric conversion circuit of the ultrasonic echo signal is converted to a voltage, which is sent to the SCM interrupt port. The SCM calculates the distance of the obstacle according to measured transceiver time difference. This paper analyzes the 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 ..................................................... 1 課題研究背景 ............................................... 1 超聲波測距發(fā)展歷程 ......................................... 1 超聲波測距研究現(xiàn)狀 ......................................... 2 課題主要任務 ............................................... 2 第二章 系統(tǒng)總體設計 ................................................ 3 設計方案論證 ............................................... 3 控制模塊 ............................................... 3 測距模塊 ............................................... 3 系統(tǒng)總體設計方案 ........................................... 4 第三章 系統(tǒng)硬件電路設計 ............................................ 6 系統(tǒng)主控電路設計 ........................................... 6 單片機 AT89C51 簡介 ..................................... 6 時鐘電路 ............................................... 9 復位電路 ............................................... 9 超聲波發(fā)射與接收電路的設計 ................................ 10 超聲波發(fā)射電路的設計 .................................. 10 超聲波接收電路的設計 .................................. 10 測距顯示電路的設計 ........................................ 11 LED 數(shù)碼管簡介 ....................................... 11 LED 數(shù)碼管顯示電路的設計 ............................. 11 報警電路的設計 ............................................ 12 系統(tǒng)硬件電路原理圖 ......................................... 13 第四章 系統(tǒng)軟件程序設計 ........................................... 14 系統(tǒng)主程序設計 ............................................ 14 系統(tǒng)子程序設計 ............................................ 14 定時器中斷服務子程序 .................................. 14 數(shù)碼管顯示與計算程序 .................................. 17 報警程序設計 .......................................... 19 軟件程序的編譯調試 ........................................ 19 Keil uVision 軟件簡介 ................................. 19 搭建軟件開發(fā)工作環(huán)境 .................................. 20 程序編寫與編譯 ........................................ 22 第五章 實物制作及系統(tǒng)測試 ......................................... 24 實物制作 .................................................. 24 PCB 板的制作 .......................................... 24 元器件的安裝及焊接 .................................... 24 系統(tǒng)測試 .................................................. 25 結束語 ............................................................. 27 致 謝 ............................................................. 28 參考文獻 ........................................................... 29 附錄 A 系統(tǒng)硬件電路原理圖 .......................................... 30 附錄 B 系統(tǒng) PCB 圖 .................................................. 31 附錄 C 系統(tǒng)實物圖 .................................................. 32 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 1 第一章 緒 論 課題研究背景 隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交通運輸車輛的不斷增多，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的事故率遠大于汽車前進時的事故率，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 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置的“倒車雷達”應運而生，倒車雷達的加裝可以解決駕駛人員的后顧之憂，大大降低倒車事故的發(fā)生。 汽車倒車雷達全稱為“倒車防撞雷達”，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車輛時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。倒車雷達的原理與普通雷達一樣，是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障礙物相撞的原理設計開發(fā)的。通過感應裝置發(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。只不過由于倒車雷達體積大小及實用性的限制，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 世紀末到 20 世紀初，在物理學上發(fā)現(xiàn)了壓電效應和反壓電效應之后，人們解決了利用電子技術產(chǎn)生超聲波的方法，從此迅速揭開了發(fā)展與推廣超聲技術的歷史進程。 1993 年，徠卡測量系統(tǒng)在法國 Batimat 展出世界第一臺手持式激光測距儀，徠卡第一代迪士通以其堅固耐用，可靠精密的特性引起了人們的關注。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、 2001年推出四款第四代、 2002 年推出 classic lite5 第五代測距產(chǎn)品，測量距離范圍在 之間，單次測量時間不到 1秒，作為職場的領跑者，徠卡測量系統(tǒng)的發(fā)展歷程見證了超聲波測距技術的發(fā)展過程。 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 2 超聲波測距研究現(xiàn)狀 目前，在國際和國內上，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。隨著電子技術的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達測距、 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難度較低，成本低廉等特點，在一般測量領域應用廣泛。如汽車倒車雷達， 目前的汽車倒車雷達主要是具有蜂鳴器的語音報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為控制核心的智能超聲波測距傳感器和蜂鳴器報警系統(tǒng)，這種汽車安全輔助系統(tǒng)便宜耐用，而且達到了汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡化的發(fā)展需求。 課題主要任務 本課題主要是利用單片機 AT89C51 設計一款簡易的倒車測距報警器， 應用于汽車倒車位置監(jiān)控與報警。在 汽車倒車時，系統(tǒng)能實時顯示汽車尾部與障礙物之間的距離，以便司機及時掌握倒車時車尾狀況，做出正確的判斷。當車尾與障礙物距離等于或小于 50cm 時，系統(tǒng)觸發(fā)蜂鳴器報警電路進行報警提示，提醒司機及時停車。 結合本課題的主要任務，提出系統(tǒng)總體設計方案，完成系統(tǒng)硬件電路圖的繪制，軟件程序設計以及實物的制作，最后能夠完成測試運行。