【正文】 ........ 43 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 2 第 1章 緒論 倒車?yán)走_(dá)又稱泊車輔助系統(tǒng)， 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，解除了駕 駛員泊車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高了駕駛的安全性。山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） I 摘 要 近年來，我國的汽車數(shù)量正逐年增加， 在公路、街道、停車場、車庫等擁擠、狹窄的地方倒車 時，駕駛員既要前瞻，又要后顧，稍微不小心就會發(fā)生追尾事故。該設(shè)計由超聲波模塊 HCSR0 LED 顯示電路、鍵盤控制電路以及報警模塊等部分組成，在探測范圍內(nèi)數(shù)碼管顯示出汽車與障礙物的距離，當(dāng)距離小于所設(shè)計的安全距離時，蜂鳴報警器發(fā)出報警聲，輔助駕駛?cè)藛T能夠安全倒車駕駛。隨著汽車擁有量的增加，在享受汽車給我們帶來的便利的同時，由于汽車而產(chǎn)生的問題也日益突出。駕駛者可根山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 3 據(jù)操作指示完成倒車工作。 第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由 3 種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物距離有 以上；黃色代表警告距離，表示障礙物距離只有 ~；紅色代表危險距離，表示障礙物距離只有不到 ，必須停止倒車。魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)可以把后視鏡、倒車?yán)走_(dá)、免提 電話 、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計了語音功能，是目前市面上最先進(jìn)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。 第 2章 總體設(shè)計方案及論證 系統(tǒng)的總體框圖 本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。系統(tǒng)總體的設(shè)計方框圖如圖 。 測試距離 =（高電平時間 *聲速（ 340m/s）） /2； 采用 4 位共陽極動態(tài)顯示模式，用來顯示實(shí)時距離。這就是超聲波測距儀的基本原理。但是也由于收發(fā)共用端口的原因，導(dǎo)致了在發(fā)射完成脈沖序列之前不能夠開始接收，這就導(dǎo)致了盲區(qū)的存在，這在原理是是不能消除的。模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回；有信號返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。 圖 超聲波探測模塊 HCSR04 原理圖 根據(jù) HCSR04 的原理圖， HCSR04 測距模塊時一個相對獨(dú)立的系統(tǒng)。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，便于集成化、小型化，但是由于回波信號隨著測量距離的變化將發(fā)生劇烈變化，這將極大增加系統(tǒng)的設(shè)計難度，過零檢測電路的參考電壓的設(shè)置將極為困難。 第 4章 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計 單片機(jī) STC89C52RC 單片機(jī)簡介 本設(shè)計中選用的宏晶科技的 STC89C52RC 型單片機(jī)是一種低功耗、高性能、采用CMOS 工藝的 8 位微處理器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)型 80C51 單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式 。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 7. 一個全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。 主控制模塊設(shè)計 本設(shè)計的主控制模塊包括： STC89C52RC 單片機(jī)，復(fù)位電路，超聲波測距模塊，時鐘電路。 Y1 為 12MHZ 晶體振蕩器，單片機(jī)晶振的作用是 為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號 ， C2與 C3 為負(fù) 載電容。 S 松開， C 又充電，在 10K 電阻 R 上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。而在共陽極接法中，剛好與共陰極接法相反。利用 、 、 、 口控制位選，從而達(dá)到動態(tài)顯示的目的。 開關(guān)控制采用自鎖開關(guān)， 圖中 P2 為電源盒接口或 USB 輸入的接口， SW1為電源開關(guān)，用來接通電源或斷開電源。最后主程序通過對 端口返回的高電平的接收，完成后續(xù)的工作，假如標(biāo)志位清零則說明接收到了回波信號，那么主程序就返回到初始端重新將回波接收標(biāo)志位置位并且在單片機(jī)的 TRIG 端口上發(fā)送 10us 的高電平信號到超聲波發(fā)射電路，就這樣，連續(xù)不斷地運(yùn)行，循環(huán)不斷地工作用來實(shí)現(xiàn)測距。其標(biāo)志位 清零 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 22 中 P1 口是段碼，低電平有效。 顯示子程序的流程圖如圖 所示。但就目前技術(shù)水平來說，人們可以具體利用的測距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前 景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。 展望 本設(shè)計還可以在幾個方面進(jìn)行修改完善，進(jìn)而使得本設(shè)計的測距儀功能更加完善，諸如： 1． 因?yàn)槌暡ㄌ筋^的限制，本設(shè)計 裝置在溫度不同的環(huán)境下測量誤差也不一樣，所以要根據(jù)實(shí)際情況對探頭 進(jìn)行合適的更換。在畢業(yè)設(shè)計的短短 3 個月里，你們給我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠的謝謝你們。 sbit c_send = P3^2。 //超聲波超出量程 uint flag_time0。 } /***********************處理距離函數(shù) ****************************/ void smg_display() { dis_smg[0] = smg_du[distance % 10]。 byte_write(0x2058, a_a)。 write_eeprom()。 0x07) != 0x07) amp。 //得到 k3 鍵值 case 0x03: key_can = 1。 //取 小數(shù)顯示 dis_smg[1] = smg_du[set_d / 10 % 10] 。 //蜂鳴器報警 } } else { value = 0。 smg_we2 = 0。 break。 case 2: smg_we1 = 1。 smg_we3 = 1。 //a write_eeprom()。 //加 1 if(set_d 400) set_d = 400。 0x07) { case 0x06: key_can = 3。 //按鍵值還原 P2 |= 0x07。 a_a = byte_read(0x2058)。 。iq。 //顯示數(shù)碼管的個位數(shù) bit flag_300ms 。 //數(shù)碼管位選定義 sbit smg_we1 = P3^4。 4． 整個設(shè)計利用的是超聲波模塊設(shè)計，電路簡單，編程容易，完全能實(shí)現(xiàn)功能要求。以數(shù)字的形式顯示測量距離。這樣只要計算出從發(fā)射超聲波到接收到超聲波信號所 用的時間，就可以利用上述公式計算出超聲波發(fā)生器與被測物體之間的距離。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的位選端，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字的動態(tài)顯示。根據(jù)前面的對超聲接收電路的分析，在超聲波集成模塊接收到超聲波回波信號后，超聲波測距模塊就會產(chǎn)生一個高電平送至單片機(jī)的 引腳，使系統(tǒng)中斷，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入中斷處理程序。 系統(tǒng)的主程序設(shè)計 超聲波測距系統(tǒng)的控制核心是單片機(jī)，軟件主要完成測量過程控制、精確計時、數(shù)據(jù)計算及結(jié)果處理等功能。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 18 圖 聲音報警電路 鍵盤模塊設(shè)計 本按鍵模塊使用的是多位獨(dú)立按鍵，按鍵一端接 IO 口，一端接地，由于單片機(jī)的 IO口都有內(nèi)部上拉，因此當(dāng)按鍵沒有按下的時候， IO 檢測到的時候高電平，當(dāng)按鍵按下的時候，相當(dāng)于 IO 短接地，因此這時候單片機(jī)檢測到的電平為低電平，通過檢測不同時刻的IO 口狀態(tài)就可以判斷按下的是 哪 個按鍵。但是，在制作超聲波測距系統(tǒng)的過程中，由單片機(jī)直接驅(qū)動 LED 顯示，電流較小， LED 雖然有顯示但是比較暗，因此顯示電路采用簡單的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管 ,位碼用 9012 驅(qū)動。只需能顯示 09的數(shù)字，且顯示穩(wěn)定無閃爍即可。 圖 時鐘電路 復(fù)位電路的設(shè)計 本設(shè)計的復(fù)位電路如圖 所示，具有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種功能，上電復(fù)位電路是由電容 C 與電阻 R 串聯(lián)組成，電容接 VCC，電阻接地， RESET 腳接在它們中間，當(dāng)上山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 16 電時，電容相當(dāng)于短路，此時電阻上的電壓等于 VCC，經(jīng)過一段時間后電阻電壓逐漸變小直至為 0，以達(dá)到上電復(fù)位的目的。當(dāng)按一下加鍵時，設(shè)置距離加一厘米，當(dāng)按一下減鍵時，設(shè)置距離減一厘米。 STC89C52 單片機(jī)的中斷系統(tǒng) ： STC89C52 系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級，可以實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。 5. 兩個定時器／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可 以設(shè)置成計數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制。 STC89C52 單片機(jī)的基本組成框圖見圖 。 STC89C52RC 單片機(jī)的引腳圖如圖 所示。使用單一電平閾值時， 若設(shè)置的閉值過高，則可能使較微弱回波漏觸發(fā)，出現(xiàn)測量錯誤 。對于本次設(shè)計，選用這種測距模塊將極大減少設(shè)計的工作，降低設(shè)計的成本。 圖 HCSR04 超聲波模塊 超聲波探測模塊 HCSR04 的使用方法如下： IO 口觸發(fā)，給 TRIG 口至少 10us 的高電平，啟動測量；模塊自動發(fā)送 8 個 40Khz 的方波，自動檢測是否有信號返回；有信號返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間，測試距離 =（高電平時間 *340） /2，單位為 m。從總體上來說，收發(fā)分立在應(yīng)用上更加簡單、可靠，本次設(shè)計采用收發(fā)分立形式換能器。當(dāng)需要測量的距離 H 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 L 時 ,則 (34)變?yōu)?: vtH 21? ( 35) 而超聲波在空氣中的傳播速度是 340m/s,所以 ,只要需要測量出超聲波傳播的時間 t,就可 以得出測量的距離 H。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V 與溫度有關(guān)。并通過液晶模塊和報警模塊體現(xiàn)出來，若距離小于設(shè)定的距離，單片機(jī)控制蜂鳴器進(jìn)行報警。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬 件和軟件組成。本系統(tǒng)采用超聲波測距原理，包括超聲波傳感器（俗稱探頭）、控制器和顯示器等幾個部分。不用掛倒檔，只要發(fā)動汽車，顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。但沒有語音提示，也沒有距離顯示，雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車有多遠(yuǎn)，對駕駛員幫助不大。經(jīng)過這幾年的發(fā)展，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過了 五 代技術(shù)改良，不管從結(jié)構(gòu)外觀上，還是從性能價格上，這 五 代產(chǎn)品都各有特點(diǎn)，使用較多的是數(shù)碼顯示、熒屏顯示和魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)這三種。 這意味著相比較而言，當(dāng)你向后移動車輛時發(fā)生事故的可能性相當(dāng)高，在 2020 年汽車事故的發(fā)生比例中，倒車引起的事故占 21%，倒車成為令人們頭痛的一項(xiàng)任務(wù)，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)也在抱怨倒車是件費(fèi)力費(fèi)神的事。在面臨如此嚴(yán)峻的交通安全問題，許多涉及安全問題的汽車輔助系統(tǒng)也紛紛現(xiàn)世。工作時，超聲波發(fā)射器不斷發(fā)射出一系列連續(xù)脈沖，給測量邏輯電路提供一個短脈沖。最后由信號處理裝置對接收的信號依據(jù)時間差進(jìn)行處理，自動計算出車與障礙物之間的距離。而本設(shè)計就是利用單片機(jī)知識、傳感器知識等，進(jìn)行的汽車防撞裝置的設(shè)計，在汽車倒車時，這種裝置可以在駕駛員對車尾與障礙物體的距離遠(yuǎn)近無法目測和判斷 時進(jìn)行報警。公路、街道、停車場、車庫的擁擠不堪，車輛之間、車輛與人、車輛與墻壁等障礙物之間的碰撞時有發(fā)生，針對這一情況，人們對汽車操縱的便捷提出了更高的要求，希望有種裝置能夠解決汽車倒車給人們帶來的倒車問題。 第一代：倒車時通過喇叭提醒 。 第三代： 數(shù)碼 波段顯示具體距離或者距離范圍。不過 LCD 顯示外觀雖精巧，靈敏度較高，但抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報也較多。駕駛者在倒車時，啟動倒車?yán)走_(dá)，在控制器的控制下，由裝置于車尾保險杠上的探頭發(fā)送超聲波，遇到障礙物，產(chǎn)生回波信號，傳感器接收到回波信號后經(jīng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷出障礙物的位置，由顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號，得到及時警