【正文】 接驅(qū)動發(fā)光二極管 ； 在 端口置 1 時， 其內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平 ，作輸入 端口 用 [5]。 圖 單片機 復(fù)位電路圖 （ 4） 輸入輸出 口 （ I/O 口 ） 引腳 P0 口 是一個三態(tài) 的 雙向口 ， 既 可以作為 數(shù)據(jù) 和 地址 的 分時復(fù)用口， 又 可以作為通用輸入輸出口 [5]。復(fù)位后 的 P0 口至 P3 口均置 于 高電平 ， 這時 程序計數(shù)器和特殊 功能寄存器 將 全部清零 [5]。 時鐘信號電路如圖 所示。 （ 2） 時鐘電路 的 引腳 XTAL1 和 XTAL2 為了產(chǎn)生時鐘信號， 在 89S51 單片機 的 芯片 內(nèi)部 已經(jīng) 設(shè)置了一個反相放大器， 其中 XTAL1 端口就 是片內(nèi)反相放大器的輸入端， XTAL2 端則 是片內(nèi)振蕩 器反相放大器的輸出端 [5]。 圖 51 單片機的引腳功能圖 AT89S52貼片封裝 單片機引腳功能 （ 1） 電源引腳 Vcc（ 40 腳 ） ： 正電源 的 引 腳，工作電壓 是 5 V。 89S52 單片機 具有 以下 幾個 性能特點： 8k 字節(jié) 的 閃存 片內(nèi)程序存儲器 ， 128 字節(jié) 的 數(shù)據(jù)存儲器， 32 個外部輸入 和 輸出口， 2 個全雙工串行通信口，看門狗電路， 8 個中斷源， 2 個 16 位可編 程定時計數(shù)器，片內(nèi)震蕩和時鐘電路 且全靜態(tài)工作并由低功耗的閑置和掉電模式 [5]。 51 系列 的 單片機 執(zhí)行速 率 快 (最高時鐘頻率 為 90 MHz)，功耗低 ，在系統(tǒng) 、 在 應(yīng)用可編程 ,不占 用 用戶 的 資源 [5]。 （ 9） 單片機 的保密性 是否很好， 單片機的抗干擾 的 性能 如何等 。 （ 7） 單片機 在市面上的銷售渠道是 否暢通 、 其 價格是否 便宜 。 （ 6） 單片機 的功耗。 （ 5） 單片機 對 工作 的 溫度范圍 的要求 。 （ 4） 單片機 的封裝形式。 （ 3）單片機的存儲介質(zhì)。例如 ：執(zhí)行 一條 指令的速度、 程序存儲器 的容量， I/O 口的 引腳數(shù)量等。目前，市面上的單片機 的 種類繁多，并且他們 在 功 能方面也 是各自有各自的特點 。 單片機系統(tǒng)設(shè)計 單片機的選擇 一般 在系統(tǒng)的設(shè)計 當(dāng) 中，能否完成設(shè)計任務(wù) 最重要的就在于 系統(tǒng) 的 核心器件 是否選擇合適 ，而 單片機 更是是 系統(tǒng) 控制 的 核心 ，所以 對 單片機 的選擇更是異常重要 。汽車防撞 系統(tǒng)的測距 是利用超聲波測距的原理，在單片 機內(nèi)部程序 的 控制下，由超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，在 超聲波 遇到障礙物時反射到超聲波接 收 探頭，由此回應(yīng)到單片機，由單片機進行 中斷處理和 數(shù)據(jù)的處理，計算出距離，由數(shù)碼管顯示距離，并由蜂鳴器報警提示。 而且， 此模塊的 工作頻率范圍為 39 kHz～ 41 kHz 左右，完全能在 40 kHz 工作頻率工作。此超聲波 模塊 的 最大探測距離為 5 m， 精度可以達(dá)到 cm， 盲區(qū) 為 2 cm， 而且 發(fā)射擴散角 不大 于 15176。當(dāng)接收回射的超聲波時，接收電路的輸出端產(chǎn)生負(fù)跳變 輸出到單片機產(chǎn)生中斷申請 ，執(zhí)行外部中斷子程序計算距離。 圖 汽車防撞裝置的 系統(tǒng)框圖 本設(shè)計由 Keil 編程軟件對 51 單片機 進行 編程， 51 單片機 在執(zhí)行程序后由 端口產(chǎn)生 40kHz 的脈沖信號 通過 74LS04 電路進行放大并送到 到超聲波發(fā)射探頭，產(chǎn)生超聲波。 本設(shè)計中將收發(fā)超聲波的探頭 分離 這樣 不會使收發(fā)信號混疊， 從而能 避免干擾， 可以很好的 提高系統(tǒng)的可靠性。 而且汽車在 行駛 的 過程中 超聲波傳感器 測距 時 應(yīng) 具 有較強的抗干擾 能力 和較短的響應(yīng)時間， 因此 選用超聲波傳感器作為此 設(shè)計 方案的 傳感器探頭 。從安全性，成本、方向性等方面 綜合 考慮，超聲波傳感器更適合設(shè)計要求。超聲波 具有 振動 頻率高、波長短、 繞射現(xiàn)象小 而且 方向性好 還 能夠為反射線定向傳播 等優(yōu)點，而且超聲波傳感器的能量消耗緩慢有利于測距 [4]。 （ 3） 超聲波傳感器 超聲波是一種 超出人類聽覺極限的聲波即 其 振動頻率 高于 20 kHz 的 機械波 。 （ 2） 紅外線測距傳感器 紅外線測距傳感器 利用 的 就 是 紅外 線信號 在遇到 障礙物 其 距離 的 不同 則其 反射的強度也不同 ，根據(jù)這個特點從而對 障礙物 的 距離的 遠(yuǎn)近 進行 測量 的 。 設(shè)計方案論證 測距傳感器 （ 1） 激光測距傳感器 激光傳感器 利用激光的 方向性強 和 傳光性好 的特點，它 工作時先由激光 傳感器 對準(zhǔn) 障礙物 發(fā)射激光脈沖，經(jīng) 障礙物 反射后向各個方向散射，部分散射光返回到接受傳感器，能接受 其 微弱的光信號，從而記錄并處理光脈沖發(fā)射到返回所經(jīng)歷的時間即可測定距離 ，即用往返時間的一半乘以光速就能得到距離 。 本設(shè)計主要是進行距離的測量和報警，設(shè)計中涉及到的內(nèi)容較多，主要是將 單片機控制模塊、 超聲波測距模塊、蜂鳴器報警模塊、 4 位數(shù)碼管顯示模塊這幾個 模塊 結(jié)合起來。 最后一章 對 全文進行 了 總結(jié)， 并指明了 系統(tǒng)設(shè)計的 不足之處， 最后 也 對 本系統(tǒng)的 倒車?yán)走_(dá) 報 警系統(tǒng)的發(fā)展前景進行 了 展望。首先對 實物進行硬件排版組裝和焊接，然后 討論 了系統(tǒng) 的 性能 產(chǎn)生的 誤差 。在軟件設(shè)計中采用 不同模塊不同編程進行 設(shè)計 的 ， 本設(shè)計 分別對系統(tǒng)的主程序模塊、中斷 子程序 模塊 、超聲波 測距模塊、蜂鳴器報警 模塊和數(shù)碼管的顯示模塊的各個程序進行了 設(shè)計。首先 對 超聲波傳感器的工作原理 進行了分析 ，然后具體討論 了超聲波 測距模 塊中的超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路 的硬件設(shè)計， 最后介紹了顯示模塊電路 和蜂鳴器 報警 電路 的設(shè)計。首先介紹 汽車防撞系統(tǒng) 的設(shè)計要求， 然后 分別對 測距 傳感器的 選擇 和 顯示報警系統(tǒng)的方案設(shè)計 做了介紹 ， 最后 提出本系統(tǒng) 的 總 體的 設(shè)計 方案，為 硬件 系統(tǒng)的 設(shè)計 打下 了基 礎(chǔ)。 論文構(gòu)成主要由以下部分組成： 第 1章 主要介紹了 本 課題的背景意義和 相關(guān)技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。 系統(tǒng)包括 超聲波測距 單元 （ 超聲波集成模塊） 、 89S51單片機 控制、 蜂鳴器報警 模塊和 數(shù)碼管 顯示 模塊 。 本設(shè)計的 汽車防撞系統(tǒng) 能 測量出 倒車方向 的 障礙物 與汽車之間的 距離 , 并 通過 數(shù)碼管 顯示單元 模塊 顯示 兩者之間的 距離 ,然后 通過蜂鳴器 發(fā)出不同頻率 的聲響 , 從而 起到提示和報警 的作用。 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(dá)到了汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需求。 此外，汽車電子系統(tǒng) 的 網(wǎng)絡(luò)化 的 發(fā)展還要求作為 汽車行駛安全 輔助系統(tǒng)的 倒車?yán)走_(dá) 要 具有通信功能， 并 能夠把數(shù)據(jù)發(fā)送到汽車總線上去 [2]。倒車?yán)走_(dá)當(dāng)然是每輛車必備的電子安全產(chǎn)品， 如今市面上 的 主流的 汽車倒車 雷達(dá)基本都是以單片機 芯片 為 控制 核心的智能測距 報警系統(tǒng)。 最新的一代倒車?yán)走_(dá)是整合影音系統(tǒng)，除了具備前幾代倒車?yán)走_(dá)的功能外還兼有影音系統(tǒng) [1]。不過 由于 液晶顯示 的 靈敏度 比 較高， 而且它的 抗干擾能力 也 不 是很 強，所以誤報 的情況 也較多。 倒車 雷達(dá) 系統(tǒng)的 開始 是 以 蜂鳴器報警 為標(biāo)志的 。所以， 本課題 所 要求 設(shè)計的 基于單片機 的 汽車 防撞裝置 將 具 有 極大的 現(xiàn)實意義 和 市場 。 本設(shè)計的 設(shè)計簡易，雖然精度 不 高， 還不能測量過遠(yuǎn)的距離， 但 規(guī)模小， 外圍電路簡單，調(diào)試 也 方便， 成本 也不高 ，器件更換容易 ， 靈活性高，而且能完全滿足駕駛員泊車時的需要， 可以完全解除 駕駛員 在倒車過程中的顧慮和困擾，提高泊車 的安全。 本設(shè)計基于單片機 實現(xiàn)汽車防撞 ， 將超聲波測距和傳感器聯(lián)系在一起，利用單片機的實時控制和數(shù)據(jù)處理功能測量并顯示汽車與障礙物之間的距離，并在不同距離利用蜂鳴器不同頻率發(fā)出不同聲音及時報警。而 本設(shè)計的汽車防撞裝置就是主動安全系統(tǒng)，通過對汽車與障礙物之間距離的提示報警避免汽車與障礙物之間的擦碰。因此， 許多安全系統(tǒng)也應(yīng)運而生， 諸如為 了 避免交通事故發(fā)生的主動安全系統(tǒng)和在發(fā)生事故時的防護 安全的被動安全系統(tǒng)， 而主動安全系統(tǒng)對汽車交通事故的發(fā)生能起到避免的作用，所以，主動安全系統(tǒng)的研究更為重要。 課 題背景 及 意義 我國社會 經(jīng)濟的 不斷 發(fā)展， 人們對汽車這種交通工具的依賴性也越 來越大， 導(dǎo)致了 車輛 的日益增加在 給城市交通不斷施加壓力 的同時 ， 也 引發(fā)了 非常多 行車 的 安全問題。 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 。 1 緒論 當(dāng)前社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和工業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷提高，汽車已逐漸進入不少百姓家。汽車使用數(shù)量的不斷增加， 從而 由此導(dǎo)致的 倒車 交通 安全問題也非常嚴(yán)重 ，道路交通 壓力增加，交通安全問題也是面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn) 。 而 本 設(shè)計 就是 利用單片機 知識 、 傳感器知識 等， 進行的 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 時進行報警。 一些由駕駛員反應(yīng)不夠迅速而導(dǎo)致的汽碰擦， 還有 很多時候是由于駕駛員對離障礙物的距離判斷不準(zhǔn)確而造成的，如果駕駛員能提前知道障礙物的存在并且知道障礙物的距離，那么駕駛員就能及時地采取措施， 從而能 避免事故的發(fā)生。隨著汽車數(shù)量的增加，停 車場的數(shù)量也急劇 增加 ， 停車車輛密集，停車人多，所以汽車碰撞亦逐漸增多。 本設(shè)計要求設(shè)計的 汽車防撞裝置 能 減少駕駛員的 駕駛壓力 和判斷錯誤， 使駕駛員泊車倒車更 加安全方便 ， 本設(shè)計將 對提高交通安全起到重要作用。這樣駕駛員就能通過測距的顯 示甚至不同的聲音來直接判斷汽車玉障礙物之間的距離。 汽車防撞裝置這種汽車安全 輔助 裝置能 大大 減少汽車駕駛員 在 倒車 的 時候 顧慮和 對距離 判斷 的 失誤， 從而能 夠 避免 倒車的 安全問題的發(fā)生 ， 故 此裝置 對于提高交通安全將起到重要的作用。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 本 汽車 防撞裝置 包含有 單片機控制電路 、 超聲波 測距傳感器、 蜂鳴器 報警電路 及數(shù)碼管 顯示部件等， 裝置 將 各部件有機地結(jié)合起來，實現(xiàn) 超聲波 測距及 蜂鳴器 報警 提示 的 功能。 汽車 離障礙物 距離 越近， 蜂鳴 器報警 聲越急， 蜂鳴器報警 雖然 使 駕駛員 知道有障礙物 的存在 ，但 卻 不能確定 汽車 車尾離 障礙物 有多遠(yuǎn)， 所以， 蜂鳴器報警 對駕駛員幫助不 是很 大； 之后 一個質(zhì)的飛躍 就是液晶屏顯示的出現(xiàn) ，特別是 液晶 顯示開始出現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)， 駕駛員 就是 只要發(fā)動 車輛 ， 而且不 用 掛倒擋， 液晶 顯示器上就會 出現(xiàn)汽車圖案以及 汽車與 周圍 的 障礙物的距離 ，液晶顯示是 動態(tài)顯示， 液晶顯示器的 外表美觀， 顯示的 色彩 也很 清晰， 而且 可以直接粘貼在儀表盤上，安裝 也很方便 [1]。 現(xiàn)在 市面上的 魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)應(yīng)該算是 比較先進的倒車 雷達(dá)了 ，它結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點， 并 采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)， 并用 高速電腦控制，可全天準(zhǔn)確地 進行 探測 2 m以內(nèi)的障礙物 ，并以不同的聲音提示和直觀 的 距離 顯示 來 提醒駕駛員； 魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)把后視鏡、倒車?yán)走_(dá)、免提電話、溫 度顯示和車 內(nèi)空氣 溫度 顯示等多項功能整合在一起 [1]，并設(shè)計了語音功能， 因為其外形就是一塊倒車鏡 ，所以可以不占用車內(nèi)空間， 可以 直接安裝在車內(nèi)倒視鏡的位置， 而且它 樣式種類繁多 ，可以按照個人需求和車內(nèi)裝飾選配 ，當(dāng)然它的價格 也 是比較貴的 [1]。 隨著科學(xué)技術(shù)水平 的 迅速 發(fā)展，相關(guān) 電子技術(shù)也是飛躍前進 ， 當(dāng)然， 汽車電子產(chǎn)業(yè) 也得到飛速 發(fā)展， 電子產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展 使 得車載電子安全產(chǎn)品 有很大的發(fā)展前景 。這些的倒車?yán)走_(dá) 能夠連續(xù)測距 并顯示 汽車與 障礙物 之間的 距離， 而且 采用 蜂鳴器 的 不同 頻率 的 鳴叫聲 進行報警 提示 和距離 顯示 提示， 從而能夠 盡量不占用駕駛員的視覺 空間 [1]。 就目前 市面上 的 產(chǎn) 品來講，目前的汽車倒車 雷達(dá) 主要是 具備 數(shù)碼管或者液晶 屏 的距離 顯示 并 且 帶有 蜂鳴器的語音報警 為主 的汽車安全系統(tǒng) 。 課題研究內(nèi)容及章節(jié)安排 本文 所 介紹的超聲 波 測距 報警 系統(tǒng) 在 測距 的時候 采用 的是 兩個超聲波探頭 分別進行超聲波 發(fā)射和接收來 進行 距離 的 測量的 。 本 系統(tǒng)利用 一片89S51單片機對超聲波信號 循環(huán) 不斷地 進行采集。 這個 設(shè)計的汽車倒車 雷達(dá) 要能夠連續(xù)測距， 數(shù)據(jù) 經(jīng)過單片機 的 處理后， 用 4位數(shù)碼管 顯示 所 測量 得到的 距離 ，并 利 用不同 頻率 使蜂鳴器發(fā)出 不同的 鳴叫聲進行語音報警。 第 2章 介紹的 是 汽車防裝 系統(tǒng) 的 總體方案設(shè)計。 第 3章 對 硬件 系統(tǒng) 的 設(shè)計 進行了介紹 。 第 4章 主要 是 對 系統(tǒng) 的 軟件設(shè)計 進行了 介紹 。 第 5章 是 硬件 的組裝及其 性能 進行 分析。 第 6 章 是 對本設(shè)計的 總結(jié) 和 展望。 2 總體方案論證 本章從系統(tǒng)方案 等一些方面 來進行論證。而 本 設(shè)計的核心