基于單片機(jī)的超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)-在線瀏覽
2025-08-14 20:52本頁(yè)面
【正文】 要本文設(shè)計(jì)了一款基于AT89C51單片機(jī)的倒車(chē)?yán)走_(dá)，它采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)作為控制核心，片外結(jié)合T/R4012小型超聲波傳感器模塊、LCD1602液晶顯示器模塊、報(bào)警模塊、晶振電路模塊以及復(fù)位電路等模塊而構(gòu)成本倒車(chē)?yán)走_(dá)的硬件系統(tǒng)。當(dāng)?shù)管?chē)?yán)走_(dá)安裝在汽車(chē)尾部時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)上的超聲波模塊來(lái)采集使用者距離后方障礙物的距離，然后通過(guò)單片機(jī)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)距離少于臨界距離時(shí)，單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警提示司機(jī)；當(dāng)后方無(wú)障礙物時(shí)，倒車(chē)?yán)走_(dá)處于待機(jī)模式。不僅如此，它對(duì)單片機(jī)以及超聲波技術(shù)的推廣也具有一定的積極作用。調(diào)查顯示目前好多私家車(chē)駕駛員越來(lái)越多地依賴車(chē)上的輔助行車(chē)設(shè)備進(jìn)行駕駛，如利用導(dǎo)航儀進(jìn)行路線導(dǎo)航，從而避免不熟悉路況的情況下順利到達(dá)目的地，又比如通過(guò)倒車(chē)攝像頭來(lái)進(jìn)行倒車(chē)，使得倒車(chē)入庫(kù)變得不再那么難。因此本文以基于超聲波測(cè)距的倒車(chē)防撞報(bào)警系統(tǒng)為課題，提出以超聲波測(cè)距為基礎(chǔ)，結(jié)合其他必要模塊設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單實(shí)用并且價(jià)格低廉的行車(chē)輔助系統(tǒng)。通過(guò)超聲波測(cè)距來(lái)引導(dǎo)汽車(chē)倒車(chē)入庫(kù)同時(shí)避免撞墻有很多實(shí)用的價(jià)值，一是超聲波不易發(fā)散，測(cè)到的距離非常精確和準(zhǔn)確，能夠有效地輔助司機(jī)倒車(chē)；二是這種控制系統(tǒng)的報(bào)警提示音比較明顯，當(dāng)車(chē)位與后方障礙物的距離小于一定距離后，報(bào)警器立即發(fā)出具有一定頻率的“嘀嘀”聲，距離越小，“嘀嘀”聲的頻率越高，從而能在心理上加緊小心；三是這種控制系統(tǒng)不但效果好，其成本也非常地低廉，與目前常用的攝像頭倒車(chē)儀相比，具有同樣的效果。（2） 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前國(guó)際上對(duì)于倒車(chē)?yán)走_(dá)的研究和開(kāi)發(fā)正處于如火如荼的狀態(tài)，各種新型的智能汽車(chē)正在不斷地投入到生產(chǎn)和人們的生活中，為了不失設(shè)計(jì)的高科技性以及實(shí)用性，倒車(chē)?yán)走_(dá)正朝著多功能以及多傳感器化發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于倒車(chē)?yán)走_(dá)的研究者主要在于提高倒車(chē)?yán)走_(dá)的處理速度以及測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性上，以此來(lái)給司機(jī)提供更多方位的信息，減少交通事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)芯片、時(shí)鐘電路以及復(fù)位電路三個(gè)部分組成51單片機(jī)最小系統(tǒng)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)處理、超聲波模塊的驅(qū)動(dòng)、LCD1602液晶屏驅(qū)動(dòng)以及蜂鳴器報(bào)警模塊的驅(qū)動(dòng)等。該過(guò)程能實(shí)現(xiàn)主要是因?yàn)槌暡ㄔ趥鞑ミ^(guò)程具有不易發(fā)散的性能，即發(fā)射和接收回來(lái)的超聲波強(qiáng)度大小相等。為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示，本系統(tǒng)選用LCD1602液晶屏作為顯示模塊，其清晰度高并且成本低的特點(diǎn)非常適合用于本系統(tǒng)。熟練使用AT89C51單片機(jī)，掌握其外部中斷、定時(shí)器寄存器的配置以及51最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。能夠通過(guò)Protel繪制電路圖和PCB圖，會(huì)使用Proteus對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 方案選擇及元器件介紹（1） 主控核心選擇方案一：選擇學(xué)生群體使用最多的C51單片機(jī)作為本系統(tǒng)的主控核心，由于在大學(xué)期間對(duì)于C51單片機(jī)具有較為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，其內(nèi)功的結(jié)構(gòu)原理、模塊組成以及程序編寫(xiě)，以及掌握了一套較為熟悉的流程，因此能夠?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的順利完成奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)C51單片機(jī)的資料顯示，如果按鍵接在這兩個(gè)管腳上，經(jīng)過(guò)中斷服務(wù)程序，能夠方便的配置程序代碼的運(yùn)行。方案二：選擇意大利意法半導(dǎo)體（SST）公司推出的STM32系列單片機(jī)作為主控核心，STM32單片機(jī)的最大特色是采用了ARM結(jié)構(gòu)作為內(nèi)核，其32位的總線寬度使得它在處理一些數(shù)據(jù)時(shí)能夠表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)，由于采用ARM內(nèi)核，因此這種類型的單片機(jī)被業(yè)內(nèi)人士稱之為微處理器，同MCU有較大區(qū)別。STM32采用了CortexM3或者CortexM4作為內(nèi)核，這種性能優(yōu)良的內(nèi)核結(jié)構(gòu)使得其對(duì)數(shù)據(jù)處理的能力顯得非常完善和高速，在一些需要處理大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，如高像素液晶屏、MP3等應(yīng)用將顯得非常有優(yōu)勢(shì)。綜上所述兩種常用單片機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到自身的學(xué)習(xí)經(jīng)歷以及知識(shí)掌握度，對(duì)于51單片機(jī)非常熟悉，雖然上文說(shuō)到其內(nèi)部沒(méi)有集成AD轉(zhuǎn)換或者硬件IIC等模塊，但是在片外擴(kuò)展這些模塊也非常容易，網(wǎng)上相關(guān)的程序和資料相當(dāng)?shù)亩?，并不?huì)給設(shè)計(jì)過(guò)程帶來(lái)極大的阻礙。（2） AT89C51單片機(jī)介紹所謂的C51單片機(jī)或者S51單片機(jī)都是采用經(jīng)典的51內(nèi)核作為核心的微控制器，經(jīng)過(guò)各個(gè)廠家對(duì)51內(nèi)核的擴(kuò)展，產(chǎn)生了各種C51單片機(jī)，比較著名的有美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)和中國(guó)臺(tái)灣宏晶公司推出的STC89C51單片機(jī)，本系統(tǒng)采用了AT89C51單片機(jī)來(lái)作為主控核心，這款C51單片機(jī)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，非常簡(jiǎn)潔，在采用51內(nèi)核的同時(shí)，外部擴(kuò)展了兩個(gè)8位定時(shí)器、一個(gè)功能強(qiáng)大的UART模塊，是的這兩個(gè)管腳比其他普通管腳具有更高的性能，使用起來(lái)更加方便；通過(guò)數(shù)據(jù)總線和地址總線的連接，將內(nèi)核和外部的幾個(gè)模塊進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而構(gòu)建了這款C51單片機(jī)，下圖21為AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部的FLASH具有很高的保密性，也就是燒入進(jìn)去的代碼很難夠被破解出來(lái)，由于器相對(duì)于過(guò)去的51產(chǎn)品，加入了熔斷絲技術(shù)，使得代碼一旦被燒錄進(jìn)FLASH，熔絲將立即斷開(kāi)，是的破解變得不可能。C51單片機(jī)在運(yùn)行速度方面，具有很寬的性能，這主要表現(xiàn)在其處理速度能夠完全由其外部的晶振頻率決定，在024M內(nèi)，其時(shí)鐘信號(hào)頻率可以自由選擇，當(dāng)然高速的時(shí)鐘信號(hào)將帶來(lái)更高的功耗，因此不同的系統(tǒng)一定要選擇合適時(shí)鐘頻率，不能一味的追求高速度性。HCSR04是一種高度集成的單片機(jī)外圍電路，它集超聲波產(chǎn)生、超聲波發(fā)送以及超聲波接受等于一體，下圖為改模塊的實(shí)物圖，兩個(gè)桶狀的模塊即是發(fā)送端和接收端，模塊上面用了白色絲印字母T和R來(lái)表示。圖22 HCSR04傳感器（4） LCD1602液晶顯示器介紹本系統(tǒng)的顯示模塊采用的是一種工業(yè)級(jí)的字符顯示型的液晶顯示器，它的屏幕大小能夠同時(shí)顯示32個(gè)英文字母、數(shù)字或者符號(hào)，正因?yàn)槿绱怂酝ǔ７Q它為L(zhǎng)CD1602液晶顯示器。另外需要注意的是，LCD1602的每個(gè)液晶之間有一定的間隔，這種間隔的存在使得LCD1602液晶顯示器不能顯示漢字或者圖片，所以LCD1602液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)相對(duì)其他較為復(fù)雜的液晶顯示器較為簡(jiǎn)單，也正是由于這種簡(jiǎn)單性使得LCD1602很受歡迎。圖23 LCD1602液晶顯示器LCD1602液晶顯示器模塊的內(nèi)部控制芯片是一種型號(hào)為HD44780的液晶驅(qū)動(dòng)芯片，另外當(dāng)前市面上許多流行的液晶都是通過(guò)這種型號(hào)的液晶驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)控制的，所以這些液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)代碼大多具有相似的語(yǔ)句，這種相同的控制原理有時(shí)能夠給用戶帶來(lái)很大的便利性。51單片機(jī)最小系統(tǒng)有AT89C51單片機(jī)、晶振電路以及復(fù)位電路組成，主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)處理、超聲波模塊的驅(qū)動(dòng)、液晶屏的驅(qū)動(dòng)以及報(bào)警模塊的驅(qū)動(dòng)，是這個(gè)系統(tǒng)的控制核心；超聲波模塊主要用于向車(chē)后的障礙物發(fā)送超聲波信號(hào)，并將被反射回來(lái)的超聲波進(jìn)行接收，該模塊是實(shí)現(xiàn)倒車(chē)?yán)走_(dá)功能的核心元件；LCD1602是本系統(tǒng)的顯示模塊，用于顯示車(chē)輛尾部距離后方障礙物的距離以及系統(tǒng)的其他參數(shù)；蜂鳴器報(bào)警模塊用于發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)車(chē)輛尾部距離后方障礙物的距離小于安全距離后，報(bào)警模塊立即發(fā)出“滴、滴、滴”報(bào)警信號(hào)，并且“滴、滴、滴”的頻率會(huì)隨著距離減小而變大，以此來(lái)警示駕駛員小心倒車(chē)。1. 晶振電路
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