基于單片機的倒車雷達設計畢業(yè)設計

1、<p>　　基于MCS-51單片機汽車倒車雷達設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著汽車技術的發(fā)展，汽車的性能在不斷的提高，人們對它的安全性要求也越來越高。為了提高汽車的倒車安全性，本文設計了一種基于MCS-51單片機的超聲波倒車雷達系統(tǒng)。</p><p>　　本系統(tǒng)以芯片AT89S51為核心，包

2、括超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、LED顯示模塊、揚聲器報警模塊。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)時間差進行處理，自動計算出車與障礙物之間的距離。LED實時顯示距離，揚聲器根據(jù)距離的大小發(fā)出不同頻率的聲音報警，這樣汽車距離障礙物的情況清楚的展現(xiàn)在駕駛員眼前。從而提高了汽車的倒車安全性。</p><p>　　關鍵詞：超聲波 倒車雷達

3、AT89S51 LED</p><p>　　The Design of Vehicles' Parking Distance Control System </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of automobile technology，Vehicl

4、e's performance is better than ever，the requirements of safety what people want is higher and higher .In order to improve the safety of reversing car，This paper design a Parking Distance Control based on MCS-51．</

5、p><p>　　This system used AT89S51 as the core，it includes the circuit of launching ultrasonic、the circuit of receiving ultrasonic、the circuit used to display and the circuit used to alarm by speaker．The ultrason

6、ic transmitter continuously emits a series of consecutive pulses to the measurement of logic circuits to provide a short pulse. Finally, signal processing devices based on the received signal for processing the time diff

7、erence, automatic calculation of turnout and the distance between obstacles. L</p><p>　　Key word：ultrasonic Parking Distance Control AT89S51 LED</p><p><b>　　目錄</b></p>&l

8、t;p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1 問題的提出1</p><p>　　1.2 倒車雷達簡介和發(fā)展1</p><p>　　1.3 任務與分析2</p><p>　　2 系統(tǒng)方案設計3</p><p>　　2.1 倒車雷達系統(tǒng)方案設計3</p&g

9、t;<p>　　2.2 方案對比與選擇3</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設計4</p><p>　　3.1 芯片及主要元件的選擇4</p><p>　　3.2 芯片簡介4</p><p>　　3.3 外圍電路設計7</p><p>　　3.4 超聲波電路8</p><p&

10、gt;　　3.4.1 超聲波發(fā)射電路設計8</p><p>　　3.4.2 超聲波接收電路設計10</p><p>　　3.5 顯示電路設計11</p><p>　　3.6 報警電路設計11</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設計12</p><p>　　4.1 主程序設計12</p><

11、p>　　4.2 初始化程序設計13</p><p>　　4.3 顯示程序設計14</p><p>　　4.4 報警程序設計15</p><p>　　4.5 中斷程序設計16</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調試18</b></p><p>　　5.1 電路調試18</p

12、><p>　　5.1.1 布板原則18</p><p>　　5.1.2 電路板測試18</p><p>　　5.2 Proteus電路調試19</p><p>　　5.3 程序調試19</p><p>　　5.4 Proteus仿真調試20</p><p>　　5.5 實物調試22<

13、;/p><p><b>　　結論23</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　致謝26</b></p><p><b>　　附錄27</b></p><p><b>　　1

14、引言</b></p><p><b>　　1.1 問題的提出</b></p><p>　　隨著汽車技術的發(fā)展，近年汽車數(shù)量急劇增加，據(jù)相關調查統(tǒng)計，15％的汽車碰撞事故是因倒車時汽車的后視能力不良造成的，人們越來越關注汽車的駕駛安全性。倒車雷達等輔助安全裝置也廣泛應用于汽車上。通過倒車雷達，駕駛員可以通過顯示器觀察到距障礙物的距離，還能根據(jù)聽覺判斷距離的大

15、小。倒車雷達解除了駕駛員在起動汽車和停車時前后左右探視所引起的困擾，且?guī)椭{駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，從而提高汽車倒車安全性。</p><p>　　1.2 倒車雷達簡介和發(fā)展</p><p>　　倒車雷達（英文名稱Parking Distance Control），又稱為泊車輔助系統(tǒng)，是汽車倒車時的輔助安全裝置，由傳感器（有超聲波傳感器、紅外線傳感器、激光傳感器等）、控制器、顯示

16、器、揚聲器等部分組成。倒車雷達能直觀的告知駕駛員距離周圍障礙物的情況，提高倒車安全性。</p><p>　　倒車雷達各組成部分作用：</p><p>　?。?）傳感器（換能器）：用來發(fā)射和接收信號，通過傳感器可以測量時間，并根據(jù)時間計算距離。</p><p>　?。?）控制器：用于處理分析接收到的信號，其計算出距離后，將數(shù)據(jù)與顯示和報警等裝置通訊。</p>

17、;<p>　　（3）顯示器和揚聲器：接收控制器發(fā)出的距離數(shù)據(jù)，顯示距離和做相應的報警處理。</p><p>　　倒車雷達的快速發(fā)展始于20世紀末21世紀初，經過多年的變換，隨著技術發(fā)展和用戶需求的變化，倒車雷達在這些年大致經過了六代的演變。無論從結構外觀上，還是從性價比上，這六代產品都各具特點，使用最廣泛的三種是數(shù)碼顯示和熒屏顯示以及魔幻鏡倒車雷達。</p><p>　　第一

18、代——喇叭提示：“倒車請注意”，是倒車雷達的最初產品，目前只有一小部分商用車還在繼續(xù)使用。只要汽車換入倒檔，它就會響起，提醒周圍的行人注意。從某種角度上講，它對駕駛員并沒有什么直接的幫助，且功能單一實用性很低。</p><p>　　第二代——揚聲器提示：它是倒車雷達系統(tǒng)真正意義上的開始。當汽車倒車時，若車后1.8米至1.5米處有障礙物，揚聲器就會開始工作。報警聲越急，則表示車輛距障礙物越近。 </p>

19、<p>　　第三代——數(shù)碼波段顯示距離：與第二代相比，它有很多進步，可以顯示汽車與障礙物間的距離。如果是物體，它會在1.8米開始顯示距離；若是人，則在0.9米開始顯示距離。 </p><p>　　這一代產品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產品由三種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物離車體距離有0.8米以上；黃色代表警告距離，表示離障礙物的距離只有0.6~0.8米；紅色代表危

20、險距離，表示離障礙物只有不到0.6米的距離，你必須停止倒車。 </p><p>　　第四代——液晶熒屏顯示：這一代產品有一個質的飛躍，特別是熒屏顯示開始出現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)。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。</p><p>　　第五代——魔幻鏡倒車雷達：結合了前幾代產品的優(yōu)點，采用了最新仿生超聲雷達技術，配以高速電腦控制，可全天候準確地測知2米以內的

21、障礙物，并以不同等級的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。 </p><p>　　魔幻鏡倒車雷達把后視鏡、倒車雷達、免提電話、溫度顯示和顯示等多項功能整合在一起，并設計了語音功能，是目前市面上最先進的倒車雷達系統(tǒng)。 </p><p>　　第六代——無線倒車雷達：全新無線液晶倒車雷達，融無線連接、 倒車雷達、彩色液晶顯示、BP警示音、于一體。由于普通倒車雷達安裝時，從車后雷達主機到車前儀表臺上顯

22、示器要布一條線，這樣要拆裝車內的裝飾板、膠條等，非常不方便。現(xiàn)在最新推出的第六代無線液晶倒車雷達，一舉解決此問題，車后主機和顯示器之間無線連接，方便快捷。更可在大巴、卡車等車身長的車上使用，使安裝更容易。</p><p><b>　　1.3 任務與分析</b></p><p>　　任務：通過采用MCS-51系列芯片作為核心控制器和相關芯片設計倒車雷達系統(tǒng)。倒車雷達系統(tǒng)

23、應具備以下功能：</p><p>　　1.當汽車換入倒檔行駛時開始工作，測出汽車距障礙物的距離。并通過LED或液晶顯示對距離進行實時顯示。</p><p>　　2.揚聲器根據(jù)距離的范圍發(fā)出不同頻率的聲音報警，發(fā)光二極管也作出相應的指示。</p><p>　　分析：系統(tǒng)采用AT89C51單片機為核心控制器，由硬件或軟件產生超聲波，并通過超聲波傳感器將一定頻率的超聲波由

24、電信號轉換成機械波向前方發(fā)射。連接相應的LED顯示電路和聲光報警電路，則可以實現(xiàn)倒車雷達對距離的實時顯示和報警功能。</p><p>　　2任務分析與方案設計</p><p>　　2.1 倒車雷達系統(tǒng)方案設計</p><p>　　方案一：采用MCS-51系列芯片AT89S51為控制器，通過555電路產生40Khz的電信號，由超聲波傳感器將電信號轉換成機械波并向前發(fā)射

25、，當收電路接收到反射回來的超聲波時，接收電路將相應數(shù)據(jù)傳輸給控制器處理。AT89S51芯片P1口驅動LED顯示距離。當距離處于0.3m—0.8m和0.8m—1.5m時單片機控制揚聲器報警和點亮相應發(fā)光二極管，從而實現(xiàn)倒車雷達基本功能。</p><p>　　方案二：采用MCS-51系列芯片AT89S51為控制器，通過軟件程序產生40Khz的電信號，由超聲波傳感器將電信號轉換成機械波并向前發(fā)射，當收電路接收到反射回來

26、的超聲波時，接收電路將相應數(shù)據(jù)傳輸給控制器處理。AT89S51芯片P1口驅動LED顯示距離。當距離處于0.3m—0.8m和0.8m—1.5m時單片機控制揚聲器報警和點亮相應發(fā)光二極管，從而實現(xiàn)倒車雷達基本功能。</p><p>　　2.2方案對比與選擇</p><p>　　方案一采用555電路產生40Khz的超聲波信號，不需要額外電路驅動，但是比較欠缺靈活性[1]。</p>

27、<p>　　方案二采用軟程序產生40Khz的超聲波信號，充分利用了軟件的靈活性，但是程序變得比較復雜，不利于編寫程序[1]。</p><p>　　綜合考慮選擇方案一，倒車雷達系統(tǒng)結構如下：</p><p>　　圖2-1 倒車雷達系統(tǒng)結構</p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件電路設計</b></p><p>　

28、　3.1 芯片及主要元器件選擇</p><p>　　選用AT89S51芯片、NE555芯片、CX20106A芯片、共陽極LED顯示器、揚聲器、發(fā)光二極管、超聲波傳感器CSB40TR/T等。</p><p><b>　　3.2 芯片簡介</b></p><p>　　1.AT8SC51芯片簡介：</p><p>　　AT89

29、S51引腳如圖：</p><p>　　圖3-1 AT89S51引腳分布圖</p><p>　　P0口：它是一個八位漏級開路雙向的I/O口，每個管腳可吸收8TTL門電流。當此口某管腳第一次寫1時，將被定義成高阻輸入。P0可作為外部程序數(shù)據(jù)存儲器，也可以被定義為數(shù)據(jù)（或地址）的第八位。Flash編程時，它作為原碼的輸入口，F(xiàn)lash進行校驗時，它輸出原碼，這時P0外部必須被拉高[2]。<

30、/p><p>　　P1口：它是一個由內部提供上拉電阻的八位雙向的I/O口，此口緩沖器能接收（或輸出）4TTL門電流。當此口某管腳寫入1后，會被內部上拉為高，所以可用作輸入，在被外部下拉為低電平時，P1口將輸出電流，這是因為內部上拉的緣故。在Flash編程和校驗時，它作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：它是一個內部上拉電阻的八位雙向的I/O口，其緩沖器可接收和輸出四個TTL門電流。

31、若某管腳被寫1時，這管腳會被內部上拉電阻拉高，并作為輸入。因此P2口作為輸入時，其管腳被外部拉低，故將輸出電流。這是因為內部上拉的緣故。P2口作為外部程序存儲器（或十六位地址外部數(shù)據(jù)存儲器）進行存取時，它輸出地址的高八位。在給出地址1時，P2口利用內部上拉優(yōu)勢對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，將輸出它特殊功能寄存器的內容。在Flash編程和校驗時，P2口接收控制信號和高八位地址信號。</p><p>　　P3口

32、：其管腳是八個帶內部上拉電阻的雙向的I/O口，可接收和輸出四個TTL門電流。當P3口寫入1后，會被內部上拉為高電平用作輸入。作為輸入時由于外部被下拉為低電平，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故[3]。</p><p>　　2.NE555芯片簡介：</p><p>　　NE555芯片引腳如圖：</p><p>　　圖3-2 NE555芯片引腳分布圖</p>

33、<p>　　GND：用于接地，一般連接到電路中的共同接地。</p><p>　　TRIG：用于觸發(fā)NE555芯片，使其啟動時間周期。觸發(fā)信號的上緣電壓必須大于電源電壓的三分之二，下緣須低于電源電壓的三分之一。</p><p>　　OUT：具有輸出功能。</p><p>　　RESET:用于復位，當給這個引腳一個低電平時，它會使輸出回到一個低電位和重置定

34、時器。復位引腳通常被接到電源正極或不用。</p><p>　　CVOLT：用于控制，允許由外部電壓改變閘限和觸發(fā)電壓。當計時器在振蕩（或穩(wěn)定）的工作方式下,此腳輸入能用來調整（或改變）其輸出頻率。</p><p>　　THOLD：重置鎖定作用，并使輸出呈低態(tài)。當它的電壓從小于1/3 VCC增加到大于2/3 VCC時，啟動上述動作。</p><p>　　DIS：它與O

35、UT腳具有相同的電流輸出能力。輸出為ON時為高且對地為低阻抗，輸出為OFF時為低且對地為高阻抗。</p><p>　　VCC：芯片電壓端其供電范圍是+4.5伏至+16伏。</p><p><b>　　NE555特點：</b></p><p>　　1>只需要簡單的電阻和電容，就可以完成特定的振蕩延時。它的延時范圍非常廣，可以由幾微秒到幾小時

36、。</p><p>　　2>其操作電源范圍非常大，可與TTL等邏輯閘配合，即它的輸出準位和輸入觸發(fā)準位，所以這些邏輯系列的高、低態(tài)都可以與之組合。</p><p>　　3>輸出端的供給電流較大，能直接驅動多種自動控制的負載。</p><p>　　4>計時精確度相當高、溫度穩(wěn)定度很好，價格比較便宜。</p><p>　　3.C

37、X20106A芯片簡介：</p><p>　　CX20106A是超聲波接收處理的典型芯片。當接收探頭接收到40Khz超聲波時，將超聲波信號轉換電信號并輸入給1腳，經芯片處理，其7腳會產生一個低電平信號，這個低電平信號可以單片機外部中斷引腳，作為中斷信號源。CX20106A集成電路對接收探頭接收到的信號進行放大和濾波，其總放大增益為80db。</p><p>　　CX20106A引腳分布如下

38、：</p><p>　　圖3-3 CX20106A引腳分布圖</p><p>　　1腳：作為超聲波信號的輸入端，它的輸入阻抗約為40千歐。</p><p>　　2腳：該引腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡，是負反饋串聯(lián)網(wǎng)絡的一個重要組成部分，若改變它們的數(shù)值，則前置放大器的頻率特性和增益也會發(fā)生對應的改變。減小電容C1或增大電阻R1將使放大倍數(shù)下降和負反饋量增大，反之放大倍

39、數(shù)增大。但改變C1會影響到頻率特性，所以在實際使用中一般不必改動，推薦選用參數(shù)為R1=4.7歐，C1=1微法。</p><p>　　3腳：該引腳與地之間連接檢波電容，電容量大則為平均值檢波，瞬間相應靈敏度較低；若容量小則為峰值檢波，瞬間相應靈敏度較高，其檢波輸出的脈沖寬度變動比較大，易造成一些誤動作，推薦使用參數(shù)為3.3微法。</p><p>　　4腳：用于芯片接地。</p>

40、<p>　　5腳：該引腳與電源間接入一個電阻R，用來設置帶通濾波器的中心頻率f，電阻阻值越大，中心頻率越低。如取R=200千歐時，f約為42kHz，若取R=220千歐，其中心頻率f約為38kHz。</p><p>　　6腳：該引腳與地之間接一個積分電容，電容標準值為330微法，若該電容取得太大，它會使探測距離相對變短。</p><p>　　7腳：該引腳是遙控命令的輸出端，它是采

41、用集電極開路輸出的方式，因此該引腳與電源間必須接一個上拉電阻，，推薦阻值為22千歐，沒有接受信號是因為該端輸出為高電平，有信號時則會產生下降。 </p><p>　　8腳：電源正極，其范圍為4.5伏至5伏。</p><p>　　3.3 單片機外圍電路設計</p><p><b>　　時鐘電路：</b></p><p>　

42、　本系統(tǒng)采用單片機內部時鐘方式的電路。 AT89S51內部有一個用來構成振蕩器的高增益反向放大器，放大器通過單片機引腳XTAL1輸入，通過引腳XTAL2引腳輸出。引腳間跨接了微調電容和石英晶體振蕩器，這也就構成了穩(wěn)定的自激振蕩器。電容C1、2值通常在22皮法附近選擇。晶體振蕩頻率范圍在1.2Mhz到12Mhz之間。晶體振蕩頻率越高時鐘頻率越高單片機運行速度越快。</p><p><b>　　圖3-4 時

43、鐘電路</b></p><p><b>　　復位電路：</b></p><p>　　系統(tǒng)復位電路如圖所示，采用方式為手動按鍵電平觸發(fā)復位，電平復位方式是通過REST引腳經電阻與+5V電源接通實現(xiàn)的[4]。</p><p><b>　　圖3-5 復位電路</b></p><p><b

44、>　　3.4 超聲波電路</b></p><p>　　3.4.1 超聲波發(fā)射電路設計</p><p>　　超聲波測距模塊由發(fā)射器、接收器和信號接收處理器三部分組成。超聲波是一種頻率大于20KHz的聲波。超聲波沿直線傳播，方向性非常好，傳播距離較遠，它的穿透能力很強，容易獲得比較集中的聲能。當在介質中傳播時，在不同的分界面上會產生較明顯的反射波。由于超聲波具有以上幾個特點，

45、被廣泛應用于測量物體的厚度、液位、距離等領域。利用超聲波測距離是一種有效的非接觸式測量方法。 </p><p>　　測距時由安裝在同位置的超聲波傳感器（發(fā)射探頭和接收探頭）完成超聲波的發(fā)射與接收工作，用定時器計時。首先由發(fā)射探頭向指定方向發(fā)射40Khz頻率超聲波并同時啟動定時器計時，當超聲波在空氣中傳播遇到障礙物時它會被反射回來，當接收探頭收到反射波后立即停止定時器計時。這個過程中定時器就記錄下了超聲波從發(fā)射點至

46、障礙物之間往返傳播所經歷的時間t 。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度約為 340m/s，所以汽車距障礙物之間的距離為[6]： </p><p>　?。▎挝籧m） 　 　?。?）</p><p>　　設count初值為0，定時器計數(shù)溢出一次count加1，則超聲波從發(fā)射到接收所用時間為t1：</p><p>　　(單位ms) 　

47、 　 　?。?）</p><p>　?。▎挝籹） 　 　?。?）</p><p>　　根據(jù)上述公式可計算出汽車距障礙物的距離S。</p><p>　　圖3-6 超聲波發(fā)射電路</p><p>　　工作原理：本電路超聲波發(fā)生器是一個由 555電路組成的多諧振蕩器，其振蕩頻率可

48、按公式來計算，通過調R1的電阻值來改變信號頻率，使超聲波發(fā)生器產生的的超聲波與超聲波傳感器40KHz固有頻率一致[7]。電路中，C1值為 3300pF，R2值為 1kΩ。根據(jù)公式計算，其最低頻率為39.7KHz， 最高頻率為436KHz。</p><p>　　當汽車換入倒檔行駛時，單片機給4引腳一個復位信號，超聲波發(fā)生器產生40Khz頻率的超聲波電脈沖信號，電脈沖信號通過壓電型超聲波換能器（傳感器）將電脈沖信號轉

49、換成機械波向指定方向發(fā)射[8]。</p><p>　　3.4.2 超聲波接收電路設計</p><p>　　超聲波在介質空氣中傳播時，波的能量隨傳輸距離的增大而減小，所以從遠距離障礙物反射的回來的信號比較弱，因此在超聲波接收電路設計時，要具有較大的放大倍數(shù)功能；系統(tǒng)為減小環(huán)境噪聲對超聲波回波信號的影響，需要考慮選用濾波特性較好的電路連接方法，這樣回波易于檢測[9]。</p>&

50、lt;p>　　本系統(tǒng)超聲波接收電路使用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。它可用完成回波信號的放大、限幅、帶通濾波和峰值檢波以及波形整形等功能[10]。</p><p>　　芯片的前置放大器具有自動增益控制的功能，在距離障礙物較遠時回波信號微弱，此時放大器有較高的增益，在距離障礙物較近時回波信號較強，此時放大器也會過載。帶通濾波器的中心頻率可由芯片5引腳的

51、外接滑動電阻調節(jié)，不需要外拉電感，這樣可避免外磁場對電路的干擾，因此電路可靠性較高[11]。CX20106A接收對超聲波有很高的靈敏度和抗干擾能力，可以滿足本系統(tǒng)對接收電路的要求。系統(tǒng)超聲波接收模塊采用555集成電路，具有減少電路之間相互干擾和減小電噪聲優(yōu)點。</p><p>　　圖3-7 超聲波接收電路</p><p>　　工作原理：發(fā)射出去的出超聲波由障礙物反射回來時經接收探頭將聲波轉

52、換成電信號，并輸入給芯片1引腳，經處理芯片7引腳會產生一個低電平輸入給單片機P3.2口，這個低電平是單片機外部中斷的中斷信號源。當單片機收到中斷信號時說明接收電路接收到了反射回來的超聲波，即進入中斷服務程序。進入中斷程序后讀取定時器計數(shù)值計算出時間，并根據(jù)時間計算出距離[12]。</p><p>　　3.5 LED顯示電路設計</p><p>　　顯示器由三位共陽極LED數(shù)碼管組成，顯示距

53、離單位m，精確到0.01m。LED采用動態(tài)掃描方式顯示距離。所需要工作的數(shù)碼管輪流顯示相應的數(shù)值，只要數(shù)碼管輪流顯示的速度足夠快，其頻率每秒五十次以上，由于LED顯示器的余暉和眼的視覺暫留的作用，就能達到了視覺上連續(xù)顯示的效果，這樣的顯示方式稱為動態(tài)掃描。動態(tài)掃描在數(shù)碼管顯示應用中得到非常廣泛的應用[13]。</p><p>　　圖3-8 LED顯示電路</p><p>　　工作原理：系統(tǒng)

54、調用顯示程序后，首先將距離S轉換成顯示段碼，通過單片機P1口驅動LED進行片選，P2口進行位選，使之實現(xiàn)顯示距離的功能[14]。</p><p>　　3.6 報警及指示電路設計</p><p>　　本電路主要由揚聲器和發(fā)光二極管組成。</p><p>　　工作原理：系統(tǒng)調用報警程序后，首先對距離的范圍進行判斷，當距離處于以下范圍1.5m—0.8m、0.6m—0.8m

55、、0.2m—0.6m時，由單片機產生一定頻率的信號由P3.0口驅動揚聲器進行報警，距離越近用于報警的聲音頻率越高。單片機同時控制相應的發(fā)光二極管亮與滅，起到指示的作用。從而實現(xiàn)報警及指示電路的功能[15]。</p><p>　　圖3-9 報警及指示電路</p><p><b>　　4系統(tǒng)軟件設計</b></p><p><b>　　4

56、.1 主程序設計</b></p><p>　　圖4-1主程序流程圖</p><p>　　說明：點擊開始后，系統(tǒng)調用初始化程序，然后判斷汽車是否換入倒檔行駛（DC=0？），若DC=1，則返回繼續(xù)判斷，若DC=0，則發(fā)射20us的超聲波脈沖，定時器開始計時。接下來判斷超聲波接收電路是否成功接收到超聲波（succeed=1?），若succeed=1，則中斷處理程序計算距離后，調用顯示

57、程序顯示距離和報警函數(shù)報警并清零測量標志后返回。若succeed=0，則判斷等待接收的時間(t1>0.02s),若t1大于0.02s，則調用顯示和報警程序后返回判斷（DC=0？），若t1小于0.02s，則返回繼續(xù)判斷（succeed=1？）。</p><p>　　4.2初始化程序設計</p><p>　　圖4-2初始化程序流程圖</p><p>　　說明：初始

58、化中，采用定時器0，方式1即十六位計數(shù)器，并給定時器賦初值。接著打開定時器中斷、外部中斷和總中斷，外部中斷選擇下降沿觸發(fā)。然后拉高超聲波發(fā)射控制口電平，即FS=1，并將succeed置零。</p><p>　　4.3LED顯示程序設計</p><p>　　圖4-3顯示程序流程圖</p><p>　　說明：系統(tǒng)采用動態(tài)方式顯示距離，即同一時刻只有一位顯示，由于LED顯

59、示器的余暉和眼的視覺暫留的作用，所以只要每位LED顯示時間足夠短可造成3位同時亮的效果，達到正確顯示的目的。</p><p><b>　　4.4報警程序設計</b></p><p>　　圖4-4報警程序流程圖</p><p>　　說明：調用報警程序后，程序對距離S的范圍進行判斷，若S大于0.8m且小于1.5m，則調用語音函數(shù)控制揚聲器發(fā)出低頻聲

60、音報警。若S不在上述范圍則判斷S是否大于0.6m且小于等于0.8m，若在這個范圍則調用語音程序控制揚聲器發(fā)出中頻聲音報警同時點黃黃燈。若不在，則關閉黃燈后繼續(xù)判斷S是否大于0.2m且小于等于0.6m，在這個范圍則調用語音程序控制揚聲器發(fā)出高頻聲音報警同時點亮紅燈，若不在，則關閉紅燈后返回。</p><p><b>　　4.5中斷程序設計</b></p><p>　　1

61、. INTO中斷程序設計：</p><p>　　圖4-5 INTO中斷程序流程圖</p><p>　　說明：當接收電路接收到超聲波時，經處理CX20106A的7腳會產生一個低電平，這個低電平作為中斷源觸發(fā)中斷。進入中斷程序后，首先停止發(fā)射超聲波和停止定時器計時，然后讀取定時器計數(shù)的值，計算時間值，再根據(jù)時間計算出距離，最后關閉外部中斷和總中斷，并修改測量標志后返回主循環(huán)。</p>

62、;<p>　　2.定時器T0中斷程序設計：</p><p>　　圖4-6 定時器T0中斷程序流程圖</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調試</b></p><p>　　5.1 系統(tǒng)制作與調試</p><p>　　5.1.1 布板原則</p><p><b>　　第一：連線

63、精簡原則</b></p><p>　　連線要精簡，盡可能短，盡量少拐彎，力求線條簡單明了，特別是在高頻回路中，當然為了達到阻抗匹配而需要進行特殊延長的線就例外了，例如蛇行走線等。</p><p><b>　　第二：安全載流原則</b></p><p>　　銅線的寬度應以自己所能承載的電流為基礎進行設計，銅線的載流能力取決于以下因素：

64、線寬、線厚（銅鉑厚度）、允許溫升等。印制導線最大允許工作電流（導線厚50um，允許溫升10℃）。</p><p>　　第三：過孔設計的應用原則</p><p>　　在高速PCB設計中，看似簡單的過孔也往往會給電路的設計帶來很大的負面效應，為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到從成本和信號質量兩方面來考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸

65、，以減小阻抗和使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)。</p><p>　　第四：PCB板上的信號走線盡量不換層，即盡量不要使用不必要的過孔。</p><p>　　第五：電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好。</p><p>　　第六：在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的

66、接地過孔。</p><p>　　5.1.2 電路板測試</p><p>　　根據(jù)前面的研究完成各個電路模板的原理設計并生成PCB圖，制作電路板，進行實驗調試。</p><p>　?。?）檢查印刷板的印制線是否有斷路，是否有毛刺，是否與其他線或是焊盤粘連，焊盤是否有脫落，過孔是否有未金屬化現(xiàn)象等等。</p><p>　?。?）先用萬用表復核目測

67、中認為可疑的連接或是接點，檢查它們的短路狀態(tài)是否與設計規(guī)定相符。再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象，如有再仔細檢查出并排除。短路現(xiàn)象一定要在器件安裝及加電前檢查出。</p><p>　?。?）電路接通電源后，用手摸一下芯片是否發(fā)熱，如果發(fā)熱，立即關掉電源，稍后再進行再次檢測；如果沒有發(fā)熱，再測試芯片的VCC端電壓是否達到設計要求，接地端是否都接地。</p><p>　　5.2 Pro

68、tel電路調試</p><p>　　圖5-1 電路原理圖</p><p>　　圖5-2 ERC電氣規(guī)則檢查</p><p><b>　　5.3 程序調試</b></p><p>　　軟件調試環(huán)境為Keil C51，Keil生成的目標代碼效率高，多數(shù)語句生成的匯編代碼非常緊湊，易于理解。在開發(fā)大型應用軟件時明顯體現(xiàn)出高級語

69、言的優(yōu)勢。調試時顯示“0 Error，0 Warning”表示程序編譯通過，并生成“Hex”文件。</p><p>　　圖5-3 程序編譯通過示意圖</p><p>　　5.4 Proteus仿真調試</p><p>　　系統(tǒng)通過按鍵方式測取時間來進行仿真。由于手動按鍵測取時間比實際時間大100倍左右，所以仿真程序處理時給時間t除了一個系數(shù)即100。通過給P2.5口

70、一個低電平模擬汽車換入倒檔行駛，給P3.2口一個低電平模擬超聲波接收電路接收到反射回來的超聲波。由Keil生成的“Hex”文件仿真時導入AT89C51芯片。</p><p>　　圖5-4 Proteus仿真</p><p>　　圖5-5 距離處于0.2m—0.6m（揚聲器高頻報警，紅燈指示）</p><p>　　圖5-6 距離處于0.6m—0.8m（揚聲器中頻報警，

71、黃燈指示）</p><p>　　圖5-7 距離處于0.8m—1.5m（揚聲器低頻提醒）</p><p><b>　　5.5 實物調試</b></p><p>　　圖5-8 處于危險距離段時（揚聲器高頻報警，紅燈指示）</p><p>　　圖5-9 警告距離段時（揚聲器中頻報警，黃燈指示）</p><p

72、><b>　　結論</b></p><p>　　本文所設計的倒車雷達系統(tǒng)是保證汽車安全的輔助系統(tǒng)。通過本畢業(yè)設計，我對單片機各個方面和C語言的編制有更深一步的了解。在設計過程中，我閱讀大量的關于超聲波與單片機的文獻來豐富自己設計的內容，對單片機在汽車行業(yè)上的應用有更多的了解。無論是制動防滑控制、汽油分配及車內空調，還是音響及門窗控制，都有單片機的控制。</p><p

73、>　　至于本設計的倒車雷達系統(tǒng)，通過超聲波探頭反射超聲波，使用高速單片機計算測量車與障礙物之間的往返時間然后再計算出車與障礙物的距離，并加入了軟件補償，提高了距離計算的精度，然后顯示在LED數(shù)碼管上，當在探測的范圍有障礙物時，蜂鳴器提示報警，距離越近蜂鳴器的報警頻率也越大，當距離小于最小安全距離時，蜂鳴器不間斷報警。實際測試證明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，能夠滿足一般近距離測距要求，且成本低、有良好的性價比。該系統(tǒng)中鎖相環(huán)鎖定需要一定的時間，

74、測得的距離有誤差，在汽車雷達應用中誤差為1cm可忽略不計，由于此電路具有設計簡單，價格便宜，測量精度比較高的優(yōu)點。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]《 汽車用傳感器》董輝.北京：北京理工大學出版社，2000</p><p>　　[2]《單片機系統(tǒng)的protues設計與仿真》張靖武編著，北京：電子工業(yè)出版社

75、，2007</p><p>　　[3]《新編MCS-51單片機應用設計》張毅剛、彭喜元等編著名，哈爾濱工業(yè)大學出版社</p><p>　　[4]《印刷電路板設計與制作》曾峰 鞏海洪編著，北京：電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[5]《電路板設計完全手冊》，北京：中國電力出版社，2002</p><p>　　[6]《新編MCS-51

76、單片機應用設計》張毅剛 、劉喜元編著，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003</p><p>　　[7]《Protel99SE EDA 技術及應用》徐崢穎編著，機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[8]《單片機學習指導》李朝青編著，北京航空航天大學出版社，2005.10.01</p><p>　　[9]《單片機應用技術》劉守義編著，西安：西安電子科技大學出版社，2

77、002</p><p>　　[10]《單片機應用系統(tǒng)設計》韓志軍編著，北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[11]《單片機原理及接口技術》李朝青，北京：北京航空航天大學出版社，2005</p><p>　　[12]《MCS-51單片機應用開發(fā)實用子程序》邊春遠，王志強編著，人民郵電出版社，2005.9.20</p><p>　

78、　[13]《汽車電器與電子技術》孫仁云，付百學編著，機械工業(yè)出版社，2006.1</p><p>　　[14]《微機接口技術300例》李恩林編著，北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[15]《單片機在電子電路設計中的應用》赫建國, 鄭燕, 薛延俠編著，清華大學出版社，2006.05</p><p>　　[16]徐崢穎. Protel99SE EDA

79、技術及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[17]臺方. 微型計算機控制技術.北京：中國水利水電出版社，2001</p><p>　　[18]張毅剛 ，劉喜元. 新編MCS-51單片機應用設計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2003</p><p>　　[19]精英科技. 電路板設計完全手冊.北京：中國電力出版社，2002</p>

80、<p>　　[20]曾峰 鞏海洪. 印刷電路板設計與制作.北京：電子工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[21]秦曾煌. 電工學.北京：高等教育出版社，1999</p><p>　　[22]董輝. 汽車用傳感器.北京：北京理工大學出版社，2000</p><p>　　[23]郁有文，常健，程繼紅.傳感器原理及工程應用[M]；西安電子科技大學出版社

81、，2008.7.</p><p>　　[24]周美娟、肖來勝， 單片機技術及系統(tǒng)設計[M]；清華大學出版社，2007.8</p><p>　　[25]謝維成，牛勇. 微機原理與接口技術[M]；華中科技大學出版社2009.6.</p><p>　　[26]閻石. 數(shù)字電子技術基本教程[M].清華大學出版社，2007.8.</p><p>　　[

82、27]朱利娜.基于單片機的超聲波測距倒車雷達的研究[J].微計算機信息,2007(8-2).</p><p>　　[28]劉海峰.汽車倒車雷達全接觸[J].汽車電器，2007（12）.</p><p>　　[29]吳勉.超聲波駐車暨倒車雷達系統(tǒng)研制[J].現(xiàn)代電子技術，2007.</p><p>　　[30]李健華.超聲波傳感器特性及應用[J].電子世界，1990.

83、</p><p>　　[31]Datasheet of AT89C2051 [Z].Atmel Corporation,USA,2005.</p><p>　　[32]Shi-Wei Lee,Cheng-Song Wu,Design of an automatic meter reading electricity Metering[A],Proceeding of the 1996 IE

84、EE IRCON 22nd International Conference，1996.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在畢業(yè)設計完成之際，我想向曾經給我?guī)椭椭С值娜藗儽硎局孕牡母兄x。論文的完成標志著我的大學四年即將結束，即將邁入人生的新階段——步入社會。最近的半年則并行著找工作和做畢業(yè)設計。其間的起起伏伏、悲喜得失，今天想來仍舊百感

85、交集，唏噓不已。但我沒有淪為失敗的俘虜，我樂觀、堅持、自信的態(tài)度讓我屹立不倒，爭取一個不錯的結果。</p><p>　　感謝北京理工大學珠海學院對我的培養(yǎng)，在四年的大學生活里，我學到了學校學院授予的科學知識，也感受到母校的人文氣息，讓我獲益良多。</p><p>　　首先要感謝我的導師包凡彪老師和蔡云老師，他們在學習和科研方面給了我大量的指導，并為我們提供了良好的科研環(huán)境，讓我學到了知識，

86、掌握了科研的方法，也獲得了實踐鍛煉的機會。在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。他們嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、對我的嚴格要求以及為人處世的坦蕩將使我終身受益。感謝所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎。在此祝愿他們身體健康，工作順利，全家幸福！</p><p>　　然后，我要感謝我的

87、同學和朋友。在我遇到問題的時候，同學、室友協(xié)助我去解決問題，因為我們勤奮工作，克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設計，并承擔了大部分的工作量。如果沒有他們的努力幫助，此次設計的完成將變得非常困難。</p><p>　　最后，感謝含辛茹苦養(yǎng)育我的父母。我深知他們?yōu)槲仪髮W所付出的巨大犧牲和努力，即將畢業(yè)的我，將來會分擔家里的大小事務，減輕你們的負擔。在此祝愿你們身體健康，萬事順利！</p><p>

88、<b>　　附錄一：程序源代碼</b></p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit led1=P2^0;</p&

89、gt;<p>　　sbit led2=P2^1;</p><p>　　sbit led3=P2^2;</p><p>　　sbit led4=P2^3;</p><p>　　sbit dot=P1^7;</p><p>　　sbit FS=P2^4;</p><p>　　sbit DC=P2^5;<

90、/p><p>　　sbit JS=P3^2;</p><p>　　sbit RED=P2^6;</p><p>　　sbit YELLOW=P2^7;</p><p>　　sbit BG=P3^0;</p><p>　　uint digtial[4],S;</p><p>　　unsigned in

91、t COUNT,time1,succeed;</p><p>　　unsigned int COUNTTIME;</p><p><b>　　float SS;</b></p><p>　　unsigned char dis[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x7f};</p

92、><p>　　void delay1ms(unsigned char t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,j;</p><p>　　for( ;t;t--);</p><p>　　for(i=4;i>0;i--);</p>

93、<p>　　for(j=123;j>0;j--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay20us(unsigned char b)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char a;<

94、/p><p>　　for(a=0;a<100;a++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void yuyin( unsigned char n)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　BG=1;</

95、b></p><p>　　delay1ms(n);</p><p><b>　　BG=0;</b></p><p>　　delay1ms(n);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void baojin()</p><p&g

96、t;<b>　　{</b></p><p>　　if (S>80&&S<150)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　yuyin(4);</b></p><p><b>　　}</b></p

97、><p>　　if (S>60&&S<=80)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　YELLOW=0;</b></p><p><b>　　yuyin(2);</b></p><p><b&g

98、t;　　}</b></p><p>　　else YELLOW=1;</p><p>　　if (S>20&&S<=60)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　RED=0;</b></p><p><

99、;b>　　yuyin(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else RED=1;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　/*****數(shù)碼管動態(tài)顯示電壓值*****/</p><p>　　void

100、 display()</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　S=SS;</b></p><p>　　digtial[3]=S/1000;//最高位數(shù)值</p><p>　　digtial[2]=S%1000/100;</p><p>　　dig

101、tial[1]=S%100/10;</p><p>　　digtial[0]=S%10;</p><p><b>　　led1=1;</b></p><p>　　P1=dis[digtial[3]];</p><p>　　delay1ms(5);</p><p><b>　　P1=0XF

102、F;</b></p><p><b>　　led1=0;</b></p><p><b>　　led2=1;</b></p><p>　　P1=dis[digtial[2]];</p><p><b>　　dot=0;</b></p><p>

103、;　　delay1ms(5);</p><p><b>　　P1=0XFF;</b></p><p><b>　　led2=0;</b></p><p><b>　　led3=1;</b></p><p>　　P1=dis[digtial[1]];</p><

104、;p>　　delay1ms(5);</p><p><b>　　P1=0XFF;</b></p><p><b>　　led3=0;</b></p><p><b>　　led4=1;</b></p><p>　　P1=dis[digtial[0]];</p>

105、<p>　　delay1ms(5);</p><p><b>　　P1=0XFF;</b></p><p><b>　　led4=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void INIT_TIME(void)</p>

106、<p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD|=0x01; //定時器0方式1</p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p>　　ET0=1; //定時器

107、0中斷打開 </p><p>　　EX0=1; //外部中斷打開</p><p>　　IT0=1; //選擇下降沿觸發(fā)</p><p>　　EA=1; //總中斷打開</p><p><b>　　RED=1;</b></p><p><b>　　YELLOW=1;

108、</b></p><p>　　FS=1; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　COUNT=0;</b><

109、;/p><p><b>　　S=0;</b></p><p>　　succeed=0; //剛開始距離為零</p><p>　　INIT_TIME();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b

110、>　　{</b></p><p><b>　　label_01:</b></p><p>　　if(DC=0) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR0=1; //開定時器0</p><p><b>　

111、　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p>　　COUNT=0; //累加</p><p><b>　　FS=0;</b></p><p>　　delay20us;</p><p>　　FS=1;

112、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else goto label_01;</p><p><b>　　label_02:</b></p><p>　　if(succeed=0)</p><p><b>　　{</b></

113、p><p>　　time1=TH0*256+TL0;</p><p>　　if(time1>30000)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　goto label_01;</p><p><b>　　}</b></p><p>

114、;<b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　display();</p><p><b>　　baojin();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><

115、;b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　goto label_02;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　s

116、ucceed=0;</p><p>　　display();</p><p><b>　　baojin();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Time0(void) i

117、nterrupt 1 //定時器零中斷函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p><b>　　COUNT++;</b></p&

118、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void INTO(void) interrupt 0 //外部中斷0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int time;</p><p><b>　　TR0=0;

119、</b></p><p>　　succeed=1;</p><p>　　time=TH0*256+TL0; //us 當前循環(huán)的時間</p><p>　　COUNTTIME=COUNT*65+time/1000;//ms 總時間</p><p>　　SS=COUNTTIME*17/100;//cm</p&

120、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　附錄二：Protel電路原理圖</p><p>　　附錄三：系統(tǒng)Proteus仿真圖</p><p>　　圖C-1 危險距離段（高頻報警，紅燈指示）</p><p>　　圖C-2 警告距離段（中頻報警，黃燈指示）</p><p&g