基于单片机的倒车雷达设计
基于单片机的倒车雷达
设计
IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
课程设计报告
（嵌入式系统设计实践）
学院：电气工程与自动化学院
题目：基于51单片机的车倒车雷达设计
专业班级：自动化131班
学号：
学生姓名：吴亚敏
指导老师：罗龙
时间：2015年12月1日
摘要
倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。
本文介绍了以STC89C51RC单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。倒车雷达一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。本方案采用语音提示的方式，利用STC89C51RC单片机所具
备的功能，外接超声波测距模组，即超声波发射模块和超声波接收模块，加上显示模块和语音报警模块，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（~）范围内的障碍物，并通过数码管显示与障碍物之间的距离。
关键词：倒车雷达；超声波；单片机STC89C51RC
目录
第一章概述
设计目的
伴随着我国汽车行业的高速发展，特别是近几年来，开始进入私家车时代，汽车的数量正在逐步增加，造成交通越来越拥挤。驾驶员开始越来越担心行车安全，其中倒车最为典型。同时汽车驾驶员中非职业汽车驾驶员的比例也在逐年增加。在公路、街道、停车场、车库等拥挤狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事件。本系统是将微计算机技术与超声波的测距技术、传感器技术、单片机技术等相结合，可以检测到汽车倒车时障碍物与车尾的距离，通过液晶显示屏显示距离，并根据实际距离发出报警等级。驾驶员只要在驾驶室里就能做到心中有数，极大的提高了停车和倒车时的安全和效率。
设计要求
本系统主要由超声波发射、接收电路、单片机处理模块、LED数码显示以及声光报警等部分组成。
设计要求：
1、设计硬件系统；
2、设计软件系统；
3、绘制硬件电路图；
4、进行图像显示提示及声音提示，当距离小于5CM（）的时候声音提示，小于（）时，急促声音提示。
本设计主要内容
本设计是以STC89C51RC单片机为核心，一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。利用STC89C51RC单片机所具备的功能，外接超声波测距模组，即超声波发射模块和超声波接收模块，加上显示模块和语音报警模块，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（~）范围内的障碍物，并通过数码管显示与障碍物之间的距离。设计共分六章，主要内容包括：绪论，倒车雷达的基本
工作原理，系统硬件设计，系统软件设计，安装调试及分析，以及对测距仪改进的一些设想。
第二章倒车雷达的基本工作原理
单片机的发展及其应用
单片机又称微控制器，是在一块硅片上集成了各种部件化微型计算机，这些部件包括中央处理器CPU、数据存贮器RAM、程序存贮器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。单片机体积小、重量轻、具有很强的灵活性而且价格不高，越来越得到广泛的应用。8051在小中型应用场合很常见，已成为单片机领域的实际标准。80年代中期，Intel公司将8051内核使用权以专利互换或出售形式转给世界许多着名IC制造厂商，如PHILIPS、西门子、AMD、OKI、NEC、Atmel等，这样8051就变成有众多制造厂商支持的、发展出上百个品种的大家族。90年代，PHILIPS推出支持16位计算的X4系列。XA系列是16位单片机，又可完全兼容8051的指令系统。Intel推出的80C51也是与8051在机器代码级兼容，这样保证了8051用户到21世纪技术的领先性。随着硬件的发展，8051软件工具已有C级编译器及实时多任务操作系统（RIOS），单片机的程序设计更简单、更可靠、实时性更强。因而8051系列是单片机教学的首选机型。而有内部可擦写RAM的89C51/52是目前我们常用的芯片。
超声波测距原理
超声波测距的基本原理
（1）认识超声波
超声波是指振动频率大于20KHz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会
传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。
超声波由于其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点，而经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如液位、井深、管道长度等场合。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在测控系统的研制上得到了广泛应用。
（2）超声波发生器
为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。
（3）超声波传感器的特性
超声波传感器的基本特性有频率特性和指向特性，这里以课题中选用的传感器
T/R40发射型超声波传感器的特性为例加以说明。
①频率特性
图2-1超声波传感器的升压能级和灵敏度
图2-1是超声波发射传感器的升压能级和灵敏度。其中，40KHz处为超声波发射传感器的中心频率，在40KHz处，超声发射传感器所产生的超声机械波最强，也就是说在40KHz处所产生的超声声压能级最高。而在40KHz两侧，声压能级迅速衰减。其频
率特性如图2-2所示。因此，超声波发射传感器一定要使用非常接近中心频率40KHz 的交流电压来激励。
图2-2超声发射传感器频率特性
另外，超声波接收传感器的频率特性与发射传感器的频率特性类似。超声发射传感器频率特性如图2-2所示，曲线在40KHz处曲线最尖锐，输出电信号的振幅最大，即在40KHz处接收灵敏度最高。因此，超声波接收传感器具有很好的频率选择特性。超声接收传感器的频率特性曲线和输出端外接电阻R也有很大关系，如果R很大，频率特性是尖锐共振的，并且在这个共振频率上灵敏度很高。如果R较小，频率特性变得光滑而且有较宽的带宽，同时灵敏度以随之降低。并且最大灵敏的向稍低的频率移动。因此，超声接收传感器应与输入阻抗的前置放大器配合使用，才能有较高的接收灵敏度。考虑到实际工程测量的要求，可以选用超声波频率f=40KHz，波长λ=。
②指向特性
实际的超声波传感器中的压电晶片是一个小圆片，可以把表面上每个点看成一个振荡器，辐射出一个半球波（子波），这些子波没有指向性。但离开超声传感器的空间某一点的声压是这些子波迭加的结果（衍射），却有指向性。超声传感器的指向图由一个主瓣和几个副瓣构成，其物理意义是0度时电压最大，角度逐渐增大时，声压减小。超声传感器的指向角一般为40度到80度，本设计要求传感器的指向角为75度。图2-3是电路中选用的发射传感器的指向特性及结构。
图2-3超声波传感器指向特性及结构
（4）超声波传感器的应用
超声波传感技术应用在生产实践的不同方面，而医学应用是其最主要的应用之一，以医学为例子说明超声波传感技术的应用。超声波在上的应用主要是诊断，它已
经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波的是：对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的高等。因而推广容易，受到医务工作者和患者的欢迎。可以基于不同的医学原理，其中有代表性的一种所谓的A型方法。这个方法是利用超声波的。当超声波在中传播遇到两层声阻抗不同的介质界面是，在该界面就产生反射回声。每遇到一个反射面时，在示波器的屏幕上显示出来，而两个界面的阻抗差值也决定了回声的的高低。
在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种。过去，许多因为无法探测到物体组织内部而受到阻碍，超声波传感技术的出现改变了这种状况。当然更多的超声波传感器是固定地安装在不同的装置上，“悄无声息”地探测人们所需要的信号。在未来的应用中，超声波将与、新材料技术结合起来，将出现更多的、高灵敏度的超声波传感器。
（5）超声波测距原理
超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。假设某环境下超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2。
超声波测距的设计实现
超声波测距是单片机控制超声波传感器发射出超声波束，遇到障碍后返回，然后接收它的回波，利用发、收过程中产生的时间差，就可以计算出前方物体离超声波传感器的实际距离。经分析可知：频率为40KHZ左右的超声波在空气中传播的效率最佳，因此，为了方便处理，发射的超声波被调制成40KHZ左右、具有一定间隔的调制脉冲波信号，如图2-4所示。
图2-4超声波通道工作时序图
以上时序图表明你只需要提供一个10uS以上脉冲触发信号，该模块内部将发出2个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号，回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。
超声波倒车雷达系统工作原理
倒车雷达只需要在汽车倒车时工作，为驾驶员提供汽车后方的信息。由于倒车时汽车的行驶速度较慢，和声速相比可以认为汽车是静止的，因此在系统中可以忽略多普勒效应的影响。在许多测距方法中，脉冲测距法只需要测量超声波在测量点与目标间的往返时间，实现简单，因此本系统采用了这种方法。
该设计的应用背景是基于STC89C51RC的超声信号检测的。因此初步计划实在室内小范围的测试，限定在米左右。单片机（STC89C51RC）发出短暂的40KHz信号，反射后的超声波经超声波接收器作为系统的输入，锁相环对此型号进行技术判断后，把相应的计算结果送到LED显示电路显示，并进行声光报警。
超声波倒车雷达的工作原理
声波在其传播介质中被定义为纵波。当声波受到尺寸大于其波长的目标物体阻挡时就会发生反射；反射波称为回声。假如声波在介质中传播的速度是已知的，而且声波从声源到达目标然后返回声源的时间可以测量得到，从声波到目标的距离就可以精确地计算出来。这就是本系统的测量原理。
超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差T,然后求出距离S=VT/2，式中的V为超声波波速。由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基
本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。图2-5即为超声波测距的具体流程图。
图2-5超声波测距流程图
倒车雷达只需要在汽车倒车时工作，为驾驶员提供汽车后方的信息。由于倒车时汽车的行驶速度较慢，和声速相比可以认为汽车是静止的，因此在系统中可以忽略多普勒效应的影响。在许多测距方法中，脉冲测距法只需要测量超声波在测量点与目标间的往返时间，实现简单，因此本系统采用了这种方法。
系统原理框图
如图2-6所示，驾驶员将手柄转到倒车档后，系统自动启动，超声波发送向后发射40kHz的超声波，经障碍物反射，由超声波接收模块收集，进行放大和比较，
STC89C51RC将此信号送入显示模块，同时触发语音电路，发出同步语音提示，当与障碍物距离小于1m、大于时，发出不同的报警声，提醒驾驶员停车。系统的工作原理框图如图2-6所示：
图2-6系统工作原理框图
本章小结
本章主要学习了单片机的发展及其应用，超声波研究发展及其测距工作原理，超声波倒车雷达系统工作原理，包括国内外超声波研究历史及发展现状，超声波测距的基本原理，利用超声波测距的实现，超声波倒车雷达的工作原理，并完成了系统工作原理基本框图。基本熟悉了超声波倒车雷达所涉及的理论知识，为后面的设计打下了一定基础。
第三章系统硬件设计
单片机系统及显示电路
单片机控制芯片选择
在系统的设计中，选择合适的系统核心器件就成为能否成功完成设计任务的关键，而作为控制系统核心的单片机的选择更是重中之重。目前各半导体公司、电气商都向市场上推出了形形色色的单片机，并提供了良好的开发环境。一般来说，选择单片机需要考虑以下几个方面：
（1）单片机的基本性能参数。例如指令执行速度、程序存储器容量、I/O引脚数量等。
（2）单片机的存储介质。对于程序存储器来说，Flash存储器和OTP（一次性可编程）存储器相比较，最好是Flash存储器。
（3）芯片的封装形式。如DIP（双列直插）封装，PLCC（PLCC有对应插座）封装及表面贴附等。
（4）芯片的功耗。比如设计并口加密狗时，信号线取电只能提供几毫安的电流，选用STC单片机就是因为它能满足低功耗的要求。
（5）供货渠道是否畅通、价格是否低廉。
（6）芯片保密性能好、单片机的抗干扰性能好。
综合考虑以上因素，选择STC89C55作为本系统的控制部件。
STC89C51RC是采用8051核的ISP（InSystemProgramming）的系统可编程芯片，最高工作为80MHz，片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读，器件兼容标准MCS-51及80C51结构，芯片内集成了通用8位和ISPFlash，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C51RC系列是单时钟/(1T)的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代8051单片机，全新的流水线/结构,内部集成MAX810专用复位电路。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
单片机STC89C51RC的特点：
(1)增强型1T流水线/结构8051CPU。
(2)工作电压：（5V）/（3V单片机）。
(3)工作频率范围：0-35MHz，相当于普通8051的0～420MHz.实际工作频率可达48MHz。
(4)用户空间12K/10K/8K/6K/4K/2K。
(5)片上集成512字节RAM。
(6)通用I/O口（27/23个），复位后为：/弱上拉（普通8051传统I/O口），可设置成四种模式：/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/，每个I/O口均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA。
(7)ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用。可通过串口（）直接下载，数秒即可完成。
(8)EEPROM功能。
(9)。
(10)内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体20M以下时，可省外部复位电路）。
(11)：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器。用户在下载时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟。常温下内部R/C振荡器频率为：～。精度要求不高时，可选择使用内部时钟，因为有温漂，请选4MHz～8MHz。
(12)有2个16位/计数器。
(13)2路,下降沿中断或低电平触发中断,PowerDown模式可由外部中断低电平触发唤醒。
(14)PWM(4路）/PCA（可编程计数器阵列），也可用来再实现4个或4个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可支持)。
(15)STC89Cc516AD具有ADC功能。10位精度ADC，共8路。
(16)通用异步(UART)。
(17)SPI口，主模式/从模式。
(18)：0-75℃/-40-+85℃。
(19)：PDIP-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20(超小封装)。
它的超低功耗性能表现在：
（1）掉电模式：典型功耗<，可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序。
（2）空闲模式：典型功耗2mA。
（3）正常工作模式：典型功耗4mA—7mA。
（4）掉电模式可由外部中断唤醒，适用于水表、气表等电池供电系统及便携设备。
单片机STC89C51RC的管脚图如图3-1所示：
图3-1单片机STC89C51RC管脚图
单片机系统及其外围电路
复位是单片机的初始化操作，只要给RESET引脚加上2个机器周期以上的高电平信号，即可使单片机复位。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或是操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱死锁状态，也需要按复位键重新复位。在系统中，为了实现上述的两项功能，采用常用的按键电平复位电路，本设计复位电路由一个按键、一个10uF电容、一个10k电阻组成，接到单片机的RESET管脚，如图3-2所示。
时钟电路是用于产生单片机工作时所必需的时钟信号。时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准的，有条不紊地一拍一拍地工作。时钟
频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。单片机采用STC89C51RC系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。本设计振荡电路由两个30pF电容和一个12MHZ的晶振组成时钟电路，接到单片机的XTAL1和XTAL2管脚。单片机用端口输出超声波转化器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。利用P0口输出控制四位共阳极数码管的段选，用到的输出控制四位数码管的位选。通过端口输出控制蜂鸣器报警。
单片机系统及其外围电路如图3-2所示：
图3-2单片机系统及其外围电路
显示电路
超声波测距仪显示模块电路如图3-3所示。通过单片机的21、22、23、24四个管脚的信号控制四个三极管的B极，利用三极管的开关特性，实现数码管的点亮，从而实现动态显示。采用LED动态显示，数据经过芯片的计算后传到LED上，显示精度是厘米。
单片机STC89C51RC采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。单片机用端口输出超声波换能器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，用于显示车尾障碍物的距离，由单片机—接LED的a~g七个笔段，单片机的口接LED的dp 段，~接四个8550三极管的公共端，通过软件以动态扫描方式显示。段码用74LS04驱动，位码用PNP三极管8550驱动。
显示部分电路如图3-3所示：
图3-3显示电路
超声波发射电路
发射电路通常分为调谐式和非调谐式。在调谐式电路中有调谐线圈（有时装在探头内），谐振频率由调谐电路的电感、电容决定，发射的超声脉冲频带较窄。在非调
谐式电路中没有调谐元件，发射出的超声频率主要由压电晶片的固定参数决定，频带较宽。将一定频率、隔度的交流电压加到发射传感器的固有频率40KHz，使其工作在谐振频率，达到最优的特性。发射电压从理论上说是越高越好，因为对同一支发射传感器而言，电压越高，发射的超声功率就越大，这样能够在接受传感器上接受的回波功率就比较大，对于接受电路的设计就相对简单一些。但是每一支实际的发生传感器有其工作电压的极限值，同时发射电路中的阻尼电阻决定了电路的阻尼情况。通常采用改变阻尼电阻的方法来改变发射强度。
发射部件的点脉冲电压很高，但是由于障碍物回波引起的压电晶片产生的射频电压不过几十毫伏，要对这样小的信号进行处理就必须放大到一定的幅度。接收部分就是由两级放大电路，检波电路及锁相环构成，其中包括杂波抑制电路。最终达到对回波进行放大检测，产生一个单片机（STC89C51RC）能够识别的中断信号作为回波到达的标志。
超声波发射电路原理图如下图所示。
图3-4超声波发射电路原理图
发射电路主要由反向器74LS04和超声波发射换能器T构成，单片机端口输出的40kHz方渡信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后进到超声波换能器的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻R10、R11，一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡的时间。
超声传感器是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能转变为同频率的其他形式的能的器件。目前常用的超声传感器有两大类，即电声型与流体动
力型。电声型主要有：压电传感器、磁致伸缩传感器、静电传感器。流体动力性中包括有气体与液体两种类型的哨笛。由于工作频率与应用目的不同，超声传感器的结构形式是多种多样的，并且名称也有不同，例如在超声检测和诊断中习惯上都把超声传感器称作探头，而工业中采用的流体动力型传感器称为“哨”或“笛”。
压电超声波转换器的功能：利用压电晶体谐振工作。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一超声波发生器;如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受转换器。超声波发射转换器与接受转换器其结构稍有不同。
发射部分电路硬件接线图如图3-5所示：
图3-5发射部分电路硬件连接图
超声波接收电路
电路采用集成电路CX20106A。这是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距超声波频率40kHz 较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明，其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当改变C1的大小，可改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。R1和C5控制CX20106A内部的放大增益，R2控制带通滤波器的中心频率。一般取R1=Ω，C5=μF。其余元件按图3-5取值。超声波接收头，当收到超声波时产生一个下降沿，接到单片机的外部中断INT0上。当超声波接收头接收到40kHz方波信号时，将会将此信号通过CX20106A驱动放大送入单片机的外部中断0口。单片机在得到外部中断0的中断请求后，会转入外部中断0的中断服务程序进行处理，在移动机器人的避障工作中，可以在中断服务程序设定需要单片机处理的最短距离，比如。对于距离大于的障
碍物，可以不做处理直接跳出中断服务程序；对于距离小于或等于.又做另外一种处理等。
使用CX20106A作为超声波接收处理的典型电路。当CX20106A接收到40KHz的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入。
使用CX20106A集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波。其总放大增益80db。以下是CX20106A的引脚注释：
1脚：超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。
2脚：该脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R1或减小C1,将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C1的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R1=Ω，C1=μF。
3脚：该脚与地之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为μf。
4脚：接地端。
，阻值越5脚：该脚与电源间接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f
大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，则中心频率≈38kHz。
f
6脚：该脚与地之间接一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。
7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，推荐阻值为10kΩ，没有接受信号是该端输出为高电平，有信号时则产生下降。
8脚：电源正极，～5V。
接收部分电路如图3-6所示：
图3-6超声波接收部分电路图
语音部分原理图
蜂鸣器与家用电器上的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作电流比较大，工作时电路上通过的电流基本上驱动不了蜂鸣器，需要增加一个电流放大的电路才可以，即由于一个管脚很难驱动蜂鸣器发出声音,所以增加了一个三极管来增加通过蜂鸣器的电流。
通过将蜂鸣器连接到三极管的集电极，一旦有被检测物体进入，单片机口为0，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。实现报警。当管脚为高时，三极管截至，蜂鸣器不发出声音。报警电路如下如图3-7所示：
图3-7蜂鸣器报警电路原理图
电源电路的设计
在各种电子设备中，直流稳压电源是必不可少的组成部分，它是电子设备唯一的能量来源，稳压电源的主要任务是将50Hz的电网电压转换成稳定的直流电压和电流，从而满足负载的需要，直流稳压电源一般由整流、滤波、稳压等环节组成。由于本设计实际要求电源电压较低，在实际操作中用五号电池+电池盒模式代替。同时，为了显示外接电源给实训板提供了电源，在系统中增加了电源指示灯电路，由于发光二极管工作在正常工作状态时，流过LED的电流只需要5～10mA左右就行，在电路中采用红
色高亮LED，所以可以取5mA左右的电流值，通过计算，可知：连接LED的限流电阻的阻值可以采用1kΩ。电路如图3-8所示：
图3-8电源电路
本章小结
本章主要完成了系统的硬件电路设计，包括单片机系统，单片机外围电路及显示电路，超声波发射电路，超声波检测接受电路，语音部分原理图及应用外接功放电路图，电源电路等。这期间遇到了许多问题，最后通过网络以及参考各方面书籍，完成了各电路的设计，完成了本设计中的系统硬件设计部分。
第四章系统软件设计
超声波测距器的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序、显示子程序及语音控制程序组成。我们知道C语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率并且容易精确计算程序运行的时间，而超声波测距器的程序既有较复杂的计算(计算距离时)，又要求精确计算程序运行时间(超声波测距时)，本设计在计算部分比较复杂，所以控制程序采用C语言编程。软件设计的总体结构框图如图4-1：
图4-1系统模块框图
（1）系统初始化模块：即系统刚上电的时候对系统的各个引脚的电平分配和对各寄存器的初值赋值。
（2）数码管显示模块：通过该模块的设计能够让所测得的距离显示在数码管上。
（3）按键扫描模块：此模块用来通过键盘控制倒车雷达的工作。
基于STM32可视化倒车雷达的设计
基于STM32可视化倒车雷达的设计 摘要 为有效地解决驾驶员停车及泊车所面临视野盲区的困扰，提高驾驶安全系数。本文设计了一种基于STM32可视化倒车雷达的预警系统，该系统成本低、经济实用，是一种很人性化的设计。 倒车雷达又叫超声波倒车防撞系统。该系统核心是利用超声波技术测距，驾驶员倒车时系统能自动检测与障碍物的距离，并在LCD 上实时显示出来，当车辆与障碍物距离超出预先设定的范围，系统就会语音提示驾驶员作出正确的判断。实验结果表明：该系统能够及时预警，可降低交通事故的发生。 关键词STM32/超声波测距/LCD显示/语音提示 Design Of Visual Reversing Radar Based On STM32 ABSTRACT In order to effectively solve the driver parking and parking to face the vision of the blind area, and improve driving safety.This paper designs a visual reversing radar warning system based on STM32, the system is low cost, economical and practical, is a very user-friendly design. The reversing radar is also called ultrasonic reversing anti-collsion system. The core of the system is the use of ultrasonic ranging technology, when the driver backs up, the system can automatically detect the distance with obstacles, and display it on LCD in real time, When the distance between the vehicle and the obstacle exceeds the preset range, the system will voice prompt the driver to make a correct judgment. Experimental results show that the system can give early warning, and reduce the occurrence of traffic accidents. KEY WORDS STM32, ultrasonic distance measurement, LCD display, voice prompt 目录 摘要………………………I ABSTRACT ………………………II 1 绪论 (3) 1.1 课题的背景及意义 (3) 1.2 论文研究内容 (3) 2 可视化倒车雷达系统 (4) 2.1 倒车雷达系统构成及原理 (4) 2.2 倒车雷达的发展历程 (4) 3 基于STM32倒车雷达硬件电路设计 (6) 3.1 基于STM32倒车雷达硬件总体结构 (6) 3.2 STM32F103ZET6单片机 (6) 3.2.1 STM32F103ZET6单片机结构 (6) 3.2.2引脚定义及功能 (7) 3.3超声波测距电路模块 (8) 3.3.1 超声波测距功能及原理 (8) 3.3.2 超声波发射电路 (8) 3.3.3 超声波接收电路 (9) 3.4 LCD显示电路 (10) 3.4.1 LCD显示模块引脚及功能 (10) 3.4.2 STM32与LCD显示电路的接口电路 (11) 3.5 报警电路 (11) 3.5.1 蜂鸣器 (11) 3.5.2 STM32与蜂鸣器的接口电路 (12)
基于单片机的倒车雷达设计
基于单片机的倒车雷达 设计 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
课程设计报告 （嵌入式系统设计实践） 学院：电气工程与自动化学院 题目：基于51单片机的车倒车雷达设计 专业班级：自动化131班 学号： 学生姓名：吴亚敏 指导老师：罗龙 时间：2015年12月1日 摘要 倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。 本文介绍了以STC89C51RC单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。倒车雷达一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。本方案采用语音提示的方式，利用STC89C51RC单片机所具
备的功能，外接超声波测距模组，即超声波发射模块和超声波接收模块，加上显示模块和语音报警模块，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（~）范围内的障碍物，并通过数码管显示与障碍物之间的距离。 关键词：倒车雷达；超声波；单片机STC89C51RC 目录
基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文
基于单片机的超声波测距电子烧友会基于51单片机的超声波测距仪 之倒车雷达作品设计毕业论文 摘要: 超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，他广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。 本课题详细介绍了超声波传感器的原理和特性，以及STC公司的STC89C52的单片机的性能和特点，并在分析了超声波测距的原理的基础上，指出了设计测距系统的不足并加以改进，将温度引起的误差考虑在内并且加以修正，给出了以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度、液晶显示超声波测距系统的硬件电路和软件设计方法。该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单并且做到了可设计报警范围的功能,在测量精度方面能达到工业使用的要求。 关键词：单片机；液晶显示；报警；测距 I
Ultrasonic distance measurement based on single chip Abstract:Ultrasound has a strong point, the energy consumption of the slow spread of the advantages of distance, so the use of sensor technology and automatic control technology, the program combines distance, ultrasonic distance measurement is the most common one, and he widely used in security, parking sensor, water level measurement, construction sites and some industrial sites. This subject introduces the principles and characteristics of ultrasonic sensors, and microcontroller STC89C52 STC's performance and characteristics, and the analysis of the ultrasonic distance measurement based on the principle that the lack of design ranging system and make improvements, will into account the error due to temperature and should be amended to STC89C52 given low-cost microcontroller as the core, high-accuracy, liquid crystal display ultrasonic ranging system of hardware and software design methods. The system circuit design is reasonable, stable, good performance, fast detection of simple calculation and can be designed to achieve the alarm range of functions to achieve precision in the measurement requirements for industrial use. Keywords:microcontroller; LCD display; alarm; ranging
浅谈倒车雷达工作原理及常见故障分析
浅谈倒车雷达工作原理及常见故障分析 ［摘要］本文简要的分析了超声波倒车雷达的原理，并对常见故障现象进行分析。［关键词］倒车雷达、工作原理，超声波，故障分析 引言 倒车雷达又称泊车辅助系统，一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松，预防事故的发生，保障行车安全. 一、工作原理 倒车雷达由超声波传感器(俗称探头),控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成.倒车雷达一般采用超声波测距原理,在控制器的控制下由传感器发射超声波信号,当遇到障碍时,产生回波信号,传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理,判断出障碍物的位置,由显示器显示距离并发出其他警示信号.从而达到安全泊车的目地.
二、超声波工作原理: 利用超声传感器产生的超声波对车后发射,如在一定范围内碰到物体,就有一反射波返回发射源（超声传感器的表面）,主机利用发射波和反射波之间的延迟时间和声波速度就能测得距离。 [超声波信号发射] 当汽车处于倒车状态时,倒车雷达开始启动,控制器控制探头发射超声波信号后,再检测超声波的回波信号.超声波的发射是由控制器发射一串脉冲信号,经放大电路放大后,通过探头发射出去. [超声波的接收] 当超声波发射完成后，控制器立即检测是否有经障碍物反射回来的超声波信号，通过主机上的滤波电路，并计算发射的时间，利用S=T*V/2就可以得出障碍物距离。 三、倒车雷达工作原理框图 MCU通过预定的程序设计，控制相应电子模拟开关驱动发射电路，使超声波传感器工作。超声波回波信号通过专有的接收滤波放大电路进行处理后，由MCU的IO口对其进行检
课程设计(基于单片机的汽车倒车雷达设计)讲解
课程设计说明书 汽车倒车雷达设计 学生姓名XXX 班级机制1001班 学号201021xxxx16 日期2013.07.01—2013.07.12
随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量大幅增长，随着汽车的增多和停车位日趋紧张，泊车成为很多车主头痛的问题，这时倒车雷达就成了汽车的好助手。倒车雷达是汽车泊车安全辅助装置，能以比较直观的显示告知驾驶员后方障碍物的情况，解除了驾驶员泊车时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了倒车的安全性。超声波测距法是常见的一种距离测距方法，本文介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警系统。控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。 设计通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系统各个单元的原理进行了介绍，对组成系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理，对超声波传感器的选用经过了仔细的思考，并详细的说明其功能和作用原理。文章介绍了系统系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。 关键词：单片机；超声波；测距；传感器
1引言 (2) 1.1背景 (2) 1.2设计的要求和难点 (2) 2总体方案设计 (3) 2.1 系统构成图 (3) 2.2 工作原理 (3) 3硬件设计 (5) 3.1 超声波发射与接收电路 (5) 3.1.1 发射电路 (5) 3.1.2 接收电路 (7) 3.2 ADC0832转换器特点与接线图 (9) 3.3 传感器型号及说明 (12) 4软件设计 (13) 4.1 系统流程图 (13) 4.2 编程程序 (15) 5设计小结 (17) 参考文献 (18)
基于单片机的汽车倒车雷达系统设计
基于单片机的汽车倒车雷达系统设计 摘要 随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车倒车防撞预警系统势在必行。本设计是利用最常见的超声波测距法来设计的一种基于单片机的汽车倒车雷达系统。 本设计的主要是基于STC89C52单片机利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和STC89C52单片机结合于一体，设计出一种基于STC89C52单片机的汽车倒车雷达系统。该系统采用软、硬件结合的方法，实现了汽车与障碍物之间距离的显示以及危险距离的声光报警等功能。 本设计论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。在超声波测距系统功能和STC89C52单片运用的基础上，提出了系统的总体构成，对系统各个设计单元的原理进行了介绍，并且对组成各单元硬件电路的主要器件做了详细说明和选择。本设计论文还介绍了系统的软件结构，并通过编程来实现系统功能和要求。 关键词：汽车倒车雷达、STC89C52、超声波、测量距离、显示距离、声光报警
第一章绪论 课题设计的目的和意义 随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题，设计一种汽车测距防撞报警系统势在必行。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单。所以超声波测距法是一种非常简单常见的方法，应用在汽车停车的前后左右防撞的近距离测量，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的声波，具有声波传输的基本物理特性—折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波测距传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用LED 显示出来，当到达一定距离时，系统能发出报警声，进而提醒驾驶人员，起到安全的左右。 通过本课题的研究，将所学到的知识用在实践中并有所创新和进步。该设计可广泛应用在生活、军事、工业等各个领域，它需要设计者有较好的数电、模电知识，并且有一定的编程能力，综合运用所学的知识实现对超声波发射与接收信号进行控制，通过单片机程序对超声波信号进行相应的分析、计算、处理最后显示在液晶显示屏上。
汽车倒车雷达电路设计【开题报告】
毕业论文开题报告 电子信息工程 汽车倒车雷达电路设计 一、课题研究意义及现状 汽车已经成为我们生活中不可缺少的一部分，它在给人们带来方便快捷的同时也出现了很多问题。越来越多的汽车使道路变得拥挤，原来不是问题的倒车也逐渐变成了难题。尽管每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲区，倒车雷达可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角，提高驾驶的安全性。目前市面上的倒车雷达大多采用超声波测距原理, 由安装于车尾保险杠上的发射接收一体化探头发送超声波并接受回波,计算车尾与障碍物之间的距离, 再由显示器显示距离并发出声音警示, 从而使驾驶员倒车时不至于撞上障碍物。 随着科技的日新月异，人们对于车辆的功能及行车安全的期望日益增加。因此，近年来许多先进的安全系统及驾驶辅助系统相继被开发出来。其中倒车辅助系统是驾驶辅助系统中最先受到嘱目的技术，目前己成为高阶新车的标准驾驶辅助标准配备之一。为此, 设计一种较低成本、较高性能的倒车雷达对国内中低端汽车市场很有价值。 当今汽车业的四大主题是：安全、环保、节能和舒适，这也是未来汽车的发展方向。而其中的安全性是设计车型时最关键的因素。安全驾驶中的倒车视线不良一直是困扰驾驶者的难题，能在倒车时知道车后状况绝对是对驾驶者安全保障。作为汽车在日常使用中的辅助配置，倒车雷达已经跃居为人们出行的必备配置之一。 二、课题研究的主要内容和预期目标 论文的内容是基于51单片机的倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距原理和51单片机结合于一体，设计开发报警系统。该系统采用软硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。在整个设计过程中要熟悉单片机芯片的工作原理以及所使用单片机的各个管脚及其功能。 本系统可以较为准确的完成对汽车尾部3m以内障碍物和突然闯入区域内的行人的自动探测功能，并报警提示死机采取措施，极大提高了汽车倒车时的安全性。 三、课题研究的方法及措施 市场上普遍使用的倒车雷达是利用超声波测距原理, 超声波测距原理一般采用渡越时间法，即: D =ct/2 式中, D 为待测距离,c 为超声波在空气中的传播速度,t 为超声波从发射到接收到回波的时间间隔,可由单片机计脉冲个数的方法实现。c 可视为常数(通常取c =33114m/ s),从而就可计算出超声波探
基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文
基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
基于51单片机的倒车雷达设计
课程设计报告 （嵌入式系统设计实践） 学院：电气工程与自动化学院 题目：基于51单片机的车倒车雷达设计专业班级：自动化131班 学号：2420132905 学生姓名：吴亚敏 指导老师：罗龙 时间：2015年12月1 日
摘要 倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。 本文介绍了以STC89C51RC单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。倒车雷达一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。倒车雷达的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。本方案采用语音提示的方式，利用STC89C51RC单片机所具备的功能，外接超声波测距模组，即超声波发射模块和超声波接收模块，加上显示模块和语音报警模块，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（0.27m~1.0m）范围内的障碍物，并通过数码管显示与障碍物之间的距离。 关键词：倒车雷达；超声波；单片机STC89C51RC
目录 第一章概述 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3 本设计主要内容 (1) 第二章倒车雷达的基本工作原理 (2) 2.1 单片机的发展及其应用 (2) 2.2 超声波测距原理 (2) 2.2.2 超声波测距的基本原理 (2) 2.2.3 超声波测距的设计实现 (5) 2.3 超声波倒车雷达系统工作原理 (5) 2.3.1 超声波倒车雷达的工作原理 (5) 2.3.2 系统原理框图 (6) 2.4 本章小结 (6) 第三章系统硬件设计 (7) 3.1 单片机系统及显示电路 (7) 3.1.1 单片机控制芯片选择 (7) 3.1.2 单片机系统及其外围电路 (9) 3.1.3 显示电路 (10) 3.2 超声波发射电路 (11) 3.3 超声波接收电路 (12) 3.4 语音部分原理图 (13) 3.5 电源电路的设计 (14) 3.6 本章小结 (15)
基于单片机的倒车雷达预警系统分解
分类号UDC 单位代码10644 密级公开学号2012090324 本科毕业设计 基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统（硬 件） 学生姓名：叶辰阳 二级学院：计算机学院 专业：计算机科学与技术 班级：2012级03班 学号：2012090324 指导教师：蒲国林雷永辉熊敏 完成时间：2015年12月20日 中国 达州 2015 年12月
四川文理学院本科毕业设计 目录 1 绪论 (1) 1.1选题目的及意义 (1) 1.2拟解决的关键问题: (1) .1.2.1下位机方面拟解决的关键问题 (1) 1.2.2上位机方面拟解决的关键问题 (2) ２基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统设计中的主要技术与分析 (3) 2.1总体方案设计 (3) 2.2主要技术 (5) 2.2.1 硬件技术 (5) 2.2.2 软件技术 (5) 3基于单片机通过蓝牙与手机交互的超声波倒车预警系统的详细设计与实现 (7) 3.1电路图绘制 (7) 3.1.1 电路原理图 (7) 3.1.2 实物图 (9) 3.2上位机设计 (9) 3.2.1天气查询APP (9) 3.2.2 硬件数据接收APP (10) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)
1 绪论 本设计是一个为符合车联网概念的设计开发,本次设计主要是利用STC89C52RC单片机、US-100超声波测距模块以及5V有源蜂鸣器完成测距报警电路的制作，以STC89C52RC为主控芯片，US-100超声波模块不断发出超声波，返回信息由MCU进行处理，将距离信息在LCD1602上显示出来，当距离小于设定值时，STC89C5RC发出指令控制蜂鸣器报警，并且用DHT11数字式温湿度传感器收集温湿度数据给单片机，最后我们还使用HC-06从机蓝牙模块与手机进行信息交互。上位机手机应用将收集的温湿度和距离信息显示出来，以实现碰撞预警、路线规划、天气查询并能与社交网络分享信息的功能。 1.1选题目的及意义 自19世纪末到20世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。 如今汽车已经成为人们的基础代步工具，但是随着车辆的增多，停车空间变窄，倒车视野受限，倒车事故频频发生。利用超声波测距原理和基于单片机处理的倒车雷达报警系统可以帮助驾驶者判断倒车距离，增加倒车安全性。 自从1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。2009年8月，温家宝“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和应用开发推向了高潮，如今物联网产品层出不穷，原来的倒车雷达必定将被淘汰，所以为了顺应物联网中“智慧交通”的车联网的要求，一款基于单片机通过蓝牙与手机交互来实现碰撞预警、路线规划、天气查询并能与社交网络分享信息的超声波倒车预警系统成为了我这次的开发目标。 1.2拟解决的关键问题: .1.2.1下位机方面拟解决的关键问题 1、完成LCD1602显示电路的设计，显现距离信息的显示。 2、完成超声波测距电路的设计，让它准确测距。
汽车倒车雷达系统的设计与实现
汽车倒车雷达系统的设计与实现 作者：吴琼， 封维忠， 马文杰， WU Qiong， FENG Weizhong， MA Wenjie 作者单位：南京林业大学,信息科学技术学院,江苏,南京,210037 刊名： 现代电子技术 英文刊名：MODERN ELECTRONICS TECHNIQUE 年，卷(期)：2009,32(9) 被引用次数：14次 参考文献(11条) 1.朱利娜基于单片机的超声测距倒车雷达的研究[期刊论文]-微计算机信息 2007(23) 2.韩博奇车载倒车雷达系统的研究[学位论文] 2006 3.袁佑新,吴妍,刘苏敏,卢曰万可视汽车倒车雷达预警系统设计[期刊论文]-微计算机信息 2007(5) 4.宋永东,周美丽,BAI Zongwen高精度超声波测距系统设计[期刊论文]-现代电子技术 2008(15) 5.何立民单片机高级教程--应用与没计 2003 6.过柏龄美国国家半导体公司线形集成电路特性与应用手册 1982 7.方佩敏超声波专用集成电路LM1812的原理与应用[期刊论文]-电子世界 1993(12) 8.杨帮文新型集成器件实用电路 2006 9.沙占有智能化集成温度传感器原理与应用 2002 10.裘有斌,张国忠,陈丰伟,高杰基于ISD4004的家庭语音报警系统设计[期刊论文]-单片机与嵌入式系统应用2008(4) 11.吴勉超声波驻车暨倒车雷达系统研制[期刊论文]-现代电子技术 2007(17) 本文读者也读过(9条) 1.王红云.WANG Hong-yun基于超声波测距的倒车雷达系统设计[期刊论文]-国外电子元器件2008,16(8) 2.陈双全.CHEN Shuangquan基于AT89S51单片机倒车雷达的研制[期刊论文]-电脑编程技巧与维护2010(14) 3.李双科.吴记群.LI Shuang-ke.WU Ji-qun基于AT89S51单片机控制的汽车倒车雷达系统设计与实现[期刊论文]-兰州石化职业技术学院学报2005,5(4) 4.胡凤忠.赵广复.Hu Fengzhong.Zhao Guangfu基于AT89C2051单片机的汽车倒车雷达设计[期刊论文]-计算机测量与控制2010,18(5) 5.吴丽君.李德明基于单片机控制的汽车倒车雷达[期刊论文]-中国西部科技2008,7(15) 6.吴琼汽车倒车雷达系统的研究[学位论文]2009 7.陈健俤.乐仁昌.何志杰基于单片机的汽车倒车雷达系统设计[期刊论文]-福建电脑2010,26(10) 8.高旭.朱军.Gao Xu.Zhu Jiu基于AT89S52单片机的超声波倒车雷达系统的设计[期刊论文]-电子技术2010,37(1) 9.宫锦华.李书文汽车倒车雷达的单片机实现方案[期刊论文]-微电子学与计算机2002,19(1) 引证文献(12条) 1.黄娜,李恩光重卡车车外盲区监测系统的方案设计与实现[期刊论文]-汽车实用技术 2015(1) 2.杨成慧,滕帅,罗楠一种汽车倒车防撞系统设计[期刊论文]-西北民族大学学报（自然科学版） 2014(04) 3.高大容,苏玉萍,刘洪涛基于超声波的汽车倒车主动防御系统[期刊论文]-自动化与仪器仪表 2013(02) 4.汪晓红汽车倒车雷达系统的设计[期刊论文]-电子设计工程 2013(17) 5.高月华基于超声波汽车倒车雷达预警系统设计[期刊论文]-压电与声光 2011(03) 6.高美霞,柏建普单片机控制的超声波测距仪汽车倒车系统的设计[期刊论文]-自动化技术与应用 2011(11)
基于单片机的汽车倒车雷达的设计与实现
超声波倒车雷达 摘要 随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒车所引发的事故也越来越多。这些事故常常给驾驶员带来许多的麻烦，因此，有助于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。 倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷。本文介绍了以AT89S52单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统，该倒车雷达根据超声波测距原理研制，采用温度补偿技术、开机自检技术和优化的软硬件技术，将测得的结果送至数码管显示，同时进行三级声光报警。驾驶员只需坐在驾驶室就能做到心里有数，极大的提高了泊车和倒车时的安全和效率。 关键词：倒车雷达、超声波、单片机AT89S52 目录 引言 (5) 第一章倒车雷达工作原理 1.1 单片机的发展及其应用----------------------------8
1.2 超声波测距--------------------------------------9 1.3超声波测距原理-----------------------------------11 1.4超声波倒车雷达系统工作原理-----------------------12 1.5超声波倒车雷达的芯片选择-------------------------13 1.6 超声波倒车雷达的工作原理------------------------15 第二章系统硬件设计与相应的软件设计 2.1倒车语音及报警电路及控制程序---------------------16 2.2 超声波发射电路与接收电路及其距离测算程序-------17 2.3超声波检测接受电路-------------------------------18 2.4 超声波测距仪的算法设计--------------------------19 2.5距离计算程序-------------------------------------19 2.6倒车语音电路和报警电路及其控制程序-------------------27 2.6.1倒车语音电路----------------------------------28 2.6.2倒车语音及报警控制程序------------------------29第三章主程序 3.1主程序-------------------------------------------31 3.2超声波发生子程序和超声波接收中断程序------------33 第四章安装调试及分析 4.1 硬件部分----------------------------------------38 4.2 软件实现与操作----------------------------------40 第五章测距仪改进的设想------------------------------41 第六章心得体会与总结--------------------------------42 第七章英语翻译及参考文献----------------------------44
基于AT89C51单片机的超声波倒车雷达系统的设计毕业设计
基于单片机的超声波倒车雷达系统的设计 摘要 近年来，我国的汽车数量正逐年增加。在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。因此。增加汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。为此，设计了以单片机为核心，利用超声波实现无接触测距的倒车雷达系统。工作时，超声波发射器不断发射出一系列连续脉冲，给测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由信号处理装置对接收的信号依据时间差进行处理，自动计算出车与障碍物之间的距离。目前，国内外一般的超声波测距仪，其理想的测量距离为1m～5 m，因此大都用于汽车倒车雷达等近距离测距中。本文根据声波在空气中传播反射原理，以超声波换能器为接口部件，介绍了基于AT89C51 单片机的超声波测距器。该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光告警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。超声波接收电路使用SONY公司的 CX20106A红外检测专用芯片，该芯片常用于38kHz的检波电路，文中通过对芯片内部电路的仔细分析，设计出能够成功对40kHz超声波检波的硬件电路，距器使用数码管显示目标物的距离。 关键词：超声波测距 AT89C51 倒车
DESIGN OF ULTRASONIC VEHICLE REVERING SYSTEM WITH ULTRASONIC BASEDON MCU ABSTRACT In recent years, China's number of cars is increasing every year. Highways, streets, parking, garage and other crowded places narrow reverse, the driver should not only forward but also looking back, a little rear-end careless accidents can occur.So after the increase of motor vehicles as the ability to detect obstacles on the development of the rear of the car reversing radar has become the research hotspot in recent years. the ultrasonic 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 difference, automatic calculation of turnout and the distance between obstacles. Ultrasonic Ranging simple, low cost, easy production, but the transmission speed by a larger weather can not be precise range; In addition, the ultrasonic energy and the attenuation is directly proportional to the square of the distance, the farther the distance, the lower sensitivity and thus Ultrasonic Ranging way so that only apply to a shorter distance. At present, ultrasonic range finder at home and abroad in general, the ideal distance of the measurement 1~ 5 m, based on AT89C51 ultrasonic range-finder. Receiving circuit using the SONY company dedicated CX20106A infrared detecting chip, the chip used in the detector circuit 38KHz, the text of the chip through the careful analysis of the internal circuit design can successfully 40kHz ultrasonic detection of hardware circuitry and adjustable gain, The use of digital rangefinder display the distance between objects. KEY WORDS AT89C51 Silent Wave;Measure Distance Reversing
倒车雷达毕业论文
倒车雷达毕业论文 基于单片机的超声波倒车雷达设计 1 绪论 1.1课题背景 随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来的许多麻烦，有鉴于此，汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生，倒车雷达的加装可以解决驾驶人员后顾之忧，大大降低倒车事故的发生。 超声波倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷,提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。通过感应装置发生超声波，然后通过反射回来的超声波判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。 1.2国内外研究现状 一般认为，关于超声波的研究最初起始于1876年F.Galton的气哨实验，这是人类首次有效产生的高频声波。在之后的三十年中，超声波仍然是一个鲜为人知的东西，由
于当时电子技术发展缓慢，对超声波的研究造成了一定程度的影响。在第一次世界大战中，对超声波的研究逐渐受到重视。法国人Langevin使用一种晶体传感器在水下发射和接收相对低频的超声波。他提出的这种方法可以用来检测水中是否存在潜艇并进行水下通信。 1929年，Sokolov首先提出用超声波探查金属物内部缺陷的建议。相隔2年，1931年Mulhauser获准一项关于超声检测方法的德国专利，不过他并未做更多的工作。4年之后，1934年sokolov首次发表了关于在液体槽子里用穿透法作实物试验的结果，他用了各种方法做了实验，用来检测穿过试件的超声能量，其中之一是用简单的光学方法观察液体表面由超声波形成的波纹。德国人Bergrnann在他的论著《ULTRASONIC》中，详细的论述了有关超声波的大量早期资料，该论著一直被认为是该领域的经典之作。 美国的Firestone首次介绍了脉冲回波探伤仪，使超声波检测技术发展到了更重要的阶段。在各种系统中，这是最成功的一种，因为它有最广泛的通用性，其检测结果也最容易解释。这种方法除可用于手工检测外，还可与采用先进技术的自动系统联用，自第一种脉冲回波仪器问世以来，根据相同的原理，有无数种其他仪器得到了发展，并有许多改进和精化。目前，在超声无损检测中，脉冲回波系统仍是使用最为广泛的一种。 八十年代后期，由于计算机技术和高速器件的不断发展，使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了各类数字化超声波测距设备，并已成为超声波检测的发展方向。厦门大学的某位学者研究了一种回波轮廓分析法。该方法在测距中通过两次探测求取回波包络曲线来得到回波的起点，通过这样处理后超声波传播时间的精度得到了很大的提高。另外，也有大量的文献研究采用数字信号处理技术和小波变换理论来提高传输时间的精度。这些处理方法都取得了较好的效果。 目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展，数字式超声波测距系统的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系统。随着测距技术研究的不断深入，对超声测距系统功能要求越来越高，单数码显示的超声测距系统会带来较大的测试误差。进一步要求以后生产的超声测距仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。随后具有检测，记录，存储，数据处理与分析等多项功能的智能化检测分析仪相继研制成功。超声仪研制呈现一派繁荣景象。其中，煤炭科学研究院研制的2000A型超声分析检测仪，是一种内带微处理器的智能化测量仪器，全部操作都处于微处理器的控制管理之下，所有测量值，处理结果，状态信息都在显像管上显示出来，并可接微型打印机打印。其数字和波形都比较清晰稳定，操作简单，可靠性高，具有断电
倒车雷达系统电路图
U4A 74ALS04U4B 74ALS04 U4C 74ALS04 U4D 74ALS04 U4E 74ALS04 LS1 TX(F) R8 1K R9 1K VCC P10 图3-1 超声波发射电路 图3-2 集成电路CX20106A内部结构图 CX20106A的引脚注释： （1）l 脚：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。 （2）2脚：该脚与GND之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R或减小C，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。 但C的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R=4.7Ω，C=3.3μF。 （3）3脚：该脚与GND之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μF。 （4）4脚：接地端。 （5）5脚：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，fn≈42kHz，若取R=220kΩ，则中心频率f0≈38KHz。 （6）6脚：该脚与GND之间接入一个积分电容，标准值为330pF，如果该
电容取得太大，会使探测距离变短。 （7） 7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路的输出方式，因此该引脚必须 接上一个上拉电阻到电源端，该电阻推荐阻值为22k Ω，没有接收信号时该端输出为高电平，有信号时则会下降。 （8） 8脚： 电源正极，4.5V ～5V 。 LS3 4 图3-3 超声波检测接收电路图