超聲波倒車測距系統(tǒng)設(shè)計.doc

南昌工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文)信息工程學院系（院）電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）題目基于超聲波檢測的倒車雷達設(shè)計（硬件設(shè)計）學生姓名崔凱班級2007電子信息工程學號2007100153指導教師曾任賢完成日期2011年06月24日基于超聲波檢測的倒車雷達設(shè)計(硬件設(shè)計)ParkingSensorDesignBasedOnUltrasonicTesting(hardwaredesign)總計畢業(yè)設(shè)計（論文）41頁表格3個插圖24幅I摘要近年來，我國的汽車數(shù)量進一步增加。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。因此，增加汽車的后視能力，研制汽車后部探測障礙物的倒車雷達便成為近些年來的研究熱點。為此，設(shè)計了以單片機為控制核心，利用超聲波檢測實現(xiàn)無接觸測距的倒車雷達系統(tǒng)。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。目前，國內(nèi)外一般的超聲波倒車雷達系統(tǒng)，其理想的測量距離為1m5m，因此大都用于汽車倒車雷達等近距離測距中。本文根據(jù)超聲波在空氣中傳播反射原理，以超聲波換能器為接口部件，設(shè)計了基于AT89C2051單片機控制的超聲波倒車雷達系統(tǒng)。該設(shè)計由超聲波發(fā)射模塊、信號接收模塊、多路通道選擇模塊、單片機處理模塊及聲光告警顯示模塊等部分組成，文中詳細介紹了超聲波倒車雷達的硬件組成、檢測原理、測量方法以及軟件結(jié)構(gòu)。超聲波接收電路使用SONY公司的CX20106紅外檢測專用芯片，該芯片常用于38kHz的檢波電路，文中通過對芯片內(nèi)部電路的仔細分析，設(shè)計出能夠成功對40kHz超聲波檢波的硬件電路。關(guān)鍵詞：超聲波測距AT89C2051倒車IIAbstractInrecentyears,Chinasnumberofcarsisincreasingeveryyear.Highways,streets,parking,garageandothercrowdedplacesnarrowreverse,thedrivershouldnotonlyforwardbutalsolookingback,alittlerear-endcarelessaccidentscanoccur.Soaftertheincreaseofmotorvehiclesastheabilitytodetectobstaclesonthedevelopmentoftherearofthecarreversingradarhasbecometheresearchhotspotinrecentyears.Theultrasonictransmittercontinuouslyemitsaseriesofconsecutivepulsestothemeasurementoflogiccircuitstoprovideashortpulse.Finally,signalprocessingdevicesbasedonthereceivedsignalforprocessingthetimedifference,automaticcalculationofturnoutandthedistancebetweenobstacles.UltrasonicRangingsimple,lowcost,easyproduction,butthetransmissionspeedbyalargerweathercannotbepreciserange；Inaddition,theultrasonicenergyandtheattenuationisdirectlyproportionaltothesquareofthedistance,thefartherthedistance,thelowersensitivityandthusUltrasonicRangingwaysothatonlyapplytoashorterdistance.Atpresent,ultrasonicrangefinderathomeandabroadingeneral,theidealdistanceofthemeasurement15m,basedonAT89C2051ultrasonicrange-finder.ReceivingcircuitusingtheSONYcompanydedicatedCX20106infrareddetectingchip,thechipusedinthedetectorcircuit38KHz,thetextofthechipthroughthecarefulanalysisoftheinternalcircuitdesigncansuccessfully40kHzultrasonicdetectionofhardwarecircuitryandadjustablegain.KeyWords:Ultrasonicwave；Measuredistance；AT89C2051；ParkingIII目錄摘要.IABSTRACT.II第一章緒論.11.1課題研究的背景及意義.11.2倒車雷達技術(shù)的發(fā)展概況.11.3課題設(shè)計要求.2第二章總體設(shè)計方案.32.1本課題研究主要內(nèi)容.32.2本課題的設(shè)計思路.32.2.1超聲波測距原理.32.2.2本系統(tǒng)總體方案.5第三章硬件電路設(shè)計及描述.63.1單片機最小系統(tǒng)簡介.63.1.1AT89C2051封裝引腳說明.63.1.2AT89C2051內(nèi)部結(jié)構(gòu).83.2超聲波通道選擇電路設(shè)計.93.3超聲波發(fā)送電路模塊設(shè)計.103.4超聲波檢測接收電路設(shè)計.123.5聲光報警電路設(shè)計.143.6電源電路設(shè)計.153.7溫度補償電路設(shè)計.163.7.1DS18B20特性介紹.163.7.2DS18B20引腳說明及工作原理.173.7.3DS18B20溫度補償電路設(shè)計.19第四章軟件設(shè)計.21IV4.1軟件設(shè)計的要求.214.2程序編譯系統(tǒng)簡介.214.3總體設(shè)計框圖.224.4子程序設(shè)計框圖.234.4.1超聲波發(fā)生子程序.234.4.2超聲波接收子程序.234.4.3測距及報警子程序.244.3.4溫度補償流程圖.26第五章系統(tǒng)軟硬件調(diào)試.285.1系統(tǒng)的整體測試.285.2系統(tǒng)測量與誤差分析.285.3系統(tǒng)的優(yōu)化措施.29結(jié)束語.30參考文獻.31附錄.33附錄1:系統(tǒng)總原理圖.33附錄2：軟件程序清單.34致謝.41南昌工程學院本科畢業(yè)設(shè)計1第一章緒論本設(shè)計的超聲波倒車雷達系統(tǒng)是以MCS-51系列的AT89C2051單片機應(yīng)用為核心，基本完成了倒車雷達控制系統(tǒng)的基本功能，其主要由超聲波發(fā)送模塊和超聲波接收模塊組成，同時連接語音電路和顯示電路，并在整個設(shè)計過程中考慮溫度對超聲波的影響，系統(tǒng)完善的解決“倒車難”的問題。1.1課題研究的背景及意義隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量在大副攀升，交通擁擠狀況也日趨嚴重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟損失。針對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟的汽車防撞預警系統(tǒng)勢在必行，超聲波測距法是最常見的一種此類倒車雷達系統(tǒng)的方法。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦哉凵?，反射，干涉，衍射，散射。超聲波倒車雷達設(shè)計即是利用其反射特性，當車輛后退時，超聲波距離傳感器利用超聲波檢測車輛后方的障礙物位置，并利用指示燈及蜂鳴器把車輛到障礙物的距離及位置通知駕駛?cè)藛T，起到安全預警的作用?，F(xiàn)在市場上的倒車雷達大多采用超聲波測距原理，駕駛者在倒車時，啟動倒車雷達，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)主控制器進行數(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，得到及時警示，從而使駕駛者倒車時做到心中有數(shù)，使倒車變得更安全。由于超聲波具有能夠進行非接觸測量和可以達到較高的測量精度這兩大優(yōu)點，歷來為人們所重視。就目前發(fā)展形勢來看，汽車市場的快速發(fā)展將進一步帶動倒車雷達市場的繁榮。國內(nèi)倒車雷達主流市場已經(jīng)開始由進口高檔汽車向中低檔汽車發(fā)展。技術(shù)上更加傾向于向單芯片集成