本科畢業(yè)論文基于單片機的汽車倒車防撞系統(tǒng)設計

1、單位代碼： 005 分 類 號：IN延安大學西安創(chuàng)新學院本科畢業(yè)論文（設計）題 目：汽車倒車防撞系統(tǒng)設計專業(yè)：電子信息工程姓 名：曹楠楠學 號：0903024119指導教師：楊延寧職 稱：教授畢業(yè)時間：二零一三年六月汽車倒車防撞系統(tǒng)設計摘 要：本次設計主要是以AT89S52單片機作為主體設計的汽車倒車防撞系統(tǒng)，這種智能的系統(tǒng)給汽車在倒車時提供較高的安全性。該系統(tǒng)利用了超聲波不用接觸就能進行測量距離的特點，系統(tǒng)主要包括超聲波發(fā)射電路模塊,超聲波接受電路模塊，液晶顯示模塊以及聲光報警電路模塊。超聲波探頭主要是進行超聲波的發(fā)射和接受部分，液晶顯示主要是顯示障礙物與車之間的距離，在超出所設定的距離時，

2、蜂鳴器報警，同時發(fā)光二極管亮，提醒駕駛員采相應的措施。提高汽車在倒車過程中的安全性，能很有效的減少交通事故。關鍵詞：AT89S52；超聲波；測量距離；防撞The Design about Collision Avoidance System of ReveringAbstract：This design is mainly based on AT89S52 single chip microcomputer as the main design of the automobile back-draft anti-collision system, this system of intellig

3、ent car provides high security in reverse. The system uses ultrasonic without contact can characteristics of distance measurement, system mainly consists of ultrasonic transmitting circuit module, ultrasonic receiving circuit module, liquid crystal display module and an acousto-optic alarm circuit m

4、odule. The ultrasonic probe is mainly the ultrasonic transmitting and receiving part, LCD display between the obstacle and the vehicle distance, beyond the set distance, the buzzer alarm, at the same time the bright light emitting diodes, to remind the driver to adopt the corresponding measures. Imp

5、rove the safety car in reversing the process, can be very effective to reduce traffic accidents.KEY WORDS: AT89S52, ultrasonic, measuring the distance,collision avoidance目 錄1.緒論11.1.本設計的目的和意義11.2.課題研究背景22.超聲波介紹32.1.超聲波傳感器32.2.超聲波測距的原理與方式42.2.1.超聲波測距的工作原理42.2.2.超聲波測距的工作方式53.本設計核心器件簡介63.1.硬件部分63.2.單片機

6、的選擇6單片機63.2.2.功能特性描述73.3.超聲波傳感器的選擇83.4.系統(tǒng)總體設計思路84.硬件電路設計104.1.顯示電路104.2.報警電路114.3.單片機最小系統(tǒng)124.3.1.電源電路124.3.2.晶振電路134.3.3.復位電路134.4.整個電路設計的原理圖145.程序設計155.1.主程序流程圖155.2.超聲波發(fā)射接收流程圖175.3.測距流程圖185.4.顯示和報警流程圖186.誤差分析207.結(jié)束語21參考文獻22致謝231.緒 論超聲波是那些沒有眼睛生物用來防御外來侵略或用于捕食獵物的一種手段，這種生物發(fā)出人們所聽不到的超聲波，利用空氣作為傳輸媒質(zhì)傳播它們所發(fā)

7、出的超聲波，超聲波遇到障礙物時就會反射回來，由發(fā)射到反射回來這之間的時間就可以粗略的估算出獵物或障礙物離該生物的距離。超聲波最早開始于1879年，而這種作為人類首次發(fā)現(xiàn)的高頻信號，在其它行業(yè)得到廣泛的應用?？墒窃谄囶I域很少有提及到它，這主要是因為最早期的超聲波傳感器達不到汽車行業(yè)所要達到精確要求。近些年，由于超聲波技術在我國的不斷發(fā)展，再加上它是一種不用接觸就能進行測量的高精度傳感器。所以后來也被用于汽車行業(yè)中來，其主要被應用在汽車的倒車防撞系統(tǒng)上。1.1.本設計的目的和意義隨著經(jīng)濟水平的提高,人們對物質(zhì)要求也越來越高，汽車作為現(xiàn)今社會的主要交通工具，很快在人們的生活中普遍了起來，而在駕駛過

8、程中的安全問題也成為大家所關注的課題。汽車倒車倒車防撞系統(tǒng)能測量障礙物離車輛的距離并顯示該距離,同時用滴滴聲報警。駕駛?cè)藛T不但可以很直接觀測到被顯示的距離,還可以用聽覺判斷，根據(jù)車后障礙物距離的遠近不同，報警頻率是不同，距離越近頻率越高。近幾年，由于科技突飛猛進的發(fā)展，單片機在對電路的設計中變得越來越重要，并帶動傳統(tǒng)控制檢測技術的發(fā)展。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機一般作為一個比較核心部件來使用，僅僅靠單片機方面知識還是不夠的，還應該根據(jù)具體情況和要求設計硬件結(jié)構和軟件部分，這些結(jié)合起來才能更好的完善對電路的設計。利用超聲波測距方面的知識和單片機設計電路，設計出了汽車倒車防撞系

9、統(tǒng)，此系統(tǒng)采用計算機控制技術和超聲波非接觸測距特點，通過LCD顯示障礙物與汽車之間的距離，并根據(jù)所測距離遠近的不同，所發(fā)出的報警頻率是不同的，同時有不同顏色的LED燈亮。這樣就很好的解決了駕駛員在停車和起動車輛時存在的一些安全隱患，提高了駕駛過程中的安全性。1.2.課題研究背景隨著汽車數(shù)量一年一年的增多年，對交通，停車位等造成嚴重的壓力，現(xiàn)今社會交通堵塞，停車難已經(jīng)是個一個令人很頭疼的問題，特別是在停車的時候，稍稍不注意就有可能造成很嚴重的后果。這一問題得到了駕駛員們的關注，所以他們就對車操縱的便捷性提出了更高的要求，希望可以自己的車上安裝某種裝置可以解決汽車在倒車中所遇到的難題，減少在駕駛過

10、程中的不安全隱患，以便于他們可以很快的停在所要停的地方，而當出現(xiàn)問題可以及時的報警，以免造成不必要的問題。這時在汽車上安裝倒車防撞系統(tǒng)就顯得尤為重要，因此市場上出現(xiàn)了汽車倒車防撞系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要是利用超聲波非接觸的特點測量障礙物與車之間的距離。2.超聲波介紹人耳能聽到的聲波頻率在20Hz-20KHz之間。頻率超過20KHz的稱為超聲波，低于20Hz的稱為次聲波1。我們通常用所到的超聲波的頻率范圍，可從幾十兆赫茲到幾千兆赫茲。超聲波作為人類首次發(fā)現(xiàn)一種高頻信號，其特點頗多：比如受它的頻率高，波長短，特別是方向性好，能夠成為射線而定向傳播等。這一特性應用到測量距離上來，它可以不用接觸被測物進行測

11、量，比起那些接觸式的測量就比較方便了，特別對于那些比較難測量的區(qū)域。超聲波的穿透能力是很強，無論是固體還是液體，尤其是對那些不透明的物體，可以穿透幾十米的深度。超聲波在不同的介質(zhì)中傳播會在分界面發(fā)生反射，折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。正是因為它的各種特點所以，超聲波檢測廣泛應用在生物醫(yī)學，國防等各個領域。2.1.超聲波傳感器用超聲波作為檢測的方法，首先必須有能產(chǎn)生超聲波的元件。完成這項任務的元器件就是超聲波傳感器了，我們習慣上叫它超聲波換能器，或是超聲波探頭。超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成傳感器，超成波探頭按其結(jié)構可分為直探頭，斜探頭，雙探頭和液侵探頭。按其工作原理又可以分為壓電式，磁致伸縮式

12、，電磁式等2。在實際中比較常用是壓電式探頭，它其實是利用了壓電效應原理，壓電效應又可分為逆壓電效應和正壓電效應。超聲波傳感器是一種可逆元件，而壓電式超聲波就是利用這一原理，也就是電信號和超聲波信號的相互轉(zhuǎn)化來。在超聲波的發(fā)射這一過程中，是將電信號轉(zhuǎn)化為發(fā)射的超聲波信號；而在超聲波接受過程中，主要是將超聲波信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波,具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點3。超聲波傳感器是由兩個壓電晶片和一個共振板組成。當給它外加一個脈沖信號時，當其頻率和壓電晶片的固有頻率相等時，壓電晶片就會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，進而帶動共振板產(chǎn)生

13、振動，就是超聲波發(fā)射器了2。超聲波發(fā)射器如圖2-1所示:圖2-1超聲波發(fā)射器若兩電極之間沒有電壓，共振板接收到超聲波信號時，迫使壓電晶片產(chǎn)生振動，這樣就將機械能轉(zhuǎn)換為電能，此時就是超聲波接收器了2。超聲波接收器如圖2-2所示：圖2-2超聲波接收器2.2.超聲波測距的原理與方式2.2.1.超聲波測距的工作原理超聲波測距原理就是利用超聲波發(fā)射器發(fā)射信號，從剛發(fā)射超聲波時就開始計時，信號在介質(zhì)中傳播，在傳播的過程中遇到障礙物就馬上返回，超聲波接收器收到反射回來的信號時就立即停止計時。超聲波在空氣中傳播速度v，一般情況認為是340m/s，根據(jù)記錄時間t就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離s,即：S=v&#

14、183;t/2(2.1)超聲波測距示意圖如圖2-3所示圖2-3超聲波測距原理圖2.2.2.超聲波測距的工作方式利用超聲波測量距離主要有聲波幅值檢測法，相位檢測法和度越時間法。聲波復制檢測法容易受反射波的干擾；度越時間檢測法測量精度較高，可使其測量范圍小4，這種方法特別容易實現(xiàn)。綜合所述各種方法的優(yōu)缺點，本設計系統(tǒng)采用的是度越時間檢測法，其原理其實特別簡單，就是超聲波傳感器發(fā)射超聲波信號，經(jīng)由介質(zhì)轉(zhuǎn)播，當遇到障礙物返回,直到超聲波接收器接收到回波時，這之間所經(jīng)歷的時間就是度越時間。3.本設計核心器件簡介3.1.硬件部分本設計的硬件電路主要包括單片機控制部分系統(tǒng)，超聲波的接收和發(fā)射，報警電路以及顯

15、示電路四部分組成。該系統(tǒng)設計以AT89S52單片機為主，它有著12MHz高精度的晶振，可以獲得較為穩(wěn)定的時鐘頻率，能有效的較少測量誤差。用AT89S52單片機的P3.0口發(fā)射出40kHz的方波信號，此信號是超聲波傳感器所需要的。利用外部中斷INT0端口監(jiān)測返回的超聲波信號。顯示電路采用液晶顯示，報警電路采用聲光報警。系統(tǒng)框架圖如圖3-1所示；AT89S52超聲波測距液晶顯示模塊聲光報警模塊圖3-1系統(tǒng)設計框圖3.2.單片機的選擇53.2.1.AT89S52單片機Ø 片內(nèi)存儲器包含8KB的Flash，可在線編程，擦寫次數(shù)不少于1000次；Ø 具有256個字節(jié)的片內(nèi)RAM；&#

16、216; 具有可編程的32根I/O口線P0,P1,P2和P3；Ø 具有3個可編程定時器T0,T1和T2；Ø 內(nèi)含有2個數(shù)據(jù)指針TPTR0和TPTR1;Ø 中斷系統(tǒng)具有8個中斷源，6個中斷矢量，2級優(yōu)先權的中斷結(jié)構；Ø 串行通信口是1個全雙工的UART串行口；Ø 2種低功耗節(jié)電工作方式為空閑模式和掉電模式；Ø 具有3級程序鎖定位；Ø 含有一個看門狗定時器Ø 具有斷電標志POF；Ø 與MCS-51產(chǎn)品完全兼容；3.2.2.功能特性描述AT89S52是一種低功耗，高性能,采用CMOS8工藝的8為單片機，其片內(nèi)具

17、有8K的可在線編程Flash存儲器。該單片機采用了Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)標準型80C51單片機的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容；片上的Flash存儲器可在線重新編程，或使用通用的易失性存儲編程器；通用的8位CPU在線可編程Flash集成在一塊芯片上，從而使AT89S52功能更加完善，應用更加靈活；具有更高的性能價格比，使其在嵌入式控制應用系統(tǒng)中有著廣泛的應用5。AT89S52具有以下標準功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16為定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外AT89S5

18、2可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM，定時器/計數(shù)器，串口，中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止，AT89S52引腳圖如圖3-2所示圖3-2 AT89S52引腳圖P0用作通用I/O口，每個引腳可驅(qū)動8TTL負載；當用作輸入時，每個端口首先置1。P0口也可以做訪問偏外數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器時的低8位地址/數(shù)據(jù)總線的復用口。這種情況下，P0口內(nèi)含上拉電阻。在flash編程時，P0口輸入代碼數(shù)據(jù)；在flash校驗時，P0口輸出代碼數(shù)據(jù)。在進行編程校驗時，須外接10K的上

19、拉電阻。P2可用作通用I/O口，可驅(qū)動4TTL負載；對P2口各位寫入1?？勺鳛檩斎搿Ｃ總€引腳由外部負載拉為低電平時，經(jīng)由內(nèi)部上拉電阻向外輸出電在編程和檢驗時，P3口接受某些控制信號。P3可用作通用I/O口，可驅(qū)動4TTL負載；當用作輸入時，要先將P3口各位置1。若外部負載將P3口拉低，則經(jīng)過上拉電阻向外輸出電流。在編程和檢驗時，P3口接受某些控制信號。P3口還具有替代功能，例如P3.0串行輸入(RXD)，P3.1串行輸出（TXD），P3.2外部中斷0（INT0）等。3.3.超聲波傳感器的選擇在本課題中選用HC-SR04超聲波傳感器：它測量距離是精度很高可達3mm并且HC-SR04測距范圍比較大

20、，一般可以實現(xiàn)從2cm400cm的非接觸式距離。HC-SR04模塊自身就有超聲波發(fā)射器，接收器與控制電路，這樣就減少了本設計的工作量?；竟ぷ髟硎遣捎脝纹瑱CI/O口(P3.0口)觸發(fā)TRIG測距，至少給10us的高電平；HC-SR04自動發(fā)送8個49khz的方波，自動檢測是否有回波；如果有回波，通過I/O口ECHO給單片機的INT0口一個低電平，提醒T0口停止計時。I/O口ECHO輸出一個高電平，那么高電平維持的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。HC-SR04如圖3-3所示圖3-3HC-SR04模塊3.4.系統(tǒng)總體設計思路本設計的主控制芯片是AT89S52單片機，AT89S52單片機工作性能

21、穩(wěn)定，同時它是在單片機的設計中經(jīng)常使用到的控制芯片。并且還具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力?？梢酝ㄟ^改變其部分參數(shù)來改變電路的靈敏度和抗干擾能力，因而采用此芯片作為本設計的主控芯片。該系統(tǒng)核心由單片機控制和超聲波傳感器為核心，本設計采用的超聲波傳感器HC-SR04包括超聲波發(fā)射器，接收器與控制電路。超聲波傳感器在單片機的控制下發(fā)射出超聲波信號，傳感器的接受部分接受到信號之后送入單片機進行處理，計算出汽車與障礙物之間的最短距離，將所計算出來的結(jié)果送入液晶顯示電路顯示，再按照所設定的要求由報警電路進行報警。4.硬件電路設計4.1.顯示電路在大多數(shù)單片機設計系統(tǒng)中，最常用的顯示設備有：發(fā)光二極管，

22、簡稱LED(Light Emitting Diode)；液晶顯示器，簡稱 LCD。這兩種顯示器相對于其它顯示設備說比較便宜，功耗較低，完全能達到其它顯示器所要達到的要求。方案（1）：LCD1602液晶顯示器也稱為1602字符型液晶顯示，它的體積比較小，功率消耗小，顯示質(zhì)量高，是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號的液晶顯示模塊。由于液晶顯示模塊每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，不像有些顯示設備需要不斷的刷新和點亮；無電磁輻射；簡單方便的數(shù)字式接口；應用廣泛，可以顯示數(shù)字，字符，漢字和圖形等，可是用于各種場合6。使用液晶顯示器，系統(tǒng)再也不需要像往常那樣把數(shù)字信號轉(zhuǎn)化成模擬信號再

23、行輸出了。方案（2）：數(shù)碼管是利用發(fā)光二極管組合而成的數(shù)字顯示器件，通過控制相應的二極管的狀態(tài)顯示相應的數(shù)字。要使數(shù)碼管正常顯示就得有驅(qū)動電路驅(qū)動相應的段碼，數(shù)碼管的現(xiàn)實方式可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，靜態(tài)顯示方式只適合顯示單個的數(shù)字，對于文字性的東西就顯得沒那么合適了。由于動態(tài)顯示方式利用的是人眼視覺暫留的特性，掃描的時間應不大于20毫秒，占用系統(tǒng)資源大，且相對于整個倒車系統(tǒng)而言，需要比較清晰明了的了解車與障礙物之間的距離。綜上所述，采用方案（1）顯示電路如圖4-1所示圖4-1顯示電路4.2.報警電路本設計采用聲光報警，當所計算出來的距離在30cm到50cm之間，蜂鳴器報警同時綠色的燈亮；當所

24、計算出來的距離大于0cm小于30cm時，黃色的燈亮蜂鳴器報警并且報警頻率要比前者高。聲控部分如圖4-2所示，P24口所接的是三極管的基極輸入端。當P24輸出為高電平時，三極管導通，蜂鳴器兩端就可獲得+5V的電壓而響；當P24輸出為低電平時，三極管不導通，蜂鳴器兩端電壓為0，所以就不會發(fā)聲。光控部分如圖4-3所示，主要是由兩個電阻和兩個不同色的發(fā)光二極管組成。圖4-2 聲音報警圖4-3 光報警4.3.單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)也就是能使單片機工作的最少元器件構成的系統(tǒng)，雖然這個系統(tǒng)很簡單，但是卻是所有控制系統(tǒng)所必不可少的一部分。最小系統(tǒng)包括電源電路，晶振電路和復位電路組成。AT89S52單片機

25、最小系統(tǒng)如圖4-4所示圖4-4AT89S51單片機最小系統(tǒng).電源電路電源電路主要功能就是向單片機供電的。電源電路如圖4-5所示圖4-5電源電路.晶振電路晶振電路也稱時鐘電路，它是單片機工作的時間基準，決定著單片機工作速度的快慢。負責產(chǎn)生單片機所需要的時鐘信號，AT89S52內(nèi)部有一個高增益反向放大器，其輸入端為引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。在XTAL1和XTAL2兩端口連接晶體震蕩器形成反饋電路，晶體振蕩器就可以工作。早期晶體振蕩器的工作頻率在1.2-12MHz之間，由于科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)在其工作頻率可正向兩端延伸，達到了0-40MHz。晶振電路由電容和晶振構成，在電路的設計過程中，

26、對C1和C2的大小沒有嚴格的要求，但是它們的大小會影響振蕩器震蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性，大多數(shù)電路選擇的范圍在10-30pF之間。在電路的布局時，晶振，電容等應可能近的靠近單片機，這樣的目的是減小分布電容，保證振蕩器震蕩的穩(wěn)定性7。晶振電路如圖4-6所示圖4-6晶振電路4.3.3.復位電路復位方式分為上電自動復位，按鍵電平復位和外部脈沖復位三種方式7.本設計采用按鍵電平復位，按鍵電平復位電路如圖4-7所示，手動按鍵產(chǎn)生一個復位信號，完成單片機從新啟動，使單片機回到初始狀態(tài)。圖4-7復位電路4.4.整個電路設計的原理圖整個設計的原理圖如圖4-8所示：圖4-8 原理圖5.程序設計本課題的軟件設計主

27、要包括主程序，超聲波發(fā)射子程序，測距離子程序及顯示報警子程序組成。匯編語言程序執(zhí)行效率比較高，主要因為它本身是一種低級語言，是面向面向機器的程序語言。由于低級語言直接控制硬件，指令執(zhí)行速度快，且指令的執(zhí)行時間固定，所以匯編語言運行時間短。但是其代碼繁多，語言格式比較死板，可讀性差，不易于編寫，也不便于移植6。和匯編相比較，C語言比較符合人類思維習慣，C語言是面向計算機的，它是一種高級語言，兼?zhèn)涓呒壵Z言與低級語言的優(yōu)勢。具有易于編寫、開發(fā)效率高、結(jié)構化強、可移植性好、程序可讀性高且C程序有利于實現(xiàn)較為復雜的算法。綜上所述本設計選擇C語言編寫。并用Keil軟件進行調(diào)試和編輯，Keil有豐富的庫函數(shù)

28、。另外，Keil軟件多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。因此，利用單片機C語言進行單片機系統(tǒng)的開發(fā)，能縮短開發(fā)周期，降低了開發(fā)的成本。5.1.主程序流程圖整個系統(tǒng)在的工作過程：首先將微處理器AT89S52的P3.0口置0，讓超聲波傳感器發(fā)射超聲波，在這同時啟動AT89S52單片機的內(nèi)部定時器T0開始計時。在發(fā)射后1.4ms才可以去檢測反射回來的超聲波信號，這樣就可以抑制輸出所產(chǎn)生干擾。當超聲波遇到障礙物時立即被反射回來，這時微處理器就不停的對INT0端口進行掃描，若INT0接收的信號由高電平變?yōu)榈碗娖?，就表明有信號反射回來，于是關閉定時器T0。再將T0中的數(shù)據(jù)經(jīng)計算就可以粗略的計算出超聲波

29、傳感器與障礙物之間的距離。然后再根據(jù)所計算的情況進行聲光報警。主程序框圖如圖5-1所示計算距離并顯示開始初始化發(fā)射，T0開始計時，延時1ms，停止發(fā)射顯示，等待反射回的波是否有回波?進入中斷程序，關閉計時器T0T0溢出中斷，外中斷INT0關閉讀取往返時間是否安全?聲光報警返回YNYN圖5-1主程序框圖5.2.超聲波發(fā)射接收流程圖通過P3.0端口發(fā)送出頻率為40KHz的方波的超聲波信號，其脈沖寬度為12us左右，同時將計數(shù)器T0打開計時。超聲波測距模塊主程序主要是利用INT0引腳檢測反射回來的超聲波信號，如果發(fā)現(xiàn)INT0引腳出現(xiàn)低電平，就證明接收到返回的超聲波信號，于是進入中斷子程序立即停止計數(shù)

30、器T0的計時工作。若計時器都溢出了還沒檢測到反射回來的信號，也就是說INT0引腳沒出現(xiàn)低電平，那么定時器T0溢出中斷將外部中斷INT0關閉。本設計采用12M晶振，即機器周期是1 us。下圖5-3是超聲波發(fā)射與接收子程序流程圖。開始計時單元清零開始發(fā)射超聲波延時接收到超聲波，停止計時定時器T0開啟，開始計時讀取時間返回圖5-2超聲波發(fā)射與接收子程序流程圖5.3.測距流程圖超聲波在空氣中傳播速度較慢，為340m/s，這就使計算變得非常簡單。只要準確的測得度從超聲波傳感器發(fā)出超聲波到遇到障礙物反射回收受端的時間，就可由公式S=v·t/2計算出車到障礙物的距離。測距流程圖如圖5-3所示開始調(diào)

31、用距離計算子程序計算出距離返回圖5-3 測距流程圖5.4.顯示和報警流程圖顯示模塊是利用定時器將測試得到的最短距離的數(shù)值通過串行口傳送到顯示模塊進行顯示。通過調(diào)用距離計算子程序，大于50cm為安全距離，設定蜂鳴器的工作方式，工作設為1，不工作設為0，若所計算出來的距離大于30cm小于50cm，蜂鳴器工作同時綠燈亮;若計算出來的距離大于0cm小于30cm時，蜂鳴器工作同時黃燈亮。其余情況蜂鳴器和LED等處于不工作狀態(tài)。距離顯示，判斷以及報警流程圖如圖5-4所示開始將距離值通過I/O口送到顯示模塊顯示設置安全距離是否安全？聲光報警返回NY圖5-4 距離顯示，判斷以及報警流程圖6.誤差分析根據(jù)超聲波

32、測距公式S=v·t/2，可知測距的誤差是由超聲波的溫度誤差、傳播速度誤差和測量距離傳播的時間誤差引起的8。（1） 溫度誤差 超聲波在空氣中傳播的一種縱波，而空氣具有反抗壓縮和和擴張的特性，由于氣體反抗壓縮變化的作用是傳聲波能在空氣中傳播的原理，因為反抗壓縮這種特性與溫度有很密切的關系，所以超聲波在空氣中的傳播受溫度影響。因此超聲波在空氣中的傳播與空氣的溫度有很密切的關系。v331.50.607t（m/s）(6.1)式中t=溫度（）。在不是很嚴格的情況下可用340m/s代替，如果需要精確測量與障礙物之間的距離，可以通過溫度補償電路實現(xiàn)（2）傳播速度誤差如果系統(tǒng)要求測距誤差小于1mm時，

33、如果已知超聲波速度在室溫條件下v=344m/s(20)，不計聲速在的傳播過程中的誤差。測距誤差2.907ms。不同的溫度，超聲波的傳播速度不同，所以就必須把把超聲波所處的環(huán)境的溫度考慮到。比如說當溫度0時超聲波v=332m/s, 30時速度是v=350m/s，溫度變化引起的超聲波速度變化為18m/s。假設超聲波在30的情況下用0的速度測量100M的距離，測量的誤差將達到5M，也就是說測量1M誤差將達到5MM。如果距離過長的話，誤差就會更大。所以在精確測量時，這個因素必須考慮進去。（3）測量距離傳播的時間誤差采用超聲波傳感器發(fā)射超聲波，同時接受反射回來的波。一般使用的超聲波頻率為40KHZ。利用

34、這一原理所計算出車與障礙物的距離。a.從反射原理看:反射規(guī)則中反射角等于入射角，所以說反射回來的回波能否被傳感器所接收到，與反射面的角度有很大的關系。b.反射面的大小對反射的回波也是有影響的，如果反射面不是走夠大的話，反射回來的會波就有所衰減，更有甚者是沒有回波。c.障礙物的材質(zhì)也與反射有很大關系，障礙物會吸收一部分，而吸收的多少與障礙物的材質(zhì)有關。這些因素綜合起來，決定障礙物是否會被探測到。7.結(jié)束語這次設計是對我大學四年所學的一次檢測，從一開始的選題到論文的撰寫我都很認真。這段時間我的設計按照我的計劃一步一步的進行著，雖然它是一套比較簡單的汽車倒車防撞系統(tǒng)設計，但是也是對我的考驗。首先在查

35、清楚系統(tǒng)的各項功能后，就開始對設計整個系統(tǒng)的總體結(jié)構，其次就是詳細的說明了系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構和完成各項功能相關的軟件設計。本次設計主要以AT89S52為核心控制，靈活的運用超聲波換能集成電路作為超聲波的接收電路，在討論了超聲波測距原理、硬件電路實現(xiàn)和軟件設計方法基礎上，完成了對超聲波測距的設計要求。在這過程中我查閱了很多的資料，也得到老師和同學的幫助。但是由于我的專業(yè)知識有限，本設計做的不是很完善，還有很多的缺陷，只能從理論上實現(xiàn)對駕駛員的提醒，應用到實際中還是有一定困難，因為其誤差比較大，不能達到實際應用中所要達到的精密要求。無論哪個方案都要經(jīng)過多次的驗證與完善，只有經(jīng)過不斷的完善，最后的研

36、究才能夠獲得成功。通過這次課題的設計，我對單片機有了很深入的了解，尤其是關于I/O接口這部分，以前經(jīng)常講它們的功能搞混淆。還學到了許多關于超聲波方面的知識，比如超聲波測距離，超聲波測距系統(tǒng)由于不受光線、電磁波、粉塵等的影響，其精度能達到厘米數(shù)量級的工程測距精度等的優(yōu)點，在橋梁、隧道、涵洞等的距離檢測中占有一定的優(yōu)勢。本設計中將其應用于汽車倒車，利用超聲波非接觸測距系統(tǒng)的特點，可以有效地提高車輛在倒車和停車過程中的安全性。參考文獻1 何希才，薛永毅.傳感器及其應用實例M.北京：機械工業(yè)出版社，2004，1 138139.2 徐甲強.傳感器技術M哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.10 747

37、5.3 曹瑞，包空軍.基于超聲波傳感器新技術應用J.信息科技，2009（3）.4 肖質(zhì)紅.超聲波測距儀在汽車安全系統(tǒng)中的應用J.浙江萬里學報，2007，20（5）.5 王幸之，鐘愛琴等.AT89系列單片機原理與接口技術.北京：北京航空航天大學出版社，2004，（5）：43-44.6 趙建領，崔昭霞.精通51單片機開發(fā)技術與應用實例.北京：電子工業(yè)出版社，2012，6 87-470.7 張俊謨.單片機中級教材原理與應用M北京:北京航空航天大學出版社，2006.10 2425.8 孫余凱，等. 傳感器技術基礎與技能實訓教程M北京：電子工業(yè)出版社，2006,(5):50-150.9 李曉松，田文強.

38、倒車防撞報警系統(tǒng)的設計J.太原科技大學學報，2011，32（1）：1.10 于志贛,劉國平.液晶LCD1602模塊的應用J.機電技術,2009,3(1).11 51系列單片機C程序設計與應用方案 北京：（中國電力出版社).12 趙廣逃，程蔭杭.基于超聲波傳感器的測距系統(tǒng)設計EB/OL., 2006-613 滕志軍.基于超聲波檢測的倒車雷達設計 EB/OL.p_art/1020005/17626.html,2006-10-04致 謝時間飛逝，一眨眼的功夫，我們在延安大學西安創(chuàng)新學院的四年學習生涯隨著此次論文的完成接近尾聲，四年的奮斗與付出也將獲得回報。本論文設計能這么順利的完成，首先我要感謝楊延

39、寧老師的悉心指導和嚴格要求下完成的，從開始個選題到實際考察，無不凝聚著楊老師的心血和汗水。楊老師幫我解決了許多在實際考察中所遇到的困難。感謝楊老師給我了這個課題，讓我能在畢業(yè)之際，有機會對自己的能力進行檢測。在這我要對楊老師表示我深深的感謝。楊老師給我們提供實驗室，讓我們能全心的做設計。而且楊老師每周有三四天都會去實驗室，幫我們解解疑答惑。楊老師嚴謹認真的治學態(tài)度感染了我們，是我們不再畏懼問題。楊老師對我非常嚴格，論文和設計中一點瑕疵都不能出現(xiàn)，也正是因為這種嚴格，才使我能這么順利的完成這次設計。在楊老師的指導下，我從一團亂麻到慢慢有了設計的思路，積累了一些設計的經(jīng)驗，還學會了如何有效快速的找

40、到參考資料，掌握了很多有用的新的知識。在我的畢業(yè)論文寫作期間，楊老師為我提供了專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)論文。也許我不是您最出色的學生，但您是我最尊敬的老師。在此向楊老師表示深深的感謝和崇高的敬意。在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機會向在這四年中給予我?guī)椭椭笇У乃欣蠋煴硎居芍缘闹x意，感謝你們四年來對我的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在你們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在這次設計中充分得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。同時，我還要感謝我的同學，在畢業(yè)設計的這段時間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多

41、寶貴的意見，對于你們的幫助和支持，在此我表示深深地感謝。最后，我要想在百忙中抽時間對本文進行審閱，評議和參加本文大便的各位師長表示感謝！附錄附錄一原程序代碼#include <AT89x51.H>/器件配置文件#include <intrins.h>#define RX P3_1#define TX P3_2#define LCM_RW P2_1 /定義LCD引腳#define LCM_RS P2_0#define LCM_E P2_2#define LCM_Data P0#define buzzer P2_3#define LED P3_6#define led P3

42、_5/#define Key_Data P2_0 /定義Keyboard引腳/#define Key_CLK P3_2#define Busy 0x80 /用于檢測LCM狀態(tài)字中的Busy標識void LCMInit(void);void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData);void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char code *DData);void Delay5Ms(void);void Del

43、ay400Ms(void);void Decode(unsigned char ScanCode);void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM);void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC);unsigned char ReadDataLCM(void);unsigned char ReadStatusLCM(void);unsigned char code mcustudio ="Welcome to use !"/unsigned char code email = "NAME:

44、Zhu Kailun "unsigned char code Cls = " "unsigned char code Distance = "Distance: "unsigned char code ASCII15 = '0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','.','-','M'static un

45、signed char DisNum = 0; /顯示用指針 unsigned int time=0; unsigned long S=0; bit flag =0; unsigned char disbuff4 = 0,0,0,0,;/寫數(shù)據(jù)void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) ReadStatusLCM(); /檢測忙LCM_Data = WDLCM;LCM_RS = 1;LCM_RW = 0;LCM_E = 0; /若晶振速度太高可以在這后加小的延時LCM_E = 0; /延時LCM_E = 1;/寫指令void WriteCommandLCM(u

46、nsigned char WCLCM,BuysC) /BuysC為0時忽略忙檢測if (BuysC) ReadStatusLCM(); /根據(jù)需要檢測忙LCM_Data = WCLCM;LCM_RS = 0;LCM_RW = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;/讀數(shù)據(jù)unsigned char ReadDataLCM(void)LCM_RS = 1; LCM_RW = 1;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;return(LCM_Data);/讀狀態(tài)unsigned char ReadStatusLCM(void)LCM_Data = 0x

47、FF; LCM_RS = 0;LCM_RW = 1;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;while (LCM_Data & Busy); /檢測忙信號return(LCM_Data);void LCMInit(void) /LCM初始化LCM_Data = 0;WriteCommandLCM(0x38,0); /三次顯示模式設置，不檢測忙信號Delay5Ms(); WriteCommandLCM(0x38,0);Delay5Ms(); WriteCommandLCM(0x38,0);Delay5Ms(); WriteCommandLCM(0x38,1); /顯示

48、模式設置,開始要求每次檢測忙信號WriteCommandLCM(0x08,1); /關閉顯示W(wǎng)riteCommandLCM(0x01,1); /顯示清屏WriteCommandLCM(0x06,1); / 顯示光標移動設置WriteCommandLCM(0x0F,1); / 顯示開及光標設置/按指定位置顯示一個字符void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData)Y &= 0x1;X &= 0xF; /限制X不能大于15，Y不能大于1if (Y) X |= 0x40; /當要顯示第

49、二行時地址碼+0x40;X |= 0x80; /算出指令碼WriteCommandLCM(X, 1); /發(fā)命令字WriteDataLCM(DData); /發(fā)數(shù)據(jù)/按指定位置顯示一串字符void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char code *DData)unsigned char ListLength; ListLength = 0;Y &= 0x1;X &= 0xF; /限制X不能大于15，Y不能大于1while (DDataListLength>0x19) /若到達字串尾則退出if (X <= 0xF) /X坐標應小于0xFDisplayOneChar(X, Y, DDataListLength); /顯示單個字符ListLength+;X+;/5ms延時void Delay5Ms(void)unsigned int TempCyc = 5552;while(TempCyc-);/400ms延時void Delay400Ms(void)unsigned char TempCycA = 5;unsigned int TempCycB;while(TempCycA-)TempCycB=7269;while(TempCycB-);/*/ void C