目录目录1绪论.12系统组成及工作原理.22.1超声波测距原理 .32.2测速原理 .42.3报警器工作原理 .43系统硬件电路的设计.53.1系统总体电路构成 .53.2AT89C2051 单片机的性能及特点 .73.3超声波传感器 .83.4超声波谐振频率发生与调理电路设计 .93.5超声波回波接收与处理电路设计 .93.6显示电路和报警电路设计 .104系统软件的设计.114.1主程序设计 .114.2T0 中断服务程序设计.124.3外部中断 0 程序设计 .134.4超声波测距子程序设计 .144.5显示程序设计 .154.6报警程序设计 .165结论与展望.185.1结论 .185.2展望 .18参考文献.20致谢.21平顶山学院 2011 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防撞报警系统的设计 张部兴11 绪论绪论随着国民经济的高速发展，我国汽车的拥有量在大幅增加，造成道路拥堵，交通事故频发，给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。安全驾驶成为大家关注的焦点，其中汽车防撞系统(Collision Avoidance Sys-tem CAS)的设计和需求显得非常重要和迫切。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防撞报警系统势在必行。所谓的汽车倒车防撞预警系统即是俗称的倒车雷达，是汽车泊车辅助装置。在汽车倒车时，倒车雷达采用超声波测距原理探测汽车尾部离障碍物的距离，当汽车尾部离障碍物的距离达到探测范围时，倒车雷达通过数码管实时动态显示距离。当汽车尾部离障碍物的距离达到设定的安全警告值时，倒车雷达发出报警声，以警示驾驶员，辅助驾驶员安全倒车，为驾驶员的倒车安全提供保证和方便。因此有市场需求的产品，必然会带动产品的开发设计，现在市场上的的倒车雷达种类较多。几乎道路上的所有的中高档小轿车都配置有各种倒车雷达。需求的提高必然会迫使产品的技术不断更新。本文主要设计是一种新型的基于单片机控制的倒车雷达系统，该系统采用通用型单片机作为控制电路，方便系统功能扩展。系统电路主要采用集成器件构成，外围元件少，电路简洁、调试方便、成本低，利于商品化生产。平顶山学院 2011 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防撞报警系统的设计 张部兴22 系统组成及工作原理系统组成及工作原理本文设计的倒车防撞预警系统是由四路收发一体封闭(防水) 型超声波传感器及其超声波发射与回波接收电路、超声波电信号放大电路、单片机控制电路、LED 数码管显示电路和蜂鸣器声音报警电路组成。系统组成框图如图2-1所示。回波信号中断申请信号收发一体超声波传感器超声波发射与回波接受电路双四选一开关单片机控制电路LED 数码管显示电路声音报警电路超声波放大与整形电路通道选择激励脉冲图 2-1 倒车雷达系统组成框图当汽车倒车时由倒车换挡装置自动接通系统电源，系统上电复位，进入工作状态。单片机编程产生一串40 kHz的矩形脉冲电压，经四选一模拟开关加到超声波发射与回波接收电路，经放大驱动超声波传感器发射出超声波，同时单片机开始计时。发射出的超声波碰到障碍物后形成反射波，部分反射波返回作用于超声波传感器，经超声波传感器的声/电转换，变成微弱的电信号，该微弱的电信号经放大、整形产生负跳变电压，向单片机发出中断申请。单片机收到中断申请的信号后，立即响应中断，执行外部中断服务程序，停止计时，得到超声波发送和返回的时间T，计算出发射点离障碍物的距离S ，即： S = ( C T) / 2 。C 是超声波在空气中的传播速度，在常温25 时，C 约为346 m/s。若发射出的超声波在测距范围内未遇到障碍物，直到单片机定时中断产生，执行定时中断服务程序，选择下一路，依次按后左路、后左中路、后右中路、后右路的顺序继续发射和接收超声波，并经过计算处理。四路探测处理完毕，选择四路中测出的最小距离值通过LED数码管显示出来。当最小距离值小于预先设定的报警距离时，单片机接通蜂鸣器的电源，蜂鸣器发出报警声。若四路探测无回波中断申请，则显示“ . ”，表明在安全距离内没有障碍物，再继续下一轮循环探测处理1。平顶山学院 2011 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防撞报警系统的设计 张部兴32.1 超声波测距原理超声波测距原理超声波测距原理有两种方式：共振式和脉冲反射式。因为共振式的应用要求复杂，因此使用脉冲反射式，而本系统选用的是压电式超声波传感器。其超声波测距原理如图2-2所示。图2-2 超声波测距原理图图2-2中被测距离为H，两探头中心距离的一半用M表示，超声波单程所走过的距离用L表示，由图中关系可得：H=Lcos (2-1)=arctan(M/H) (2-2)将式(2-2)代入式(2-1)可得：H=Lcosarctan(M/H) (2-3)在整个传播过程中，超声波所走过的距离为：2L=vt (2-4)式中：v为超声波的传播速度；t为传播时间，即为超声波从发射到接收的时间。将式(2-4)代入式(2-3)可得：H=12vtcosarctan(M/H) (2-5)当被测距离H远远大于M时，cosarc tan(M/H)=1，于是式(2-5)变为：H=12vt (2-6)由此可见，要想测得距离H，只要测得超声波的传播时间即可2,3。2.2 测速原理测速原理汽车车速的测量是通过霍尔集成传感器来实现的。将装有永久磁铁的转盘的输平顶山学院 2011 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防撞报警系统的设计 张部兴4入轴与车轮的转轴相连，当车轮转动时，转盘随之转动，此时，转盘上的永久磁铁会经过霍尔集成传感器，从而在霍尔集成传感器的输入端得到一个磁信号，如果转盘不停转动，霍尔集成传感器便会输出转速信号。可以说，对汽车车速的测量实质上是