哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1课题研究的背景和意义11.2国内外倒车雷达发展现状1第2章 主要元器件介绍32.1单片机AT89C51介绍32.1.1 AT89C51的功能描述32.1.2 AT89C51的主要特性42.2 超声波传感器5 2.2.1什么是超声波5 2.2.2超声波传感器特性52.2.3压电式超声波传感器8 2.2.4超声波传感器应用9第3章 倒车雷达原理103.1超声波测距原理103.2总体设计方案11第4章 单元电路说明144.1超声波发射电路144.2超声波接收电路144.3电源电路144.4语音播报及外围电路154.5报警电路154.6单片机复位电路设计16第5章 系统软件设计185.1系统程序总框图185.2主要编程设计18第6章 调试22第7章 误差分析24结 论26致 谢27参考文献28摘要 倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，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、倒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，提高驾驶的安全性。本设计利用ATMEL公司的AT89C51单片机、超声波传感器测距实现超声波倒车雷达。关键词：单片机 测距 超声波 倒车雷达Abstract Back-draft radar is the safety and assistant devices when parking or reversing a vehicle, it can tell drivers circs about the around barrier with voice or a more intuitive display, release the surrounded visit puzzle from drivers when parking, reversing and start vehicles, and to help drivers clean off dead ends and the limitation of vision blur, improve the security of driving. It is used that single-chip tehnology ultrasonicranging and sensor technology in the system. . Using Single Chip AT89C51 of ATMEL and Ultrasonic Sensor measure distance to achieve Ultrasonic Back-draft Radar.Key Words：MCU measuring distance ultrasonic sensor back-draft radar 第1章 绪 论1.1 课题研究的背景及意义 随着国民经济的不断发展和道路交通状况的不断改善，我国汽车保有量不断增加。但随着汽车数量的不断增加，一系列后续问题也随之产生。尤其是交通安全问题。据统计，由于车后盲区所导致的事故在中国约占30%，因此增强汽车的后视能力是十分必要的。据调差了解，绝大部分驾驶员都希望有一双能够发现汽车尾部障碍物的“后视眼”以增强倒车时的安全性，基于以上原因，汽车倒车雷达应运而生。倒车雷达全称叫做“倒车防撞雷达”，也可以叫做“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全的辅助装置。能以声音或显示告知驾驶员车后的情况，解决了驾驶员倒车或启动汽车时前后左右探视引起的麻烦，并帮助驾驶员解决由视觉误差引起的缺陷，提高驾驶安全性。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。通过感应装置发出超声波来判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、形状等信息。只不过由于倒车雷达的体积大小和实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并作出提示。司机在倒车时，倒车雷达也启动，在控制器的控制下，由车尾保险杠的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号。传感器接收到回波信号后，通过控制器进行数据处理，从而计算出车体与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置。再由显示设备显示并由报警装置发出警示。从而使司机倒车时不至于撞到障碍物。1.2 国内外倒车雷达的发展情况经过多年发展，倒车辅助系统已经过六代技术改良。无论是结构外观还是技术性能都有了长足的进步。“倒车请注意”！想必不少人还记得这种声音，这就是倒车雷达的第一代产品，现在只有小部分商用车还在使用。只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意。从某种意义上说，它对司机并没有直接的帮助，不是真正的倒车雷达。第二代“轰鸣器”这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时，如果车后1.8米1.5米处有障碍物，轰鸣器就会开始工作。轰鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。在第二代基础之上，人们又研究出了数码波段显示的倒车辅助系统。可以显示车后障碍物离车体的距离。如果是物体，在1.8米开始显示；如果是人，在0.9米左右的距离开始显示。这一代产品有两种显示方式，数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别：绿色代表安全距离，表示障碍物离车体距离有0.8米以上；黄色代表警告距离，表示离障碍物的距离只有0.60.8米；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到0.6米的距离，你必须停止倒车。第四代产品又有了一个质的飞跃，特别是荧屏显示开始出现动态显示系统。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离。第五代产品结合了前四代的优点，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知2米以内的障碍物，并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能，是目前市面上最先进的倒车雷达系统。第六代产品就是无线倒车雷达，全新无线液晶倒车雷达，融无线连接、 倒车雷达、彩色液晶显示、BP警示音、于一体。由于普通倒车雷达安装时，从车后雷达主机到车前仪表台上显示器要布一条线，这样要拆装车内的装饰板、胶条等，非常不方便。现在最新推出的第六代无线液晶倒车雷达，一举解决此问题，车后主机和显示器之间无线连接，方便快捷。更可在大巴、卡车等车身长的车上使用，使安装更容易。第2章 主要元器件介绍2.1单片机AT89C512.1.1AT89C51的功能描述AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案.VCC:供电电压GND:接地P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST：复位输入ALE/PROG: 当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN: 外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP: 当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于8K，四个I/O口全部提供给用户。可用12V电压编程，而且擦鞋时间仅需10毫秒。工作电压范围2.7V-6V，全静态工作。工作频率在0Hz-24MHz之间。AT89C51提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠地硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。P0口是三态双向口，统称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读、写操作。2.1.2AT89C51的主要特性与MCS-51 兼容4K字节可编程FLASH存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2.2超声波传感器2.2.1什么是超声波人们能听到声音是由于物体振动产生的，它的频率