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1、2015届毕业生毕业设计说明书题 目: 基于单片机超声波测距仪汽车防撞系统 院系名称： 信息学院 专业班级： 电信1108 学生姓名： 顾豪贝 学 号： 201116910817 指导教师： 杨铁军 教师职称： 教授 2015年 5 月 29日III摘 要 随着汽车的不断普及，特别是中国汽车市场的不断扩大，由汽车带来的一系列问题一一显露，本文介绍的防撞报警系统为汽车的倒车报警装置的研究提供了一些可行性方案。本文设计的基于单片机超声波测距仪汽车防撞系统采用STC89C52为控制中心，超声波测距仪完成对距离的检测，测出距离以后将数据交给单片机处理运算（与设定的距离值进行比较判断），距离的值可以通过
2、按键设置（有效范围为2cm-400cm），设定值的大小通过数码管显示出来，当测定的距离小于设定值的时候，STC89C52便发出控制指令控制蜂鸣器发出报警声，从而达到报警防撞的目的。由于超声波测距系统具有不接触，受外界干扰较少的优点，所以在汽车的倒车技术研制方面得到了很广泛的应用。关键词： STC89C52 超声波测距仪 汽车防撞报警 Title Auto ultrasonic range finder collision avoidance system based on MCU AbstractWith the popularity of cars, especially Chinese c
3、ar market continues to expand, a series of problems brought by car of the one show, this paper introduces the research of anti-collision alarm system for vehicle reversing alarm device provides some feasible solutions. This design based on single chip ultrasonic rangefinder automotive anti-collision
4、 system uses STC89C52 as the control center, the ultrasonic range finder of distance detection, measure the distance after the data to the microcontroller processing operations (distance and set values of judgment), distance value can set the button (range 2cm-400cm), setting value the size through
5、the digital display, when the measured distance is smaller than the set value, the STC89C52 sends control command to control the buzzer alarm sound, so as to achieve the purpose of anti collision alarm. The ultrasonic ranging system has the advantages of no contact, less interference, so it has been
6、 widely used in the development of the technology of automobile reversing.Keywords STC89C52 Ultrasonic rangefinder Vehicle collision warning 目 次 1 绪论11.1所选题目背景1 2 方案设计和论证12.1方案设计 13 （正文第3章） Y（略）X （正文第X章） Y结论 Y致谢 Y参考文献Y附录A （必要时） Y附录B （必要时） Y图1 （必要时） Y图2 （必要时） Y表1 （必要时） Y表2 （必要时） Y注：1. 目次中的内容一般列出“章”、“
7、条”二级标题即可；2Y表示具体的阿拉伯数字；3. 目录前的页码采用罗马数字。列如：I、II。1 绪论11 所选题目背景超声测距是非接触检测技术，基本不受光、被测物颜色等影响，较别的仪器而言更加卫生，更耐潮湿和粉尘以及高温、腐蚀气体等恶劣因素，并且具有少维护、低污染、高可靠性、寿命长等特点。因而可应用于纸业、矿业、电厂、水处理厂、环保检测、食品（饮料业、食用油、添加剂、奶制品）、防汛、水文、空间定位、公路限高等行业中。能够在很多环境情况下进行距离在线标定，也可以直接用液位控制，而且能够设定差值，直接显示液位罐的液位高度、料位高度。所以，超声波测距技术在空气测距的特殊环境下有广泛的应用。用超声波检
8、测会比较迅速、方便、容易计算、易实现实时控制，且在测量精度方面可以达到工业实用的一般要求，因而为了使移动机器人实现自动行走，则必须安装测距装置，从而使其可以及时获取距离障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距技术在移动机器人研究上得到了广泛应用。由于超声波测距系统具有以上优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛应用。2 方案设计和论证2.1方案设计本设计包括硬件设计和软件设计两部分。模块分为数据采集、按键控制、四位数码管显示、报警等子模块。电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用
9、。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元,当测得的距离小于设定距离时，主控芯片将测得的数值与设定值进行比较处理。然后控制蜂鸣器报警。系统总体的设计方框图如图1所示。超声波传感器模块按键控制四位数码管显示STC89C52主控制器模块报警蜂鸣器电源图1 系统方框图 3 硬件的实现和单元电路的设计3.1主控制模块主控制最小系统电路如图2所示。 图2 最小系统硬件电路总设计见图3，从以上的分析可知在本设计
10、中要用到如下器件： STC89C52、超声波传感器、按键、四位数码管、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。其中D1为电源工作指示灯。电路中用到3个按键，一个是设定键, 一个加键，一个减键。图3 总设计电路图3.2电源选择电源部分的设计采用3节5号干电池4.5V供电。3.3超声波传感器模块超声波模块采用现成的超声波模块，该模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号;模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，
11、通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2。实物如下图4。其中VCC 供5V 电源，GND 为地线，TRIG 触发控制信号输入，ECHO 回响信号输出等四支线。图4 超声波模块实物图超声波探测模块HC-SR04的使用方法如下：IO口触发，给Trig口至少10us的高电平，启动测量；模块自动发送8个40Khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口Echo输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*340）/ 2，单位为m。程序中测试功能主要由两个
12、函数完成。 实现中采用定时器0进行定时测量，8分频，TCNTT0预设值0XCE，当timer0溢出中断发生2500次时为125ms，计算公式为（单位：ms）：T = （定时器0溢出次数 * （0XFF - 0XCE）/ 1000 其中定时器0初值计算依据分频不同而有差异。3.11超声波的特性声音是与人类生活紧密相关的一种自然现象。当声的频率高到超过人耳听觉的频率极限(根据大量实验数据统计，取整数为20000赫兹)时，人们就会觉察不出周围声的存在，因而称这种高频率的声为“超”声。人的听觉范围如图5所示。图5 人的听觉范围超声波的特性有：（1）束射特性由于超声波的波长短，超声波射线可以和光线一样，
13、能够反射、折射，也能聚焦，而且遵守几何光学上的所有定律。即超声波射线从一种物质表面反射时，入射角等于反射角，当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射现象，也就是要改变它的传播方向，两种物质的密度差别愈大，则折射率也愈大。（2）吸收特性声波在各种介质中传播时，随着传播距离的增加，其强度会逐渐减弱，这是因为介质要吸收掉它的部分能量。对于同一介质，声波的频率越高，介质吸收就越强。对于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收尤为历害，在液体中传播时吸收就比较弱，在固体中传播时吸收是最小的。（3）超声波的能量传递特性超声波之所以能在各个工业部门中得到广泛的应用，主要原因还在于比声波具有强大得多的功率。为什么有这么强大的功率呢?因为当声波进入某一介质中时，由于声波的作用使物质中的分子也随之振动，振动的频率和声波频率样，分子振动的频率决定了分
