《基于单片机的倒车雷达的设计毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的倒车雷达的设计毕业论文（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 参考资料 基于单片机的倒车雷达的设计毕业论文基于单片机的倒车雷达的设计毕业论文 目录目录 摘要摘要 I I ABSTRACTABSTRACT IIII 引言引言 1 1 1 1 绪论绪论 2 2 1 1 设计倒车雷达的目的和意义 2 1 2 国外应用现状 2 1 3 本设计的特点 2 2 2 总体设计及基本原理总体设计及基本原理 3 3 2 1 系统的设计要求 3 2 2 整体方案的设计 3 2 2 1 基本原理 3 2 2 2 整体设计 4 2 3 模块的选用与设计 5 2 3 1 单片机的选用与论证 5 2 3 2 测距模块元件的选用与论证 5 2 3 3 温湿度模块元件的选用与论证 6
2、 2 3 4 显示模块元件的选用与论证 6 2 3 5 语音模块元件的选用与论证 7 2 3 6 报警模块元件的选用与论证 7 2 3 7 电源及烧写模块元件的选用及论证 8 3 3 系统的硬件设计系统的硬件设计 9 9 3 1 整体的硬件设计 9 3 2 每个模块的硬件设计 9 3 2 1 测距模块的硬件特点及外围电路 9 3 2 2 温湿度模块的硬件特点及外围电路 10 3 2 3 显示模块的硬件特点及外围电路 10 3 2 4 语音模块的硬件特点及外围电路 11 3 2 5 报警模块的硬件特点及外围电路 12 4 4 系统的软件设计系统的软件设计 1313 4 1 整体的软件设计 13
3、4 2 每个模块的软件设计 14 4 2 1 主程序 14 4 2 2 基础函数库 16 4 2 3 测距模块的软件设计 16 4 2 4 温湿模块的软件设计 17 4 2 5 显示模块的软件设计 19 参考资料 4 2 6 语音模块的软件设计 22 5 5 系统的仿真 调试结果系统的仿真 调试结果 2525 5 1 系统仿真结果 25 5 2 系统软件调试结果 26 5 3 系统硬件调试结果 27 结论结论 3232 致谢致谢 3333 参考参考文文献献 3434 附附录录 3535 程序 35 电路原理图 41 PCB 图 42 附表 43 参考资料 引言引言 本设计是基于单片机的倒车雷达
4、系统 属于嵌入式设计 论文共分为五个部分 主要阐述倒车雷达系统的设计背景 应用现状 总体设计 基本原理 软件设计 硬件设计以及最终设计结果 紧紧围绕着单片机嵌入式系统的设计思想 软件跟着 硬件走 硬件跟着功能走 在充分理解基本原理的基础上 通过阅读文献比较其他 人的设计 总结得出一种最优的设计方案 结合系统的需求和可行性 对系统进行 模块化的拆分 分成多个基本模块 然后在每个模块中进行元件的选择与比较 选 出性价比最高的元件 并且进行硬件电路的连接和软件设计 当然也要同时兼本模 块与其他模块之间在尺寸 位置及连接上的协调 设计中注意软硬件合理性 灵活 性和稳定性 第一章中主要介绍了倒车雷达的国
5、外应用现状 以及本设计突出的特点 第二 章中主要阐述了整体设计 模块划分 基本原理以及元件的选择 第三章以总分的 结构介绍了系统的硬件设计 第四章阐述了程序设计的原理以及程序流程 第五章 比较零散的展示了本次设计的结果 包括一些重要的仿真 测试 调试过程以及最 终的功能演示和 PCB 图 除此之外 我也在论文中把自己大学四年里所学到的一些实用的单片机设计技 巧与大家分享 希望本设计不仅可以让各位老师喜欢 也会有真正实际应用的价值 参考资料 1 1 绪论绪论 1 11 1 设计倒车雷达的目的和意义设计倒车雷达的目的和意义 倒车雷达这些年来逐渐的深入人心 如今的司机已经不再是一个特定的职业 开车已
6、成为人们普遍具备的一项基本技能 但是城市交通压力越来越大 如何在狭 小的地方安全的停车倒车成为人们日益关心的一个话题 倒车雷达应运而生 它的 出现可以帮助司机观察车后的视觉盲区 确保倒车的安全 倒车雷达本身也成为衡 量一辆好车的标准 因此对它的深入研究具有很强实用性 1 21 2 国外应用现状国外应用现状 如今的倒车雷达已经脱离早期的 倒车 请注意 和红外测距 现在一些基础 级的倒车雷达是通过判断距离发出不同程度的 嘀嘀嘀 声音 高端的一些具有摄 像头的后视功能 但是需要自己判断距离远近 当然还有更高端的倒车雷达具有 GPS 定位无死角全车监控 不过价格也会更高昂 1 31 3 本设计的特点本
7、设计的特点 本次的设计结合以前的很多设计方案 加上自己开车的亲身体会 即保留原本 的 嘀嘀 声 还加上三色 LED 灯报警 并且通过 LCD1602 液晶屏和 SYN6288 语音 芯片实时显示和播报距离 使距离数字化 更加人性化 为了解决超声波测距存在 的部缺陷 使用 DHT11 温湿度传感器 对距离数据进行温湿度校正 以应对汽车在 高温或大雾天气的倒车 还有最重要的一点 本设计十分严格的控制成本 主要元 件的成本价仅需 86 元 远远低于市场上的同类产品 不仅做到测距精准 使用方便 而且物美价廉 参考资料 2 2 总体设计及基本原理总体设计及基本原理 2 12 1 系统的设计要求系统的设计
8、要求 本次的设计是基于单片机的倒车雷达设计 要实现的基本功能是在汽车挂倒档 后 帮助司机监测车身周围视觉盲区的障碍物 及时警示司机 方便倒车的顺利进 行 其中 有基本的测距功能 用于最初的距离数据获取 是最基础最主要的数据 来源 有对距离数据的校正功能 通过获取周围的温湿度数据对测量的距离数据进 行校正 是数据准确性的关键 有显示功能 通过实时显示计算后的距离数据对司 机师傅进行提示 有语音功能 通过语音播报距离数据对司机师傅进行再次提示 与显示功能一起灵活组合方便司机对倒车时周围障碍物距离的感知 有报警功能 通过与设阈值的比较对司机倒车做出警示 提醒司机的注意 当然还有电源与程序 更新功能
9、为单片机的正常工作提供支持 除此之外 还要考虑到成本 硬件成品的尺寸 编程的难易程度 硬件的可扩 展性 稳定性等问题 从多个方面考虑选用最合理的设计方案以及最合适的元器件 2 22 2 整体方案的设计整体方案的设计 2 2 12 2 1 基本原理基本原理 超声波测距的基本原理 8 是基于超声波在空气中的传播特性来实现的 超声波 发射器向某一方向发出超声波信号 与此同时 打开计时单元开始计时 超声波在 空气中传播 遇到障碍物后被反射回来 超声波接收器接收到反射波就关闭计时单 元停止计时 记录超声波传播的时间为 t s 利用公式 求距离 s 其中2 cts c 为声速 11 障碍物 发射 接收 距
10、离 超 声 波 图 2 1 超声波测距示意图 参考资料 超声波是声波的一种可以在固体 液体 气体等介质中传播 介质密度越大 声速则越快 在空气中 声速湿度 温度 密度等不同因素的影响 本设计的应用 场景是在空气中 因此密度对声速的影响可以忽略 但是温度和湿度对声速仍然具 有不可忽视的影响 如零摄氏度海平面的声速约为 331 5m s 1193 km h 而当上 升到万米高空时 声速就变为 295m s 1062km h 与此同时若温度每升高 1 摄氏度 声速就增加 0 607m s 水蒸气分压每上升 133 322Pa 声速将提高 0 0021m s 10 温度越高 声速越大 温度湿度对空气的
11、影响详见附录 通过阅读研究以前的一些 文献 可以得出声速与温度湿度的关系如公式 2 1 2 1 P PwT v32 0 1 15 273 145 331 其中 Pw 是空气中水蒸气的分压强 等于水的饱和蒸汽压乘以相对湿度 T 是摄 氏温度 P 是大气压强 通过校正声速 使测出的距离数据更加准确 使系统可以 灵活的适用于各种不同温湿度的外界条件 增强了系统的准确性和稳定性 2 2 22 2 2 整体设计整体设计 通过分析系统的设计要求并且综合各个方面的因素 本系统主要按模块化的方 式进行设计 单片机主控系统负责程序的是顺序进行和主要数据处理 测距模块通 过超声波的收发以及对单片机定时器的控制 测
12、量出从发射超声波到接收到回波的 时间 t 从而进一步计算初次测量出来的障碍物距离 并非最终距离 通过温湿度 传感器 获取周围环境中的温湿度数据 再将数据代入公式 校正测出的距离数据 得到准确的障碍物距离 将数据送至显示模块和语音模块对司机进行提示 通过检 测是否超出阈值 对数据进行报警 由于是车载系统 所以供电单元采用 USB 供电 烧写模块也使用 USB 转 RS 232 串口进行程序的更新和下载 单片机主控系统 测温模块 语音模块 显示模块 电源及烧写模块 测距模块 报警模块 图 2 2 倒车雷达系统框图 参考资料 2 32 3 模块的选用与设计模块的选用与设计 2 3 12 3 1 单片
13、机的选用与论证单片机的选用与论证 本设计中选用的是 51 系列单片机 型号使用的时 STC89C52RC 该单片机是 STC 宏晶科技 公司生产的一款运算速率高 功耗地 抗干扰能力强的增强型 51 单 片机 代码兼容早期的 51 单片机 片上集成 512 字节的 RAM 用户应用程序空间有 8K 字节 方便编程 有 3 个 16 位定时器 计数器 方便用于超声波回波时间的测量 具有看门狗功能 有四组 32 个通用 I O 端口 方便外部设备的连接 具有 ISP IAP 即在系统可编程 在应用可编程 功能 不需要专门的编程软件和仿真软件 可以直接通过串口 RXD P3 0 TXD P3 1 与上
14、位机相连接 使用 STC 提供的 STC ISP exe 工具可以下载用户代码还可以进行串口的调试 图 2 3 STC89C52RC 单片机实物图 2 3 22 3 2 测距模块元件的选用与论证测距模块元件的选用与论证 本设计中选用的 HC SR04 超声波收发模块 是在多个可选的超声波测距模块选 择出来的 具有不可替代的优点 与同类型的超声波测距模块 KS103 相比 虽然 KS103 的精度高 1mm 量程大 1cm 800cm 但功耗大 价格高昂 至少要 100 元 并 不适合车载系统使用 而 HC SR04 精度 3mm 量程 2cm 400cm 功耗小 9 仅需 5 元 量程和精度也
15、可以完全满足倒车雷达系统的需要 经济又实用 同时它的驱动简单 且迅速 也满足车载倒车雷达对程序运行速率的要求 图 2 4 HC SR04 超声波收发模块实物图 参考资料 2 3 32 3 3 温湿度模块元件的选用与论证温湿度模块元件的选用与论证 本设计中选用的是 DHT11 来组成温湿度测量模块 以往的设计中常常会使用到 DS18B20 但是由于 DS18B20 仅有温度传感器 而本设计中需要用到温度和湿度的数 据 所以优先选用 DHT11 DHT11 不仅具有温度传感器还具有湿度传感器 可以同时 获取温度和湿度的数据 用来校正测量的距离数据 而且价格低廉 仅需 5 元 节 约成本 DHT11
16、 实物图如下 图 2 5 DHT11 温湿度传感器实物图 2 3 42 3 4 显示模块元件的选用与论证显示模块元件的选用与论证 本设计中选用的是 LCD1602 液晶屏显示距离数据 LCD1602 是一种广泛使用在 工业中的字符型液晶显示屏 能够同时显示 16 列 2 行即 32 个字符 而且 1602 中不 仅有 160 个建的字符发生器 CGROM 集成常用字型 可以完全满足用于所需的基本 字符 不包括中文 还有 8 个字符发生器 CGRAM 可以凭借自己的喜好和程序需要 定义一些简单的汉字 在点数允许的情况下 价格 7 元 1602 液晶显示屏的实物图 如下 图 2 6 QC1602A 液晶显示屏实物图 参考资料 2 3 52 3 5 语音模块元件的选用与论证语音模块元件的选用与论证 本设计选用的是宇音天下生产的芯片 SYN6288 ISD400 x 系列的语音芯片是现在 最常见的语音芯片 这一类芯片需要先将要播放的信息由录音部分录入到芯片中 再由播音部分播出 声音保真 抗干扰能力强 功耗小 以其广泛的应用可以说明 它的优点毋庸置疑 但是以 8 位的为例 如果使用半集成的语音录
