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1、基于单片机的倒车防撞报警系统的设计 专业：2010级电气工程及其自动化（3）班 摘 要 本设计的基本容为基于AT89S52单片机的倒车防撞报警系统的设计。主要是结合了超声波的特点和优势，将AT89S52单片机和超声波测距系统结合成一体，设计出一种稳定准确可靠地倒车防撞报警系统。本设计的系统具有模块化和多用途的特点，因为采用了软件和硬件结合的办法。在本文中，采用了一种简单可行的三路测距原理搭建了防撞报警系统,并且对倒车防撞系统的设计及各部分的设计原理进行详细的分析 ，介绍了单片机的原理，超声波测距原理，HC-SR04模块以及它们的应用。利用这些原理，本系统最后可实现小车后方的全方位实时监控显示并
2、报警的功能，很大程度上解决了倒车泊车的安全问题。关键词 AT89S52，超声波，多路测距，倒车防撞 ABSTRACTThe basic design is based on the contents of this AT89S52 microcontroller reversing collision avoidance warning system design. Mainly a combination of ultrasound features and advantages, will combine AT89S52 microcontroller and ultrasonic ran
3、ging system as a whole, to design a stable and accurate and reliable parking proximity warning system. The system has a modular design and versatile features, because the use of software and hardware combination approach. In this paper, using a simple three-way ranging principle feasible to build a
4、collision warning system, and the design principles of the design of each part reversing collision avoidance system to conduct a detailed analysis of the principles of the MCU, ultrasonic testing from principle, HC-SR04 module and their applications. Using these principles, the system can achieve th
5、e final round the back of the car to display real-time monitoring and alarm functions, largely solve the security problem of reversing parking. Key Words AT89S52, ultrasound, multi-ranging, reversing crash绪论在当今社会不断发展的经济和工业科学技术的不断提升，汽车已经成为大部分家庭的一个成员。所以在使用过程中，特别是在新手驾车的过程中，汽车的安全问题就成为一个很大的问题。当大量的汽车在城市道路
6、行驶时，就会出现行车或倒车撞击事故，行车或者倒车的安全问题也越来越明显，给道路交通施加了更多的压力。在这时候一个倒车防撞系统的作用就突显出来了，可以减少不必要的汽车剐蹭或者交通事故，这样就可以减小交通压力，并且在汽车车倒车或者泊车的时候，防撞系统就可以辅助驾驶员操作，当驾驶员对车后方的障碍物无法目测或者判断的时候，系统通过测距并进行显示报警，在未发生安全事故之前主动提醒驾驶员采取措施，大大方便了人们的生活。目录ABSTRACT2绪论31 引言51.1 研究目的和意义51.1.1研究目的51.1.2研究意义51.2 国外现状61.3 本文研究的主要容62 总体方案62.1 整体设计与分析62.2
7、 各功能模块方案分析62.3 方案确定73硬件电路电路设计83.1 AT89S52单片机控制单元83.1.1 AT89S52单片机83.1.2 单片机引脚功能93.2超声波测距原理113.3 发射与接收电路设计12 3.3.1 HC-SR04模块12 3.3.2超声波发射电路16 3.3.3超声波接收电路173.4 显示报警单元设计183.4.1 系统显示电路设计183.4.2 系统报警电路设计193.4.3 复位电路203.5 供电电路204系统软件设计214.1 主程序流程图214.2 测距子程序流程图225硬件组装及调试236总结及展望26致26参考文献27附录1 总原理图28附录2 源
8、程序291 引言1.1 研究目的和意义1.1.1研究目的本设计包括控制模块，超声波模块，显示和报警模块组成，其中以单片机最为控制核心，应用HC-SR04超声波测距模块。设计出一款汽车倒车防撞蜂鸣报警系统，能根据倒车情况实时显示汽车与车后障碍物的距离。本设计简单，成本较低，稳定性良好，多应用于辅助夜间倒车，倒车入库以及能安全准确的停车到位。使其能够很好的减少驾驶员们在倒车过程中发生安全事故，特别是公共汽车及货车等大型车辆。 1.1.2研究意义 在当今社会，如此之快的经济增长速度，汽车行业也日益兴旺，这使大部分家庭拥有汽车成为可能，但是伴随而来的交通拥挤问题，撞车事故也越发严重，这样也增加了人们的
9、难以回避的经济损失和安全问题。针对这种状况，设计倒车防撞系统是一个很好的选择，并且系统应具备反应快，可靠性高并且较为便宜一系列特点，并且该系统还可以用在其他测距场合。通过对车后方以及驾驶员无法判断的地方进行实时测量且显示，设置一定的安全距离进行报警，给广大驾驶员解决困扰，提高驾驶安全性，并且通过设计锻炼了学生主动思考和自主创新精神和动手能力。1.2 国外现状 在以前的大量时间里面，人们主要研究的是汽车被动安全问题，既当汽车出现问题以后解决的方案，比如在方向盘或者其他地方装上安全气囊，或者在汽车前后装上保险防撞杠，或者在汽车的材料方面使用塑料，当撞车的时候来缓冲掉一些能量，来减轻损失。而现在人们
10、大量从主动性来研究汽车安全问题，汽车导航仪成为其中的代表，它可以实时的拍摄车后方的状况，然后通过屏幕显示让司机无时不刻掌握车的状况，但是这种设备比较昂贵，一些较便宜的车都没有安装这些设备。所以我们应该主动预防问题，研究方法来提高汽车的主动安全性能，就可能给人们带来更多福音。1.3 本文研究的主要容本文简述了HC-SR04超声波检测的一些基本原理，单片机的有效利用，通过编程实现我们预期的功能。在提出总体设计方案后，研究了整个系统的供电电路，发送接收电路，显示报警电路等，并且详细的介绍它们是怎么工作的，也介绍了系统软件的流程，实现系统应有的功能。 2 总体方案2.1 整体设计与分析此设计以AT89
11、S52单片机为控制中心，采用HC-SR04模块进行测距，发射探头与接收探头与单片机相连。在发射超声波的同时，进行计时且进行小时延，超声波在传播过程中碰到障碍物就会反射回来，接收探头接收到回波后，单片机就可计算出传播时间，根据时间则可计算出小车到障碍物的距离，当距离小于系统设定值，通过硬件电路进行显示报警。本设计对系统主程序，测距子程序，硬件的测距模块，显示单元，报警模块等进行了研究分析。2.2 各功能模块方案分析1. 单片机控制单元选择目前市场上有很多优秀的单片机可供选择，比如MCS51系列的单片机，拥有很高的性能，廉价并且技术成熟，在国领导着主流，占据国的电子主要市场。并且，与其配套的硬件开
12、发系统，软件技术也越来越成熟，可利用它开发出各种所需要的应用系统。还有一种常见的单片机，那就是ATMEL公司的AT89S52单片机，它同样具有MCS51系列的优点，并且它的存储方式为闪存，存储空间为8K。它的引脚和指令与80C51等产品通用，并且ATMEL公司高技术的制造，让单片机的存储数据不易丢失。并且AT89S52单片机拥有特殊的功能，可以进行在线编程，这样系统就可以随时下载单片机控制程序，所以本系统的控制单元决定采用AT89S52单片机。2. 测距传感器的选择用来进行测距的方法有很多种，介绍几种比较常见的方法，比如利用红外线的特性测距，根据反射回来的强度就可以判断碰到障碍物的远近，这样就
13、实现了测距。它的优点是使用制作方便安全，但是它的测量精度不高，方向性也比较差，测量距离不远。激光传感器的方向性和传光性特好，它是利用激光，对障碍物发射脉冲，遇到障碍物就大量的散射，部分的光被接收传感器接收以后，得到了光的传送时间计算出两倍到障碍物的距离，它的一半即为我们所要的测量距离。激光传感器拥有很远的测量距离，速度挺快，测量精度也很高，并且可以大围测量，可是它的特性威胁人们的安全问题，并难以制作。超声波是人们比较熟悉的一种东西，它也属于声波畴，但是它是超出了人类听觉的声波，其振动频率超过了20KHZ。它工作的时候需要通过换能在电压和超声波之间转换，超声波发射时，经过电平转换增加能量，发射探
14、头将电压变成超声波进行发射，而接收传感器接收到回来的超声波时，接收探头需要转换成电压送到单片机里面进行处理。超声波高频率的振动特性，使之不容易出现绕射，并且波长短，而且在传输过程中能量的消耗比较缓慢，这些特点都有利于测距1。特别在在中长距离测距中有很明显优势，相对于红外测距，超声波测距的精度较高，方向性好，但价格稍微贵了一点。经过对传感器的优缺点分析对比，考虑到安全性，成本，精度等综合因素，决定选用超声波进行测距。2.3 方案确定选定方案：本设计使用AT89S52为控制中心，而超声波发射探头则使用T-40，接收探头使用R-40，为了设计的的便捷采用HS-SR04为测距模块，所测距距离值由HS3
15、10561K三位一体共阳数码管显示，报警单元使用蜂鸣器实现。因为本设计为倒车防撞系统，只进行一路测距不能满足要求，所以采用三路测距，超声波第一路发射信号驱动连接在单片机P0.0口，第二路连接P3.4口，第三路连接P3.6口，与之对应的三个接收探头分别与单片机的P3.2,P3.5，P3.7口连接。因为只有一个LED显示屏，所以三路测距后得到的距离进行比较，显示距离最短的一路，当距离小于报警值的时候，由报警电路进行报警，且随着距离的减小，报警的频率逐渐增加。总系统框图如图2.1所示。 图2.1 系统框图3硬件电路电路设计3.1 AT89S52单片机控制单元 3.1.1 AT89S52单片机AT89S52单片机具备以下几个特点，4K字节flash片存储，高达128字节数据存储，配置32个I/O口，2个全双工串行通信口，5个中断源，具有看门狗电路，2个16位可编程定时计数器，片震荡和时钟电路，并且全程静态工作还配置了掉电模式2。下图3.1为AT89S52的引脚图。
