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1、. . . . 唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：超声测距单片机控制系统设计机电工程系09测控1班 系 别：_ 班 级：_姓 名：_指 导 教 师：_2013年5月30 日 . . . 超声测距单片机控制系统设计摘要随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量大幅攀升，交通事故频发，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预警系统势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，本文介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警系统。控制系统核心部分就是超声波测距仪和语音播报模块。本次设计所采用的单片机是STC89C52，它的CPU是8位的，具有体积小，精度高，价格
2、便宜的优点。超声测距模块采用的是HC_SR04，语音播报模块采用的是ISD1820。整个电路采用模块化设计，由主程序模块，显示模块，语音播报模块，超声波测距模块，延时模块等组成。由单片机提供10us以上的TTL电平触发超声波测距模块，由单片机计算超声波从发射到接收的时间差，从而计算出距离值，根据单片机设定的报警围决定是显示距离还是进行相应的语音播报。最后通过硬件和软件设计实现了各个模块的功能。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。最终结果表明，此设计能很好地完成汽车倒车预警的任务，并能正常显示距离和进行相应的语音提示，能较好地运用到实际生活当中。关键词：超声波传感器；单片机；安全预警系统 Des
3、ign of Ultrasonic Range Control System based on Single-chip Microcomputer AbstractAs social and economic development of the transport industry booming, the number of cars rose sharply,and frequent traffic accidents happened.For this situation, designing a fast response, high reliability and more eco
4、nomical vehicle collision avoidance warning system is imperative , ultrasonic ranging method is the most common form of distance ranging method. The thesis designs a reversing collision alarm system based on an ultrasonic distance measurement method. Control system consists of the ultrasonic range f
5、inder and voice broadcast module.Micro-controller STC89C52 is used in the design , it is an 8-bit CPU, with small size, high accuracy, low price advantages. Ultrasonic Ranging Module uses HC_SR04 and voice broadcast module uses ISD1820. The entire circuit is modular in design, containing the main pr
6、ogram module, display module, voice broadcast module, ultrasonic ranging module, the delay module and other components. The micro-controller provides more than 10us TTL level to trigger ultrasonic ranging module.The time difference from the transmitter to the receiver is calculated by the micro-cont
7、roller and then micro-controller calculates the distance value. Whether display or voice broadcast is according to alarm range set by the chip. Finally,we achieve the function of each module by the design of hardware and software.The relevant part is accompanied by the hardware circuit and program f
8、lowchart.Final results show that this design can well accomplish the task of vehicle reversing warning, and can properly display the distance.The design can be well applied to real life with achieving the corresponding voice prompts.Key Word: ultrasonic sensor; single-chip microcomputer; safety earl
9、y warning system 目录1 绪论11.1论文研究目的及意义11.2国外研究发展情况11.3论文研究容32 控制系统主要硬件的介绍42.1单片机STC89C52选型42.1.1 STC89C52简介42.1.2 STC89C52引脚介绍52.2 超声波测距模块选型72.2.1 HC-SR04介绍72.2.2 超声测距模块构成102.3显示器件的选型112.3.1数码管的选型122.4 ISD1820语音芯片介绍14 2.4.1管脚排列图14 2.4.2 芯片录音时间介绍142.4.3 实物图及使用说明153 硬件电路设计173.1单片机最小系统设计173.2超声波测距显示电路系统设
10、计183.3 超声波系统设计193.4 语音系统设计204 系统软件部分设计214.1 预警系统主体部分流程图214.2主程序及启动超声测距部分234.2.1 主程序的初始化234.2.2 启动超声测距模块及调用计算244.3 延时子程序244.4 数码管扫描显示程序244.5 中断子程序254.5.1 定时器T0计数溢出程序设计254.5.2 定时器T1中断扫描和启动模块254.6 距离计算和语音报警子程序265 实物性能测试285.1 单片机测试285.2 程序调试286 编程和下载软件的介绍296.1 Keil的简介296.2 Altium Designer 9.0的简介366.3 ST
11、C_ISP_V480的简介407 结论42辞43参考文献43附录1 源程序45附录2 电气原理图481 绪论1.1论文研究目的及意义汽车倒车系统即俗称的倒车雷达，是辅助泊车装置。在各种汽车倒车的时候，通过超声测距的原理，当遇到障碍物的时候，能反射相应的信号，根据单片机部设定的程序，计算出相应的距离，并进行相应的语音提示【1】。在日常的生活中，我们经常能看到小汽车的各种磕磕碰碰的事情发生，安全距离控制不当甚至有可能产生非常严重的后果，所以开发一种语音报警的汽车防撞预警系统势在必行，也是此次设计的主要努力方向，希望自己的产品有一天能真正应用到生活实际，造福全社会。无论是在施工的工地上，还是在日常的
12、停车场中，司机经常能听到各种相应的提示声音，比如，很快就到了，再倒一点，就差一点，从而对司机进行相应的指导，使司机师傅能正常的停在所在的位置，不至于造成不必要的损害。随着社会的发展，有车一族的发展势不可挡，尤其现在的女司机也是越来越多，由于女性开车本来就小心翼翼，而且驾车技术相比于男性还是有一定的差距，并且出于对妇女权益的保护，本设计还具有一定的人文情怀，从此出发点考虑，无论是在小汽车，还是在大客车，以至于在军事用途上都可以得到相应的应用和发展。有需求，就有市场，就可以大规模的生产，所以此次研究具有一定的探索意义，对以后倒车雷达的发展具有开创性的意义，但本次设计只是从简单的设计角度出发，很多器
13、件的选择不够精确，发展还有很多前景可挖掘。相信本设计在以后的实际生活中将会发生举足轻重的作用，对社会交通安全发展也将有开创性的意义，对于日益频发的交通事故有一定的抑制作用。系统电路主要采用集成器件构成，调试方便、外围元件少，成本低、电路简洁，利于商品化生产。 1.2国外研究发展情况倒车雷达，是汽车停车的时候一种辅助泊车装置，由探头、控制芯片和显示器件（或蜂鸣器）等部分组成。它能以语音提示告知驾车者周边被测物的情况，消除了驾车者开车、停车的时候所引起的不便，改善驾驶的安全性能。现在市面上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，将汽车的挡位推到R挡，启动倒车雷达，在控制芯片的作用下，由装
14、置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物后，产生向回传的一个信号，传感器接收到此信号后经控制器进行数据处理，近而计算出车与被测物体之间的距离，判断此物的位置，再由显示器显示距离并发出相应的语音提示，从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。整个过程，驾驶者无须回头便可知车后的情况，使停车和倒车更容易、更安全。 超声的研究和发展,与媒质中超声波的产生以及接收的研究有着密切的关系。1883年Galton首次制成了超声气哨,其基本原理是经压缩的气体通过一次狭缝喷嘴就会形成气流,圆形刀口由于气流的振动形成共振腔,就会产生超声波。自此之后，各种各样的汽笛和液哨等机械型超声换能器开始陆续出现。这类换能器成本
15、比较低,所以经过不断改进,至今仍在超声处理技术中广泛应用。由于超声波的速度相对于光速要小的多,其传播时间就比较容易检测,并且易于定向发射,方向性好,强度好控制,因而人类采用仿真技能利用超声波测距。超声波测距是一种利用声波特性，电子计数，光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法，它在很多距离探测应用中有很重要的用途,包括非损害测量，过程检测，机器人检测和定位以及流体液面高度测量等。在未来的发展中，超声波传感器作为一种新型的非常重要的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度多功能的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击
