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1、I 摘要 本文的内容是基于超声波测距的汽车倒车雷达系统的设计，主要是利用超声波的 特点和优势，将超声波测距系统和 STC89C52RC 单片机结合于一体，设计出一种基于 STC89C52RC 单片机的汽车倒车雷达系统。本系统采用软硬件结合的方法，包括电源模 块、单片机及显示模块、报警模块、超声波发射与接收模块，具有模块化和多功能化 的特点。该设计的原理是超声波发射器发射一连串超声波，遇到障碍物后反射回来， 由超声波接收器接收，只要能计算出超声波从发射到接收的时间，就可以通过计算子 程序得出汽车与障碍物的距离，当距离小于报警距离时，发出相应的声光报警。 论文概述了汽车倒车雷达系统的发展及基本原理
2、，阐述了超声波传感器的原理及 特性。对于系统的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距系统功能的基础 上，提出了系统的总体构成。通过多种设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系 统各个设计单元的原理进行了介绍。对组成各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了 它们的工作原理。论文介绍了系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。 关键词：汽车倒车雷达系统；STC89C52RC；超声波测距 II AUTOMOBILE-REVERSING RADAR SYSTEM Abstract The paper is based on the ultrasonic distance reversing colli
3、sion avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration STC89C52RC monolithic integrated circuit,including power supply module, SCM and display module, alarm module, ultrasonic transmitting and receiving module
4、s, STC89C52RC monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems.The design principle of ultrasonic launcher is a series of ultrasonic, encounter obstacles reflected, by the ultrasonic receiver, as long as you can calculate the ultrasonic from transmit
5、ting to receiving time, calculation and program can be used cars and obstacle distance, when the distance is less than the alarm distance, sends out the corresponding sound and light alarm. The paper outlines the development and the basic principles of ultrasound tests on the principles and characte
6、ristics of ultrasound sensors. Some of the main parameters for the system were discussed, and introducing ultrasonic ranging system functions basic, the overall composition of the system. Through multiple design comparison, the best designed program drawn, and various system design modules principle
7、s introduced. On the composition of the system circuit chip introduced and elaborated the principles of their work. Papers introduced system software architecture, through programming to achieve system function. Keywords:Keywords: Automobile-reversing radar system ;STC89C52RC; Ultrasonic ranging III
8、 目录目录 摘要 I AUTOMOBILE-REVERSING RADAR SYSTEM II 1 概述 1 1.1 国内外研究现状简述 1 1.2 设计的目的和意义.2 1.3 设计的任务和要求.3 1.3.1.设计任务 3 1.3.2 设计的技术要求 .3 2 课题的方案设计与论证 4 2.1 方案比较 4 2.2 系统整体方案设计.5 2.3 系统整体方案的论证 6 3 超声波测距的原理 .8 3.1 超声波测距的原理.8 3.2 发射接收时间对测量精度的影响分析 8 3.3 当地声速对测量精度的影响分析.9 3.4 测量盲区.9 4 系统硬件设计 .11 4.1 系统设计 .11 4.
9、2 芯片 STC89C52RC 介绍 11 4.3 超声波传感器15 4.4 超声波测距模块 HC-SR04 16 4.4.1、HC-SR04 的产品特点： .16 4.4.2、HC-SR04 的电气参数： .16 4.4.3、超声波时序图： 17 4.5 系统硬件电路的设计17 4.5.1 显示电路的设计 .18 4.5.2 报警电路设计 .19 IV 4.5.3 电源电路设计 .20 4.5.4 超声波接收电路设计 20 4.5.5 超声波发射电路的设计 21 5 系统软件设计 .24 5.1 超声波测距算法的程序设计24 5.2 主程序设计及其流程图 .26 5.3 超声波发送及接收程序
10、 .28 5.4 程序清单 .29 总 结 .36 致 谢 .38 参考文献 .39 附录 1 硬件原理图 40 附录 2 实物图 41 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 1 1 1 概述概述 1.11.1 国内外研究现状简述国内外研究现状简述 汽车倒车雷达在车挂倒挡时开始工作，由探头、主机、显示器和报警器四部分构 成，探头可以根据需要安装不同的数量，目前比较常见的是 4 探头(安装于后保险杠上)和 6 探头(2 前 4 后)的；除一般的放置位置外，显示器也可以替代原来的后视镜并兼顾这 两种功能，它可以显示多种信息。例如障碍物相对于车的距离、角度和车内外温度等 (视雷达档次而定)。以 4 探
11、头液晶显示屏的奥迪倒车雷达为例，它最远可以探测到 196m 外的障碍物，并可以显示出是由哪个探头探测到的，如果两个探头同时探测到 障碍物，则会以离车最近的障碍物为准，有些显示器上还带有“车载免提功能”，其 内有扬声器和麦克风，可以进行录音和放音。倒车雷达的提示方法也可以分为数码显 示、声音提示和语音提示等，以博视雷达为例，其背光可通过三色变换来警告危急程 度，声音提示则会通过急促程度的不同告诉驾驶员及时停车有些雷达还特别为喜欢 安静的驾驶员设置了静音开关。倒车雷达的接收方式可以分为有线式和无线式两种， 无线接收方式显然更省事，不必“走线”而拆装车内的原有装饰，也不受车型、车长 等因素的影响，其
12、价格自然也略高些。国外汽车倒车雷达预警系统早期大多采用红外 线的发射与接收原理，不属于雷达产品， 最大的缺点是红外线易受干扰，整个系统的 警示音常呈现不稳定的乱鸣状态，另外对深黑色粗糙表面物体的反应也较差。但更糟 糕的是，无论是红外线发射器或接收器，只要任何一方让一层薄薄的冰雪或泥尘覆盖， 系统就会失效。最近在欧美出现的一种电磁感应倒车雷达。在线路上套上一个环型的 感应圈，该感应圈放置在车后的保险杠内侧，从车外完全看不出有此装置。以感应车 后是否有障碍物。此种装置价格中等，并且完全隐密，但可惜的是，安装时必须卸下 保险杠，而且只能探测动态物品，当车在后退行进时，可探测到物体，但车一旦停止 后退
13、行进，则任何物体都不被认可。换言之，如有任何物品贴在后保险杠，当车一旦 停下再启动后，此装置并不会告知驾驶者后方有物品贴在保险杠，此车不能再后退等。 德国大众公司已经将超声波测距技术应用在倒车雷达上，并且具有前视和后视功能， 采用自举升压的方式驱动 8 路超声波传感器。 日本、美国和欧洲等国的大汽车公司都投入了相当的人力、物力，采用先进的毫 米波雷达、CCD 摄像机、GPS 和高档微机等制成安全预警系统，使用在其所开发的高级 汽车上。据海外媒体报道，戴姆勒-克莱斯勒公司日前成功开发出供商用车使用的电子 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 2 刹车系统，它与其他刹车系统的区别在于，其在卡车车头设
14、有雷达感应器，感应器在 车前观察四周环境，并将所有收集的信息交由一控制器加以处理，形成虚拟景象，再 借助演算法的辅助来判断所发生状况是否需要利用刹车。未来两三年内这种新型刹车 系统即可量产上市，但价格昂贵，其过高的成本限制了它应用的普遍性。随着我国汽 车产业的高速发展，近两三年我国开始进入私家车时代，交通事故发生的频率也在增 加，为提高汽车运行的安全性，倒车雷达预警系统不仅深受驾驶员的青睐，也逐渐成 为汽车电子产业中新的增长点。尤其是近两年来，倒车雷达成了商家的电子新爱，众 多生产防盗器的厂家纷纷涉足倒车雷达，处在我国汽车电子行业环境的繁荣背景下倒 车雷达已渐渐形成一个较大的行业，而且已呈现出
15、一派激烈竞争的态势。倒车雷达系 统经历了三个阶段，六代的技术改良，从早期的倒车防撞仪，只能测试车后有限范围 的障碍物，并发出警报，发展到根据距离远近程度分段报警，前两个阶段的倒车雷达 一般采用专用集成电路，功能较简单。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提 高，以及单片机价格不断下降和汽车电子系统网络化发展的要求，新型的倒车雷达都 是以单片机为核心的智能测距传感系统。要求倒车雷达连续测距并显示障碍物距离， 并采用不同间歇呜叫频率的声音报警提示距离，让驾驶员全神贯注地注视场景。汽车 电子系统网络化发展还要求作为驾驶辅助系统子系统的倒车雷达具有通信功能，能够 把数据发送到汽车总线上。如最为先进的
16、倒车雷达系统为“智能可视倒车雷达系统”， 它在车尾部撞上针孔摄像头，倒车时可以在 DVD 显示屏上显示车后的广角真实图像。 在近日上市的由东风汽车有限公司乘用车公司推出的全新一代轿车，最引人注目的是 它配备了倒车影像显示和 NAVI 卫星导航系统，这两项配置在同级别的轿车上可谓绝无 仅有，有效提升了轿车的档次，直接将高级别汽车的智能化从概念引入了应用。在驾 驶者挂入倒挡时，中控台上的液晶显示屏会自动切换画面，将车尾摄像头拍下的环境 状况展示在驾驶者眼前，最大程度地方便泊车，这项功能在夜间尤其具有价值。 目前市场上的倒车雷达品牌可谓是种类繁多，有铁将军、北华三松、固地、博视、 奇真、台湾俊邦、豪迪等几十种品牌，价格也是几百、上千元不等，有些厂家还根据 车型的不同，设计专用的倒车雷达。 1.21.2 设计的目的设计的目的和意义和意义 随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车 事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 3 安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题
