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1、学校代码：10904学 士 学 位 论 文基于单片机倒车防撞报警系统的设计姓 名：齐侠学 号：20105130429指导教师：缑亚楠学 院：机电工程学院专 业：机械设计制造及其自动化完成日期：2014年5月18日学 士 学 位 论 文基于单片机倒车防撞报警系统的设计姓 名：齐侠学 号：20105130429指导教师：缑亚楠学 院：机电工程学院专 业：机械设计制造及其自动化完成日期：2014年5月18日.摘 要随着科学技术的快速发展，单片机将在汽车领域中的应用越来越广。本文对单片机汽车防撞报警系统进行了理论分析，利用单片机结合超声波测距来实现系统功能。利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能
2、器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。并且利用keil与proteus进行汽车防撞报警系统进行仿真，可实现上述功能，理论证明该系统能够简单、经济、有效的倒车防撞报警系统。关键词：防撞系统 超声波keil proteusAbstractWith the rapid development of science and technology, MCU will be more and more widely used in the
3、field of automobile. The automotive anti-collision alarm system in this paper, the single chip microputer are analyzed in theory, bining microcontroller to ultrasonic ranging system functions. Use of analog electronics, digital electronics, microputer interface, ultrasonic transducer, and the charac
4、teristics of the transmission of ultrasonic wave in the medium such as knowledge, using AT89C51 single-chip microputer as the core of low cost, high precision, miniaturization, and digital display hardware circuit and software design of the ultrasonic ranging method based on the design, the overall
5、scheme of the system is finally through hardware and software to achieve the various functional modules. The automotive anti-collision alarm system and use the keil and proteus alignment simulation, which can realize the function, theory to prove the system is simple, economic and effective reverse
6、collision warning system.Keywords: anti-collision system ultrasonic single- chip microputer Keil Proteus目 录第1章绪论1.1倒车防撞报警系统的研究目的及意义11.2国外研究现状及其发展11.3基于单片机倒车防撞系统的研究容2第2章系统方案设计2.1整体方案原理32.2 倒车防撞报警系统的功能要求32.3 倒车防撞报警系统中单片机介绍32.4 倒车防撞报警系统超声波的应用42.4.1 超声波介绍42.4.2超声波测距原理42.5倒车防撞报警系统显示与报警的介绍5第3章系统硬件结构设计3.1
7、系统硬件总电路构成及原理63.2 系统硬件电路构成63.3发射接收电路的设计方案73.3.1发送整体电路的设计73.3.2接收整体电路的设计83.4显示电路的设计93.5报警电路的设计10第4章软件设计4.1主程序的设计124.2超发射声波序的设计134.3 超声波的接收与处理134.4超声波汽车防撞电路的算法设计134.5 显示子程序和蜂鸣报警子程序14第5章利用KEIL与PROTUES软件联机进行仿真实验5.1 软件调试的方法和意义155.2 进行软件仿真模拟倒车防撞报警系统工作情况16第6章总结17参考文献18附录19附录119附录227致29第1章 绪论1.1倒车防撞报警系统的研究目的
8、及意义随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大幅攀升。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，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。汽车防撞预警系统能够成为驾驶员特别是货车以及公共汽车驾驶员的好帮手，可有效的减少和避免那些视野不良的大型汽车的如冷藏车、集装箱车、垃圾车、食品车、载货车、公共汽车等倒车交通事故1 3。基于单片机汽车防撞报警系统优点主要是，系统采用通用型单片机作为控制电路, 方便系统功能扩展。系统电路主要采用集成器件构成, 外围元件少、电路简洁、调试方便、体积小、成本低、抗干扰能力强，利于商品6
9、,7。1.2国外研究现状及其发展国外对于汽车倒车防撞报警系统的研究方案很多，有基于PLC的倒车防撞系统，有基于超声波倒车防撞系统，还有雷达倒车防撞系统 8，但这些设计都用了一些成本较高，特殊难购买的元件，使其难以推广。还有更为先进的美国戴姆勒克莱斯勒公司汽车倒车自动防撞系统，该产品结构主要是两个测距仪和一个影像系统，虽然比较先进但成本太高，而且戴姆勒克莱斯勒公司以及沃尔沃公司的防撞产品也有一些缺点：不能防止误操作。如你要超车，车的自动防撞功能测出两车的间距小于安全距离，自动防撞系统就会自动刹车。随着小型价廉微处理器技术的迅速发展，能够使得超声波测距传感器性能得到显著提升。可以通过单片机和超声波
10、特点，来设计一种汽车倒车防撞的报警系统，能够有效降低或防止汽车倒车状态引起的划伤、撞伤。一种基于AT89C51 的汽车倒车防撞报警系统，主要由控制系统模块、测距系统模块和显示报警系统模块组成，系统整体电路简单可靠，价格低廉，能耗较低，体积小等特点。抗干扰能力强，具备良好的稳定性19。本文主要研究以单片机为核心结合超声波测距的汽车防撞报警系统。本设计利用超声波通过测量其发送和接收的时间差，计算出障碍物的距离，利用单片机编程实现控制电路，使汽车在遇到危险时输出信号报警，提醒驾驶员注意,达到防撞的目的。1.3基于单片机倒车防撞系统的研究容首先选择某一频率的超声波，通过测量其发送和接收的时间差，计算汽
11、车与周围物体之间的距离，将距离作为单片机输入信号，与设置的安全距离进行比较，通过单片机编程实现比较过程，输出比较结果，当小于安全距离时，单片机控制LED灯亮并且报警器发出报警信号，以提示司机注意，达到防撞的目的。本设计主要做了如下几方面的工作：1.确定系统总体设计。包括测距、系统硬件、软件以及显示电路的设计。2.进行的LED显示电路、超声波测距电路等的设计对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。3.进行硬件系统设计，确定硬件系统的连接方式，对单片机部结构和工作情况做了充足的研究，了解工作原理。4.进行软件系统的设计，对于本系统，采用单片机汇编语言编写，了解定时器，中断以及延
12、时原理，总体上完成软件的编写。第2章系统方案设计2.1整体方案原理倒车防撞报警系统研究以单片机为核心结合超声波测距的汽车防撞报警系统。本设计利用超声波通过测量其发送和接收的时间差，计算出障碍物的距离，利用单片机编程实现控制电路，使汽车在遇到危险时输出信号报警，提醒驾驶员注意,达到防撞的目的。整体方案图如图2-1所示。单片机AT89C51发送模块接收模块LCD显示报警图2-1整体方案原理图该超声波测距系统由超声波发射与接收电路、单片机硬件接口电路、显示报警电路组成，下面主要通过各个模块的各种方案比较，确定设计的最终方案。该系统的核心部分采用性能较好AT89C51单片机。2.2 倒车防撞报警系统的
13、功能要求本设计要能够实现基本的防撞报警的功能，用红绿黄灯不同距离下的报警信号，在0.1-0.5米倒车距离红灯以及蜂鸣器报警，在0.5-1米倒车距离黄灯以及蜂鸣器报警，在1-1.5米倒车距离绿灯以及蜂鸣器报警。并且能够进行距离显示，以达到对异常状态进行提醒控制的目的。2.3 倒车防撞报警系统中单片机介绍AT89C51是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片含4KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128B的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密、非易失性存储技术产生，兼容标准MCS-51指令系统，片置通用8位中央处理器和Flash存储单元，置功能强大的微型计算机。AT
14、89C51提供了高性价比的解决方案， AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程19。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。2.4 倒车防撞报警系统超声波的应用2.4.1超声波介绍一种机械振动波，可以在气体 、液体和固体中传播，在空气中的传播速度为340m/s，与光波、电磁波相比是非常缓慢的。超声波具有方向性，即传播的能量比较集中，这一点与可听见的声波不同。另外，超声波在传播途中若遇到不同的媒介，大部分能量会被反射。应用其反射特性可将超声波应用于倒车防撞报警系统。2.4.2超声波原理超声波测距的基本原理同声纳回声定位法的原理是基本相同的，单片机给超声波发生器信号超声波发生器不断发射出40kHz超声波，超声波遇到障碍物后返回。超声波接收器探测到被反射的超声波后接收超声波，在并给单片机信号，在发射和接收之间存在时间差，该时间差便是超声波在车与障碍物间传播时间，由该时间便可算出汽车与障碍物间距离。 （2-1）其测距原理如图2-2所示。图2-2超声波测距原理图2.5倒车防撞报警系统显示与报警的介绍当T40-16发射出去
