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1、 JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科毕业设计（论文）基于单片机的汽车防撞测距警报系统 学院名称： 电气信息学院 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 08东测控 姓 名： 陶银杰 指导教师姓名： 朱 雷 指导教师职称： 讲 师 2012年6月 江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文）基于单片机的汽车防撞测距警报系统摘要: 本文介绍了一种单片机控制的汽车防撞测距报警系统，此系统利用AT89C52单片机作为主控制器，结合超声波测距原理，通过发射和接收超声波信号，再由单片机进行数据处理，通过数码管显示距离，当超过设定的距离时蜂鸣器报警。该系统采用软、
2、硬结合的方法，具有模块化和多用化的特点。该论文对系统各个单元的原理进行了介绍。对组成的各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。此系统具有结构简单，精度高，使用方便等特点。 关键词：单片机；超声波 ；测距IAutomobiles Anti-collision Distance Alarm System Based on MUCAbstract: This article describes a microprocessor controlled car crash ranging alarm system, this system using AT89C52 microcontrol
3、ler as the main controller, combined with the principle of ultrasonic distance measurement by transmitting and receiving ultrasonic signals, and then by the microcontroller for data processing, through digitaldisplay distance, buzzer alarm when exceeds a set distance. The system uses a soft hard com
4、bination, modular and multi-use characteristics. The paper introduced the principle of the system unit. The composition of each system circuit chips were introduced, and described how they work. This system has a simple structure, high precision, easy to use features.Keywords: Single-chip microcompu
5、ter ；Ultrasonic wave；Measuring distance目录前言1第一章 系统设计方案31.1总体方案设计31.2方案的比较与确定31.3 方案的确定9第二章 系统硬件设计102.1 单片机最小系统102.1.1 AT89C52芯片102.1.2 复位电路122.1.3 时钟电路132.2 超声波发射电路和接受电路142.2.1 HC-SR04主要技术参数142.2.2 HC-SR04工作原理152.3显示电路152.4 报警电路152.5 L298N驱动电路172.6系统原理18第三章 系统软件的设计193.1系统软件实现功能193.2 主程序193.3 显示子程序和报
6、警子程序21第四章 系统调试与分析264.1 硬件调试264.2 软件调试264.3 数据测量与分析27结束语28参考文献29致谢31附录1 原理图32附录2 元件清单34附录3 源程序35附录4 实物图44江苏技术师范学院毕业设计说明书（论文）前言随着我国经济迅速发展，人民生活水平不断提高。汽车已经成为人们日常生活中必不可少的一部分，我国的汽车数量逐年上升，但是随着汽车驾驶员数量的逐渐增加也引发了一系列的问题。汽车的数量在大副攀升，交通拥挤状况也日趋严重，撞车、盗窃1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报警系统势在必行。
7、超声波测距法是最常见的一种距离测距方法2-4，应用于汽车的前后左右防撞的近距离和低速状况下。在汽车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性折射，反射，干涉，衍射，散射。汽车防撞报警器5将单片机的实时控制及数据处理功能，与超声波的测距技术、传感器技术相结合，可检测汽车运行中后方障碍物与汽车的距离及汽车车速，通过数显装置显示距离，并由报警电路根据距离远近情况发出警告声。 本课题把硬件电路和软件有机的结合起来，完成汽车行车、倒车报警系统的设计，能够了解单片机技术的现状，而且通过对电路系统的设计，学习掌握了数字电路从原理图到PCB版的全部过程，形成完善的设计思路以及思想
8、，并通过对汽车超声波报警器的软件设计的过程，锻炼应用C以及相关汇编语言等软件设计电路程序的能力为以后参与实际工作奠定良好的设计基础。由于计算机技术和高速设备的快速发展，数字化采集和分析的超声波信号的持续发展成为了可能。国内也出现了各种类型的数字超声波检测设备，并已成为超声波探测发展方向。厦门大学一些学者们研究的超声波回声剖面分析，该方法主要是在测距中通过两次探测求取回波包络曲线来得到回波的起点，这种方法处理后的超声波传播时间的准确性大大的得到改善。意大利Carullo等人推出了一种自适应的系统，使用一个特殊的发射波形，取得良好的回波包络和环境噪声估计，设置一定的回声开平电路，且采用自动增益控制
9、放大器的优点，通过这些措施来提高超声检测精度。此外，也有很多的文献研究，利用数字信号处理技术和小波变换理论来提高传输时间的准确性。这种研究已取得了良好效果。目前，计算机价格大幅度下降，采用非一体化超声波检测仪器，计算机可发挥它一机多用的各种功能，这种方法可以节约很多。过去那种全功能的仪器设置，还不如单独的超声仪，计算机可充分发挥各自特点。高智能化检测仪器只能满足检测条件，使用环境，重复性测试内容等基本情况一样，才可充分发挥其特有功能。仪器设计也应从实际情况出发，才能满足用户的要求。综上所述，我国超声波仪器的研制与生产，有较大发展，有的型号已超过国外同类仪器水平。第 44 页 共 44 页第一章
10、 系统设计方案1.1总体方案设计按照系统设计的功能要求，初步确定设计系统主要由晶振电路、复位电路、超声波发射电路、超声波接收电路、驱动电路、显示电路、报警电路组成。见系统框图1-1。图1-1 系统框图由于超声波发射与接收电路是整个系统最重要部分，因此确定一种好的设计方案关系到整个系统的精确性和安全可靠性。本设计通过多种方案比较，最后达到最佳方案确定。1.2方案的比较与确定方案一：40kHz的超声波发送脉冲信号由单片机的P1.0口送出，发出一系列的脉冲群，每一个脉冲群的持续时间大约为0.5ms左右。信号经过三极管放大，再经过阻抗匹配电路即变压器（变压器输入输出比为1：10）后，驱动超声波发射头，
11、发射换能器两端就加上了高电压，内部的压电晶片开始震动，经过压电换能器将发出40kHz的脉冲超声波。当超声波遇到障碍物时就会产生反射波，发射波返回到超声波传感器 7-8上，尽管发射部分的脉冲电压比较高，但是由回波引起的接受压电晶片产生的射频电压幅度近距离有几毫伏，远距离还不到几毫伏，由于在较远距离的情况下，声的回波很弱，因而转换为电信号的幅值也很小，为此要求将信号放大6000倍左右。信号经过放大整形电路产生一个负脉冲信号，使单片机产生中断。在接收端第一级，要求其放大倍数为了C945这62倍左右，所以选择只三极管，达到了放大倍数。第二三级选用了一枚集成放大器NE5532，它集成了两个放大器，可达到
12、预定放大倍数。方案二:由施密特振荡器和数字功放电路组成，由P1.0口发出的同步脉冲信号如图1-2。它启动振荡器，输出40kHz的高频信号，经整形及功放电路，加至发射换能器，发出40kHz的超声波。接收电路主要由回波放大接收及比较控制电路组成，如图1-2所示。图1-2 接收控制及接口电路初始，比较器A1同相端已经通过调整Rr，使其电压略高于2.5V。因此A1应输出高电平，但由于D1相位作用，A1输出低电平，即RS触发器的=0，Q=1， =1，= 0。当P1.0发出启动信号，在A点形成正脉冲，经N1反相，= 0，D1相位释放，= 1，Q=0，= 1（正跳），T0计数器开始计数。脉冲过后，= 1，=
13、1，Q=0，= 1。回波信号经放大滤波，送至比较器A1的反相端，它是叠加在2.5V电压上的交变40kHz的信号。它的前沿使A1输出低电平。=0，= 1，Q=1，= 0（负跳），即获得负跳沿信号，CPU响应中断，T0计数停，计数值N1送存RAM。由于发射探头和接收探头都是平行放置且距离较近，发射探头发射超声波时，接收探头会引起强烈的感应信号，因此必须将其隐去。当P1.0输出启动信号，主控同步脉冲加至比较器A2时，A2输出一个远大于2.5V的电压，经过D2降压后约为7.5V左右，加至A1同相端，又C2的延迟作用，A1同相端产生一定宽度和高度的方波，它的幅度和宽度均大于发射串扰信号，A1输出端即RS
14、触发器的端仍为高电平，这样串扰信号将被隐去。这段时间称为盲区，约2ms。方案三:（1）发射电路。发射电路由555多谐振荡器和数字功率放大器组成。采用555 多谐振荡器可以实现宽范围占空比的调节，并且电路设计简单占用面积小。如图1-3所示，由单片机P1.0口发出同步脉冲信号，该同步脉冲启动多谐振荡器，使其输出20kHz的高频电压信号，经过整形及功放电路加至超声波换能器探头，根据逆压电效应，产生振动频率为20kHz 的超声波。（2）接收电路。接受电路主要由回波放大接收电路及比较电路组成。如图1-4所示，首先调节可调电阻使比较器A1 同相端电位高于2.5V。由于D1输出低电平， 而反相器N 输出高电平，所以有RS 触发器的=0，=1，Q=1，=0当P1.0发出启动信号（如图1-3中（1）所示）经过微分电路形成的同步脉冲信号通过反相器N 的反相功能，=0，D1 箝位释放=1，Q=0，=1（正跳变），T0 计数器开始记数，脉冲经过之后=1，Q=0，=1。 回波信号经过放大滤波送至比较器A1的反相端，它是叠加在2.5V上的频率为20KHz的高频电压信号。如图1-3中的（3）所示，其前上升沿使A1输出低电平，=0，=1，Q=1，=0（负跳变）
