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1、 基于单片机的超声波测距倒车雷达设计 摘要随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒 车所引发的事故也越来越多。这些事故常常给驾驶员带来许多麻烦，因此，有助 于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。倒车雷达，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况。本文设计了一种利用超声波测距原理研究的高性价比倒车雷达，它可以提醒驾驶员进入警戒区域，同时进行声光报警。无须占用司机的视觉资源，使司机可以把全部注意力用于观察车前及车旁的路况。超声发射部分由AT89C51单片机产生10us的高电平信号，触发测距模块；系统接收部分由接收探头拾取反射回来的信号，
2、当接收电路接收到反射信号就中断AT89C51计数器停止计数，从而得到超声波从发射到接收信号的时间差，进而计算出车与后方障碍物之间的距离，指导司机安全倒车。关键词：倒车雷达，超声波，单片机，声光报警IVThe design of Ultrasonic ranging reverse radar based on SinglechipAbstract Along with the rapid development of economy of our country, more and more people have their own cars, as well as the parking
3、and reversing the accident caused will be increasingly. These accidents often bring many troubles to drivers, so, the reverse radar of help drivers parking and of reversing arise at the historic moment. Reverse radar, the automobile parking safety auxiliary devices, more intuitive to told the driver
4、 of around obstacles by voice or display. This paper designs a kind of using ultrasonic ranging principle research high performance-to-price ratio reverse radar；it can remind drivers entered exclusionary area, simultaneously the acousto-optic alarm. The radar need not occupy the drivers visual resou
5、rces, and can make the driver putting the whole attention to observe the passenger side of the front and roads. Ultrasonic launching 10us partly by AT89C51 produce the high level signal to triggering ranging module; System receiving part reflected by the receiving probe of the signal and when the re
6、ceiving circuit receives reflected signals will interrupt AT89C51 counter stop counting. Thus obtains from the launch to receiving signal ultrasonic lag between driving, and then calculating the distance between the obstacles to instruct driver safety reverse.Key words：Reverse radar，Ultrasonic，Singl
7、e-chip microcomputer，Sound-light ala目录前言1第1章 概论21.1 设计现状21.2 设计意义21.3 目前国内倒车雷达3第2章 系统整体结构设计42.1 系统整体结构框图42.2 超声波传感器介绍42.2.1 超声波传感器的特性7 2.3 超声波测距原理8第3章 系统硬件设计93.1 AT89C51芯片103.1.1 AT89C51芯片介绍103.1.2 AT89C51管脚说明.113.1.3AT89C51主要特性 133.2 电源电路133.3 复位电路153.4 时钟电路163.5 超声波测距模块HC-SR04173.5.1HC-SR04测距模块173
8、.5.2HC-SR04外型及特性183.6 74HC573芯片203.7 数码管显示及报警电路设计213.7.1 LED数码管显示213.7.2 语音报警22第4章 系统软件设计24 4.1系统主程序的设计24 4.2 测距模块的设计26 4.3 中断处理程序的设计26 4.4 显示及报警模块的设计27结论29谢 辞30参考文献31附录32 附录A:系统总电路图32 附录B:部分源程序33 前言 随着汽车的迅速增加，停车难已经是个不争的事实，狭小的停车场地常常令有车一族无所适从，稍不慎，则闯祸，烦事又烦人。虽然每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲区。因此迫切需要一个装置或系统来辅助倒
9、车过程，提高驾驶员倒车时候的准确性与安全性。而这个装置，就是现在已经被汽车行业广泛运用的汽车倒车雷达。本文所设计的倒车雷达预警系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物的距离而设计开发的。该系统将微型计算机技术与超声波测距技术、传感器技术等相结合，可检测在汽车倒车时，障碍物与汽车的距离。若检测到距离在应报警范围内，则通过LED发光二极管闪烁频率的高低来表示两者之间的距离，车辆离障碍物越近，LED闪烁的频率越高，并可根据LED闪烁频率的高低，配合使用声音为驾驶员示警，闪烁频率越高，则蜂鸣器发出的声调越高，反之则越低或者不发出声音报警。汽车倒车雷达虽然现在已经被广泛运用到汽车行业，但并不妨碍
10、本课题研究的存在性和科学性，其一是目前的倒车雷达技术并不是尽善尽美的，它也有它的不足之处；其二是实现倒车雷达的方式多种多样，只有反复研究，才能设计出更简单更符合实际需要的倒车雷达系统。1 第一章 概论1.1设计现状 倒车雷达又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。 倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的
11、距离，并做出提示。司机在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，从而计算出车体与障碍物之间的距离，再由显示器显示距离并发出警示信号，从而使司机倒车时不至于撞上障碍物。超声波倒车雷达系统一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到
12、及时警示，从而使驾驶者倒车时做到心中有数，使倒车变得更轻松。 1.2 设计意义随着汽车的迅速增加，停车难已经是不争的事实，狭小的停车场地常常令有车一族无所适从，稍不慎，则闯祸，烦事又烦人。虽然每辆车都有后视镜，但不可避免的都存在一个后视盲区。倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员驾驶车辆周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了使用死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。倒车雷达的发明是迫在眉睫的，是必不可少的设备。 1.3 目前国内倒车雷达的现状通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组
13、成。感应器发出和接受超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式等种。粘帖式感应器后有一层胶，可直接粘在后保险杠上：钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌进去：悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同，倒车雷达又可以分为数字式、颜色式和蜂鸣式等三种。数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接用数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确到1厘米，让驾驶员一目了然。经过几年的发展，倒车雷达系统已经过了数代的技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这几代产品都各有特点，目前使用较多的是数码
14、显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这3种。本文旨在设计一种以AT89C51单片机为核心控制芯片，高性价比的倒车雷达，系统成型后，经过专业技术人员论证后可推向市场。第二章 系统整体结构设计2.1 系统总体结构框图按照系统所需功能，系统硬件结构可以划分为三大主要模块：测距系统、控制系统以及显示和语音报警系统。系统总体结构框图如图2-1所示。图2-1系统总体结构框图其中测距系统有超声波发射、接收子系统构成；控制部分以AT89C51单片机为核心，其P2.0口输出10us的触发信号制超声波发射电路产生40KHz的超声波，利用外部中断监测超声波接收电路输出的返回信号；显示报警部分由显示系统及语音系统构成，其中
15、显示系统采用简单实用的3位共阳8段数码管。2.2 超声波传感器介绍 超声波是一种频率超过 20kHz 的机械波。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反射、折射、干涉、衍射、散射。超声波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特点，可产生较大力量，并且在不同的媒质介面，超声波的大部分能量会反射。利用超声波检测往往比较迅速，方便，易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。超声波测量在国防、航空航天、电力、石化、机械、材料等众多领域具有广泛的作用，它不但可以保证产品质量、保障安全，还可起到节约能源、降低成本的作用。超声波与光波、电磁波、射线等检测相比，其最大特点是穿透力强，几乎可以在任何物体中传播，了解被测物体内部情况。超声检测设备还具有结构简单，成本低廉的优点，有利于工程实际使用。近十几年来，由于微机技术、现代电子技术、信号处理技术以及超声波产
