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1、基于单片机汽车倒车测距仪的设计基于单片机汽车倒车测距仪的设计 班 级 专 业 所 在 系 学 号 指导老师 目 录摘要1Abstract2第一章 绪论3第二章 超声波的介绍42.1超声波的发展史42.2 超声波的特点42.3超声效应52.4超声波的应用5第三章 单片机的介绍73.1 单片机的定义73.2 单片机的发展过程73.3 单片机的特点73.4 单片机的应用83.5 C8051F单片机的介绍8第四章 汽车倒车测距仪的硬件设计124.1 设计的思路124.2 设计的重点与难点124.3硬件设计的基本原理及原理图12第五章 超声波汽车倒车测距仪软件设计165.1 主程序编制及流程图165.2
2、 中断服务程序的流程图及编制185.3 显示距离子程序和延时子程序185.4信号处理程序195.5程序中有关存储器，寄存器及标志位的内容及用途22第六章 总结23参考文献24致 谢25汽车倒车测距仪的设计摘要：本文利用超声波传输中距离与时间的关系采用C8051F单片机进行控制及数据处理设计出了能精确测量点间距离的超声波测距仪，利用所设计出的汽车倒车测距仪，能比较精确测量车后障碍物距离。在分析国内外单片机汽车倒车测距仪相关技术的基础上，结合最新研究成果，对基于超声波测距的倒车测距系统的研制进行了深入探讨和研究。该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对其进行方案分析，构建了单片机汽
3、车倒车测距仪构架和设计方案,在硬件电路中，详细阐述了运用单片机技术实现的可视倒车预警系统的测距实现原理，分析了以单片机为主控单元的系统硬件和软件设计，并对该系统进行了试验和误差分析，给出了本系统的稳定性指标。关键词：C8051F单片机，超声波，LED,收发电路The design of car parking rangefinderAbstract:In this paper, using the relation of the ultrasonic transmission distance and time by C8051F MCU controlling and data proces
4、sing design capacity points that can accurately measure the distance between the ultrasonic range finder, using the design of car parking ranger, can more accurately measure the distance between the obstacle and vehicle.SCM car parking on the analysis on the basis of rangefinders related technologie
5、s, combined with the latest research results, Based on Ultrasonic Ranging System reversing conducted in-depth study and research. The system is divided into distance module, alarm system control module and display module, with respect to their program analysis, construction of the single chip archit
6、ecture and design of car parking ranger program; in the hardware circuit, described in detail the use of microcomputer technology to achieve Distance visual reversing warning system implementation principle, analysis based on single chip main control unit of the system hardware and software design,
7、and tested the system and error analysis, Given the stability of the system indicators.Key words: C8051F MCU Ultrasound, LED, Transceiver Circuit基于单片机汽车倒车仪的设计第一章 绪论汽车倒车测距仪能测量并显示车辆后部障碍物离车 辆的距离,同时用间歇嘟嘟声报警,间歇时间随障碍物距 离缩短而缩短。驾驶员不但可以直接观察被显示的距 离,还可以用听觉判断车后障碍物距离的远近。特别适 用于长车身车辆倒车。仪器共有三部分组成:监控器、 接线盒与探测器。 监控器由
8、单片计算机为核心的集成电路组成,发射 ,并接收频率稳定的40kHz超声波,根据发射信号与回波 信号之问的时问差计算障碍物与车辆后部的距离。监控, 器安装在驾驶室驾驶员便于观察的位置,面板上有3位 LED数码管显示器,清晰悦目,小数点固定在第一位数后, 显示单位 利用超声测距技术与单片机设计制作出超声波汽车倒车测距仪。该系统在常见的汽车倒车预警装置的基础上采用计算机控制技术和超声波测距技术，通过显示障碍物与汽车的距离并根据其距离远近实时发出报警，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，提高了驾驶安全性。目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且显
9、示距离也比较困难，操作使用也不是很方便，而本设计研究的测距器成本低廉，性能优良，市场前景极为广阔，对提高我国汽车工业实际水平，具有较大的时间意义，在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，并用数字显示出来，在倒车到极限距离时会发出急促的警告声，提醒驾驶员注意刹车。本设计可望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，另外还特别适用于夜间辅助倒车、倒车入库以及进入停车场停车到位，甚至还能防止盗贼扒车。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日
10、益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。 第二章 超声波的介绍2.1超声波的发展史2.1.1 超声波的含义当物体振动时会发出声音，科学家们将每秒振动的次数称为声音的频率，他的单位是HZ。我们人类耳朵能听到声波频率为20-20000HZ，当声波的频率大于20000HZ或小于20HZ时，我们便听不到。因此我们把频率高于20000HZ的声波称为超声波。2.1.2 国际方面： 自19世纪末到20世纪初，在物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，人们解决了利用电子学技术产生超声波的办法，从此迅速
11、揭开了发展与推广超声技术的历史篇章。 1922年，德国出现了首例超声波治疗的发明专利。 1939年发表了有关超声波治疗取得临床效果的文献报道。 40年代末期超声治疗在欧美兴起，直到1949年召开的第一次国际医学超声波学术会议上，才有了超声治疗方面的论文交流，为超声治疗学的发展奠定了基础。1956年第二届国际超声医学学术会议上已有许多论文发表，超声治疗进入了实用成熟阶段。 2.1.3 国内方面： 国内在超声治疗领域起步稍晚，于20世纪50年代初才只有少数医院开展超声治疗工作，从1950年首先在北京开始用800KHz频率的超声治疗机治疗多种疾病，至50年代开始逐步推广，并有了国产仪器。公开的文献报
12、道始见于1957年。到了70年代有了各型国产超声治疗仪，超声疗法普及到全国各大型医院。 40多年来，全国各大医院已积累了相当数量的资料和比较丰富的临床经验。特别是20世纪80年代初出现的超声体外机械波碎石术和超声外科，是结石症治疗史上的重大突破。如今已在国际范围内推广应用。高强度聚焦超声无创外科，已使超声治疗在当代医疗技术中占据重要位置。而在21世纪(HIFU)超声聚焦外科已被誉为是21世纪治疗肿瘤的最新技术。 2.2 超声波的特点(一) 超声波在传播时，方向性强，能量易于集中。 （二) 超声波能在各种不同媒质中传播，且可传播足够远的距离。(三) 超声波与传声媒质的相互作用适中，易于携带有关传
13、声媒质状态的信息（诊断或对传声媒质产生效应）。（治疗） 超声波是一种波动形式，它可以作为探测与负载信息的载体或媒介（如B超等用作诊断）。 声波同时又是一种能量形式，当其强度超过一定值时，它就可以通过与传播超声波的媒质的相互作用，去影响，改变以致破坏后者的状态，性质及结构（用作治疗）。2.3超声效应 当超声波在介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热的、电磁的和化学的超声效应，包括以下4种效应：机械效应。超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶的液化和固体的分散。当超声波流体介质中形成驻波时 ,悬浮在流体中的微小颗粒因受机械力的作用而凝聚在波
14、节处，在空间形成周期性的堆积。超声波在压电材料和磁致伸缩材料中传播时，由于超声波的机械作用而引起的感生电极化和感生磁化（见电介质物理学和磁致伸缩）。空化作用。超声波作用于液体时可产生大量小气泡 。一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡。另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸汽或溶于液体的另一种气体，甚至可能是真空。因空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭。破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压，同时产生激波。与空化作用相伴随的内摩擦可形成电荷，并在气泡内因放电而产生发
15、光现象。在液体中进行超声处理的技术大多与空化作用有关。热效应。由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。化学效应。超声波的作用可促使发生或加速某些化学反应。例如纯的蒸馏水经超声处理后产生过氧化氢；溶有氮气的水经超声处理后产生亚硝酸；染料的水溶液经超声处理后会变色或退色。这些现象的发生总与空化作用相伴随。超声波还可加速许多化学物质的水解、分解和聚合过程。超声波对光化学和电化学过程也有明显影响。各种氨基酸和其他有机物质的水溶液经超声处理后，特征吸收光谱带消失而呈均匀的一般吸收，这表明空化作用使分子结构发生了改变 。2.4超声波的应用超声效应已广泛用于实际，主要有如下几方面：超声检验。超声波的波长比一般声波要短，具有较好的方向性，而且能透过不透明物质，这一特性已被广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术。超声成像是利用超声波呈现不透明物内部形象的技术 。把从换能器发出的超声波经声透镜聚焦在不透明试样上，从试样透出的超声波携带了被照部位的信息（如对声波的反射、吸收和散射的能力），经声透镜汇聚在压电接收器上，所得电信号输入放大器，利用扫描系统可把不透明试样的形象显示在荧光屏上。上述装置称为超声显微
