HC-SR04超声波测距在倒车雷达的应用51单片机设计全过程

上海交通大学本科毕业设计（论文）上海交通大学基于51单片机的超声波倒车雷达设计Design of Ultrasonic Parking Sensor Based on 51 Single Chip Computer学 院： 电子信息与电气工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 蒋宇智 指导老师： 年 月 日摘 要倒车雷达又称为泊车辅助系统，是汽车安全辅助装置，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，解除驾驶员泊车和启动车辆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。超声波倒车雷达一般有超声波传感器、控制芯片和显示器组成。现在的市场上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，在控制芯片的控制下，由位于汽车车尾保险杠上的探头发出超声波，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芯片数据处理，判断出障碍物与车之间的距离，由显示器显示距离并发出警告提示音，从而使驾驶者倒车时做到心中有数。本文介绍一种基于STC89C51单片机的倒车雷达设计。整个系统由51单片机最小系统、LCD1602液晶、HC-SRO4超声波模块、DS18B20温度传感器、按键模块和蜂鸣器模块组成。超声波模块不断发送声波，实时回传测量信号给单片机，同时DS18B20模块也实时采集当前车内温度值，并兼顾超声波测距的温度补偿，用于提高测距精度。LCD液晶用于显示当前超声波测距值、温度值和设定的倒车预警值。当超声波测量距离小于预警值时，蜂鸣器鸣叫，发出提示音警告；反之，则蜂鸣器关闭。预警值可通过按键进行设定。关键词：倒车雷达 超声波 温度传感器 STC89C51ABSTRACTThe reversing radar, also known as the parking assist system, is a car safety assist device that can notify the driver of obstacles around the driver by sound or a more intuitive display, and relieve the trouble caused by the drivers parking and starting the vehicle. And to help the driver to eliminate the defects of blind spots and blurred vision, and improve safety.The ultrasonic reversing radar generally consists of an ultrasonic sensor, a control chip and a display. Most of the reversing radars on the market now use the principle of ultrasonic distance measurement. When reversing, the driver activates the reversing radar. Under the control of the control chip, the probe on the rear bumper of the car emits ultrasonic waves and encounters obstacles. Wave signal: After the sensor receives the echo signal, it is processed by the control chip to determine the distance between the obstacle and the car. The distance is displayed on the display and a warning sound is issued, so that the driver is aware of it when reversing.This article introduces a reversing radar design based on STC89C51 microcontroller. The whole system consists of 51 single chip microcomputer minimum system, LCD1602 liquid crystal, HC-SRO4 ultrasonic module, DS18B20 temperature sensor, button module and buzzer module.The ultrasonic module continuously sends sound waves and sends back measurement signals to the single-chip microcomputer in real time. At the same time, the DS18B20 module also collects the current temperature in the vehicle in real time, and takes into account the temperature compensation of the ultrasonic distance measurement to improve the accuracy of the distance measurement. LCD liquid crystal is used to display the current ultrasonic distance measurement value, temperature value and set reverse warning value. When the ultrasonic measurement distance is less than the pre-warning value, the buzzer will sound and a warning tone will be issued; otherwise, the buzzer will be turned off. The warning value can be set by pressing the button.Keywords: reversing radar, ultrasonic temperature sensor, STC89C51目 录第1章绪 论- 5 -1.1课题背景与研究意义- 5 -1.2倒车雷达的发展过程及现状- 5 -第2章系统总体设计- 8 -第3章硬件设计- 9 -3.1 STC89C51单片机- 9 -3.2 超声波测距模块- 13 -3.2.1 超声波测距原理- 13 -3.2.2 超声波测距实现- 15 -3.2.3 HC-SR04介绍- 16 -3.3 温度传感器模块- 17 -3.3.1 DS18B20简介- 17 -3.3.2 DS18B20构造- 19 -3.3.3 DS18B20电路- 22 -3.4 LCD1602显示模块- 23 -3.5 按键模块- 25 -3.6 声音报警模块- 25 -3.7 本章小结- 26 -第4章软件设计- 27 -4.1 软件方案概述- 27 -4.2 主程序设计- 28 -4.3 超声波测距程序设计- 28 -4.4 温度采集程序设计- 28 -4.4.1 初始化- 29 -4.4.2 ROM操作命令- 29 -4.4.3 数据处理- 30 -4.4.4 程序流程图- 31 -4.5 LCD1602程序设计- 33 -4.6 本章小结- 33 -第5章Proteus仿真验证- 34 -总 结- 36 -致 谢- 37 -参考文献- 38 -附录1：仿真电路图- 39 -附录2：原理图- 39 -附录3：C程序- 40 -第1章 绪 论近年来，随着汽车产业的迅速发展和人们生活水平的不断提高，我国的汽车数量正逐年增加，我国开始进入私家车时代，汽车的数量逐渐增加，造成公路、街道、停车场、车库等越来越拥挤，在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。增加汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。安全避免障碍物的前提是快速、准确地测量障碍物与汽车之间的距离。基于此，本文所设计的倒车雷达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的测距技术、传感器技术等相结合，可检测汽车倒车，其障碍物与汽车的距离，并根据障碍物与车尾的距离远近实时发出报警。1.1 课题背景与研究意义我国开始进入私家车时代，汽车的数量逐渐增加，造成公路、街道、停车场、车库等越来越拥挤，在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。增加汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。安全避免障碍物的前提是快速、准确地测量障碍物与汽车之间的距离。基于此，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的测距技术、传感器技术等相结合，可检测汽车倒车，其障碍物与汽车的距离，并根据障碍物与车尾的距离远近实时发出报警。1.2 倒车雷达的发展过程及现状自从 1886 年 2 月 9 日卡尔本茨发明了人类第一辆汽车，至今世界汽车工业经过了近127年的发展，当代汽车已经非常成熟和普遍了。汽车已经渗透于国防建设、国民经济以及人类生活的各个领域之中，成为人类生存必不可少的、最主要的交通工具，为人类生存和社会的发展与进步起到了至关重要的作用。当今，汽车已经成为人们生活中不可缺少的一部分，近年来，我国的汽车数量正逐年增加。在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。它给人们带来方便快捷的同时，也出现了许多问题。如越来越多的汽车使道路上有效的使用空间越来越小，新手也越来越多，由此引起的刮伤事件也越来越多，由此引起的纠纷也在不断地增加。原来不是问题的倒车也逐渐变成了问题。尽管每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲区，倒车雷达则可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性，减少刮、擦事件。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车