传感器及应用系统课程设计报告说明书范本.doc

轻工业学院传感器及应用系统课程设计说明书汽车倒车防撞警报系统设计姓 名：专业班级：学 号：指导教师：时 间：. z-汽车倒车防撞警报系统设计电子信息工程级班 指导教师：摘要：本文在查阅、分析了现有的几种不同的测距原理分析确定了超声波测距，并对基于超声波测距的倒车雷达预警系统的研制进展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，并分别对其进展方案分析，最终确定汽车倒车防撞警报系统的系统构架和设计方案；在硬件电路中，详细阐述了运用单片机技术实现的倒车雷达预警系统的测距实现原理，分析了以AT89S52单片机为主控单元的系统硬件和软件设计，并对该系统进展误差分析，使我们对于系统的各种性能有了进一步认识试验结果显示，该系统对有限距离的距离测量具有较高的精度，实现倒车提示和距离报警功能，其主要技术指标到达了系统设计要求关键词：倒车雷达 ；超声波 ；测距 目录1绪论………………………………………………………………………………12系统硬件电路设计……………………………………………………43 软件编程…………………………………………………………103.1控制电路………………………………………………………..123.3接收收电路……………………………………………………123.4语音报警电路…………………………………………………133.5显示电路………………………………………………………144结论……………………………………………..... …………………...15参考文献…………………………………………………………………161 概述改革开放以来，人们的生活越来越好，在满足根本的生活需求之后，对生活的质量有更高的要求。

在国家要想富先修路的号召下，公路的建立开展迅速，这也带动汽车的开展交通事故的发生越来越高，这就要求汽车安装汽车倒车防撞报警系统汽车防撞的关键技术是车辆测距技术和实时监控技术驾驶员凭借测距装置实时测量前后左右障碍物距离，通过警报系统或数码屏幕显示来了解汽车与障碍物之间的状态，从而防止因疏忽误判引起的碰撞事故本系统采用以以8051系列的AT89S52单片机系统为核心开发超声波测距系统系统硬件原理图如图1-1：发射驱动超声波接收信号处理单片机LED显示温度传感器信号处理图1-1系统框图报警电路系统硬件原理图1-1由超声波发射，回波信号接收，计时测量、数据处理和智能算法、显示和报警等构成整个系统由微处理器控制，根据“回波测距〞的原理设计的由超声波的发射电路发射超声波，超声波在空气中传播至障碍物后发生反射，反射的回波经空气传播给超声波接收换能器接收并转换成电信号，再经滤波、放大、整形后，输入到微处理器的外部中断口INTO处产生中断，计数器停顿计数，测出从超声波发射脉冲串时刻到接收回波信号时刻差，超声波在同温同介质中的传播速度由测温系统得知，将时刻差与声速相乘得出距离，并在显示系统上显示它的各局部电路的说明如下。

1) AT89S52 单片机系统是超声波测距仪的核心局部，主要任务有：控制一个 40KHz的脉冲驱动振荡电路，启动振荡电路工作，振荡电路振荡出与超声波发射器的固有频率一样频率，使换能器能最大效率工作；实现串Ca通讯；TO计时，完成测距数据的计算和处理软件除干扰2) 超声波发射电路作用是将振荡电路振荡出40KHZ的脉冲信号，信号幅值是18V(可调节)，脉冲信号将驱动超声波发射传感器，发射超声波3) 超声波接收电路主要包括微弱信号放大、电压比拟中断信号输出、温度测量电路等局部它是用来对接收到的回波进展放大和整形，即将回波信号转换成单片机的中断信号通过分析声速受温度的影响，设计温度测量电路，温度测量电路是实时测量出测量时空气中的温度，再将实时温度换成实时的速度，以保证测量距离的精度4) 通过显示电路将测距结果实时地显示出来2 汽车倒车防撞警报系统硬件电路设计系统由三大局部组成：〔1〕超声波发射接收电路；〔2〕单片机AT89S52租车系统控制电路；〔3〕距离显示电路和声光报警电路；控制单元由单片机AT89S52和周围器件构成AT89S52是一个8k字节可编程EPROM的高性能微控制器它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，因而是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活有效的解决方案。

在这个系统里，它的作用是形成用于超声波的发射控制、形成必要的时序、控制LCD字符的显示、控制继电器通断以及对采集到的数据进展运算2.1 控制电路AT89S52单片机最小系统由AT89S52单片机及其外围电路组成，是整个汽车倒车防撞系统的核心图2-1 单片机引脚图AT89S52单片机在高温环境中稳定性好，支持编程ISP，无需专用的编程器，方便调试.AT89S52单片机对很多嵌入式控制应用提供了一个高灵活有效的解决方案它的作用使形成用于产生超声波的40KHZ信号、形成必要的时序、控制LCD字符的显示AT89S52单片机各个引脚分布如图2-1所示，P1.4为控制超声波发射；P3.2接收超声波回波信号，TO引脚为信号输出供超声波传感器产生40KHZ共振频率的信号，使超声波产生共振；P18和P19为单片机自身的11.0592MHZ晶振；P9是复位信号：P17引脚输出报警信号；P3.2接温度传感器TEMP，测量温度，实时计算出距离；P00-P07引脚对应液晶显示屏的DBO-DB7，控制液晶屏的写入字符；T*D引脚控制写入下载程序；RD接蜂鸣器的WARN，当距离到达限定值就启动蜂鸣器，开场鸣叫报警，以提醒驾驶员注意倒车情况。

2.2 超声波的发射电路图 2-2 超声波发射电路超声波的发射电路是发射40kHz振荡信号40kHz振荡信号由555集成块和周围电路产生,然后送至放大电路驱动压电传感器发出一系列的脉冲群，每一个脉冲群持续时间大约为0.15ms 左右信号经过三级管放大,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1,发射换能器两端就加上了高电压,内部的压电晶片开场震动，经过压电换能器将发出40kHZ 的脉冲超声波发射电路如图2-2：2.3 超声波的接收和处理电路 当超声波遇到障碍物时就会产生反射波，反射波返回到超声波传感器上，尽管发射局部的脉冲电压比拟高,但是由回波引起的接收压电晶片产生的射频电压幅度近距离有1V，但是由回波引起下，声的接收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，由于在远的情况的回值的距离较小，波很弱，因而转换为电信号的幅度小，为此要求将信号放大，而且此时的信号要求将信号放大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62倍左右，应选用了B运算放大电路在B运算放大电路中，我们只选用了一个三极管即可满足要求。

经过一级兴旺后 ，为了去掉信号中的杂波，加了电容和一个电阻进展一次滤波紧接着是二级放大运算放大电路A为了满足承受超声波的接收和处理电路要求的放大倍数，在运算放大电路A中将放入两个三极管才能满足电路要求放大后的信号到LM567后再传入单片机单片机在承受到传入的信号后，计时停顿，这就完成了超声波的接收和处理图2-3超声波的承受与处理电路2.4 语音报警电路得到距离图 2-4 语音电路语音报警作为测量仪器的输出是一种很直观，易懂的形式，人机界面友好考虑到驾驶员在倒车时一般无暇顾及车上的仪表，注意力在车的前方，故设计采用了语音报警当车距离障碍物的距离小于一定*围使芯片将其当语音警报系统发出滴滴的叫声提醒司机注意平安这时，司机将及时注意显示器上的距离数字，从而使司机防止了车遇障碍物相撞图2-5 显示电路2.5 显示电路显示模块使用静态显示，这样可以提高单片机工作效率，同时提高显示亮度，在室外使用时方便使用者读取数据所谓静态显示，就是当显示*一字符时，相应段的发光二极管恒定地导通或截止例如7段显示器的a、b、c、d、e、f段导通，g、d、p段截止，则显示0这种显示方法的都需要有一个8位输出口控制对于51单片机，可以在并行口上扩展多片锁存器74LS573作为静态显示器接口。

静态显示器的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度高，控制系统在运行过程中，仅仅在需要更新显示内容时，单片机才执行一次显示子程序，这样大大节省了单片机CPU的时间，提高了单片机的工作效率；缺点是位数多时，硬件开销太大因此静态显示适合显示亮度要求高、位数不多的情况下使用本设计中的显示电路如图2-5其中七位段码由单片机P0口经过锁存器提供片选信号由单片机的74HC138提供2.6 温度传感器DS18B20 DS18B20 是美国DALLA S 半导体公司继DS1820 之后最新推出的一种改良型智能温度传感器与传统的热敏电阻相比,他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12 位的数字值读数方式可以分别在和内完成9 位和12 位的数字量,并且DS18B20 读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口) 读写, 温度变换功率来源于数据总线, 总线本身也可以向所挂接的DS18B20 供电, 而无需额外电源因而使用DS18B20 可使系统构造更趋简单, 可靠性更高他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820 有了很大的改良, 给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。

3 汽车倒车防撞系统软件设计3.1软件总体流程设计软件设计采用c语言编程，运用模块化程序设计思想，对不同功能模块的程序进展分别编程，以便移植或调用，这样使软件层次构造清晰，有利于软件的调试修改3.2系统软件实现原理按照本系统的测距需要，需要得到超声波的传输时间T和超声波的传输速度V进展TV运算以得到车子与障碍物的距离超声波的传输时间T:采用单片机的P1.1或P1.2控制振荡电路，振荡产生40kHz的脉冲串，再经过驱动超声波换能器发射超声波，同时采用计时器计时，当超声波接收器接收到回波信号时停顿计时，由此得出超声波的传输时间T0超声波的传输速度V:根据测温系统得到当时的车外问题温度t，经过温度与超声波速度的计算公式计算得到超声波的传输速度V测温模块有STC89S52RC与温度传感器DS18B20构成，在STC89S52RC计算得到超声波传输速度V后，会通过串口将该值输入到单片机AT89S52中以计算车子与障碍物的距离S3.3系统程序构建超声波测距系统软件局部采用模块化设计思想，将系统分为主程序、初始化处理模块、中断检测模块、延时处理模块、数据处理模块、测温模块和显示模块，其软件系统的主程序实现流程如图4-1调用初始化模块子程序，TO，*5045,串口进展初始化处理开场调用延时处理模块子程序，清发射位，延时2s，开场发射Pl.2 延时250us保证一个4KHz脉冲调用系统测距模块子程序调用系统测温模块子程序，计算超声波的实时速度值V调用中断检侧模块子程序TO开场计时开中断，等待INTO中断，读TO计时值调用数据处理模块子程序，计算测距距离调用显示块子程序将距离示模块显示完毕图3-1主程序实现流程4 总结与展望倒车防撞警报系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾的障碍物体而设计开发的。

警报倒车防撞警报系统在单片机技术与超声波。