基于单片机的小车防撞系统的方案设计书.docx

毕业论文（设计）题 目 基于单片机的小车防撞系统的设计Based on SCM car anti-collision system design物理与信息工程学 院电子信息科学与技术专 业07级1班学生姓名甘景昌学号070303049指导教师朱成全职 称讲师完成日期2011年4月教务处 制基于单片机的小车防撞系统的设计物理与信息工程学院07 级电子信息科学与技术070303049甘景昌指导教师朱成全讲师【摘 要】本文介绍了 AT89S51单片机的性能及特点， 设计了以其为核心的一种低成本、高精度、微型化、数字显示的汽车防撞报警器该防撞报警器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， 通过数显装置显示距离， 并由发声电路根据距离远近情况发出警告声对防范汽车倒车事故的发生具有重要的意义关键词】单片机 ; 超声波 ; 防撞 ; 报警1目录引言 31 系统设计的目标和任务 31.1 系统设计的基本要求 31.2 系统设计的思路 31.3 方案论证 3发送模块 3接收模块 32 AT89S51 单片机与超声波简介 42.1 AT89S51 单片机的概述 42.2 AT89S51 单片机的特点 42.3 超声波简介 52.4 基于 CX20106 超声波测距的调试 53 系统软件部分设计 53.1 超声波系统主流程图 53.2 超声波硬件设计与软件编程 623.2.1复位电路 ..................................................................................................................73.2.2显示电路 ..................................................................................................................83.2.3超声波发送与接收模块 ..........................................................................................83.2.4报警模块 .................................................................................................................94 调试及性能分析 .........................................................................................................................104.1硬件调试 ..........................................................................................................................104.2软件调试 ..........................................................................................................................104.3 测试结果与分析 ...............................................................................................................105 设计总结 ......................................................................................................................................11致谢 ................................................................................................................................................11参考文献.........................................................................................................................................11附录 1 电路原理图 .........................................................................................................................13附录 2 PCB 图 ................................................................................................................................13附录 3 程序 .....................................................................................................................................143引言随着现代化城市的发展，城市密度越来越大，城市交通越来越拥堵，人们对自身的生命财产安全越来越重视，在公路上车辆行驶的安全性也得到了更多的关注，能否在高速行驶公路上及时提醒司机驾驶安全也变得更加重要。

因此，设计一个小车防撞系统也就变得很有必要目前测量距离一般都采用波在介质中的传播速度和时间关系进行测量常用的技术主要有激光测距、微波雷达测距和超声波测距三种 [1] 超声波具有指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远的优点，因此经常用于距离的测量超声波测距主要用于建筑工地以及一些工业现场和移动机器人研制上，可在潮湿，多尘等环境下工作相对于其他技术而言，超声波定位技术成本低、工作稳定、精度高、操作简单等优点，非常适用于距离测量定位 AT89S51 为小车防撞控制系统提供了稳定、可靠的解决办法，充分利用它的片内资源，实现了超声波测距和报警 [2] 1 系统设计的目标和任务1.1 系统设计的基本要求本次设计的主要内容是设计一种基于单片机汽车防撞报警系统的硬件电路， 主要利用单片机对超声波传感器采集的模拟数据的处理及存储设计的基本要求：1.快速自动报警功能：当超声波传感器检测到汽车后方障碍物与汽车的距离小于安全值时，系统能快速进行声光报警2.准确地向终端报警：能够及时并准确地向司机进行报警，快速地实现安全检测3.实时检测功能：监测模块能实时采集汽车与后方障碍物距离的变化，将这些数据定时传送给单片机，有利于及时了解当前所处情况是否处于安全环境之下 [3] 。

1.2 系统设计的思路该系统分为监测部分与终端接收部分监测部分，通过超声波系统对碰到的障碍物进行检测，再通过单片机系统对接收到的数据进行处理，保证在终端能准确地接收信息，蜂鸣器同时工作；终端接收部分，终端通过单片机分析接收的相关信息，在 LED 上显示与障碍物的距离 [4] 1.3 方案论证发送模块方案 1：采用压电式超声波换能器压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的方案 2：采用反向器 74LS04 和超声波发射换能器 T 构成震荡器这种电路可以提高超声波发射强度，且电路简单，稳定性高方案 3：单电源乙类互补对称功率放大电路和 UCM — 40T 发射器 利用单电源乙类互补对称功率放大大路驱动发射器 [5] 经论证比较，三种方案差距不大，但鉴于用 74LS04 电路简单故选择方案 2接收模块方案 1：采用集成电路 CX20106A 它是一款红外线检波接收的专用芯片，考虑到红外常用的载波频率 38KHZ 与测距的超声波 40KHZ 较为接近， 可以利用它制作超声波检测接受电路， 且电路简单，灵敏度高，还有较强的抗干扰能力3方案 2：采用 uA741 构成两级放大电路，这是专用运算放大器，高增益，增益带宽积大，抗干扰能力强，可测距离远，精度高 [6] 。

经论证比较，虽然方案 2 相对方案 1 可测的更远，但方案 1 已可满足项目功能的要求，且方案1 电路结构简单，方便调试，故采用方案 12 AT89S51 单片机与超声波简介2.1 AT89S51 单片机的概述AT89S51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM — Flash Programmable andErasable Read Only Memory ）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业。