基于AT89C52单片机倒车防撞报警系统设计.doc

毕业设计说明书毕业生姓名：专业：学号：指导教师：所属系（部）：二〇一〇年六月II 摘 要本文设计了一种汽车倒车雷达预警系统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，提高了驾驶安全性本文在设计汽车倒车雷达预警系统过程中，运用理论分析、电路设计等手段，完成了倒车雷达预警系统硬件和软件的设计本文在查阅、分析国内外倒车雷达系统相关技术的基础上，结合最新研究成果，对基于超声波测距的倒车雷达预警系统的研制进行了深入探讨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，构建了倒车雷达预警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可视倒车雷达预警系统的测距实现原理，分析了以AT89C52单片机为主控单元的系统硬件和软件设计，并对该系统进行了误差分析，给出了本系统的稳定性指标试验结果显示，该系统对室内有限距离的距离测量具有较高的精度，实现了倒车提示和距离报警功能，同时保证系统的可靠性和可行性关键词：倒车雷达；超声波测距ABSTRACTThe thesis introduces a kind of Car Reversing Aid-System in detail.The system adopted the technology of computer controll and Ultrasonic Distance-Measurement based on the currently Car Reversing Aid-System.The system alarmed in time through displaying the distances between obstacles and cars.It soluted the puzzle problem because the drivers looked around through the mirrors when they stopped or started the vehicle.The system would greatly solve the difficulties and meanwhile improve the driving safety.In this thesis analysis in theory,design of electronic circuit and experimental investigation on real time simulation system are employed to carry out the research.It realized the design of hardware and software.The thesis mainly analyzed deeply the research on the design of Car Reversing Aid.System.Firstly,according to the latest researches in domestic and foreign countries.the system consisted of the Distanee-Measurgment Module,Control Module mad Display or Alarm Module.The paper discussed the scheme of three module and selected the best system scheme in the paper.Secondly,it presented the theory and characters of Ultrasonic Distance-Measurement and analyzed in detail design of the hardware and sottware based on the AT89C52 mierocontroller.Thirdly the fuzzy control algorithm is proposed,the simulation is introduced into the system.At last,through the experiment and eITor analysis,it proved the stability of the system.To monitor its reliability,imitations of main Cases of the system have been carried out and stable instructions of strategic system have already been received,which veilfy its efficiency and feasibility.Key Words:Car ReversingAid-System;Ultrasonic Distance-Measuring目 录摘 要 IABSTRACT II第一章 绪论 1第一节 课题研究的背景 1第二节 课题研究的目的及意义 2第三节 目前国内外的研究现状 2第四节 超声波的特性及作用原理 3第二章 AT89C52单片机简介 4第一节 单片机基础知识 4一、单片机的内部结构 4二、单片机的基本工作原理 7第二节 单片机的分类及发展 8一、单片机的分类 8二、8位单片机的新发展 8第三节 单片机AT89C52的特性 9一、主要特性 9二、管脚说明 10三、振荡器特性 12四、芯片擦除 12五、特殊功能寄存器 12六、引脚号功能特性 13七、中断寄存器 13八、数据存储器 13九、定时器 13十、中断 14第三章 系统构建与方案设计 15第一节 系统设计要求 15第二节 系统构建 15第三节 系统方案设计 16一、测距系统方案设计 16二、超声波测距方案设计 18三、控制系统方案设计 19四、显示报警系统方案设计 20五、复位电路方案设计 22六、时钟电路方案设计 23第四章 系统硬件设计 25第一节 系统硬件设计思想 25第二节 测距系统设计 26一、超声波测距原理 26二、测量与控制方法 26三、超声波发射模块电路设计 27四、超声波检测接收电路 28五、CX20106A的原理与应用 28第三节 显示电路原理 30一、LED数码管 30二、LED数码管的显示方法 31三、74LS244芯片说明 32四、PNP三极管9012 33第四节 时钟电路 34第五节 复位电路 35第六节 电源电路 35第七节 温度补偿 36一、DSl8B20简介 36二、利用单片机AT89C52与DSl8B20构成最小测温系统 37第八节 硬件抗干扰 37第五章 系统软件的设计 39第一节 超声波测距仪的算法设计 39第二节 主程序 39第三节 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 42第四节 显示程序 45第五节 报警程序 47第六节 软件抗干扰 47总 结 49参考文献 51附 录 52外文资料 62中文翻译 68致 谢 73iv第一章 绪论第一节 课题研究的背景随着中国经济的持续增长和汽车价格的持续下降，越来越多的家庭拥有自己的汽车。

在享受汽车给我们带来的便利的同时，由于倒车而产生的问题也日益突出一方面汽车的数量逐年增加，公路、街道、停车场和车库拥挤不堪，可转动的空间越来越少；另一方面，新司机及非专职司机越来越多，因倒车引起的纠纷越来越多，车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰撞时有发生在2006年汽车事故的发生比例中，倒车引起的事故占28％，倒车已成为令人们头痛的一项任务，即使是经验丰富的司机也在抱怨倒车是件费力费神的事据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的30％，路面相关事故的50％，迎面撞车事故的60％改善倒车遇到的窘境被越来越多的人所关注，人们对汽车操纵的便捷性提出了更高的要求，希望有种装置能够解决汽车倒车给人们带来的不便，消除驾驶中的不安全因素，可将车快速准确地停放到指定的位置汽车倒车中存在的困难，其一是来自于驾驶者坐在驾驶座位上无法完全了解汽车四周特别是后方的环境驾驶者只能依赖后视镜观察后方障碍物，后视镜受其位置的限制，视野狭窄、清晰度差，根本无法达到倒车中后视的目的其二是倒车时驾驶者同时要兼顾车辆前方、两侧的情况，必须扭身回头观察车辆后面的情况，体力和脑力消耗过大，易产生不安全因素。

其三，倒车是一个复杂的工程，它依赖于驾驶者的驾驶经验、驾驶技巧及反应灵敏程度；任一环节出问题都导致驾驶员无法快速准确地完成倒车任务解决汽车的倒车难问题目前有两种思路，一是寄希望于汽车自动驾驶技术及其配套设施的日益成熟，目前这项技术仍处于研制开发阶段，短期内尚未推广应用；第二是采用简单的汽车倒车预警系统，但是传统的汽车倒车预警系统的功能简单，驾驶员仍然需要通过后视镜去判断车后的物体，以及通过估计汽车和车后障碍物的距离完成倒车任务本文研究的汽车倒车预警系统属于第二种思路，能很大程度地解决倒车难题，同时为汽车自动驾驶的研究应用奠定了基础第二节 课题研究的目的及意义在汽车电子领域中，倒车雷达(Car Reversing Aid System)全称“倒车防撞雷达”又称“泊车辅助装置”，它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，主要针对汽车倒车时无法目测到车尾的物体和距离车身的距离而设计开发的本课题设计的汽车倒车预警系统将为驾驶者提供一个倒车提示和距离报警，本课题的现实应用的意义在于：(1)将倒车自动化从被动防撞引向智能控制方向发展；(2)体现了“以人为本”的驾驶理念，倒车时驾驶者的视线可集中在前方，不需顾及车后状况，增加了倒车的安全性和可靠性，并且它的应用可减轻司机体力和脑力劳动的强度；(3)安全可靠的防碰撞预警，使驾驶者无论是白天还是夜晚都能实现安全倒车；(4)这一方案建立在安装小组件的基础上，避免对汽车整个车的影响，为应用和普及创造了条件，经济性较好，易于普及。

汽车倒车雷达预警系统的运用可极大地减轻驾驶者的体力、脑力劳动强度，降低倒车难度，避免驾驶员因方向感不强、判断和操作失误而引起的事故，同时它将对提高汽车智能化水平和最终实现汽车无人驾驶产生积极的意义第三节 目前国内外的研究现状超声波是指频率在20kHz～106kHz的机械波，波速一般为1500m/s，波长为0.01cm～10cm超声波的波长远大于分子尺寸，说明超声波本身不能直接对分子起作用,而是通过周围环境的物理作用影响分子，所以超声波的作用与其作用的环境密切相关超声波既是一种波动形式，又是一种能量形式，在传播过程中与媒介相互作用产生超声效应超声波与媒介相互作用可分为机械作用、空化作用和热作用随着科学技。