毕业设计(论 文)
基于单片机的倒车雷达系统设计
系 别 专 业 班级学号 姓 名 指导教师
自动化工程系 自动化工程 ******* ** **
2011年6月10日
东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 I 页 基于单片机的超声波倒车雷达系统的设计
摘 要
目前，随着人民生活的富裕以及政府汽车下乡等相关政策扶持，中国居民购买汽车的数量急剧增加，交通面临极大压力，车主由于实时路况有时不得不倒车改道另行，另一方面，泊车位的缺少让车主必须将车停靠在一些特殊路段。如果后视能力不足，容易引起追尾等交通事故。因此，提高车主的后视能力，研制汽车尾部探测障碍物的倒车雷达是必要的，也是发展趋势。
本文利用超声波近距离无接触测距的原理，设计了以AT89S52单片机为核心的倒车雷达系统。该系统由超声波发射模块、单片机处理模块、超声波接收模块、数码显示以及声光报警等模块组成。本文详细介绍了各模块的组成和原理，以及系统工作过程、硬件组成和软件调试。
本文共分为五部分，第一部分介绍了设计背景，第二部分是总体设计方案，接下来的三个部分分别对硬件和软件部分进行了详细介绍，最后一部分对毕业设计工作做了一个总结并提出进一步的工作。
关键词：AT89S52，超声波测距，倒车
东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 II 页 Design of Ultrasonic Vehicle Reversing System based on MCU
Author：Guo Peng
Tutor：Cai Ling
Abstract
In recent years， as the people's life and the government's Car Subsidy Program for Rural Areas and so on related policy support， the numbers of Chinese citizens buying cars sharply increased. The traffic face great pressure. Because of real-time traffic， sometimes owners of cars have to reverse the car to change their path. What’s more， the absence of the parking place makes the owners park the car in some special sections. If the cars have insufficient capacity of back vision， it”ll cause on such fundation of traffic accidents easily. Thus， improving the owner's ability of back vision， developing the system of reversing radar detecting obstacles is necessary and development tendency.
This article is based on the principle of ultrasonic detecting obstacles nearby without touching， designing the reversing radar systems based on AT89S52 singlechip. This system consists of ultrasonic emiting module， SCM processing module， the signal receiving module， digital display and the acousto-optic alarm etc module. This paper mainly introduces the composition and principle of each module in the system， and working process， the hardware composition and software debugging.
This paper is divided into five parts， the first part introduces the background of designing， the 2nd part is the overall designing scheme， the next three parts make a detailed introduction of hardware and software， the last part of the work makes a summary and puts forward further work.
Key Words :AT89S52 ，ultrasonic detecting ，reverse
东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 III 页 目 录
1 绪论 ...................................................................................................................................... 1 1.1 倒车雷达的研究背景及意义 ........................................................................................ 1 1.2 倒车雷达的发展现状 .................................................................................................... 2 1.3 论文的主要内容 ............................................................................................................ 3 2 总体设计方案 ...................................................................................................................... 4 2.1 超声波测距的相关介绍 ................................................................................................. 4 2.1.1 超声波测距原理 ...................................................................................................... 4 2.1.2 超声波测距的实际应用 .......................................................................................... 5 2.2 超声波传感器的相关介绍 ............................................................................................ 6 2.2.1 超声波传感器结构 .................................................................................................. 6 2.2.2 压电陶瓷超声波传感器 .......................................................................................... 7 2.2.3 超声波传感器原理 .................................................................................................. 7 2.2.4 超声波传感器系统构成及工作过程 ...................................................................... 8 3 系统硬件设计 ...................................................................................................................... 9 3.1 超声波发射电路 ............................................................................................................ 9 3.2 超声波检测接收电路 .................................................................................................. 11 3.2.1 集成电路CX20106A ............................................................................................. 11 3.2.2 超声波接收电路 .................................................................................................... 12 3.3 AT89S52单片机控制电路 .......................................................................................... 14 3.4 声音报警及LED显示电路......................................................................................... 16 3.4.1 声音报警电路 ........................................................................................................ 16 3.4.2 LED显示电路........................................................................................................ 16 4 系统软件设计 .................................................................................................................... 18 4.1 软件设计的要求 .......................................................................................................... 18 4.2 超声波测距的算法设计 .............................................................................................. 19 4.3 系统程序设计 .............................................................................................................. 20 4.3.1 超声波发送子程序 ................................................................................................ 20 4.3.2 超声波接收及中断子程序 .................................................................................... 21 4.3.3 单片机内部数据处理程序 .................................................................................... 22 4.3.4 声音报警和LED显示子程序............................................................................... 25 结 论 ...................................................................................................................................... 28 致 谢 ...................................................................................................................................... 29 参考文献 .................................................................................................................................. 30 附 录 ...................................................................................................................................... 31 附录A 倒车雷达系统的设计电路图 ................................................................................. 31 附录B 程序清单.................................................................................................................. 31 附录C 外文资料及翻译...................................................................................................... 34
东北大学秦皇岛分校毕业设计(论文) 第 1 页 1 绪论
1.1 倒车雷达的研究背景及意义
倒车雷达是一种辅助车主泊车或者倒车的装置，当车主将档位挂入倒档，启动倒车雷达系统时，它能通过发射和接收超声波来探测周围障碍物的情况，并以声音或者影像告知车主，帮助车主了解汽车尾部倒车情况，解除车主视角死角，提高驾驶的安全性，其利用的原理是超声波非接触测距技术。
众所周知，关于超声波的研究起于1876年人类首次有效地产生高频声波。这些年来，随着超声波技术的研究不断深入，再加上其具有高精度、无损、非接触等优点，超声波的应用变得越来越普及，多年来已在一些领域获得重要应用，而用于汽车倒车雷达却是近年来的事情，借鉴于一些生物通过自身发出的超声波来捕捉猎物的技能。
利用超声波作为探测猎物的技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御以及捕捉猎物的生存手段，也就是生物体发出不被人们所听到的超声波，借助空气媒介传播，由被捕捉的猎物或障碍物反射回来的超声波时间间隔长短判断猎物或障碍物位置的方法。由于超声波的速度相对于光速要小得多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定位发射，方向性好，因而人类采用仿真技能开始利用超声波测距。
汽车倒车防撞测距报警器，是我国八五期间重点开发的重大科研项目之一，也是汽车六大类汽车电子产品中的一种。其原理就是应用超声波无接触近距离测距，结合声波特性、电子计数和光电显示来实现的非接触式距离测量的方法。
近年来，我国居民拥有的私家车数量成几何式速度增长，与之相对应的交通拥堵和汽车停车位的缺少让车主倒车成为难题。超声波测距由于其能够进行非接触测量和具有相对较高的测量精度，越来越被人们所重视。就目前形势来看，汽车市场的快速发展将带动倒车雷达的发展。国内倒车雷达主流市场已经开始由高档汽车向中低档汽车发展，技术上向着单芯片功能的灵敏度更高、可视化发展，设备趋于小型化、人性化、智能化等方向发展。由此可见，超声波汽车倒车雷达系统将会在人类今后的生活中扮演越来越重的角色，为人类的发展作出重要贡献。