基于STC89C52单片机控制的超声波汽车防撞系统

摘要随着科学技术的快速发展，超声波将在科学技术中的应用越来越广。本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。就超声波的传播特性，超声波换能器的工作特性、超声波发射、接收、超声微弱信号放大、波形整形、速度变换、语音提示电路及系统功能软件等做了详细说明.实现障碍物的距离测试、显示和报警，超声波测距范围30CM-300CM，精度在十厘米左右。这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升级，可以用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：测量液位、井深、管道长度等场合。可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人驾驶汽车、自动作业现场的自动引导小车、机器人、液位计等。关键词:STC89C52，超声波，传感器，LCD，测量距离AbstractAlongwiththescienceandtechnologyfastdevelopment,theultrasonicwavemoreandmorewillbebroadinthescienceandtechnologyapplication.Thisarticlehascarriedonthetheoreticalanalysistotheultrasonicsensorrangefinderpossibility,theusesimulationelectron,thedigitalelectron,themicrocomputerconnection,theultrasonicwavetransducer,aswellastheultrasonicwaveinmediumknowledgeandsoondisseminationcharacteristic,usestakeSTC89C52monolithicintegratedcircuitasthecorelowcost,thehighaccuracy,themicrominiaturizednumeraldemonstratedtheultrasonicwavedistancegaugethehardwareelectriccircuitandthesoftwaredesignmethodhasdesignedthesystemoverallconceptinthisfoundation,finallyhasrealizedeachfunctionmodulethroughthehardwareandthesoftware.Keywords:STC89C52,ultrasonicwave,sensor,LCD,Measuringdistance桂林电子科技大学毕业设计报告用纸目录1引言................................................................................................11.1课题背景............................................................................................................11.2课题设计的意义：............................................................................................11.3超声波测距在汽车上应用的介绍：................................................................12课题的方案设计与论证...................................................................32.1系统总体设计....................................................................................................32.2设计方案的论证................................................................................................53系统的硬件结构设计.......................................................................63.1单片机的选择....................................................................................................63.2发射电路的设计..............................................................................................113.3接收电路的设计..............................................................................................154系统软件的设计.............................................................................224.1超声波汽车防撞电路的算法设计.................................................................234.2主程序流程图..................................................................................................244.3超声波发生子程序和超声波接收中断程序..................................................265调试..................................................................................................285.1硬件调试..........................................................................................................285.2软件调试..........................................................................................................29总结..................................................................................................31致谢..................................................................................................33附录1：.................................................................................................35附录2：.................................................................................................37附录3：.................................................................................................391引言1.1课题背景随着经济的发展与汽车科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势。同时，随着汽车工业的飞速发展，汽车的产量和保有量都在急剧增加。但公路发展、交通管理却相对落后，导致了交通事故与日剧增，城市里尤其突出。智能交通系统ITS是目前世界上交通运输科学技术的前沿技术，它在充分发挥现有基础设施的潜力，提高运输效率，保障交通安全，缓解交通赌塞，改善城市环境等方面的卓越效能，已得到各国政府的广泛关注。中国政府也高度重视智能交通系统的研究开发与推广应用。汽车防撞系统作为ITS发展的一个基础，它的成功与否对整个系统有着很大的作用。从传统上说，汽车的安全可以分为两个主要研究方向:一是主动式安全技术，即防止事故的发生，该种方式是目前汽车安全研究的最终目的;二是被动式安全技术，即事故发生后的乘员保护。目前汽车安全领域被动安全研究较多，主要从安全气囊、ABS(防抱死系统)和悬架等方面着手，以保证驾乘人员的安全。从经济性和安全性两方面来说，这些被动安全措施是在事故发生时刻对车辆和人员进行保护，有很大的局限性，因而车辆的主动安全研究尤为重要，引出了本文研究的基于单片机的超声波测距系统。这个系统是一种可向司机预先发出视听语音信号的探测装置。它安装在汽车上，能探测企图接近车身的行人、车辆或周围障碍物;能向司机及乘员提前发出即将发生撞车危险的信号，促使司机采取应急措施来应付特殊险情，避免损失。1.2课题设计的意义随着现代社会工业化程的发展，汽车这一交通工具正为越来越多的人所用，但是随之而来的问题也显而易见，那就是随着车辆的增多，交通事故的频繁发生，由此导致的人员伤亡和财产损失数目惊人。对于公路交通事故的分析表明，80%以上的车祸事由于驾驶员反应不及所引起的，超过65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞。奔驰汽车公司对各类交通事故的研究表明：若驾驶员能够提早1S意识到有事故危险并采取相应的正确措施，则绝大多数的交通事故都可以避免。因此，大力研究开发如汽车防撞装置等主动式汽车辅助安全装置，减少驾驶员的负担和判断错误，对于提高交通安全将起到重要的作用。显然，此类产品的研究开发具有极大的实现意义和广阔的应用前景。1.3超声波测距在汽车上应用的介绍：超声波倒车测距仪(俗称电子眼)是汽车倒车防撞安全辅助装置,能以声音或者更为直观的数字形式动态显示周围障碍物的情况。其较早的产品是用蜂鸣器报警,蜂鸣声越急,表示车辆离障碍物越近。后继的产品可以显示车后障碍物离车体的距离。其大多数产品探测范围在0.4～1.5m,有的产品能达到0.35～2.5m,并有距离显示、声响报警、区域警示和方位指示,有些产品还具备开机自检功能。目前市场上还出现了具有语音报警功能的产品。这些产品存在的主要问题是测量盲区大,报警滞后,未考虑汽车制动时的惯性因素,使驾驶者制动滞后,抗干扰能力不强,误报也较多。汽车防撞雷达之所以能实现防撞报警功能,主要有超声波这把无形尺子,它测量最近障碍物的距离,并告诉给车主。其实超声测距原理简单:它发射超声波并接收反射回波,通过单片机计数器获得两者时间差t,利用公式S=Ct/2计算距离,其中S为汽车与障碍物之间的距离,C为声波在介质中的传播速度。本文介绍的超声测距系统共有2只超声波换能器(俗称探头),分别布置在汽车的后左、后右2个位置上。能检测前进和倒车方向障碍物距离,通过后视镜内置