51超声波测距报警器

I课程设计说明书题目：51超声波测距报警器课程名称单片机设计专业班级电自11101学生姓名宋鹏飞班级学号43811614指导教师牛少杰日期2014.6.25宁夏理工学院毕业设计（论文）II摘要本文是基于STC89C51单片机为核心的车载防撞报警器的设计，分析了汽车倒车防撞系统的基本的设计原理。主要是利用了超声波的特点与优势，还将超声波的测距系统与STC89C51单片机结合于一体。该系统采用软、硬件结合的方式，硬件部分主要是由单片机硬件接口电路与超声波发射电路、超声波接收电路与数码管显示电路、电源电路与报警电路组成的，软件部分主要是由主程序和超声波发射接收中断程序、距离计算子程序和显示报警子程序等部分组成的具有模块化与多用化的特点。驾驶者只需要坐在汽车驾驶室就可以做到心里有数，极大地提高泊车和倒车的时候安全性与效率。关键词：单片机；防撞报警；超声波；宁夏理工学院毕业设计（论文）目录1绪论..........................................................................................................................................11.1项目背景及设计目标.......................................................................................................12超声波概述..............................................................................................................................22.1超声波基本理论...............................................................................................................22.1.1超声波发展史............................................................................................................22.1.2超声波的本质............................................................................................................22.1.3超声波的应用............................................................................................................33超声波测距方法与原理..........................................................................................................43.1超声波测距方法...............................................................................................................53.1.1方法种类介绍和说明................................................................................................53.2超声波测距原理与超声波传感器...................................................................................63.2.1超声波测距原理........................................................................................................64系统电路设计..........................................................................................................................94.1电路设计...........................................................................................................................94.1.1发射与接收电路设计方案........................................................................................94.1.2显示电路设计方案..................................................................................................104.1.3报警电路设计方案..................................................................................................124.1.4系统复位电路设计..................................................................................................134.2、硬件与软件设计.........................................................................................................144.2.1硬件设计..................................................................................................................144.2.2软件设计..................................................................................................................165总结........................................................................................................................................186参考文献................................................................................................................................187附录1系统原理图................................................................................................................198附录2实物图........................................................................................................................19宁夏理工学院毕业设计（论文）11绪论1.1项目背景及设计目标现代社会的汽车工业飞速发展，拥有私家轿车的人越来越多，带来的交通问题也日益严重。其中安全倒车是驾车技术水平不高或没有安全意识的开车人士最为担心的交通问题之一，如果稍不留神不仅会给自己或别人带来财产损失，还会造成激烈的争吵与纠纷，甚至也威胁到了驾驶员的生命安全。面对这样的情况与问题，倒车防撞报警器就被人们设计出来，依据声源或以直观的显示提醒驾驶员周围障碍物的分布情况，解决了驾驶员倒车和启动轿车时前后左右探视所引起的问题，并帮助驾驶员扫除了视觉死角和视野模糊的不足，提高了倒车安全性。第一代：倒车时通过人工智能声呐提醒。现在这样的倒车雷达只有小部分卡车与泥头车使用。司机只要挂倒车档，人工智能声呐就会响起，告知周围的人注意。某种意义上说，这样对司机毫无直接的帮助，这不是真正的倒车雷达系统，单纯地告知路人小心。该类产品价格低廉，但基本是淘汰的产品。第二代：使用蜂鸣器产生多种声音来告知驾驶员。在倒车时，蜂鸣器会发出“嘀、嘀、嘀”的响声，这便是倒车雷达真正的开始。如果倒车时车后一定距离内存在障碍物，蜂鸣器马上工作，蜂鸣声音越急，代表车辆离障碍物越近。因为蜂鸣器没有语音提示与距离显示，即使司机知道存在障碍物，也不能确定障碍物到底离车体有多远，所以对驾驶员帮助作用不大。第三代：数码波段显示倒车系统。这代产品相对于前系带比较，有显示车后障碍物离车辆距离的能力。显示车后障碍物与车辆两者距离方式有两种：一是数字显示方式；这种方式通过使用LED显示车辆与障碍物两者距离；二是用颜色来区别：绿色表示安全距离，黄色表示警告距离，红色表示危险距离。第三代的倒车雷达系统就比较先进了，但缺点为精确度较低、安装设计单一。第四代：液晶荧的屏动态显示。这代倒车雷达系统有质的飞跃，可以看清车体与障碍物两者实际距离与其图像。这类倒车雷达不需挂倒车档，一发动汽车，显示器会显现汽车图案与车体附近障碍物的距离，颜色清晰，外表美观，能直接地粘贴在仪表盘上，安装也很便利。但这一代倒车雷达灵敏度较低，抗干扰能力较弱，产生误报也频繁等。宁夏理工学院毕业设计（论文）22超声波概述2.1超声波基本理论2.1.1超声波发展史意大利科学家斯帕拉捷习惯晚饭后到附近的街道上散步。他常常看到，很多蝙蝠灵活的在空中飞来飞去，却从不会撞到墙壁上。这个现象引起了他的好奇：蝙蝠凭什么特殊本领在夜空中自由自在的飞行呢？为了弄清其中原委，斯帕拉捷做了一系列试验。先后蒙住蝙蝠眼睛和堵住蝙蝠鼻子，蝙蝠均能准确地分辨障碍物。只有当耳朵被堵住时，蝙蝠就不能分辨障碍物。斯帕拉捷的实验，揭开了蝙蝠飞行的秘密。后来人们继续研究，终于弄清了蝙蝠飞行奥秘。发现，它们依靠喉咙发出让人听不见的“超声波”，声音沿直线传播，碰到物体后就就好像光在镜子上产生反射现象。它们的耳朵接受到这种“超声波”，就能迅速做出判断，灵巧的自由飞翔，捕捉食物。2.1.2超声波的本质声波是声音的类别之一，属于机械波，是人们能感觉得到的纵波，频率大小范围为16Hz-20KHz。当声波的频率小于16Hz时就称为次声波，大于20KHz则叫做超声波。其中超声波是种波动形式，它能作为探测和负载信息的载体；超声波也是种能量形式，如果其强度超过一定程度时，它能与传播超声波媒质的相互作用，去影响，甚至破坏后者的状态，性质及结构（用作治疗）。超声波的反射、折射、衍射、散射在媒质中等传播规律，和可听声波的传播规律没有本质区别。但超声波波长短，达到厘米，甚至达到毫米。与可听声波相对比，超声波有多奇异特点：传播特性─超声波波长短，通常障碍物尺寸比超声波的波长长好多倍，因此超声波衍射本事极差，在均匀的介质里可以沿着直线传播，它波长越短，这特性就越明显。功率特性─声