汽车倒车雷达系统设计

自动化控制应用系统设计报告书题目汽车倒车雷达系统设计院部名称龙蟠学院专业自动化班级组长姓名同组学生设计地点设计学时2周指导教师金陵科技学院教务处目录摘要..............................................................31绪论...........................................................51.1项目研究背景及意义.......................................52总体设计方案及论证.............................................52.1总体方案设计.............................................53硬件实现及单元电路设计.........................................63.1主控制模块...............................................73.2电源设计.................................................83.3超声波测试模块...........................................83.3.1超声波的特性........................................83.4超声波传感器原理........................................113.5测距分析...............................................153.6时钟电路的设计..........................................163.7复位电路的设计..........................................163.8声音报警电路的设计......................................173.9显示模块................................................184软件设计......................................................204.1主程序工作流程图........................................204.2中断处理程序............................................224.3超声波探测程序..........................................264.4蜂鸣器报警程序..........................................264.5延时程序................................................275调制及性能分析................................................286总结..........................................................297参考文献......................................................30附录............................................................31附件1：原理图...................................................31附件2：程序.....................................................32附件3：实物图...................................................42摘要汽车倒车雷达作为泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或更为直观的图形显示告知驾驶员周围障碍物的情况，在一定程度上减少了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时因前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野死角和视线模糊的障碍，提高了驾驶的安全性。本设计依托ATMEL公司的STC89C52单片机和超声波传感器，构架出汽车倒车雷达的感测系统；利用LED发光二极管表示传感器探测范围内是否有障碍物。当在探测范围内有障碍物时，发光管以一定频率闪烁，闪烁的频率和到障碍物距离成反比，距离越近频率越高；同时利用蜂鸣器提示报警，用声调的高低警示驾驶者与障碍物距离。关键词：倒车雷达超声波测距报警单片机DesignofwarningsystemforRadarinBackCarAbstract:ReversingRadaristhesafetyandassistantdeviceswhenparkingorreversingavehicle,itcantelldriverscircsaboutthearoundbarrierwithvoiceoramoreintuitivedisplay,releasethesurroundedvisitpuzzlefromdriverswhenparking,reversingandstartvehicles,andtohelpdriverscleanoffdeadendsandthelimitationofblurvision,improvethesecurityofdriving.TheDesignuseSingleChipSTC89C52ofATMELandUltrasonicSensormeasuredistancetoachieveUltrasonicReversingRadar;UsingLEDSensortodetectwhethertherearebarriers,whendetectingbarrierswithinthescope,theLEDwillblinkwithaconfirmfrequency,theblinkfrequencyofLEDisdeterminedbythedistanceofbarrier,thenearerdistanceandthehigherfrequencies.Atthesametime,TheVoiceAlarmwarning,detectingthedistance,anddemonstratethedistanceofbarrier.Keywords:ReversingRadarUltrasonicMeasureWarningMicroprocessor1.绪论1.1项目研究背景及意义：由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。2总体设计方案及论证2.1总体方案设计：本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键控制、四位数码管显示、报警等子模块。电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元,当测得的距离小于设定距离时，主控芯片将测得的数值与设定值进行比较处理。然后控制蜂鸣器报警。系统总体的设计方框图如图1所示。图1系统方框图电源超声波传感器模块4位数码管显示模块STC89C52主控制器模块蜂鸣器报警模块按键控制3硬件实现及单元电路设计3.1主控制模块：STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。主控制最小系统电路如图2所示。P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9(RXD)P3.010(TXD)P3.111(INT0)P3.212(INT1)P3.313(T0)P3.414(T1)P3.515(WR)P3.616(RD)P3.717XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40U1U1Y112MC20.1uFC30.1uFVCCGNDR1410KC110uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P37P23TrigEcho图2最小系统电路硬件电路总设计见图3，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件：STC89C52、超声波传感器、按键、四位数码管、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。其中D1为电源工作指示灯。电路中用到3个按键，一个是设定键,一个加键，一个减键。E1D2DP3C4G54H62H9F10A111H12B73H8DS1ABCDEFGDP1H2H3H4HR1100R2100R3100R8100R9100R10100R11100R12100ABCDEFGDPP10P11P12P13P14P15P16P17Q18550Q38550Q48550Q28550VCC1H3H2H4HR41KR51KR71KR61KP34P35P36P37546231SW1sw-灰色12P2GNDR151K12D1DVCCP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9(RXD)P3.010(TXD)P3.111(INT0)P3.212(INT1)P3.313(T0)P3.414(T1)P