基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计2(2)

1、基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计目 录1、引言32、系统组成及工作原理43、系统硬件电路的设计53.1超声波发射与回波接收电路53.2超声波电信号放大电路63.3单片机控制电路和显示、报警电路64、系统软件的设计74.1主程序84.2 T0中断服务程序94.3外部中断0服务程序104.4超声波发生子程序105、实现应用分析116、结 语12致词13参考文献14基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计机械电子专业学生 郑军超指导教师 王东峰摘要：先容基于单片机节制的倒车雷达体系，该体系采纳通用型单片机行为控制电路，便利的系统功用扩大。体系电路集中采用集成器件组成，外围元件少，电路

2、简练、调试简易、本钱低，利于商品化出产，本体系充分利用了单片机的本身资源，用软件编程发出超声波矩形脉冲，替代硬件的超声波产生电路，节约硬件成本。论文的内容是基于AT89C51单片机倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和AT89C51单片机结合于一体，设计出一种基于AT89C51单片机的倒车防撞报警系统。该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。 关键词：蜂鸣器、脉冲电压、AT89C2051单片机、LED数码管、倒车雷达Design of reverse collision warning system based on AT89C51 single

3、chip microcomputerStudent majoring in Heze University Tutor zhengjunchaoAbstract: Introduction based on single-chip microcomputer control of reversing radar system, the system adopted a common type of behavior control circuit, the system functions to facilitate the expansion of. Concentration circui

4、t system composed of integrated devices, less peripheral elements, concise circuit, debugging simple, low cost, to commodity production, the system makes full use of the microcontroller of the resource itself, with software programming sound wave of rectangular pulse, alternative hardware of the ult

5、rasonic wave generating circuit, save the cost of hardware.The contents of the thesis is the AT89C51 monolithic integrated circuit reverse collision avoidance system design based on, mainly using the features and advantages of the ultrasonic, ultrasonic ranging system and AT89C51 microcontroller int

6、egrates design based on AT89C51 reverse collision warning system. This system adopts the method of software and hardware combination, and has the characteristics of modularization and multi use.KEY WORDS: Buzzer, pulse voltage, AT89C2051 microcontroller, LED digital tube, reversing radar1、前 言 

7、通常，自动倒车防撞报警系统被称为倒车雷达的一种辅助汽车泊车的。在泊车时，倒车雷达显示的是车的后部与障碍物的距离，当车的后部与障碍物距离达到检测范围内时，倒车雷达是根据数码管实像动态显示距离的超声波测距原理。当车辆与障碍物达到设定的安全距离警告值时，倒车雷达发出警报声传达警告驾驶员并协助驾驶员安全倒车。现在生产的大部分高档车都配备倒车雷达，而且出于成本考虑，比如节约成本、经济型车、公交车等车辆都没有配备倒车雷达。有市场需求的产品，必然导致产品的开发和设计。有很多种反向雷达电路。本文介绍了一种基于单片机的倒车雷达系统，作为控制电路，便于系统功能的扩展。该系统电路主要由一个集成的器件组成，外围元件少

8、，电路简单，调试方便，成本低，有利于生产的商品化。 2、系统组成及工作原理   倒车防撞预警体系组成是由四收发器关闭（防水）超声波传感器和超声波的发射与接收电路、超声波电信号放大电路、单片机控制电路、LED数码管显示电路和蜂鸣器声音报警电路各原件相互协调完成。系统组成框图如图1所示。当汽车倒车时由倒车换挡装置自动接通系统电源，系统上电复位，进入工作状态。单片机编程，产生一个字符串的40千赫的矩形电压脉冲，四个选择了模拟开关，加入到超声波发射和回波接收电路，放大到驱动超声波传感器发送超声波，在同一时间，单片机在开始的时候。放射出的超声波遇到障碍后形成反射波，部分反射

9、波返回到超声波传感器，然后经过其将声/电转换成微弱信号，将微弱的电信号进行放大，并将其形状为单片机产生负电压。在接收到中断信号后，单片机立即响应中断，执行外部中断服务程序，停止定时器，获取超声波传输的时间和返回，计算距离从起始点的障碍，计算距离（S）从起始点的障碍，即：S=(CT)2。超声波在空气中的传播速度为C，在常温25时，C约为346 ms。如果发射的超声波的范围没有遇到障碍，直到单片机的定时器产生中断，执行定时中断服务程序，并选择一个路径，然后按左上、左中后，正确的道路后，经过右序列继续发射和接收超声波，通过计算。四路检测处理完成后，选择最小距离测量的四种方式通过数码管显示。当最小距离

10、值小于预设报警距离时，单片机与蜂鸣器的电源连接，蜂鸣器发出报警声。如果四路检测没有回音中断请求，则显示-显示，在一个安全的距离没有障碍，然后继续下一轮的周期检测处理。3、系统硬件电路的设计3.1 超声波发射与回波接收电路 超声波放射与回波回收电路的作用是提高推动超声波传感器的脉冲电压幅值，高效率的使电声进行转换，使得超声波的放射距离增大，并经过接收或发出一体的超声波传感器将回收的超声波变化为微弱的电信号。超声波放射和接收回波电路如图2所示（图1路，另三条与路相同）。EFR40RS是接收发出一体封的锁(水无法浸透)型的超声波传感器，此中间频率f0=(400±10)kHz，-3 dB带宽

11、的数值为1 kHz。驱动的电压的峰值为60到150 V。CD4052是双路4选1模拟的开关，单片机的P34和P35端口显示选通的信号，单片机的P33端口输出一串40 kHz的脉冲电压，将CD4052的X路接到选通的开关三极管Q1基极，经过脉冲变压器T1增加到达到100 VP-P上下，使超声波传感器efr40rs超声辐射。脉冲的脉冲电压的幅度直接影响距离的距离，并且它应该被用于在超声波脉冲变压器。该超声波反射由收发信机对原来的封闭型超声波传感器的电脉冲信号进行了检测。由于回波电信号的幅值小，VD3和VD4二极管截止，该信号不会通过T1变压器副边线圈形成短路。VD1和VD2二极管也截止，所以回波电

12、信号经R1和C1，通过CD4052的Y路送到超声波电信号放大与整形电路。R1和VD1，VD2组成双向限制波幅的电路，防止放射时的大信号造成超声波增大与整形电路梗塞，乃至破坏电路。3.2超声波电信号放大电路   超声波信号放大电路由集成电路CX20106A。CX20106A是红外遥控信号接收集成电路采用日本索尼公司的带通滤波电路的中心频率f0的产生是设置为40，这是可以接收的超声信号的增加，和输出负脉冲电压是由kHz电路的中心频率的释放。应用电路如图3所示。1英尺是超声波电机信号的输入端，而钢筋混凝土系列网络连接在2英尺和地面之间，是内部前置放大器电路负反馈网络的一

13、个组成部分。在前置放大电路的增益是通过电阻R5的数值确定。R5的阻值减小，负反馈减弱，放大系数增大；否则，放大系数减小。3英尺和地面连接电容C3为检波，得当的改为电容C3的大小，能够转变超声波电信号增大和整形电路的灵活度和抵抗干扰的能力。C3电容量大，灵敏度低，抗干扰能力强；C3内容量小，灵敏度很高，抵抗干扰能力比较弱，容易发生误动作。一个电阻连接5引脚和电源设置内部带通滤波电路的中心频率f0当R6=200 k时，f0=40 kHz。6脚和地之间接一个积分电容，标准值为330 pF。如果该电容值取得太大，会造成探测距离缩短。7脚为电路集电极开路输出处，R7是该引脚的上拉电阻。集成电路CX201

14、06A没有信号进入时，7脚输出高电平，当进入的超声波电信号在变大、变形后，7脚输出一个负脉冲电压。 3.3单片机控制电路和显示、报警电路    电路如图4所示。由于系统采用单片计算机的输入/输出端口不多，不考虑功能的扩展，从功能上足够的、低成本的角度考虑，采用AT89C2051单片机作为控制电路的核心元件。AT89C2051单片机共有20个引脚，其中包括15的I / O端口（P3.6没有铅）。16位定时/计数器，体积小，价格低。用12兆赫的高精度晶体振荡器，时钟频率，以获得更稳定，减少测量误差。单片机P3.3口周期矩形脉冲40 kHz输出字符串用双sixuan模拟

15、开关CD4052周期增加四超声波发射与接收电路。单片机的P3.4和P3.5端口输出双sixuan模拟开关CD4052选通信号。单片机的P3.2端口外部0中断申请信号输入中断。三数码管数码管采用动态扫描显示。U4的小数点常亮，U4 U5单位为m，单位为DM，U6单位为厘米。有源蜂鸣器作为报警声设备，首先是该设备是低成本的，二是方便动态扫描显示的软件程序。4、系统软件的设计  系统软件采用模块化设计，便于移植。汇编语言程序设计。有主程序、T0中断服务程序、外部中断0服务程序，超声波发生器。 4.1 主程序  该系统有四个通道，采用分时工作，按左后一个左后右的一个圆的范

16、围内。每个路由的等待外部中断时间大于超声波在最大有效探测范围内的时间。因此，根据最大有效探测距离可以估算出最短的周期时间。因为在空气中的超声波能量会继续衰减，所以有一个最大的超声波距离测量的有效范围。此最大有效探测范围涉及多个因素： 物体的大小、形状、障碍物的波吸收特性以及入射波与入射波之间的夹角，以及超声波放大与整形电路的灵敏度。设置最大有效探测距离为8米（发送和接收一个封闭式超声波传感器是很难实现的，其实也没有需要检测一个长期障碍，而是设计了保持保证金。因为显示数量有限，还必须限制最大探测范围），流通工作区间TM = 2S / 2×8 / 346a46 MS，并避免超声波接收传感

17、器的延时和程序执行时间的残余震动，充足的保证金设定商标56毫秒。 主程序流程图如图5所示。首先是系统初始化。P1.0端口，P3.3 0；设置堆栈，中断允许总控制位EA允许中断（EA = 1）；允许外部中断0中断ex0 = 1，采用边沿触发（IT0 = 1）；设置定时器T0允许中断（ET0 = 1）在16位模式的时间约56 MS；设置在16位模式下，定时/计数，计数初值0000H定时器T1，然后启动定时器T0。设置为三位BCD码999数据的初始值（cm），相应的字体段码显示-”。四路检测程序完成后，四组数据的最小值被发送到显示缓冲区，通过数码管显示。同时，该值与100厘米的价值比较，如果在最小值

18、四组数据小于100厘米P3.7，端口0，Q2晶体管导通，有源蜂鸣器的报警声发出。由于单片机的12 MHz的晶体振荡器的使用，一个机器周期为1微秒，所以计数器每米一号是1微秒，定时器T1工作模式设置为16位定时器/计数器模式，其最大的定时65.536毫秒定时器T0作为MS每56产生中断，执行T0中断服务程序停止T1时间，所以T1的时候不会产生溢出中断。一轮四路检测处理完成的时间是约56毫秒×4 = 224，用了很短的时间，而且速度比较慢，所以它可以在实时动态显示。4.2 T0中断服务程序 T0中断服务程序流程图如图6所示。每56毫秒分别按左，右，左，右的顺序选择通过超声波发射和回波接收

19、电路的方法，称为超声波发生子程序、发送16 40千赫的超声波脉冲电压，T1定时器开始计时，定时器T0开始定时56 ms，使每一项作业的56毫秒。为了避免接收超声波传感器产生的振动波的中断所产生的应用程序，延迟2.8毫秒，允许外部中断0中断，等待返回的超声波信号。因此，最小检测范围（盲人）值= CT / 2 = 346 * 0.0028 / 2洲0.48米四检测处理完毕，四条道路的最小值为显示缓冲区。如果在四道路检测中发射超声的有效检测范围没有遇到障碍，没有反射的回波信号，外部中断0不产生一个中断请求信号，或为检测盲区，外部中断0产生中断请求将不被接受，定时器T1计时定时器T0中断产生，在T0中

20、断服务程序，用三位BCD码999（值999厘米三小数的最大数目）提供了足够的四组数据。如果缓冲区中的四组数据为999，相应的字体段代码显示。在一开始的倒车，数码管显示将显示-。-，表明在一个安全的距离没有障碍，如果报警声，并显示-在盲点检测显示。4.3 外部中断0服务程序  外部中断服务程序流程图如图7所示。当单片机接收返回的超声波信号（即，INT0引脚由高电平变为低电平），0的服务程序，立即进入外部中断。首先停止定时器T1定时器中断，外部中断0的中断。然后在数N定时器T1，也很快就超声时间旅行（单位：s），根据类型的CT / 2 =（346×N×10-6）/ 2

21、 = 173×N / 10 000计算，测得的距离（单位：厘米）。计算结果为一百一十，BCD码比较缓冲区的大小，以备大小的比较。然后等待定时器T0定时器56毫秒的中断产生，继续处理下一个路径检测。4.4 超声波发生子程序  超声波发生子程序通过P3.3口发送16个周期为25（即，频率40千赫，1个周期的高电平持续时间13秒，12亩的低水平）的矩形脉冲电压。脉冲串的数量比较适合10到20。脉冲数太少，发射强度小，检测范围短，脉冲数目过多，发射持续时间长，在接近障碍距离，脉冲串尚未发射完毕，首先发射脉冲回波在接收端，影响测量结果，导致盲距离增加。 5、实现应用分析&#

22、160; 在这个系统中，系统的可行性进行了研究和设计。在实际应用中必须考虑测量精度和系统的稳定性。因此，该系统可以采取若干措施，以提高测量精度和工作稳定性。5.1 超声波的传播速度与温度有关。为了适应不同环境温度的测量，提高测量精度，增加硬件电路，提高检测环境温度的检测精度。根据测得的温度值，单片机，然后计算出超声波的传播速度，即，C = 331.4 + 0.6lt T是环境温度。或者不增加硬件成本，可以通过对实验数据的分析，来找到测量值和实际值的偏差特性和规律，通过软件编程实现测量数据的处理。5.2 数字滤波器的软件设计，对每个测量点的多个测量值进行多个测量，并取平均值作为距离测量

23、数据，以提高数据采样的可靠性。为了最大限度地减少检测盲区，可以根据超声波传感器的实际振动时间来确定时间延迟，从而确定实际调试中的最小延迟时间。5.3 倒车雷达装在车内，倒车雷达工作环境十分恶劣，当汽车倒车工作时，高压点火产生强烈的电磁辐射，会影响电路的正常运行。因此在硬件和软件方面采取抗干扰措施提高系统的可靠性。如用金属外壳屏蔽电路，屏蔽线连接超声波传感器；在距离测量的满意度，合适的超声波信号放大整形电路检测电容C3的容量。硬件可以增加看门狗电路，软件设计增加冗余，软件陷阱，或设置软件看门狗，以防止程序运行或进入死亡周期。对于司机，倒车的主要关注的是没有障碍的车后，以及离车远等障碍的距离。由于

24、车辆制动的惯性，在倒车时遇到障碍时，驾驶员会一直向前制动。考虑到成本，反向雷达测量精度不高。但从反向安全的考虑，在这个时候的测量表明该值。 6、结 语   该系统充分利用单片机内部资源，利用软件产生超声波脉冲，代替硬件电路，节省硬件成本。用一块集成装置实现超声波的接收和放大和整形，避免使用多层次的综合运算放大器组成的高增益放大器电路容易产生自等问题。实验表明，该设计是可行的。当硬件成本不增加，系统测量精度和可靠性的工作，可以提高通过改进的软件设计，它可以满足要求的应用。当考虑扩展的功能，你可以使用“看门狗”AT89S52单片机增加扩展端口。在超声波测距仪的基础上，

25、如增加防盗报警功能、汽车电池电压检测功能等，如果增加微型摄像头和一个小型液晶显示器成为可直接观察的后视觉倒车雷达。该系统具有很强的实用性和成本效益。 谢辞：当我以学子的身份踏入菏泽学院校门的那天起，便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华。提笔写下“谢辞”，才惊觉自己即将真正离开，人生亦从此展开新的画卷。尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激。他们使我的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。饮其流时思其源，成吾学时念吾师，在此论文完成之际，谨向我尊敬的老师们致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在学业的阶段，老师都将他们的知识、经验心得毫无保留的传授给我

26、们，给我们耐心的指导，并给我搭建了良好的学习平台。在生活和思想方面，老师给予我的慈母般的细心关怀与循循善诱的教诲，使我深切感受到做一个优秀的科学家的前提是学会做人。无法用言语形容感激，惟愿师生情谊一生延续。与这些老师的近距离接触,也让我深深感动于他们治学的严谨和对学生的赤诚之心。大学之大，不在于大楼，而在于大师，他们，无愧于大师的称谓。另外，向在工作之余还要抽出时间对我的论文进行评阅及考核并提出宝贵意见的各位专家、教授致以最衷心的感谢！大学四年朝夕相处的同学也是宝贵的财富。感谢同室好友让我获得了情同手足的真挚友情，我们一起开心玩闹、互相倾听、探讨未来的时光，这些都将成为我大学四年中美好回忆。感谢所有师兄弟妹、同学、朋友们，是你们的情谊和帮助，让我感到踏实温暖。祝福我们都能快乐，今后常