基于51单片机的汽车倒车雷达设计

学习文档仅供参考学习文档仅供参考课题：汽车倒车雷达设计目录第一章绪论课题设计的目的和意义 1国内应用现状 1第二章总体方案 22.1本设计的研究方法 2.....................................................................2系统整体方案的论证 2超声测距原理 3超声波测距概述 3超声波传感器介绍 3超声波测距的原理 4第三章系统硬件设计3.1AT89S51单片机 7.....................................................................8超声波测距单片机系统 8超声波发射、接受电路 9显示电路 11供电电路 123.2.5报警输出电路 12第四章系统软件设计4.1主程序设计......................................................134.2超声波测距子程序及其流程图.......................................144.3第五章超声波测距流程图................................................系统调试与误差分析17......................................................................185.2误差分析 18结论参考资料 20附录一超声波测距原理图 22附录二PCB图 23附录三实物图 24课题设计的目的和意义

第一章绪论随着汽车的普及，越来越多的家庭拥有了汽车。交通拥挤状况也随之出现，撞车事件也是经常发生，人们在享受汽车带来的乐趣和方便的同时，更加注重的是汽车的安全性，许多“追尾”事故都与车距有着密切的关系。为了解决这个安全问题，设计一种汽车测距防撞报警系统势在必行。超声波测距传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用LED显示出右。LED1.2国内应用现状〔1〕相对于声波，超声波有定向性较好、能量集中、在传输过程中衰减较小、反射能力强等优势。〔2〕和光学方法相比，超声波的波速较小，可以直接测量较近的目标，纵〔3〕超声波传感器结构简单，体积小，费用低，信息处理简单可靠，便于小型化和集成化。随着科学技术的快速发展，超声波的应用将越来越广泛。但就目前技术水平来说，人们利用超声波的技术还十分有限，因此，这是一个正在不断发展而又有无限前景的技术。将朝着更高精度，更大应用范围，更稳定方向发展。2.1本设计的研究方法

第二章总体方案TCT40-16T/R电路。AT89S51LED系统整体方案的论证时应选择频率高的传感器，而长距离的测量时应用低频率的传感器。超声测距原理超声波概述20KHz的机械波。超声波作为一种特殊的声波，同建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。超声波测量在国防、航空航天、电力、石化、机械、材料等众多领域具有广泛的作用，它不但可以保证产品质量、保障安全，还可起到节约能源、降低成本的作用。超声波与光波、电磁波、射线等检测相比，其最大特点是穿透力强，几乎可以在任何物体中传播，了解被测物体内部情况。超声检测设备还具有结构简单，成本低廉的优点，有利于工程实际使用。超声波传感器介绍超声波传感器是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声器称为“哨”或“笛”。料可以制成超声传感器。f0

交流电压，它就的电信号。2-1它就成为超声波传感器。图2-1压电式超声波传感器结构图压电陶瓷晶片有一个固定的谐振频率，即中心频率f。发射超声波时，加在0既可以发送超声波，又可以接收超声波。本设计选用的超声波传感器是专用型，TCT40-16TTCT40-16R，4016mm，TR超声波测距的原理学习文档仅供参考vtH2.2图2-2 超声波测距原理2-2H，两探头中心距离的一半用ML表示，由图可得：HLcos (1)arctanH (2)将式(2)带入式(1)得：HLH在整个传播过程中，超声波所走过的距离为：2Lvt (4)vt时间。将式(4)带入式(3)可得：H0.5vtH(5)当被测距离H远远大于M时，式(5)变为：H0.5vt (6)历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离]40KHz制脉冲波信号。学习文档仅供参考第三章系统硬件设计块、超声波发射模块、接收模块共四个模块组成。51AT89S51时也是在单片机课程设计中经常使用到的控制芯片。发射电路由单片机输出端直接驱动超声波发送。接收电路使用三极管组成的放大电路，该电路简单，调试工作小较小。显示模块显示模块收模块单片机控制系统（AT89S51）射模块供电单元图3-1：系统设计框图AT89S5112MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P2.740kHzP3.53LEDP2P3.4、P3.2、P3.3PNPS9012学习文档仅供参考3.1AT89S51单片机AT89S51ATMELCMOS8bytesFlashATMEL8051Flash8AT89S51主要性能参数：·与MCS-51产品指令系统完全兼容·4k字节在系统编程〔ISP〕Flash闪速存储器·1000次擦写周期··全静态工作模式：0Hz－33MHz·三级程序加密锁·128×8字节内部RAM·32个可编程I／O口线·216·6个中断源·全双工串行UART通道学习文档仅供参考·低功耗空闲和掉电模式·中断可从空闲模唤醒系统·看门狗〔WDT〕及双数据指针·掉电标识和快速编程特性·灵活的在系统编程〔ISP字节或页写模式〕AT89S515向量两级中断结构，片内振荡器及时钟电0HzCPURAM，中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89S513-1所示。硬件电路的设计主要包括单片机系统AT89S5112MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P2.740kHzP3.53LEDP2P3.4、P3.2、P3.3PNPS9012超声波接收头接收到反射的回波后，经过接收电路处理后，向单片机T0P3.52位数码管将测得的结果显示出来。超声波测距单片机系统超声波测距单片机系统主要由：AT89S513-3。学习文档仅供参考图3-2：超声波测距单片机系统超声波发射、接受电路3-3，3-4。超声波发射电路由电阻R1、三极BG1、超声波脉冲变压器BT40这里的作用是提高加载到超声波发送头两产端的电压，以提高超声波的发射功学习文档仅供参考BG1BG2C7、D1、D2BG340kHzAT89S51P2.7BG160VPPP3图3-3：超声波测距发送单元40kHzAT89S51P2.71/40ms，即25µµs。每隔半周期时间，让方波输出脚的电平取反，便可产生40kHz12M所以只能产生半周期为12µs或13µs的方波信号，频率分别为41.67kHz和38.46kHz38.46kHz学习文档仅供参考图3-4：超声波测距接收单元3-4BG1、BG270IN4148显示电路LED3-6P2P3.4、P3.2、P3.3PNPS9012图3-5：显示单元学习文档仅供参考供电电路LED30-45mA，为保证系统统计的可靠正常工作，系统的供电方式主要交流AC6-9USBUSB6D1-D4C155C3、C4图3-6：供电单元电路图报警输出电路信号两种方式。P3.1载，电路由电阻R6、三极管BG9、继电器JDQ警值时，继电器吸合，测量值高于设定的报警值时，继电器断开。P0.2BG8BY3-7。学习文档仅供参考图3-7：报警输出电路主程序设计

第四章系统软件设计C01EAec=14-5/秒。测距间隔中，整个438.46kHzT01.5-2msP3.5P3.5T012MHz1μs，当超声波测距子程序检测到接收成功的标志位后，将计数器T02〕计算，即可得被测物体与测距仪之间的距离。15℃340m/sd=(c×t)/2=172×T0/10000cmT0BCDLED0.5s，然后再发超声波脉冲重复测量过程。学习文档仅供参考学习文档仅供参考学习文档仅供参考超声波测距子程序及其流程图voidwdzh(){TR0=0;TH1=0x00;TL1=0x00;csbint=1;sx=0;delay(1700);csbfs();csbout=1;TR1=1;i=yzsj;while(i--){}i=0;while(csbint){

//判断接收回路是否收到超声波的回波i++;if(i>=3300)csbint=0;}TR1=0;s=TH1;s=s*256+TL1;TR0=1;csbint=1;jsz=s*csbc;jsz=jsz/2;}

//计算测量结果产生超声波的子程序：为了方便程序移置及准确产生超声波信号，本测距的超声波产生程序是用汇编语言编写的进退声波产生程序。产生的超声波个数为UCSBFSSEGMENTRSEGUCSBFSPUBLICCSBFSCSBFS:movR6,#8h;超声波发射的完整波形个数：共计四个here:cplp2.7;输出40kHz方波nopnopnopnopnopnopnopnopnopdjnzR6,hereRETEND流程图：超声波测距超声波测距N=1Y发送超声波启动计时器T0延时避开盲区收到回波否？NY预设时间NN停止计时计算测量值结束超声波测距流程图开始开始初始化启动定时器测量标志=1=0超声波测距距离>上限值YN显示值=CCCY距离<盲区值显示值=---N测量段码转换设定段码转换显示N距离<报警值Y报警输出第五章系统调试与误差分析AT89S511s4-5则相应的下限值〔盲区〕应设置为高值。试验板中的声速没有进行温度补偿，声340m/s，15℃时的超声波值。注：6V5VUSB4.5V5V5.2误差分析H，。由于温〔1〕温度对超声波波速的影响虑温度的影响。〔2〕超声波回波声强影响离调整脉冲群的脉冲个数以及动态调整比较电压来减小这种误差。〔3〕电路本身影响电路硬件和软件本身存在一定的缺陷，因此会造成测量误差，主要表现为：①启动发射和启动计时之间的偏差。这是源于单片机一次只能处理一件事，所以启动发射和启动计时实际上不能同时完成，是先后完成的，存在时差。但只要指令速度足够快，其偏差可以忽略。测电路原理以及判断电路的敏感性相关，也是超声波测距的核心。③收到中断到中断响应停止计时之间的滞后。这是源于单片机的中断机制。收到中断信号后，单片机不可能立刻响应，至少要完成当前的指令，有时还要等待其它中断服务结束，所以这个滞后时间也不确定，从而导致测量结果的变化。但这个因素可以通过提高单片机速度，使用高优先级中断。20-50PPMmm〔4〕超声波波速入射角影响0〔5〕超声波传感器所加脉冲电压对测量范围和精度的影响SES=dEd围，应尽量提高超声传感器外加脉冲电压的幅值。结论12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机控LED实际测试证明，本超声波测距仪的性能不是特别稳定。超声波测距仪还可以做如下改良：40kHz接收信号触发阀值建立时间滞后两个周期，如果将超声波的固有频率提高至200kHz5TCT40-16T/R软件两个方面着手。处理，可以有效的减少干扰。参考资料[1]盛春明.超声波测距仪[J].制作天地，2010,(5):31-42[M]杨国田白