基于单片机的超声波测距倒车雷达

# #本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ）基于单片机的超声波测距倒车雷达Based on single chip ultrasonic reversing radar专 业 电气工程及其自动化姓 名 张 栋 学 号 12039417 指 导 教 师 张商州 完 成 时 间 2016.05 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得商洛学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明本人完全了解商洛学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。公开 保密（_年_月） (保密的学位论文在解密后应遵守此协议)签名： 导师签名： 日期：基于单片机的超声波测距倒车雷达摘 要：汽车工业的增长与繁荣带来汽车保有量的大幅提高。然而，汽车保有量的增长也带来道路拥堵和交通事故频发等问题。通过统计分析可知:倒车过程很容易导致各种事故的发生，如何简化倒车过程，并且提高倒车过程的安全性是至关重要的。在各种倒车辅助系统中，最常用的环境探测手段是测距，而在几种车载测距方式中，最成熟，也最实用于倒车辅助过程的是超声波测距。超声波具有一定的优良物理学特性，使其广泛应用在各个领域。超声波测距常用的方法有时间差法、脉冲法等。其中脉冲法实现起来简单，成本低，可应用的测距范围较大，因此选用该方法。超声波在空气中传播的速度主要与温度有关，因此测距系统需要探知外界环境的温度。超声波在空气中传播时会有衰减，40kHz 的超声波最适于超声波测距应用。STC89C52 是 STC 系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。本次设计主要是利用 STC89C52 单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以 STC89C52 为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52 发出指令控制蜂鸣器报警。关键词：超声波；STC89C52；倒车雷达；单片机IBased on single chip ultrasonic reversing radar Abstract:Auto industry brought growth and prosperity of the large increase in car ownership. However, the growth rate of car ownership also brings problems such as frequent road congestion and traffic accidents. Through statistical analysis: reverse process easily lead to accidents, and how to simplify the reverse process, and improve the safety of the reverse process is vital. Back in all sorts of auxiliary system, the distance is the most common methods for environmental detection, in the car distance ways, the most mature, also is the most practical support to reverse the process of ultrasonic ranging. Ultrasound has certain good physics characteristic, make it widely used in various fields. The in common use method of ultrasonic ranging has time difference method and pulse method, etc. The pulse method to implement simple, low cost, applicable range wide, so choose this method. The speed of ultrasonic wave in air is mainly related with the temperature, so the ranging system need to get to the temperature of the external environment. Ultrasonic wave in air attenuation, there are 40 KHZ ultrasound is the most suitable for ultrasonic ranging applications.STC89C52 is on STC series single-chip computer is widely used in one, Enjoy a very high value in the field of automatic control, With its ease of use and versatility has been well received by the majority of electronic design enthusiasts.This design mainly use STC89C52 single-chip microcomputer, the production of ultrasonic sensor complete range alarm system, STC89C52 as main control chip, using ultrasonic to detect distance, will be in front of the distance of the object detection, and single chip microcomputer processing operations, compared with set alarm distance value judgment, when measured distance is less than the set value, STC89C52 commands to control the buzzer alarm.Key words:Ultrasonic; STC89C52; Reversing radar; Single chip microcoII目 录1 绪论 .11.1 项目研究背景及意义 .11.2 国内研究现状 .11.3 本文主要工作 .22 超声波测距工作原理 .22.1 超声波的特性 .22.2 超声波换能器 .32.3 超声波传感器原理 .42.4 超声波测距模块 HC-SR04.72.5 测 距 分 析 .93 硬件设计 .113.1 系统总体结构框图 .113.2 AT89C52 单片机 .123.3 时钟电路的设计 .153.4 复位电路的设计 .153.5 声音报警电路的设计 .153.6 显示模块 .163.7 原件清单 .163.8 超声波测试模块 .174 软件设计 .184.1 主程序工作流程图 .185 系统测试 .205.1 实物图 .205.2 测试数据 .216 总结展望 .22参考文献 .23致谢 .24附 录 .25III附件 1：原理图 .25附件 2：程序 .26商洛学院 2015 届本科生毕业论文（设计）01 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。汽车倒车探测器一般被称为“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。1.2 国内研究现状当前国内外倒车雷达的研究现状：通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。感应器发出和接受超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式等种。粘帖式感应器后有一层胶，可直接粘在后保险杠上：钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌进去：悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同，倒车雷达又可以分为数字式、颜色式和蜂鸣式等三种。数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接用数字表示汽车与后基于单片机的超声波测距倒车雷达1面物体的距离，并可精确到 1 厘米，让驾驶员一目了然。经过几年的发展，倒车雷达系统已经过了数代的技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这几代产品都各有特点，目前使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这 3 种。1.3 本文主要工作本设计研究了一种基于单片机为核心控制芯片的超声波智能测距报警系统。该系统通过以 STC89C52 单片机为工作处理器核心，超声波传感器，它是一种新颖的被动式超声波探测器件，高性价比的倒车雷达，能够以非接触测出前方物体距离，并将其转化为相应的电信号输出