基于STC89C52单片机的超声波倒车雷达设计

1、洛阳理工学院毕业设计（论文）基于STC89C52单片机的超声波倒车雷达设计摘 要近年来，随着人民生活水平的提高，越来越多的人选择购买汽车作为交通工具，我国的汽车数量正逐年增加。然而，也随之产生一系列问题，倒车时的后视问题就是其中一个非常重要的问题。在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故,从而造成经济损失和人员伤亡。针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车倒车防撞预警系统势在必行。为此，我这次设计了以单片机为核心，利用超声波实现无接触测距的倒车雷达防撞警报系统。本文对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电

2、子、数字电子、微机接口、超声波换能器、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件设计方法在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。该设计由超声波发射模块、信号接收模块、单片机处理模块、数码显示以及声光告警显示模块等部分组成，文中详细介绍了测距器的硬件组成、检测原理、方法以及软件结构。关键词：单片机，超声波，测量距离，数码显示，报警Design of ultrasonic reversing radar based on STC89C52ABSTRACT【从这里键入英文摘要内容】英文摘

3、要须与中文摘要内容相对应，英文摘要约250个实词；关键词要反映毕业设计说明书（论文）的主要内容，数量一般为3-5个。KEY WORDS: 关键词1，关键词2，关键词3，关键词4，关键词55目录前言1第1章 绪论31.1倒车雷达设计的背景和意义31.2倒车雷达的发展现状41.3论文的主要内容5第2章 超声波测距原理62.1 超声波传感器介绍62.2 超声波传感器的特性82.3 超声波的测距原理及实现9第3章 系统硬件设计123.1 系统总体结构123.1.1 系统设计要求123.1.2 系统总体结构框图123.2 单片机控制系统133.2.1 单片机的选择133.2.2 STC89C52单片机简

4、介143.2.3 STC89C52单片机最小系统183.3 超声波测距模块193.4 显示报警模块电路223.4.1 显示电路的设计223.4.2 报警电路的设计25第4章 系统软件设计274.1 超声波测距的算法设计274.2 系统主程序的设计28第5章 ××××××295.1 ××××××295.1.1 ××××××295.1.2 ××××××295.2

5、 ××××××295.2.1 ××××××295.2.2 ××××××29结论30谢 辞31参考文献32附录34外文资料翻译35前言随着社会的不断发展，汽车已逐渐成为人们不可或缺的交通工具。由于汽车的日益普及，人为原因而产生的碰撞问题也日益突出，其中倒车碰撞占据很大一部分。因此，增加汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊

6、车安全辅助装置，能以声音或者显示器的显示通告司机车后的状况，解除了司机泊车和启动车辆时前后左右探视所引起的麻烦，并帮助司机解决由视觉引起的缺陷，提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。司机在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，从而计算出车体与障碍物之间的距离，再由显示器显示距离并发出警示信号，从而使司机倒车时不至于撞上障碍物。当前

7、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，

8、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。本文旨在设计一种以STC89C52单片机为核心控制芯片，高性价比的倒车雷达，系统成型后，经过专业技术人员论证后可推向市场。第1章 绪论1.1倒车雷达设计的背景和意义倒车雷达是一种辅助车主泊车或者倒车的装置，当车主将档位挂入倒档，启动倒车雷达系统时，它能通过发射和接收超声波来探测周围障碍物的情况，并以声音或者影像告知车主，帮助车主了解汽车尾部倒车情况，解除车主视角死角，提高驾驶的安全性，其利用的原理是超声波非接触测距技术。众所周知，关于超声波的研究起于1876年人类首次有效地产生高

9、频声波。这些年来，随着超声波技术的研究不断深入，再加上其具有高精度、无损、非接触等优点，超声波的应用变得越来越普及，多年来已在一些领域获得重要应用，而用于汽车倒车雷达却是近年来的事情，借鉴于一些生物通过自身发出的超声波来捕捉猎物的技能。利用超声波作为探测猎物的技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御以及捕捉猎物的生存手段，也就是生物体发出不被人们所听到的超声波，借助空气媒介传播，由被捕捉的猎物或障碍物反射回来的超声波时间间隔长短判断猎物或障碍物位置的方法。由于超声波的速度相对于光速要小得多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定位发射，方向性好，因而人类采用仿真技能开始利用超声波测距。汽车倒车防

10、撞测距报警器，是我国八五期间重点开发的重大科研项目之一，也是汽车六大类汽车电子产品中的一种。其原理就是应用超声波无接触近距离测距，结合声波特性、电子计数和光电显示来实现的非接触式距离测量的方法。随着汽车的迅速增加，停车难已经是不争的事实，狭小的停车场地常常令有车一族无所适从，稍不慎，则闯祸，烦事又烦人。虽然每辆车都有后视镜，但不可避免的都存在一个后视盲区。倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员驾驶车辆周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒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使用死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。倒车雷达的发明

11、是迫在眉睫的，是必不可少的设备。超声波测距由于其能够进行非接触测量和具有相对较高的测量精度，越来越被人们所重视。就目前形势来看，汽车市场的快速发展将带动倒车雷达的发展。国内倒车雷达主流市场已经开始由高档汽车向中低档汽车发展，技术上向着单芯片功能的灵敏度更高、可视化发展，设备趋于小型化、人性化、智能化等方向发展。由此可见，超声波汽车倒车雷达系统将会在人类今后的生活中扮演越来越重的角色，为人类的发展作出重要贡献。1.2倒车雷达的发展现状本汽车防撞装置包含有单片机控制电路、超声波测距传感器、蜂鸣器报警电路及数码管显示部件等，装置将各部件有机地结合起来，实现超声波测距及蜂鸣器报警提示的功能。倒车防撞系

12、统的开始是以蜂鸣器报警为标志的。汽车离障碍物距离越近，蜂鸣器报警声越急，蜂鸣器报警虽然使驾驶员知道有障碍物的存在，但却不能确定汽车车尾离障碍物有多远，所以，蜂鸣器报警对驾驶员帮助不是很大；之后一个质的飞跃就是液晶屏显示的出现，特别是液晶显示开始出现动态显示系统，驾驶员就是只要发动车辆，而且不用挂倒挡，液晶显示器上就会出现汽车图案以及汽车与周围的障碍物的距离，液晶显示是动态显示，液晶显示器的外表美观，显示的色彩也很清晰，而且可以直接粘贴在仪表盘上，安装也很方便。不过由于液晶显示的灵敏度比较高，而且它的抗干扰能力也不是很强，所以误报的情况也较多。 现在市面上的魔幻镜倒车雷达应该算是比较先进的倒车雷

13、达了，它结合了前几代产品的优点，并采用了最新仿生超声雷达技术，并用高速电脑控制，可全天准确地进行探测2 m以内的障碍物，并以不同的声音提示和直观的距离显示来提醒驾驶员；魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气温度显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能，因为其外形就是一块倒车镜 ，所以可以不占用车内空间，可以直接安装在车内倒视镜的位置，而且它样式种类繁多，可以按照个人需求和车内装饰选配，当然它的价格也是比较贵的。最新的一代倒车雷达是整合影音系统，除了具备前几代倒车雷达的功能外还兼有影音系统。随着科学技术水平的迅速发展，相关电子技术也是飞跃前进，当然，汽车电子产业也得到飞

14、速发展，电子产业的飞速发展使得车载电子安全产品有很大的发展前景。倒车雷达当然是每辆车必备的电子安全产品，如今市面上的主流的汽车倒车雷达基本都是以单片机芯片为控制核心的智能测距报警系统。这些的倒车雷达能够连续测距并显示汽车与障碍物之间的距离，而且采用蜂鸣器的不同频率的鸣叫声进行报警提示和距离显示提示，从而能够尽量不占用驾驶员的视觉空间。此外，汽车电子系统的网络化的发展还要求作为汽车行驶安全辅助系统的倒车雷达要具有通信功能，并能够把数据发送到汽车总线上去。就目前市面上的产品来讲，目前的汽车倒车雷达主要是具备数码管或者液晶屏的距离显示并且带有蜂鸣器的语音报警为主的汽车安全系统。这些系统主要采用的是以

15、单片机为控制核心的智能超声波测距传感器和蜂鸣器报警系统，这种汽车安全辅助系统便宜耐用，而且达到了汽车电子系统网络化的发展需求。1.3论文的主要内容本文以STC89C52单片机为核心，设计了超声波倒车雷达系统。本系统实现了对倒车雷达测距及显示报警的要求，通过发射超声波，碰到障碍物返回后，接收超声波，计时往返时间，并计算出距离，显示结果和报警。整个系统主要由超声波发射模块、超声波接收模块、单片机处理模块和显示报警模块四大模块组成。超声波发射模块负责发射超声波，超声波接收模块负责接收超声波并将引起的中断信号送到单片机处理模块，单片机处理模块负责超声波发射的启动并计时超声波往返时间，接收中断处理数据算

16、出结果，显示报警模块显示距离，并根据结果报警。第2章 超声波测距原理2.1 超声波传感器介绍超声波是一种频率超过20kHz的机械波。超声波作为一种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性反射、折射、干涉、衍射、散射。超声波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特点，可产生较大力量，并且在不同的媒质介面，超声波的大部分能量会反射。利用超声波检测往往比较迅速，方便，易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，主要应用于倒车雷达、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

17、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。近十几年来，由于微机技术、现代电子技术、信号处理技术以及超声波产生和接收新技术的发展，突破了常规超声检测的限制，进一步开拓了其适用范围。超声波由于其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点，而经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距主要应用于倒车雷达、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。利用超声波检测往往比较迅速、

18、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在测控系统的研制上得到了广泛应用。超声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能转变为同频率的其他形式的能的器件。目前常用的超声传感器有两大类，即电声型与流体动力型。电声型主要有：1压电传感器；2磁致伸缩传感器；3静电传感器。流体动力型中包括有气体与液体两种类型的哨笛。由于工作频率与应用目的不同，超声传感器的结构形式是多种多样的，并且名称也有不同，例如在超声检测和诊断中习惯上都把超声传感器称作探头，而工业中采用的流体动力型传感器称为“哨”或“笛”。 压电传感器属于超声传感器中电声型的一种。探头由压电

19、晶片、楔块、接头等组成，是超声检测中最常用的实现电能和声能相互转换的一种传感器件，是超声波检测装置的重要组成部分。压电材料分为晶体和压电陶瓷两类。属于晶体的如石英，铌酸锂等，属于压电陶瓷的有锆钛酸铅，钛酸钡等。其具有下列的特性：把这种材料置于电场之中，它就产生一定的应变；相反，对这种材料施以外力，则由于产生了应变就会在其内部产生一定方向的电场。所以，只要对这种材料加以交变电场，它就会产生交变的应变，从而产生超声振动。因此，用这种材料可以制成超声传感器。传感器的主要组成部分是压电晶片。当压电晶片受发射电脉冲激励后产生振动，即可发射声脉冲，是逆压电效应。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引起的形变

20、可转换成相应的电信号，是正压电效应。前者用于超声波的发射，后者即为超声波的接收。超声波传感器一般采用双压电陶瓷晶片制成。这种超声传感器需要的压电材料较少，价格低廉，且非常适用于气体和液体介质中。在压电陶瓷上加有大小和方向不断变化的交流电压时，根据压电效应，就会使压电陶瓷晶片产生机械变形，这种机械变形的大小和方向在一定范围内是与外加电压的大小和方向成正比的。也就是说，在压电陶瓷晶片上加有频率为f0交流电压，它就会产生同频率的机械振动，这种机械振动推动空气等媒介，便会发出超声波。如果在压电陶瓷晶片上有超声机械波作用，这将会使其产生机械变形，这种机械变形是与超声机械波一致的，机械变形使压电陶瓷晶片产

21、生频率与超声机械波相同的电信号。图2-1压电式超声波发生器结构图压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的，超声波发生器内部结构如图2.1所示，它有两个压电晶片和一个共振板，当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转化为电信号，这时它就成为超声波传感器。压电陶瓷晶片有一个固定的谐振频率，即中心频率f0。发射超声波时，加在其上面的交变电压的频率要与它的固有谐振频率一致。这样，超声传感器才有较高的灵敏度。当所用压电材料不变时，改变压

22、电陶瓷晶片的几何尺寸，就可非常方便的改变其固有谐振频率。利用这一特性可制成各种频率的超声传感器。超声波传感器的内部结构由压电陶瓷晶片、锥形辐射喇叭、底座、引线、金属壳及金属网构成，其中，压电陶瓷晶片是传感器的核心，锥形辐射喇叭使发射和接收超声波能量集中，并使传感器有一定的指向角，金属壳可以防止外界力量对压电陶瓷晶片及锥形辐射喇叭的损坏。金属网也是起保护作用的，但不影响发射与接收超声波。2.2 超声波传感器的特性超声波传感器的基本特性有频率特性和指向特性： （1）频率特性 如图 2.2是超声波发射传感器的频率特性曲线。其中，f040KHz 为超声发射传感器的中心频率，在f0处，超声发射传感器所产

23、生的超声机械波最强，也就是说在f0处所产生的超声声压能级最高。而在f0两侧，声压能级迅速衰减。因此，超声波发射传感器一定要使用非常接近中心频率f0的交流电压来激励。另外，超声波接收传感器的频率特性与发射传感器的频率特性类似。曲线在f0处曲线最尖锐，输出电信号的幅度最大，即在f0处接收灵敏度最高。图2-2 超声发射传感器频率特性因此，超声波接收传感器具有很好的频率选择特性。超声接收传感器的频率特性曲线和输出端外接电阻R 也有很大关系，如果 R 很大，频率特性是尖锐共振的，并且在这个共振频率上灵敏度很高。如果 R 较小，频率特性变得光滑而具有较宽得带宽，同时灵敏度也随之降低。并且最大灵敏度向稍低的

24、频率移动。因此，超声接收传感器应与输入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有较高得接收灵敏度。(2) 指向特性 实际的超声波传感器中的压电晶片是一个小圆片，可以把表面上每个点看成一个振荡源，辐射出一个半球面波（子波），这些子波没有指向性。但离开超声传感器的空间某一点的声压是这些子波迭加的结果（衍射），却有指向性。2.3 超声波的测距原理及实现超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，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 。测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于

25、高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为340米/秒，由单片机负责计时，单片机使用11.0592M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。 超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。本设计属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现触发单元。利用超声波测距的工作，就可以根据测量发射波与反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。其主要有三种测距方法：（

26、1）相位检测法，相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；（2）声波幅值检测法，声波幅值检测法易受反射波的影响；（3）渡越时间检测法，渡越时间检测法的工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都非常容易实现。其原理为：检测从发射传感器发射超声波，经气体介质传播到接收传感器的时间，这个时间就是渡越时间。其原理图如图2-3。图2-3 超声波测距原理本设计的超声波测距就是使用了渡越时间检测法。在移动车辆中应用的超声波传感器，是利用超声波在空气中的定向传播和固体反射特性（纵波），通过接收自身发射的超声波反射信号，根据超声波发出及回波接收的时间差和传播速度，计算传播距离，从而得到障碍物到车辆的距离。由于超声

27、波也是一种声波，其声速C与温度有关，表2-1列出了几种不同温度下的声速。表2-1 超声波速度与温度关系表温度（）-30-20-100102030100声速（m/s）313319325323338344349386由于我国大部分地区四季温差不超过40（-10到30）摄氏度，且本系统测距范围（车后4到5米）比较小，单片机以微秒计时，故温度影响可以不予考虑。11洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 系统硬件设计3.1 系统总体结构 本章讲述倒车雷达系统的各个模块的设计和主要元器件的介绍。包括测距系统设计(超声波发送接收系统)、单片机控制系统设计和显示报警系统设计。其中，测距系统由超声波发射模块和超声波

28、接收模块构成；控制系统设计主要对STC89C52单片机系统进行设计；显示报警系统设计要对数据通讯、数据转换、蜂鸣器和动态态显示电路进行设计。以下就各模块的电路图、功能及设计思路作详细说明。3.1.1 系统设计要求 按照系统所需功能，系统硬件结构可以划分为三大主要模块：测距系统、控制系统以及显示和语音报警系统。 本系统的主要功能是：当车挂入倒档后，超声波发射电路开始连续不断的发出超声波，遇到障碍物后反射，超声波接收电路接收，控制电路通过相应的计算，可以计算出相应的距离，并送至显示电路进行显示。如果所测距离小于预先设置好的报警距离，那么，报警电路则会发出一定的声音进行报警提醒驾驶者。3.1.2 系

29、统总体结构框图图3-1 系统总体结构框图其中测距系统有超声波发射、接收子系统构成；控制部分以STC89C52单片机为核心，其P2.0口输出10us的触发信号制超声波发射电路产生40KHz的超声波，利用外部中断监测超声波接收电路输出的返回信号；显示报警部分由显示系统及语音系统构成，其中显示系统采用简单实用的4位共阳8段数码管。3.2 单片机控制系统3.2.1 单片机的选择一般在系统的设计当中，能否完成设计任务最重要的就在于系统的核心器件是否选择合适，而单片机更是是系统控制的核心，所以对单片机的选择更是异常重要。如果选择了一个合适的单片机不仅可以最大地简化系统的操作，而且其功能可能是最好的，可靠性

30、也比较高，对整个系统来说更方便。目前，市面上的单片机的种类繁多，并且他们在功能方面也是各自有各自的特点。在一般的情况下来讲，在选择单片机时要需要考虑的几个方面有：（1）单片机最基本性能参数指标。例如：执行一条指令的速度、程序存储器的容量，I/O口的引脚数量等。（2）单片机的某些增强的功能。（3）单片机的存储介质。例如：对于程序存储器来说，最好选用的是Flash的存储器。（4）单片机的封装形式。封装的形式多种多样，例如：双列直插封装、PLCC封装及表面贴附等。（5）单片机对工作的温度范围的要求。例如：在进行设计户外的产品时，就必须要选用工业级的芯片，以达到温度范围的要求。（6）单片机的功耗。例如

31、，如果信号线取电只能提供几mA的电流，所以为了能满足低功耗的要求这个时候选用STC的单片机是最合适的。（7）单片机在市面上的销售渠道是否畅通、其价格是否便宜。（8）单片机技术的支持网站如何，卖家提供的芯片资料是否足够完善，是否包含了用户手册，设计方案举例，相关范例程序等。（9）单片机的保密性是否很好，单片机的抗干扰的性能如何等。综合考虑以上因素，选择STC89C52作为本系统的控制部件。3.2.2 STC89C52单片机简介1.STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memor

32、y ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。单片机(STC89C52)外观如图3-2：图3-2 STC89C52外观单片机(STC89C52)引脚功能图如图3-3图3-3 STC89C52引脚图2STC89C52引脚具体介绍如下： 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线 外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)和XTAL2(Pin20) 为了产生时钟信号，在STC89C52单片机的芯片内部已经设置了一个反相放大器，其中XTAL1端口就是片内

33、反相放大器的输入端，XTAL2端则是片内振荡器反相放大器的输出端 。单片机使用的工作方式是自激振荡的方式，XTAL1和XTAL2外接的是11.0592MHz的石英晶振，使内部振荡器按照石英晶振的频率频率进行振荡，从而就可以产生时钟信号。它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率。单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率上。时钟信号电路如图 3-4所示。图3-4 晶振电路 控制引脚（4根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。复位电路如图3-5：图3-5 复位电路 ALE/P

34、ROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）： 8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin

35、10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.73STC89C52主要功能如表3.1所示。表3-1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能3.2.3 STC89C52单片机最小系统单片机最小系统是其他拓展系统的最基本的基础，单片机最小系统是指一个真正可用的单片机最小配置系统即单片机能工作的系统。89C51单

36、片机，由于片内已经自带有了程序存储器，所以只要单片机外接时钟电路和复位电路就可以组成了单片机的最小系统了。单片机的最小系统如图3-6所示。图3-6 单片机最小系统原理图3.3 超声波测距模块本系统超声波测距模块采用HC-SR04测距模块。HC-SR04测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达到3mm,模块包括超声波发射器、接收器和控制电路。基本工作原理：（1）采用IO口TRIG触发测距，加至少10us的高电平信号；（2）模块自动发生8个40KHZ的方波，自动检测是否有信号返回；（3）有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高低平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回

37、的时间。测试距离=（高电平时间*声速（340M/S）/2.HC-SR04的外型及引脚如图3-7所示，HC-SR04的性能参数和引脚定义分别如表3-2和表3-3所示。图3-7超声波测距模块HC-SR04实物图表3-2 HC-SR04性能参数工作频率40MHz 工作电压DC5V工作电流15mA最远射程4m最近射程2cm测量角度15度输入触发信号10us的TTL脉冲输出回响信号输出TTL电平信号，与射程成比例规格尺寸45*20*15mm ( 宽*长*厚 )表3-3 HC-SR04引脚定义引脚功能VCC5V电源GND地线GNDTRIG触发控制信号输入ECHO回路信号输出HC-SR04的超声波时序图如图

38、3-8所示。图3-8 HC-SR04超声波时序图以上时序图表明只需要提供一个10us以上的脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40KHZ周期电平检测回波，一旦检测到有回波信号则输出回响信号，回响信号的脉冲宽度与检测的距离成正比，由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。图3-9 超声波模块HC-SR04原理图3.4 显示报警模块电路显示报警单元是经过超声波发射接收电路及单片机STC89C52处理后把信号转化为人为可以知觉的数字显示和报警响应，以让人们能够直观的觉察到测量的状况，进一步避免事故发生。显示报警电路由显示和报警两部分电路组成，主要实现在出现紧急情况下的显示报警功能，以此

39、提醒驾驶员。3.4.1 显示电路的设计1.各种显示方案的比较方案（1）：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.方案（2）：1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块,它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。1602的驱动电路带有11条指令，可以很方便的控制液晶的现实效果如：清屏、左移右移、光标显示。但是对于只显示三位温度值显得浪费，又考虑到其价格较高，运用起来的复杂性，所以也不用此来显示。方

40、案（3）：LED数码管是利用发光二极管的特性组合而成数字显示器件，通过控制相应的二极管的状态显示相应的数字。要使数码管正常显示就得有驱动电路驱动相应的段码，数码管的现实方式可分为静态显示和动态显示，静态显示方式只适合显示单个的数字，因此本设计应采用动态显示方式。由于动态显示方式利用的是人眼视觉暂留的特性，扫描的时间应不大于20毫秒，占用系统资源虽然大，但是在显示的个数和字型有限情况下可以充分利用其优良特性，且相对于整个系统来说，单片机的系统资源利用不多，所以可以应用数码管显示。综合考虑，本设计采用数码管显示来组成本设计的显示模块。2.LED数码管显示模块设计LED是发光二极管的缩写。LED数码

41、管里面有8只发光二极管，分别记作a、b、c、d、e、f、g、dp，其中dp为小数点，每一只发光二极管都有一根电极引到外部引脚上，而另外一只引脚就连接在一起同样也引到外部引脚上，记作公共端（COM），其中引脚的排列因不同的厂商而有所不同。LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位。根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 (1)静态显示驱动静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进位解码器进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O口多，如

42、驱动5个数码管静态显示则需要5×840个I/O口来驱动，要知道一个51单片机可用的I/O口才32个。故实际应用时必须增加解码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 (2)动态显示驱动数码管动态显示界面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a、b、c、d、e、f、g、dp”的同名端连在一起，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。透过

43、分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为1 ms2 ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O口，而且功耗更低。动态扫描显示方式在数码管应用系统中应用得最为广泛，这也是我在本设计中的显示方法。共阳极与共阴极这两种方法难度差不多，考虑到我自己对于共阳极的编程更熟悉，因此在该设计中我也采用数码管共阳极的接法。显示电路采用简单实用的LED数码管动态显

44、示，段码用PNP三极管驱动，系统显示的距离范围在3米之内，选用4位LED数码管，通过单片机编程实现显示，显示字符由单片机P0口送至74LS245，再经74LS245显示驱动芯片去驱动LED数码管显示，P2.0-P2.3分别控制每一位的动态显示。超声波测距仪显示模块电路如图3-10所示。通过单片机的平P2.0,P2.1，P2.2，P2.3四个管脚的信号控制四个三极管的B极，利用三极管的开关特性，实现数码管的点亮，从而实现动态显示。采用LED动态显示，数据经过单片机芯片的计算后传到LED上，显示精度是分米。图3-10 显示模块电路图3.4.2 报警电路的设计报警部分采用一个蜂鸣器进行报警，利用单片

45、机控制输出一个一定频率的信号。由于蜂鸣器的工作电流比较大，以至于单片机的I/O口无法直接驱动，所以用三极管来放大电流。信号通过一个三极管，把信号放大，以增强驱动能力。然后将放大之后的信号连接到蜂鸣器上，报警部分装置的设计图如图3-11所示。图3-11 报警电路蜂鸣器是使用直流电源进行供电，它广泛应用于当今生活中，尤其在计算机、报警器、复印机、打印机、电子玩具、汽车电子设备、电话机等电子设备制造中作为发声的器件而广泛应用。蜂鸣器是一种一体化结构的电子发声器，它分为两种类型，一种是压电式蜂鸣器另一种是电磁式蜂鸣器。压电式蜂鸣器主要由压电蜂鸣片、多谐振荡器、共鸣箱阻及抗匹配器还有外壳等部分组成。压电

46、蜂鸣片是由铌镁酸铅或锆钛酸铅压电陶瓷材料制造而成。我把在陶瓷片的表面镀上金属电极，经过极化处理和老化处理之后，再与不锈钢钢片粘贴在一起就制成了压电蜂鸣片。而多谐振荡器由集成电路或者晶体管构造而成。当电极两端接通电源以后,多谐振荡器开始振动,输出音频信号，然后阻抗匹配器便能推动压电蜂鸣片发出声音。电磁式蜂鸣器主要由振荡器、磁铁、振动膜片、电磁线圈和外壳等部分组成。在两极接通电源之后，振荡器能够产生的音频信号，信号通过电磁线圈，便会使电磁线圈生成磁场。这样振动膜片便会在磁铁和电磁线圈的作用下，周期性反复地振动从而发出声音。25第4章 系统软件设计本系统的主要功能为发送超声波、对回波进行检测、计算测

47、量距离、显示测量距离、蜂鸣器报警等。软件包括主程序、超声波发射子程序、INT0中断服务程序、定时器T0溢出中断程序四个主要模块组成。软件设计的总体结构框图如图4-1:图4-1 系统各模块框图1、系统初始化模块：即系统刚上电的时候对系统的各个引脚的电平分配和对各寄存器的初值赋值。2、发射接收控制模块：发射控制模块是软件控制超声波发射电路发射超声脉冲启动定时器工作，同时启动接收电路工作，当接收电路有信号输入时，对输入信号进行处理。3、运算结果处理模块：运算结果处理模块将测得时间进行处理，根据公式计算出距离，然后再将计算得出的数据送至数码显示模块。4、显示和声音报警模块：通过该模块的设计能够让所测得

48、的距离显示在数码管上。当所测距离小于一定值时，通过声音报警来挺行驾驶员。4.1 超声波测距的算法设计超声波测距的原理：即为超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器R所接收到。这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。距离的计算公式为： (4.1)其中，d为被测物与测距仪的距离，s为声波的来回的路程，c为声速，t为声波来回所用的时间。超声波的指向性强，能量消耗缓慢，遇到障碍物后反射效率高，是测距的良好载体。测距时有安装在同一位置的超声波发射器和接收器完成超声波的发射与接收，由定时器计时。

49、首先由发射器向特定方向发射超声波并同时启动定时器计时，超声波咋介质传播途中一旦遇到障碍物后就被反射回来，当接收器收到发射波立即停止计时。这样，定时器就记录下了超声波自发射点至障碍物之间往返传播经历的时间t。由于常温下超声波在空气中的传播数的约为340m/s，所以由公式(4.1)知发射点距离障碍物之间的距离为：S=340t/2=170t在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在INT0端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。

50、在使用时，如果温度变化不大，则可以认为声速是基本不变的。4.2 系统主程序的设计27第5章 ××××××5.1 ×××××× 5.1.1 ××××××5.1.2 ××××××5.2 ××××××5.2.1 ××××××5.2.2 ×

51、;×××××29 结论【结论两字格式不需修改。直接在标题下空一行添加内容即可。】结论是对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结，对所得结果与已有结果的比较和课题尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论要写得概括、简短。洛阳理工学院毕业设计论文谢 辞【下空一行直接添加致谢内容。】致谢应以简短的文字对在课题研究和设计说明书（论文）撰写过程中曾直接给予帮助的人员（例如指导教师、答疑教师及其他人员）表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。文字要简捷、实事求是，切忌浮夸和庸俗之词。30参考文献【参考文献格

52、式不需做改变，标题下空一行写】【列入主要参考文献15或20篇以上。参考文献一律要求是经公开出版、发表的著作或期刊（论文）。参考文献统一用阿拉伯数字进行自然编号，序码用方括号括起。文中引用的参考文献按文中出现的顺序编号，文中没有引用的文献排列在后面。】参考文献中著录格式要求：期刊序号 作者.题名.刊名，出版年份，卷号（期号），起止页码专著序号 作者.书名.版本（第1版不标注）.出版地：出版者，出版年：起止页码论文集序号 作者.题名.论文集名.出版地，出版年：起止页码毕业论文序号 作者.题名：毕业论文（英文用Dissertation）.保存地点：保存单位，年份，起止页码专利序号 专利申请者.题名.国别，专利文献种类，专利号出版日期技术标准序号 起草责任者.标准代号.标准顺序号发布年.标准名称.出版地：出版者，出版年度以下是参考文献样例1 郑人杰. 计算机软