基于51单片机倒车雷达防撞系统设计与实现

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析....................................................1

2设计方案遴选....................................................1

2.1单片机的选择...............................................1

2.2系统框图设计...............................................1

2.3产品功能..................................................2

3产品硬件设计....................................................2

3.1STC89C51RC单片机核心电路设计...............................2

3.2按键电路设计...............................................3

3.3数码管显示模块电路.........................................4

3.4超声波模块电路.............................................4

4产品软件设计....................................................6

4.1主程序流程图...............................................6

4.2产品程序软件清单...........................................7

5产品使用说明....................................................7

5.1产品装配图.................................................8

6产品设计技术标准................................................8

附录...............................................................9

附录1元器件清单..............................................9

附录2电路原理图.............................................10

附录3PCB设计图.............................................11

附录4产品实物图.............................................14

附录5主程序代码.............................................16

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基于51单片机倒车雷达防撞系统设计与实现

1产品功能分析

倒车雷达防撞系统是汽车在正常行驶、倒车、停车过程中的安全辅助装置。

是能够通过安全距离显示和声音警示的方式为驾驶员提供辅助作用，可以解决

驾驶员在正常行驶、倒车、停车过程中通过左右后视镜观察不到的视野盲区而

导致引发的一系列交通安全事故带来的困扰。该产品主要用到超声波测距系统，

通过超声波传感器实现汽车前部保险杠或者后部尾灯到车前车后障碍物的距离

小于设置距离时通过显示器和声音警示发出警告的效果。

2设计方案遴选

根据指导老师的指导，并且根据选择的毕业设计选题，联系实际，结合所

学的移动互联应用技术的专业知识，对51单片机倒车雷达防撞系统产品进行产

品设计与制作。

2.1单片机的选择

本设计是基于STC89C51RC单片机设计的倒车雷达防撞系统设计，包括51

单片机最小系统电路、显示器电路和蜂鸣器电路等来实现倒车雷达防撞系统。

2.2系统框图设计

图1系统框图

1

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2.3产品功能

首先通过按键控制设置超声波检测的安全距离，移动开发板，当超声波传

感器模块检测到距障碍物的距离大于设置的安全距离时，数码管显示屏显示超

声波传感器模块到障碍物的距离。当超声波传感器模块检测到距障碍物的距离

小于设置的安全距离时，数码管显示屏显示超声波传感器模块到障碍物的距离，

报警闪烁灯亮起，蜂鸣器发出声响。

3产品硬件设计

由STC89C51RC单片机所组成的系统，其中包括超声波模块、显示器模块、

蜂鸣器模块、LED闪烁灯。用超声波发射器向某一方向发送超声波，同时在放射

的时候开始计时，在超声波遇到障碍物的时候反射回来，超声波接收器在接收

到反射回来的超声波时停止计时。通过公式S=VT/2可以测出汽车与障碍物之间

的距离通过数码管显示屏显示出来。

3.1STC89C51RC单片机核心电路设计

51系列的单片机执行速率快(最高时钟频率为90MHz)，功耗低，在系统、

在应用可编程,不占用用户的资源。根据本系统设计的实际要求，选择

STC89C52RC单片机做为本设计的单片机使用，它是由ATMEL公司生产的高性能、

低功耗的CMOS8位单片机。STC89C52RC单片机具有以下几个性能特点：4k字

节的闪存片内程序存储器，128字节的数据存储器，32个外部输入和输出

口，2个全双工串行通信口，看门狗电路，5个中断源，2个16位可编程定

时计数器，片内震荡和时钟电路且全静态工作并由低功耗的闲置和掉电模

式。

2

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图2STC89C51单片机核心电路原理图

3.2按键电路设计

按键也是一种电子开关，实现开关接通仅需按下按键，断开连接仅需松开

按键，轻触按键内部中金属弹片受力弹动触发来实现接通断开功能，本设计中

这三个按键是最重要的部分控制着整个产品。

图3STC89C51单片机按键电路原理图

3

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3.3数码管显示模块电路

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。能显示4位数

字的叫四位数码管，当然也有多位和只有一位的数码管，他们的电气原理相同。

数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个

发光二极管单元（多一个小数点显示）；按发光二极管单元连接方式分为共阳

极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起

形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，

当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴

极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接

到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到

地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当

某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

图4STC89C51单片机数码管显示电路原理图

3.4超声波模块电路

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超

声波经常用于距离的测量，如测距仪和物体测量仪等都可以通过超声波来实现。

利用超声波检测往往比较迅速、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，因此在移动机器人研制上也得到了广泛

的应用。HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，

测距精度3mm，模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。

4

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图5STC89C51单片机超声波模块电路原理图

5

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4产品软件设计

4.1主程序流程图

图6主程序流程图

6

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4.2产品程序软件清单

图7产品程序软件清单图

5产品使用说明

用USB数据线连接使电路板通电，然后通过按键控制设置超声波检测的安

全距离，移动开发板，当超声波传感器模块检测到距障碍物的距离大于设置的

安全距离时，数码管显示屏显示超声波传感器模块到障碍物的距离。当超声波

传感器模块检测到距障碍物的距离小于设置的安全距离时，数码管显示屏显示

超声波传感器模块到障碍物的距离，报警闪烁灯亮起，蜂鸣器发出声响。

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5.1产品装配图

图8产品装配图

6产品设计技术标准

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语；

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准；

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范。

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附录

附录1元器件清单

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附录2电路原理图

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附录3PCB设计图

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附录4产品实物图

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附录5主程序代码

#include<reg52.H>//器件配置文件

#include<intrins.h>

#include"eeprom52.h"

//传感器接口

sbitRX=P2^3;

sbitTX=P2^2;

//按键声明

sbitS1=P1^4;

sbitS2=P1^5;

sbitS3=P1^6;

sbitDIAN=P0^5;

//蜂鸣器

sbitFeng=P2^0;

//变量声明

unsignedinttime=0;

unsignedinttimer=0;

unsignedcharposit=0;

unsignedlongS=0;

unsignedlongBJS;//报警距离

charnum=0;

//模式0正常模式1调整

charMode=0;

bitflag=0,flag_BJ;

unsignedcharconstdiscode[]

={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0x80};//数码管显

示码0123456789-和不显示

unsignedchardisbuff[4]={0,0,0,0};//数组用于存放距离信息

unsignedchardisbuff_BJ[4]={0,0,0,0};//报警信息

sbitW0=P2^4;

sbitW1=P2^5;

sbitW2=P2^6;

sbitW3=P2^7;

/******************把数据保存到单片机内部eeprom中******************/

voidwrite_eeprom()

{

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SectorErase(0x2000);

byte_write(0x2000,BJS%255);

byte_write(0x2001,BJS/255);

byte_write(0x2060,a_a);

}

/******************把数据从单片机内部eeprom中读出来*****************/

voidread_eeprom()

{

BJS=(byte_read(0x2001)*255)+byte_read(0x2000);

a_a=byte_read(0x2060);

}

/**************开机自检eeprom初始化*****************/

voidinit_eeprom()

{

read_eeprom();//先读

if(a_a!=1)//新的单片机初始单片机内问eeprom

{

BJS=50;

a_a=1;

write_eeprom();//保存数据

}

}

//延时100ms（不精确）

voiddelay(void)

{

unsignedchara,b,c;

for(c=10;c>0;c--)

for(b=38;b>0;b--)

for(a=130;a>0;a--);

}

//按键扫描

voidKey_()

{

//+

if(S1==0)

{

delay();//延时去抖

delay();//延时去抖

while(S1==0)

{

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P1=P1|0x0f;

}

BJS++;//报警值加

if(BJS>500)//最大500

{

BJS=1;

}

write_eeprom();//保存数据

}

//-

elseif(S2==0)

{

delay();

delay();//延时去抖

while(S2==0)

{

P1=P1|0x0f;

}

BJS--;//报警值减

if(BJS<1)//最小1

{

BJS=500;

}

write_eeprom();//保存数据

}

//功能

elseif(S3==0)//设置键

{

delay();

delay();//延时去抖

while(S3==0)

{

P1=P1|0x0f;

}

Mode++;//模式加

num=0;

if(Mode>=2)//加到2时清零

{

Mode=0;

}

}

}

/********************************************************************

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**************************************/

//扫描数码管

voidDisplay(void)

{

//正常显示

if(Mode==0)

{

num++;

if(num==1)

{

W3=1;

W0=1;

P0=~discode[disbuff[0]];

DIAN=0;

W1=0;

}

elseif(num==2)

{

W1=1;

P0=~discode[disbuff[1]];

W2=0;

}

elseif(num>=3)

{

W2=1;

P0=~discode[disbuff[2]];

W3=0;

num=0;

}

}

//报警显示

else

{

num++;

if(num==1)

{

W3=1;

P0=~0xCE;//11001110

W0=0;

}

elseif(num==2)

{

W0=1;

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P0=~discode[disbuff_BJ[0]];

DIAN=0;

W1=0;

}

elseif(num==3)

{

W1=1;

P0=~discode[disbuff_BJ[1]];

W2=0;

}

elseif(num>=4)

{

W2=1;

P0=~discode[disbuff_BJ[2]];

W3=0;

num=0;

}

}

}

/********************************************************************

**************************************/

//计算

voidConut(void)

{

time=TH0*256+TL0;//读出T0的计时数值

TH0=0;

TL0=0;//清空计时器

S=(time*1.7)/100;//算出来是CM

if(Mode==0)//非设置状态时

{

if((S>=700)||flag==1)//超出测量范围显示“-”

{

flag=0;

disbuff[0]=10;//“-”

disbuff[1]=10;//“-”

disbuff[2]=10;//“-”

}

else

{

//距离小于报警距

if(S<=BJS)//距离小于报警值

{

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flag_BJ=1;//报警变量置一，定时器开始报警

}

else//距离大于报警值

{

flag_BJ=0;//关闭报警

Feng=1;//蜂鸣器关闭

}

disbuff[0]=S%1000/100;//将距离数据拆成单个位赋值

disbuff[1]=S%100/10;

disbuff[2]=S%10;

}

}

else

{

Feng=1;

flag_BJ=0;//报警关闭

disbuff_BJ[0]=BJS%1000/100;

disbuff_BJ[1]=BJS%100/10;

disbuff_BJ[2]=BJS%10;

}

}

/********************************************************************

**************************************/

//定时器0

voidzd0()interrupt1//T0中断用来计数器溢出,超过测距范围

{

flag=1;//中断溢出标志

}

/********************************************************************

**************************************/

//定时器1

voidzd3()interrupt3//T1中断用来扫描数码管和计800MS启动模块

{

TH1=0xf8;

TL1=0x30;//定时2ms

Key_();//扫描按键

Display();//扫描显示

timer++;//变量加

if(flag_BJ==1