10 汽车倒车雷达系统设计Word文档下载推荐.docx
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略
进度计划
1、布置任务，查阅资料，确定系统的组成（1天）
2、硬件设计（2天）
3、按系统的控制要求，完成软件设计（2天）
4、上机调试、修改程序（2天）
5、撰写、打印设计说明书（2天）
6、答辩（1天）
指导教师评语及成绩
平时：
论文质量：
答辩：
总成绩：
指导教师签字：
年月日
注：
成绩：
平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算
绪论
现如今随着人们生活水平的提高，汽车已成为了人们出行的首选交通工具，据统计每年我国乃至全世界的汽车数量都在大幅增长，这很大程度上提高了人们的生活水平，促进了汽车产业的发展。
但另一方面，由此引发的交通事故也越来越频繁，特别是汽车倒车时由于其可视性不足造成的生命财产损失更严重。
所以近年来研究汽车倒车雷达系统成为了一大热门课题。
目前倒车雷达的应用十分广泛，绝大多数车辆都已经将倒车雷达作为必不可少的标准配件。
倒车雷达的运用可极大地减轻驾驶者的体力和脑力劳动强度，降低倒车难度，避免因驾驶员因方向感不强或判断和操作失误而引起的事故，同时它将对最终实现无人驾驶产生积极的意义。
汽车倒车雷达是为了避免汽车倒车过程中发生碰撞，设计一种基于单片机AT89C51的倒车雷达系统，介绍了超声波测距的基本原理，阐述了系统的结构组成、硬件电路设计及软件设计。
倒车距离用LED数码管实时显示，为倒车的安全性，设计了报警电路，当测出汽车尾部距离障碍物的距离小于一定值时，系统会报警，提示司机注意安全。
经验证，该系统在10—500CM时具有很高的精度，且该系统结构简单，可靠性极高，实用性也很强等优点。
目前倒车雷达系统大多采用超声波测距原理，通过超声波测距装置测取车辆后方的障碍物距离，以此为依据来判断泊车环境。
超声波测距具有能量消耗缓慢和传播距离远的优点，且不易受光线,烟雾和电磁等干扰的影响，可以再各类天气下使用。
并且利用超声波测距原理简单，易于实现，成本低廉，可靠性也好，因而广泛应用于各类倒车雷达中。
目录
一.设计内容及要求6
1.1设计题目6
1.2设计内容6
1.3设计要求.................................................................................................................................6
二.系统组成及工作原理分析7
2.1系统组成7
图2—1系统组成7
2.2工作原理7
三.硬件电路方案设计及分析8
3.1方案一9
3.2方案二10
四.软件电路方案设计及分析12
4.1方案一12
4.2方案二13
4.3方案比较：
13
五.实验调试及测试结果分析14
六.实验结论16
参考文献17
附录一18
附录二19
附录三20
1.设计内容及要求
1.1设计题目
题目：
1.2设计内容
设计一汽车雷达系统实现以下三个功能：
1.通过键盘控制系统的发射；
2.显示障碍物离汽车的距离；
3.距离小于指定值时，系统报警。
1.3设计要求
设计并制作简易汽车雷达系统，其中需要通过键盘控制系统的进行发射，其次通过数码管显示障碍物离汽车的距离，再次根据显示距离，系统进行自我检测，若距离小于指定值时，系统自动报警，若距离大于指定值时，系统不报警，正常运转。
二.系统组成及工作原理分析
2.1系统组成
汽车雷达系统主要由超声波发生器，超声波接收器，单片机系统，数码管显示器和报警电路组成。
其组成框图如下：
2
图2—1系统组成
2.2工作原理
超声波模块分机械方式和电气方式两类，它实际上是一种换能器，在发射端它把电能或机械能转换成声能，接收端则反之。
本次设计超声传感器采用电气方式中的压电式超声波换能器，它是利用压电晶体的谐振来工作的。
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，产生超声波。
发射器发出的超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t.由公式：
测出的距离L（m）=常温下的声速340（m/s）×
感应时间t（s）/2，算出被测物体的距离。
通过单片机P2.0口控制超声波的发射，同时打开定时器，定时器开始计时。
超声波接收器接收到信号经过放滤波后返回给单片机P3.2口，触发单片机外部中断0，通过程序取出此刻定时器的数值即为超声波在空中的传输时间。
其时序图如下：
图2—2工作时序图
三.硬件电路方案设计及分析
硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电
路三部分。
单片机采用STC89C51或其兼容系列。
采用12MHz高准确度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。
单片机用P2.4端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。
显示电路：
通过四位数码管来显示当前测出的距离，可以精确到毫米。
为节省单片机宝贵的IO资源，显示电路共用P0口，所以应用锁存器来锁存数码管段选和位选数据，锁存器选用74HC573,因单片机P0口驱动电流较小，所以还要利用上拉电阻来提高其驱动能力，显示电路如下图所示：
图3-1显示电路
复位电路：
报警电路：
图3-2复位电路图3-3报警电路
3.1方案一
超声波发射电路原理如下图所示。
输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。
上位电阻R10、R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。
图3-3超声波发射电路
3.2方案二
超声波发射电路：
电路原理如下图所示：
其特点是40KHZ的方波要由单片机生成并且加入了发射电路的使能端，由P1.1控制使能，这样可以有效降低干扰。
图3-4超声波发射电路
超声波接收电路：
其原理如下图所示:
由于接收到的超声波信号十分微弱，且干扰很大，所以接收电路要求很大的放大倍数，且应有滤波电路。
从图可知超声波由接收头接收后先经过一级滤波，可以消除直流和低频干扰。
随后经过多级放大，其中每级放大电路又通过电容耦合，进一步消除干扰。
该电路还带有指示灯，若接收到超声波回波后LED会点亮。
图3-5超声波接收电路
四.软件电路方案设计及分析
系统软件设计采用模块化设计，主要包括主程序设计、T0中断服务子程序、外部中断服务子程序、距离计算子程序、数码管显示子程序设计等。
其程序有以下两种方案：
4.1方案一
该方案通过单片机P2.0口控制超声波的发射，利用外部中断0来监视回波信号，当接收到回波信号时，进入中断程序并计算出车尾距障碍物的距离，再通过过数码管显示出来。
其流程图如下：
图4—1流程图1
4.2方案二
该方案有两种测量模式可供选择，即自动测量和手动测量模式。
系统启动后先进行模式选择，长按进入自动测量，短按则进入手动测量。
图4—2流程图2
上述两种方案的最大区别是第二种方案增加了自动测量方式，而第一种方案只有手动测量，即通过键盘来控制超声波的发射。
所以第二种方案更具人性化，更方便操作，本次设计即采用第二种方案。
五.实验调试及测试结果分析
在确定了电路、领好元器件之后，首先对电路进行了布局。
采取的方法是
分块焊接电路，即将超声波模块分解为发射部分和接收部分。
焊接完成后，下载程序至单片机进行调试，发现有如下问题：
1、数码管不显示距离，经过调试后发现程序不能进入中断程序；
2、经修改后，数码管可以显示距离，但是只能精确到厘米。
原因是程序结构有问题，即发射超声波后未立即开启定时器；
3、程序增加手动和自动测量两种测量模式后，通过按键选择测量模式系统没有给出提示，不方便操作。
相应的解决方法如下：
1、修改调试程序使程序能正常进入中断；
2、重新调整程序结构，使其更加精简；
3、硬件增加发光二极管，程序中加入相应的代码，使用户在选择模式后系统能给出提示，更加人性化。
六.实验结论
这是一次比较系统的电路设计，是一次将理论与实践相结合的实践。
其中包括了电路的设计，资料的查找，分析问题解决问题的能力，甚至还是对焊接技术及审美观念的一个考验。
如果不能以一种认真的态度去面对这次实践，而只是简简单单的在书本之中寻找到一个电路图，并将其简单的焊接起来。
那就失去了本次电子课设的意义了。
已经选择了电子信息工程这一个专业，那就没有任何的理由不去提高自己的动手能力了。
如今世界上的电子产品已不是单纯的硬件组成了，大部分都是由软硬件组成，软件负责系统的运行，硬件则是构成电路的基础。
就如本次设计的汽车雷达系统，硬件电路要具备超声波的收发，显示，报警等功能，而软件则将这些模块联系起来，从而组成一个完整的系统。
所以我们要设计一个系统时，即使是个简单系统，我们应该从整个设计出发，将其分解成各个功能模块，最后再将这些功能模块组合起来构成一个完整的系统，这样可以简化系统的设计。
因为任何电路的设计都不是只存在一个电路。
它是有各个小模块组成的，因而在电路的设计中就必须注意将电路模块化。
这样才能有针对性的将问题解决。
如果我们不将电路模块化，而只是一个劲的将电路焊接好来。
只怕当我们焊接完检查电路之时，我们自己都不知道从何处下手。
同时，电路的焊接或多或少的存在一些问题，很少在焊接完成的时候，电路不存在任何的问题。
在遇到问题时们要做的是去分析问题解决问题，而不是气愤，埋怨。
参考文献
【1】张友德.单片机微机原理.上海：
复旦大学出版社，2006.
【2】蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其运用.北京：
高等教育出版社，2004.
【3】王质朴.MC5-51单片机原理及应用技术.北京：
北京理工大学出版社，2009.
【4】李全利.单片机接口技术.北京：
电子工业出本社，2005.
【5】李群芳.单片微型计算机与接口技术.北京：
高等教育出版社，2001.
附录一
元件清单
序号
元件
名称
型号
数量
单位
备注
1
单片机
AT89C51
个
2
非门芯片
CD4069
3
放大器
LM324
4
芯片插槽
14脚插槽
5
红外线
发射探头
T
6
接受探头
R
7
发光二极管
红色LED
8
三极管
S8050
9
电容
0.1uf
只
10
0.01uf
1
11
100nf
12
1nf
13
电阻
100K
3
14
10K
15
1K
16
100
附录三
#include<
reg52.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#definealarmdistance120
inttime;
ucharsucceed_flag;
uchartimeL;
uchartimeH;
sbitTrig=P2^0;
//输出口
sbitEcho=P3^2;
//输入口
sbitdula=P2^6;
//段选锁存信号
sbitwela=P2^7;
//位选锁存信号
sbitdp=P0^7;
//小数点
sbitkey=P3^7;
//按键选择
sbitbeer=P2^3;
//蜂鸣器
ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
//数码管0~9
uintdistance;
voiddelay（uintz）//延时程序
{
uintx,y;
for（x=z;
x>
0;
x--）
for（y=110;
y>
y--）;
}
voiddelay_20us（）//维持发射端高电平20us
{
uchara;
for（a=0;
a<
100;
a++）;
}
voidalarm（）//报警程序
beer=0;
P1=0x0f;
delay（100）;
beer=1;
P1=0xf0;
voiddisplay（uinty）//四位一体数码管显示程序
P0=0xff;
wela=1;
P0=0xfe;
wela=0;
P0=0x00;
dula=1;
P0=table[y/1000];
dp=1;
dula=0;
delay（3）;
P0=0xfd;
P0=table[y%1000/100];
P0=0xfb;
P0=table[y%100/10];
P0=0xf7;
P0=table[y%10];
delay
（1）;
voidinit（）//测距程序的初始化
Trig=1;
delay_20us（）;
Trig=0;
while（Echo==0）;
succeed_flag=0;
EA=1;
EX0=1;
TH1=0;
TL1=0;
TF1=0;
TR1=1;
while（Echo==1）;
voidautomes（）//自动测量程序
while
（1）
{
init（）;
if（succeed_flag==1）
time=（timeH*256+timeL）*1.0851;
distance=time*0.17;
//毫米
}
if（succeed_flag==0）
distance=0;
display（distance）;
if（distance<
alarmdistance）alarm（）;
voidmes（）
init（）;
if（0==key）
}
display（distance）;
voidkeyscan（）
inti=3;
if（key==0）
delay（1500）;
if（key==0）
{
while（i--）
P1=0xff;
delay（500）;
P1=0x00;
automes（）;
else
P1=0xf0;
mes（）;
voidmain（）
{
P1=0x00;
TMOD=0x10;
while
（1）
keyscan（）;
voidexter（void）interrupt0
TR1=0;
EX0=0;
timeH=TH1;
timeL=TL1;
succeed_flag=1;
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