汽车倒车防撞系统的设计.doc-资料库

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汽车倒车防撞系统本科毕业论文（设计）题目汽车倒车防撞系统指导教师职称学生姓名专业学号班级院（系）电子信息工程学院完成时间 2011 年 4 月 10 日汽车倒车防撞系统 - 1 -

汽车倒车防撞系统摘要随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，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防撞预警系统势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，本文介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警系统。论文的内容是基于 STC89C52 单片机倒车防撞系统的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距系统和 STC89C52 单片机结合于一体，设计出一种基于 STC89C52 单片机的倒车防撞报警系统。该系统采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。论文概述了超声波检测的发展及基本原理，阐述了超声波传感器的原理及特性。对于系统的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距系统功能的基础上，提出了系统的总体构成。通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系统各个设计单元的原理进行了介绍。对组成各系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。论文介绍了系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。最后，通过对系统的误差分析，给出了系统的改进方案。关键字单片机/超声波/STC89C52 Ti mu - 2 -

汽车倒车防撞系统 Abstract Is day by day prosperous along with the social economy development transportation shipping industry, the automobile quantity climbs in the first mate. Traffic congestion condition also day by day serious, the collision event occurred repeatedly, has caused the inevitable person casualties and the economic loss, in view of this kind of situation, designed one kind to respond quickly, the reliability was high also a more economical automobile guards against hits the early warning system imperative, the ultrasonic wave range finding was the most common one distance range finder method, this article introduces is guards against using the ultrasonic wave range finding design one kind of back-draft hits the alarm system. The paper is based on the contents of the AT89C51 monolithic integrated circuit reverse collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89C51 monolithic integrated circuit, AT89C51 monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems. The system used software and hardware integrated approach of a modular and multi-use characteristics. The paper outlines the development and the basic principles of ultrasound tests on the principles and characteristics of ultrasound sensors. Some of the main parameters for the system were discussed, and introducing ultrasonic ranging system functions basis, the overall composition of the system. Through multiple launch reception circuit design comparison, the best designed programme drawn, and various system design modules principles introduced. On the composition of the system circuit chip introduced and elaborated the principles of their work. Papers introduced system software architecture, through programming to achieve system function. Finally, through the analysis of system error, giving the system improvement programme. Key word monolithic integrated circuit,ultrasonic wave,STC89C52 目录 - 3 -

汽车倒车防撞系统中文摘要……………………………………………………………………………… Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………………………………Ⅱ 第 1 章绪论 … … … … ………………………………………………… 1 1 . 1 论文背景 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 1 . 2 设计要求及主要功能介绍 … … … … … … … … … … … … … … … 1 第 2 章系统总体设计 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 2 . 1 系统功能定义 … … … … … … … … … … … … … … … 2 2 . 2 总体方案 … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 第 3 章系统硬件电路设计 … … … … … … … … … … … … … … … … 4 3 . 1 主控单元设计 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4 3 . 1 . 1 主控芯片的介绍 … … … … … … … … … … … … … … … 4 3 . 1 . 2 最小系统 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 0 3 . 1 . 3 电源设计 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 1 3 . 2 测距单元的设计 … … … … … … … … … … … … … … 1 1 3 . 2 . 1 设计要求 … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 1 3 . 2 . 2 超声波测距的基本原理 … … … … … … … … … … … 1 1 3 . 2 . 3 硬件系统的电路设计 … … … … … … … … … … … … 1 2 3 . 3 小车电机驱动模块设计 … … … … … … … … … … … … … 1 4 3 . 3 . 1 设计要求 … … … … … … … … … … … … … … … … … 1 4 3 . 3 . 2 驱动控制芯片的介绍 … … … … … … … … … … … … 1 4 3 . 3 . 3 驱动电路的设计 … … … … … … … … … … … … … … 1 6 3. 3 显示单元……………………………………………………………17 第 4 章系统软件设计 … … … … … … … … … … … … … … … … 1 8 4 . 1 测距单元软件设计 … … … … … … … … … … … … … … … … 1 8 - 4 -

汽车倒车防撞系统 4 . 2 驱动调速单元软件设计 … … … … … … … … … … … … … … 1 9 第 5 章总结与展望 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 0 结束语 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 1 致谢 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 2 参考文献 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2 3 附录倒车防撞系统源程序………………………………………………… 25 第 1 章绪论 1.1 论文背景随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损失，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防撞报警系统势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，应用于汽车停车的前后左右防撞的近距离，低速状况，以及在汽车倒车防撞报警系统中，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——折射，反射，干涉，衍射，散射。超声波测距即是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波距离传感器利用超声波检测车辆后方的障碍物位置，并利用指示灯及蜂鸣器把车辆到障碍物的距离及位置通知驾驶人员，起到安全的作用。 1.2 设计要求及主要功能介绍本次设计的智能避障小车，它是以 STC89C52 作为主控制器，用超声波模块对距离进行距离测试，并将信号发给主控制器。用 L298 芯片驱动直流电机，执行主控制器命令，控制小车的前进、后退、转向，并用 LED 灯和蜂鸣器报告检测出后方有障碍物。 - 5 -

汽车倒车防撞系统第 2 章系统总体设计 2.1 系统功能的定义根据设计要求，可以先大致勾勒出要完成的设计，需要如下所示的几个模块。图 2.1 功能模块图 2.2 总体方案本次设计的简易智能电动车，设计思路如下： 1.在小车前进过程中 STC89C52 芯片向超声波传感器模块 Trig 口发送长度为 20us 的脉冲信号，使超声波发射电路工作向前方发送超声波进行测量，此时 STC89C52 芯片中定时计数器开始计时；当超声波遇到障碍物反射被，超声波接收电路收到反射波时，将测得的高电平信号通过 Echo 口传给主控制器，只有出现低电平时，计数器开始中断计时 STC89C52 根据时间差值检测法公式 s=t/58(cm)计算出距离； 2.主控芯片 STC89C52 根据设定的报警距离判断前方是否出现了障碍物，如果判断是，则驱动蜂鸣器报警，LED 灯闪烁； 3.利用主控芯片分别对两个直流电机发送连续的具有一定占空比的矩形脉冲进行 PWM 小车速度调制，在没有障碍物的情况下，后轮直流电机收到一定的脉冲宽度则小车走的是匀速直线运动；当 STC89C52 芯片判断出有障碍物时，则前轮得到一定脉冲宽度，从而达到避障的目的。 - 6 -

汽车倒车防撞系统本次设计的小车结构简单，较容易实现。采用与 MCS 系列完全兼容的 STC89C52 芯片，它是一种低功耗、高性能、COMS 微处理器。片内具有 8ｋ字节的在线可重复编程快擦快写 Flash 存储器，256×8 位内 RAM，STC89C52 可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，提高系统可靠性，降低系统成本。驱动采用 L298 这款芯片，主要的特点是功率强大，可以加载高达 46V 的电压，并且提供两组 IN 口便于对两个轮子进行 PMW 速度调制控制。超声波模块采用计时器中断计时的方法，算法简单有效，并且程序中采取超时控制防止出现无限大的数据；同时也对温度的影响也采取了相应的措施，以增加测量的精确度。采用四节干电池串联做电源，功率上达到设计要求，并且是很好的稳定的直流电源，避免的电网电源转化时出现的电流不稳定现象，一定程度上降低了电路的复杂程度。 LED 与蜂鸣器的设计发挥了安全的报警作用，有较强的实用性，为系统的人性化设计增添了色彩。总体设计框图如图 2.2 图 2.2 汽车倒车防撞系统第 3 章系统硬件电路设计 3.1 主控单元设计 3.1.1 主控芯片的介绍 - 7 -

汽车倒车防撞系统引脚功能本次的设计采用的是STC89C52单片机，它有44个引脚PLCC和TQFP方形封装形式， 40个引脚的双列直插式封装形式，最常用的是40个引脚的双列直插式封装形式，各个引脚功能说明如图3.1 图3.1 AT89S52单片机的引脚 VCC：电源，接+5V GND：接地 P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL 逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如表3-1所示。在flash编程和校验时，P1 口接收低8位地址字节。表3-1 AT89S52单片机P1口第二功能引脚号第二功能 - 8 -

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