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毕业设计_汽车倒车防撞报警系统.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.17M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘 要
    第一章 引言
    1.1 设计背景和意义
    1.2 设计内容
    1.2.1 设计方向的确立
    1.2.2传感器的发展及其选择
    1.2.3设计的主要目的
    第二章 系统方案设计
    2.1 系统方案的确定
    2.1.1超声波与红外线测距原理
    2.1.2超声波和红外线测距系统方案比较
    2.2 系统的特点和功能
    2.2.1 系统的组成特点和功能
    2.2.2系统的组成结构
    第三章 硬件系统的实现
    3.1 系统控制部分总体电路的实现
    3.1.1超声波传感器T/R40-16的结构参数及工作原理
    3.1.2 中央控制器AT89C2051简介
    3.1.3控制部分功能的实现与原理图
    3.2 模块电路
    3.2.1 超声波发射电路
    3.2.2 超声波接射电路
    3.2.3 时钟电路
    3.2.4 复位电路
    第四章 软件系统的实现
    4.1 总体流程图
    4.2 具体程序的分析和设计
    4.2.1 初始化程序
    4.2.2 主程序设计
    4.2.3 挡位选择中断程序
    4.2.4 延时子程序
    第五章 电路制作与调试
    5.1 电路制作
    5.1.1 元件选择和购买
    5.1.2 电路图的绘制
    5.1.3 元器件的安装与焊接
    5.2 系统的调试与分析
    5.2.1 系统硬件调试
    5.2.2 系统软件调试
    结 束 语
    参考文献
    附 录1
    附 录2
    附 录3
    汽车倒车防撞系统的设计 摘 要 文章首先介绍了系统的设计方案思路与原理图，进而阐明了汽车倒车防撞系统的意 义。文章采用分模块的方式，对整个系统的硬件与软件设计进行分析，其中硬件部分着重 介绍了超声波探测器、超声波发射与接收电路，单片机 AT89C51 控制芯片、外围电路、和 报警控制电路等，软件部分就针对一些具体模块进行编程。整个系统采用单片机通讯方式， 文中还介绍了单片机接口与控制器之间的通讯情况，安装与调试的有关内容。 关键词：汽车 超声波 单片机 报警系统 调试 I
    目 录 摘 要.......................................................................................................................I ABSTRACT.............................................................................错误！未定义书签。 第一章 引言.............................................................................................................. 1 1.1 设计背景和意义.............................................................................................................. 1 1.2 设计内容.......................................................................................................................... 2 1.2.1 设计方向的确立 ···········································································2 1.2.2 传感器的发展及其选择 ·································································· 2 1.2.3 设计的主要目的 ············································································2 第二章 系统方案设计..............................................................................................3 2.1 系统方案的确定.............................................................................................................. 3 2.1.1 超声波与红外线测距原理 ······························································· 3 2.1.2 超声波和红外线测距系统方案比较 ··················································· 4 2.2 系统的特点和功能.......................................................................................................... 6 2.2.1 系统的组成特点和功能 ··································································6 2.2.2 系统的组成结构 ············································································6 第三章 硬件系统的实现..........................................................................................8 3.1 系统控制部分总体电路的实现...................................................................................... 8 3.1.1 超声波传感器 T/R40-16 的结构参数及工作原理 ···································8 3.1.2 中央控制器 AT89C2051 简介 ·························································10 3.1.3 控制部分功能的实现与原理图 ························································12 3.2 模块电路........................................................................................................................ 14 3.2.1 超声波发射电路 ········································································· 14 3.2.2 超声波接射电路 ········································································· 15 3.2.3 时钟电路 ·················································································· 16 3.2.4 复位电路 ·················································································· 16 第四章 软件系统的实现........................................................................................18 4.1 总体流程图.................................................................................................................... 18 4.2 具体程序的分析和设计................................................................................................ 21
    4.2.1 初始化程序 ··············································································· 21 4.2.2 主程序设计 ··············································································· 21 4.2.3 挡位选择中断程序 ······································································ 23 4.2.4 延时子程序 ··············································································· 24 第五章 电路制作与调试........................................................................................25 5.1 电路制作........................................................................................................................ 25 5.1.1 元件选择和购买 ········································································· 25 5.1.2 电路图的绘制 ············································································ 25 5.1.3 元器件的安装与焊接 ··································································· 25 5.2 系统的调试与分析........................................................................................................ 27 5.2.1 系统硬件调试 ············································································ 27 5.2.2 系统软件调试 ············································································ 28 结 束 语.................................................................................................................. 29 参考文献.................................................................................................................. 30 附 录 1................................................................................................................. 31 附 录 2................................................................................................................. 35 附 录 3................................................................................................................. 36 致 谢....................................................................................错误！未定义书签。
    第一章 引言 1.1 设计背景和意义 汽车倒车防撞系统的设计是国家八.五期间重点开发的重大科研项目之一。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。在全国范围内一些汽车上，特 别是在小型的老式的汽车上都没有安装这类汽车倒车防撞系统，急易发生倒车不注意导致 汽车刮漆，被碰坏的事情发生，使汽车的寿命减短。所以汽车倒车防撞系统的作用至关重 要。况且，现在人口持续增长，经济的持续发展，人民的生活水平也在提高，汽车需要量 也高，也要求我们对汽车安全的管理更加专化，自动化，要能够节约资源，尤其是物质资 源对我们的社会和生活具有重要的意义。当今在一些汽车虽然有汽车倒车防撞系统，但是 其发射头选择不当，这样不但控制精度低，实时性差，而且误差也比较大，但由于其互换 性差，存在安全隐患，所以效果也不怎么理想，而有些车用的是进口防撞系统，但其价格 非常贵，用的人也很少。 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系统势在必行。 以往的汽车倒车测距一般有四种：1 嘀嘀声加闪光，2 音乐声加闪光，3 语音声加闪光，4 倒车到危险距离时发出警报声的倒车报警器。本设计就是将以上功能结合起来加以改进发 展，使其在整个倒车过程中自动测量车尾到最近障碍物的距离，在倒车到极限距离时会发 出急促的警告声，提醒驾驶员注意刹车，如果和制动系统联系在一起也可以形成自动刹车。 该设计可望成为驾驶员特别是货车以及公共汽车驾驶员的好帮手，可有效的减少和避 免那些视野不良的大型汽车的如冷藏车、集装箱车、垃圾车、食品车、载货车、公共汽车 等倒车交通事故，另外还特别适用于夜间辅助倒车、倒车入库以及进入停车场停车到位。 另外其成本低廉，性能优良，市场前景极为广阔，对提高我国汽车工业实际水平，具有较 大的时间意义。 1
    第一章 引言 1.2 设计内容 1.2.1 设计方向的确立 我们知道，在常规的设计中，要检测是否有物体挡住，一般的做法是一头发射一个信 号，在接收处判断是否有信号接收到，若有信号接收到，说明中间没有物体挡住，若接收 不到，则说明有物体挡住。然而在对汽车倒车防撞报警器的设计中，由于汽车在一个移动 的物体，不可能在某一具体的位置上安装接收或发射装置，这就决定了系统的发射与接收 必须安装于一起，因此如何设计一款将发射与接收安装于一起的物体检测装置是我们研究 的方向。 1.2.2 传感器的发展及其选择 根据中华人民共和国国家标准，传感器是指，能感受规定的被测量并按照一定的规律 转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器也是信息采 集的重要工具。传感器技术与通信技术（信息传输）和计算机技术（信息处理），构成了 现代信息技术的三大支柱，它们在信息系统中分别起着“感觉”，“神经”，和“大脑”的 作用。传感器正沿着分立式→集成化→智能化→单片系统化、网络化、的方向迅速发展。 其主要的特征就是整个传感器系统可集成一个或几个芯片上，因为它比普通传感器的集成 度更高，性能更忧，功能更强，性价比更高，越来越用于现代工程的各个领域。超声波传 感器是近年来出现的一个超声控制元件，它分为发射器和接收器，是一种测量装置，发射 器是将电磁振荡转换为超声波向空间发射。接收器将接收到的超声波进行声电转换为电脉 冲信号，具有广泛的应用价值。 因 此 在 传 感 器 应 用 方 面 ， 我 们 选 择 了 超 声 波 发 射 与 接 收 配 对 的 超 声 波 收 发 头 T/R40-16，在芯片处理方面，我们采用单片机编程技术，配高可靠的超声波探测与接收传 感器及微功耗专用电路，它具有全集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低价格 等优点。 1.2.3 设计的主要目的 在该设计中我们采用了性能比较好的超声波传感器 T/R40-16，还采用了单片机系统的 微处理器 AT89C2051 芯片。从发射头发射的信号通过障碍物反射所得的信号接收，信号放 大，再通过单片机直接处理，然后把处理后的信号通过驱动器驱动扬声器播放出声音，同 时通过显示电路显示出来，来满足我们防撞报警的需要，从而达到了汽车倒车防撞的目 的。
    第二章 系统方案设计 在本章中，我们将对超声波发射与接收，汽车倒车防撞系统的应用进行分析，并给出 它的特点，实现的功能以及系统的简单操作，以增加对超声波传感器及其系统的了解。 2.1 系统方案的确定 从倒车防撞系统的使用场合来讲，必须是采用反射型传感器才能满足实际使用中的要 求，从目前的无线电技术出发，主要可采用超声波传感器和红外反射型传感器，下面对这 两类传感器进行研究。 2.1.1 超声波与红外线测距原理 1.超声波测距原理 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，如测距仪和物位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，因此在移动汽车的研制上也得到了广泛的应用。为了研究和利用超声波，人们已 经设计和制成了许多超声波发生器。超声波测距即超声波发射器向某一方向发射超声波， 在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声 波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 340m/s，根据计时器 记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离（S）：即 S=340*t/2,这也是所谓的时间 差测距法。 2.红外测距原理 红外线传播时由于它在穿越其它物质时折射率很小所以不会不扩散，一般长距离的测 距仪都会考虑红外线。红外测距传感器利用红外信号遇到障碍物距离的不同反射的强度也 不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极 管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方 向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，再根据红外线从发出到被接受到的时 间及红外线的传播速度就可以算出距离。 3
    第二章 系统方案设计 由于超声波与红外线都有良好的测距功能，所以我分别设计了两个方案，通过比较他 们在整个系统中体现的功能特点的优越性，从而决定采用哪一种传感器进行测距。下面一 节我将分别介绍基于超声波和红外型的设计方案。 2.1.2 超声波和红外线测距系统方案比较 1.基于超声波型 利用超声波传感器 R/T40-16，它是一种性能优良的发射与接收配对的传感器。该系统 主要用电磁式输出与输入振荡电路，所输入的信号经过放大，直接发送到单片机 AT89C2051 单片机进行处理，通过编程可以进行自动控制。具体系统框图如图 2-1 所示： 该系统主要由以下功能块系统构成：超声波传感器 T/R40-16、超声波发射与接收构成 图 2-1 基于超声波型汽车倒车防撞系统 的收发系统、中央控制处理器 AT89C2051 组成的主机系统、控制报警输出系统等。 主要的系统电路有：电源电路、超声波发生器、超声波发射电路、超声波接收电路、 信号放大电路、直流控制电路、显示电路、探测距离选择电路、报警电路等。电路分析我 们在下一章节中进行分析。 该系统的主要特点有： ⑴.该产品的互换性好，响应速度快，抗干扰能力强，外围电路简单，不需要布线直 接通过发射模块进行无线发射。因此体积小。 ⑵.该系统的测量精度很高，能在 TA = +25oC、UCC = +5V 的条件下，测量精度可达到
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