汽车倒车雷达系统设计

四川信息职业技术学院毕业设计说明书设计题目:汽车倒车雷达系统设计专业:物联网应用技术班级:物联网13-1学号:1390040姓名:王彪指导教师:胡德清二O一五年九月二十四日四川信息职业技术学院毕业设计任务书学生姓名王彪学号1390040班级物联网13-1专业物联网应用技术设计题目汽车倒车雷达系统设计指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注胡德清副教授四川信息职业技术学院电子工程18111361596设计内容：1.设计汽车倒车雷达系统；2.对电路进行PCB板设计、制作实物；3.撰写设计报告。设计要求：1.实现倒车提示；2.根据车尾距离障碍物的距离给予不同提示；3.需有车尾离障碍物最近极限距离报警。进度安排：进度安排内容及要求备注7.1-7.10了解毕业设计相关要求，搜集资料，确定方案7.21-8.10完成系统方案设计8.11-8.31完成系统硬件设计和软件设计，仿真设计9.1-9.8完成实物制作，并能进行软硬件联调通过9.9-9.20撰写设计说明书和答辩PPT9.21-9.30参加毕业设计答辩主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：[1]张元良．《单片机原理及应用教程》．清华大学出版社．2011年2月；[2]周国运．《单片机原理及应用教程》．中国水利水电出版社．2014年1月；[3]杨志帮．《单片机原理及应用项目化教程》．西安电子科技大学．2015年1月；[4]胡红波．《单片机原理及应用实验教程》．湘潭大学出版社．2009年9月；[5]张元良．《单片机综合设计实用教程》.机械工业出版社.2013年3月；审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。四川信息职业技术学院毕业设计说明书I目录摘要...................................................................1第1章绪论...........................................................2第2章总体设计方案...................................................3第3章硬件实现及单元电路设计.........................................43.1主控制模块.....................................................43.2电源设计.......................................................53.3超声波测试模块.................................................53.3.1超声波的特性.............................................63.3.2超声波换能器.............................................73.4超声波传感器原理...............................................93.5测距分析......................................................133.6时钟电路的设计................................................143.7复位电路的设计................................................143.8声音报警电路的设计............................................153.9显示模块......................................................15第4章软件设计......................................................174.1主程序工作流程图..............................................17总结................................................................18参考文献..............................................................20附件1：原理图.........................................................21附件2：程序...........................................................22附件3：元件清单.......................................................33附件4：实物图.........................................................34四川信息职业技术学院毕业设计说明书第1页摘要STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。本次设计主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。关键词超声波传感器；STC89C52；检测四川信息职业技术学院毕业设计说明书第2页第一章绪论1.1项目研究背景及意义由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第3页第二章总体设计方案本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键控制、四位数码管显示、报警等子模块。电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、单片机控制电路。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。系统采用STC89C52单片机作为核心控制单元,当测得的距离小于设定距离时，主控芯片将测得的数值与设定值进行比较处理。然后控制蜂鸣器报警。系统总体的设计方框图如图2-1所示。图2-1系统方框图电源超声波传感器模块4位数码管显示模块STC89C52主控制器模块蜂鸣器报警模块按键控制四川信息职业技术学院毕业设计说明书第4页第三章硬件实现及单元电路设计3.1主控制模块主控制最小系统电路如图3-1所示。P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9(RXD)P3.010(TXD)P3.111(INT0)P3.212(INT1)P3.313(T0)P3.414(T1)P3.515(WR)P3.616(RD)P3.717XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40U1U1Y112MC20.1uFC30.1uFVCCGNDR1410KC110uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P37P23TrigEcho图3-1最小系统硬件电路总设计见图3-2，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件：STC89C52、超声波传感器、按键、四位数码管、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。其中D1为电源工作指示灯。电路中用到3个按键，一个是设定键,一个加键，一个减键。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第5页E1D2DP3C4G54H62H9F10A111H12B73H8DS1ABCDEFGDP1H2H3H4HR1100R2100R3100R8100R9100R10100R11100R12100ABCDEFGDPP10P11P12P13P14P15P16P17Q18550Q38550Q48550Q28550VCC1H3H2H4HR41KR51KR71KR61KP34P35P36P37546231SW1sw-灰色12P2GNDR151K12D1DVCCP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9(RXD)P3.010(TXD)P3.111(INT0)P3.212(INT1)P3.313(T0)P3.414(T1)P3.515(WR)P3.616(RD)P3.717XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40U1U1Y112MC20.1uFC30.1uFVCCGNDR1410KC110uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P37S4GNDS3GNDS2GNDP20P21P22P23B1蜂鸣器Q58550VCCGND+R132KP231234P1VCCGNDTrigEchoTrigEcho图3-2总设计电路图3.2电源设计电源部分的设计采用3节5号干电池4.5V供电。3.3超声波测试模块超声波模块采用现成的ＨＣ－ＳＲ０４超声波模块，该模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理：采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号;模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2。图3-3超声波模块实物图四川信息职业技术学院毕业设计说明书第6页超声波探测模块HC-SR04的使用方法如下：IO口触发，给Trig口至少10us的高电平，启动测量；模块自动发送8个40Khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口Echo输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*340）/2