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2015－2016学年第二学期毕业设计（论文）课题汽车倒车测距报警系统的设计姓名何帅系部电子与信息工程学院专业应用电子技术班级13电子（1）班学号1301170125指导教师何晓鸿武汉交通职业学院教学工作部制摘要超声波测距在倒车雷达、液面高度测量等场合有着广泛的应用。本文根据超声波测距离原理，设计了一个简易的汽车倒车测距报警系统的设计。系统主要由单片机控制器模块、超声波收发模块、距离显示模块、报警提示模块、电源模块构成。控制器通过定时器产生周期的脉冲方波信号，经电声转换电路后发出超声波，同时打开定时器计时。声电转换电路将超声波的回波信号转换为电平送单片机中断，根据定时器计得的收发时间差计算障碍物的距离。本设计分析了超声波测距原理，给出了系统的总体设计方案，完成了具体硬件电路图设计以及软件程序设计，最后对系统进行了测试。测试数据表明系统具有较高的精度，较低成本的优点，因此具有一定的实际应用价值。本设计可用作汽车泊车安全辅助装置，使驾驶员在泊车时能够更加安全，减少事故的发生。关键词：单片机超声波测距报警目录1绪论.............................................................................................................................41.1设计背景..........................................................................................................41.2发展前景..........................................................................................................41.3本次设计任务..................................................................................................52.系统论证与设计........................................................................................................62.1方案的讨论......................................................................................................62.1.1控制模块的选择...................................................................................62.2.1测距模块的选择...................................................................................62.2方案的设计......................................................................................................72.2.1设计流程框图.......................................................................................72.2.2电路原理图的设计...............................................................................83．硬件模块..................................................................................................................93.1单片机最小系统..............................................................................................93.1.1单片机简介...........................................................................................93.1.2时电路钟.............................................................................................103.1.3复位电路.............................................................................................103.2超声波模块....................................................................................................113.2.1什么是超声波特点.............................................................................113.2.2sro4超声波传感器...........................................................................123.2.3测距原理.............................................................................................123.3报警模块........................................................................................................133.4显示模块........................................................................................................134软件模块...................................................................................................................145实际操作及实物图...................................................................................................156总结...........................................................................................................................167致谢...........................................................................................................................178参考文献...................................................................................................................18附录1...........................................................................................................................191绪论1.1设计背景随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。其中倒车事故由于发生的频率极高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，倒车镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来许多麻烦，例如撞上别人的车、消防水笼头，如果伤及儿童更是不堪设想，有鉴于此，汽车高科技产品家族中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生，倒车雷达的加装可以解决驾驶人员的后顾之忧，大大降低倒车事故的发生。1.2发展前景目前，在国际和国内上，在超声测距方面的研究方向的不同和研究水平的高低，主要体现在测距原理上。随着电子技术的发展，出现了微波雷达测距、CCD测距、激光测距和超声波测距等多种形式的测距方法，前几种测距法由于技术难度大、成本高等因素，主要用于军事工业方面。而超声波测距则由于其技术难度较低，成本低廉等特点，在一般测量领域应用广泛。如汽车倒车雷达，目前的汽车倒车雷达主要是具有蜂鸣器的语音报警以及距离显示为主的汽车安全系统。这些系统主要采用的是以单片机为控制核心的智能超声波测距传感器和蜂鸣器报警系统，这种汽车安全辅助系统便宜耐用，而且达到了汽车电子系统网络化的发展需求。无庸置疑，未来的超声波测距报警系统，将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。1.3本次设计任务本次设计是基于单片机控制的超声波测距报警系统设计，采用以STC89C5160S2单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最通过硬件和软件实现了各个功能模块。2.系统论证与设计2.1方案的讨论2.1.1控制模块的选择本课题主要任务是设计一款简易的汽车倒车测距报警系统的设计，应用于汽车倒车位置监控与报警。该报警器主要包括控制模块、测距模块、声音模块、距离显示模块、电源模块五个部分，我们选择了几个方向来设计讨论。（1）可编程逻辑控制器（PLC）PLC发展初期主要用于开关量的逻辑控制，随着PLC技术的进步，它的应用领域在扩大，不仅可以用于开关量控制，还可用于模拟量及数字量的而控制，可采集与存储数据，并进行联网、通讯等，如今，PLC已成为工业控制中核心元器件之一。其主要优点是功能完善，稳定性高抗干扰能力强，扩展性好，硬件维护方便，编程简单。缺点是价格较高，体积较大。（2）单片机单片机与PLC本质是相同的，它们的发展都是基于微处理技术，而PLC实际上是建立在单片机之上的一种产品，而单片机实际上是一个集成电路，体积相对较小，成本低，经济实惠，但利用单片机实现的主控板受软件布局、环境温度、制板工艺等影响，稳定性和抗干扰性相对较弱。对比这两种核心控制元件，两者各有优缺点，根据本课题设计任务，汽车倒车报警装置体积要小，这样便于携带、安装、不占用汽车空间，显然由于PLC体积大的特点而不符合设计要求，因此本设计采用AT89C51单片机作为核心控制元件。2.2.1测距模块的选择（1）红外线测距红外线测距原理是红外光遇到障碍物会反射回来，而反射回