基于单片机的倒车防撞报警系统的设计

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1、平顶山学院2011届本科生毕业设计基于单片机的倒车防撞报警系统的设计张部兴目录1绪论12系统组成及工作原理22.1超声波测距原理32.2测速原理42.3报警器工作原理43系统硬件电路的设计53.1系统总体电路构成53.2AT89C2051单片机的性能及特点73.3超声波传感器83.4超声波谐振频率发生与调理电路设计93.5超声波回波接收与处理电路设计93.6显示电路和报警电路设计104系统软件的设计114.1主程序设计114.2T0中断服务程序设计124.3外部中断0程序设计134.4超声波测距子程序设计144.5显示程序设计154.6报警程序设计165结论与展望185.1结论185.

2、2展望18参考文献20致谢2121平顶山学院2011届本科生毕业设计基于单片机的倒车防撞报警系统的设计张部兴1绪论随着国民经济的高速发展，我国汽车的拥有量在大幅增加，造成道路拥堵，交通事故频发，给人们的生命和财产安全带来了巨大的损失。安全驾驶成为大家关注的焦点，其中汽车防撞系统(CollisionAvoidanceSys-temCAS)的设计和需求显得非常重要和迫切。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。所谓的汽车倒车防撞预警系统即是俗称的倒车雷达，是汽车泊车辅助装置。在汽车倒车时，倒车雷达采用超声波测距原理探测汽车尾部离障碍物的距离，当汽车尾部离

3、障碍物的距离达到探测范围时，倒车雷达通过数码管实时动态显示距离。当汽车尾部离障碍物的距离达到设定的安全警告值时，倒车雷达发出报警声，以警示驾驶员，辅助驾驶员安全倒车，为驾驶员的倒车安全提供保证和方便。因此有市场需求的产品，必然会带动产品的开发设计，现在市场上的的倒车雷达种类较多。几乎道路上的所有的中高档小轿车都配置有各种倒车雷达。需求的提高必然会迫使产品的技术不断更新。本文主要设计是一种新型的基于单片机控制的倒车雷达系统，该系统采用通用型单片机作为控制电路，方便系统功能扩展。系统电路主要采用集成器件构成，外围元件少，电路简洁、调试方便、成本低，利于商品化生产。21平顶山学院2011届本

4、科生毕业设计基于单片机的倒车防撞报警系统的设计张部兴1系统组成及工作原理本文设计的倒车防撞预警系统是由四路收发一体封闭(防水)型超声波传感器及其超声波发射与回波接收电路、超声波电信号放大电路、单片机控制电路、LED数码管显示电路和蜂鸣器声音报警电路组成。系统组成框图如图2-1所示。回波信号中断申请信号收发一体超声波传感器超声波发射与回波接受电路双四选一开关单片机控制电路LED数码管显示电路声音报警电路超声波放大与整形电路通道选择激励脉冲图2-1倒车雷达系统组成框图当汽车倒车时由倒车换挡装置自动接通系统电源，系统上电复位，进入工作状态。单片机编程产生一串40kHz的矩形脉冲电压，经四选一

5、模拟开关加到超声波发射与回波接收电路，经放大驱动超声波传感器发射出超声波，同时单片机开始计时。发射出的超声波碰到障碍物后形成反射波，部分反射波返回作用于超声波传感器，经超声波传感器的声/电转换，变成微弱的电信号，该微弱的电信号经放大、整形产生负跳变电压，向单片机发出中断申请。单片机收到中断申请的信号后，立即响应中断，执行外部中断服务程序，停止计时，得到超声波发送和返回的时间T，计算出发射点离障碍物的距离S，即：S=(C·T)/2。C是超声波在空气中的传播速度，在常温25℃时，C约为346m/s。若发射出的超声波在测距范围内未遇到障碍物，直到单片机定时中断产生，执行定时中断服务程序，选择

6、下一路，依次按后左路、后左中路、后右中路、后右路的顺序继续发射和接收超声波，并经过计算处理。四路探测处理完毕，选择四路中测出的最小距离值通过LED数码管显示出来。当最小距离值小于预先设定的报警距离时，单片机接通蜂鸣器的电源，蜂鸣器发出报警声。若四路探测无回波中断申请，则显示“—.——”，表明在安全距离内没有障碍物，再继续下一轮循环探测处理[1]。21平顶山学院2011届本科生毕业设计基于单片机的倒车防撞报警系统的设计张部兴1.1超声波测距原理超声波测距原理有两种方式：共振式和脉冲反射式。因为共振式的应用要求复杂，因此使用脉冲反射式，而本系统选用的是压电式超声波传感器。其超声波测距原理如

7、图2-2所示。图2-2超声波测距原理图图2-2中被测距离为H，两探头中心距离的一半用M表示，超声波单程所走过的距离用L表示，由图中关系可得：H=Lcosθ(2-1)θ=arctan(M/H)(2-2)将式(2-2)代入式(2-1)可得：H=Lcos[arctan(M/H)](2-3)在整个传播过程中，超声波所走过的距离为：2L=vt(2-4)式中：v为超声波的传播速度；t为传播时间，即为超声波从发射到接收的时间。将式(2-4)代入式(2-3)可