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基于单片机倒车系统设计.rar

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    编号:20181030002153278    类型:共享资源    大小:2.66MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    基于 单片机 倒车 系统 设计
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    科技学院 2011 届本科毕业论文基于单片机倒车系统设计专 业: 通信工程 指导教师: 王 蓓 学生姓名: 刘 博 学生学号: 072004111431 中国﹒贵州﹒贵阳2011 年 5 月贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 I 页 目 录目 录 ...............................................................I摘 要 .............................................................IIIAbstract...........................................................IV前 言 ...............................................................1第一章 绪论 .......................................................21.1 倒车系统的发展状况 .........................................21.2 超声波及传感器的应用 .......................................31.3 单片机的发展 ...............................................4第二章 超声波测距原理及系统方案 ....................................62.1 超声波传感器的介绍 .........................................62.2 超声波检测 .................................................62.3 利用超声波传感器测距的原理及实现 ...........................82. 4 超声波测距系统总体方案····································92. 5 系统主要参数·············································102.5. 1 声速···············································102. 5. 2 指向角·············································112. 5. 3 脉冲宽度·································贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 II 页 ··········112. 5. 4 测距的工作频率·····································11第三章 超声波测距硬件部分设计 .....................................133.1 超声波模块设计 ............................................133. 1. 1 超声波检测总体电路方案设计·························133.1.2 超声波发射电路 ......................................143.1.3 超声波接收电路 ......................................153.2 显示预警单元方案设计 ......................................16第四章 超声波测距软件部分的设计 ...................................214.1 超声波测距系统程序流程图 ...................................214.2 主程序的设计··············································224. 3 显示程序的设计············································244.4 子程序的设计············································· 27第五章 系统误差分析及改进 .........................................295.1 误差产生的原因 ............................................295.1. 1 环境对测量的影响···································295. 1. 2 回波测量的计时准确度·······························29贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 III 页 5.2 系统改进方案 ..............................................30参考文献 ...........................................................32附 录 ..............................................................32附录一 单片机倒车系统的程序设计·································· 33附录二 成品实物图·················································44致 谢 ..............................................................45诚信承诺书 .........................................................46老师评语:1 摘要太长,精简一下;2 论文中没见系统原理框图;3 如有实物,应把实物图附上。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 IV 页 基于单片机倒车系统设计摘要摘要正文:近年随着经济的发展,交通运输业日益兴旺。汽车的拥有量在我国也大幅度增加,交通事故的频频发生给人们的生活和财产带来巨大损失。其中设计一种可靠性高的倒车防撞系统尤为迫切,而超声波测距是一种最常见的测距方法。本文研究的内容主要是基于 STC89C52单片机倒车防撞系统的设计,主要是将超声波测距系统与 52单片机结合起来,此设计过程主要涉及倒车防撞报警系统各组成单元方案设计,系统的实现,超声波的测距原理,硬件和软件的设计和系统误差的分析及改进。而超声波发生装置主要包括超声波发射器和超声波接收器,同时还有报警显示电路的设计。在其工作时,超声波发射器不断发射出一系列连续脉冲,给测量逻辑电路提供一个短脉冲。最后由单片机装置对接收的信号依据时间差进行处理,自动计算出车与障碍物之间的距离,到达规定距离时会发出报警信号,并由液晶显示屏显示出数据。对此本文将详细介绍基于单片机倒车防撞系统的设计。关键词: 52 单片机 超声波 测距 显示 报警贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 V 页 To design a reversing assist system based on the singlechipAbstract:In recent years, the transportation safety has received significant attention. With the rapid development of economy, the number of people owning the car increases dramatically, and the traffic accidents occur frequently which endanger people‘s property and even their life. Thus, it is very important to design a safe and efficient reversing assist system. Since ultrasound has become one of the most popular ways to measure distance.The main content of the paper is to combine the singlechip of AT89C51 and the ultrasonic sensor to design a reversing assist system. Firstly, the thesis mainly describes the theory of distance measurement using ultrasound, error analysis, system implementation and the system of the hardware and the software etc. Secondly, the main module of the theory of distance measurement includes the ultrasonic launcher, the ultrasonic receiver and the alarm and display circuit. The ultrasonic transmitter will emit a successful pulse when it works, which will be handled by ultrasonic receiver. Then the pulse will be delivered into the singlechip system to calculate the time difference and the distance between car and the obstacle. When the distance reaches the designed rang limit, the system will transmit an alarming signal to warn the driver and the display device. we will introduce a reversing assist system which based on the singlechip and ultrasonic sensor in the followingKey words:singlechip ; ultrasonic;range acquisition ;display ; warning deviceAbstract贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 1 页 前言超声波是频率高于 20000赫兹的声波,它具有好的方向性,穿透能力强,易于获得较集中的声能,在水中传播距离远,可用于测距,测速,清洗,焊接,碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名.超声波测距是利用声波特性来实现的非接触式距离测量,其应用范围很广泛,如检测,定位,测量等.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测控系统的研制上得到了广泛应用本文介绍一种以 STC89C52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。目前,国内一般使用非单片机的集成电路测距仪器,因而成本高,功能单一。而设计一种响应快,可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统势在必行。超声波测距应用于汽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,超声波可作为一种特殊的声波同样具有基本的物理特性----折射,反射,干涉等等特性。同时其也具有束射性、穿透性等。将超声波测距同 STC89C52单片机结合于一体,利用超声波的高频率和短波长所决定的其传播特性。就设计出一种基于单片机的倒车系统。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方位,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,起到安全倒车的作用。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 2 页 第一章 绪论1.1 倒车系统的发展状况倒车系统是汽车倒车或者要停车时的辅助性安全检测装置,它能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的具体情况,解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时所引起的困扰,帮助驾驶员提高驾驶的安全性。我们常见的倒车系统通常是由超声波传感器(俗称探头)、控制器和显示器等几部分组成。随着技术发展和用户需求量地不断提高跟变化,在近几年里倒车系统经过了大致五代的发展。第一代:倒车时通过喇叭提醒驾驶员。但现在只有小部分车辆还在使用。只有在驾驶员在倒档时,它发出声音作为提醒但通常对周围的人起到的作用大于对驾驶员所起到的作用,而且设计较为不严谨,所以通常都是淘汰了。随着时间的推移、经济的迅速发展,研发出了第二代:采用不同声音的蜂鸣器来提示司机。这时倒车雷达系统真正开始引入。在倒车的时候,若车身后 1.8 米-1.5 米处有障碍物,蜂鸣器就会开始工作。但也没有距离显示,虽然司机知道有障碍物,但不能确定障碍物离车有多远,对驾驶员帮助不大。经过技术的改进,研发出了第三代倒车系统:利用数码波段显示具体距离的范围。这一代可以具体显示车身后面障碍物的具体位置而且可以显示出距离障碍物的具体距离。例如:如果车身进入离障碍物 1.5 米至 1.8 米之内的话,就可以在显示屏上显示出来的。这一代通常采用的显示方式是数码显示距离数字。第三代产品把数码和波段组合在一起,但比较实用。这样可以有效地提醒驾驶员障碍物的具体位置,并及时处理以免发生车祸。但这项技术刚研制出来很多地方还不完善,比如美观方面,放在车厢内会给驾驶员带来不变。所以就接着研制出第四代:液晶荧屏动态显示。是在屏幕上显示动态显示系统。这时在驾驶员不用挂倒档的时候,只要发动汽车,就会在显示器上出现汽车周围障碍物的距离,外表美观,轻巧方便。可直接放在仪表盘上,安装很方便。但抗干扰不强,灵敏度差等诸多问题的存在,所以经常导致误报。随着技术的发展,研制出了第五代产品:智能轨迹倒车系统。这一代完全弥补了以往的缺陷,利用DSP 导航器来引索的。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 3 页 在国内,倒车系统主要是为驾驶员在倒车时不用回头便可知车后有无障碍物的存在。这样使得倒车和停车更加容易和安全化了。近几年国内汽车产业也蓬勃发展,同时也带动着倒车系统市场的发展。倒车系统已经发展成一个较大的行业,每年还会迅速增长。中国的倒车系统不但供应给国内还远销海外。但由于是在学生课堂实验中若要采用的话造价还是比较高的,由于材料的局限性,以及价格的约束性,只能做到基于 STC89C52 单片机利用超声波测距并显示其实际距离,以做到预警提示的作用。1. 2 超声波及传感器的应用所谓超声波,是指人耳听不见的声波。正常人的听觉可以听到 20赫兹(Hz)-20 千赫兹(kHz)的声波,低于 20赫兹的声波称为次声波或亚声波,超过 20千赫兹的声波称为超声波。超声波是声波大家族中的一员,和可闻声本质上是一致的,它们的共同点都是一种机械振动,通常以纵波的方式在弹性介质内传播,是一种能量和动量的传播形式,其不同点是超声频率高,波长短,在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。 总的来说与可闻波相比,超声波由于频率高、波长短,在传播过程中具有许多其特有的性质:1)方向性好。由于超声波的频率高,其波长较同样介质中的声波波长短得多,衍射现象不明显,所以超声波的传播方向好。2)能量大。超声波在介质中传播,当振幅相同时,振动频率越高能量越大。因此,它比普通声波具有大得多的能量。3)穿透能力强。超声波虽然在气体中衰减很强,但在固体和液体中衰减较弱。在不透明的固体中,超声波能够穿透几十米的厚度,所以超声波在固体和液体中应用较广。4)引起空化作用。在液体中传播时,超声波与声波一样是一种疏密的振动波,液体时而受拉时而逐级压,产生近于真空或含少量气体的空穴。在声波压缩阶段,空穴被压缩直至崩溃。在空穴崩溃时产生放电和发光现象,这种现象称为空化作用。也正是这些特点,使得超声波在工业、农业、医学、军事等众多方面都有着及其广泛的应用。包括超声波检测、超声波探伤、功率超声、超声波处理、超声波诊断、超声波治疗等。超声波在工业中可用来对材料进行检测和探伤,可以测量气体、液体和固体的物理参数,可以测量厚度、液面高度、流量、粘度和硬度等,还可以对材料的焊缝、粘接等进行检查。超声波清洗和加工处理贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 4 页 可以应用于切割、焊接、喷雾、乳化、电镀等工艺过程中。超声波清洗是一种高效率的方法,已经用于尖端和精密工业。大功率超声可用于机械加工,使超声波在拉管、拉丝、挤压和铆接等工艺中得到应用。应用在医学中的超声波诊断发展甚快,已经成为医学上三大影象诊断方法之一,与 X线、同位素分别应用于不同场合,例如超声波理疗、超声波诊断、肿瘤治疗和结石粉碎等。在农业中,可以用超声波对有机体细胞的杀伤的特性来进行消毒灭菌,对作物种子进行超声波处理,有利于种子发芽和作物增产。此外超声波的液体处理和净化可应用于环境保护中,例如超声波水处理、燃油乳化、大气除尘等。微波超声的重点放在微波电子器件,已经制成了超声波延迟线、声电放大器、声电滤波器、脉冲压缩滤波器等。超声波因其指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播距离远等特点,而经常用于进行各种测量。如利用超声波在水中的发射,可以测量水深、液位等.利用超声波测距,使用单片机系统,设计合理,计算处理也较方便,测量精度能达到各种场合使用的要求。1.3 单片机的发展单片机是单片微计算机(Single-Chip Microcomputer)的简称,也称为微处理(Microprocessor)或微控制器(Micro-controller),通常统称为微型处理部件(MCU :Micro Controller Unit)。 单片机具有高度集成,构成一个最小然而完善的计算机系统,它至少包括微处理器(CPU) ,随机存取数据存储器(RAM),只读程序存储器(ROM),输入输出电路(I/O 口),可能还包括定时计数器,串行通信口(SCI),显示驱动电路(LCD 或 LED驱动电路),脉宽调制电路(PWM),模拟多路转换器及 A/D转换器等电路。Intel-4004 是历史上第一颗单片机,由 Intel公司 1971年生产出来的。自从 Intel 4004诞生后,CPU 遵从摩尔定律在运行速度、数据位数和存储器等方面迅速发展。 单片机大致经历了三个发展阶段。第一阶段以 MCS-48系列为代表,它将 CPU和计算机外围电路集成到一个芯 片上,构成新型工业微控制器,取得了很大的成功。第二阶段以 MCS系列中的 8031为代表,它将单片机配置了完善的外部并行总线和具有多机识别功能的串行通讯接口,规范了功能单元的特殊功能寄存
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