基于mcu的汽车防撞系统设计与实现
本设计介绍了以单片机为核心，超声波测距技术为辅助的汽车防撞系统。通过单片机控制传感器装置产生超声波脉冲并且开始计时，待接收到回波停止计时，读取测量时间，再根据距离计算公式计算出两者之间的距离大小。最后将计算结果显示在四位LED数码管上，若测出的汽车与障碍物的距离比提前设定的安全距离小，蜂鸣器开始报警，提醒司机小心驾驶，注意行车安全。该系统采用了模块化设计，由超声波测距模块HC-SR04,单片机模块，数码显示以及报警模块等部分组成。在分析并总结了超声波与单片机的特性以及具体应用的基础上设计出了系统的总体方案，通过对各个模块的测试和调试，最终在软件和硬件上实现了各个模块的功能。本次设计电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单，可实现防撞报警的功能。关键词 汽车防撞系统,单片机，传感器,测距
目 录
1 绪论 1
1.1 研究的背景 1
1.2 研究的主要内容 2
1.3 应解决的关键问题 2
1.4 系统结构设计 2
2 超声波及超声波测距原理概述 2
2.1 超声波 3
2.2 超声波测距误差分析 4
3 单片机 5
3.1 单片机 5
3.2 STC89C51管脚说明 7
4 超声波传感器 8
4.1 超声波传感器 8
4.2 超声波测距模块 10
4.2.1 超声波测距模块的性能特点 10
4.2.2 管脚简介 10
4.2.3 电气参数 11
4.2.4 超声波时序图 11
5 系统硬件设计 11
5.1 复位电路 12
5.2 报警电路 12
5.3 晶振电路 13
5.4 电源电路 15
5.5 显示电路 15
5.6 系统总体电路图 17
6 系统软件设计 17
6.1 主程序 17
6.2 显示程序 18
6.3 报警程序 19
6.4 按键程序 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
结 论 21
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录A 整体电路图与实物图 26
附录B 仿真图 27
附录C C程序清单 28
1 绪论
1.1 研究的背景
本设计的内容是基于MCU的汽车防撞系统设计，主要是借助超声波传播的特性和长处，把以超声波为基础的传感器与MCS51单片机有机地结合在一起，设计出一种汽车防撞报警系统，减轻驾驶的压力并提高驾驶安全性。该系统采用软件与硬件统筹兼顾、协同设计的方法，具有协同化和易用性的特点。此系统中汽车与障碍物之间的距离进行测量的核心是超声波测距技术，并且若测出的汽车与障碍物的距离出现比提前设定的汽车行驶的安全距离小的情况，系统会发出报警声。超声波测距模块由发射装置和接收装置组成。当系统开始作业时，首先由传感器向外发射出脉冲信号，然后超声波遇障不能通过被反射回来，回波由传感器的接收探头接收，此刻只要把超声波的往返时间准确地测量出来，再根据超声波的在介质中的传播速度，可以计算出距障碍物的距离。
随着国家的整体经济实力的增强，相关的基础设施逐步完善，国民的生活质量也逐渐得到改善和提高，汽车的购买就成为人们追求更好的生活品质的一个显著标志，然而，由于汽车数量的增多，交通问题也就变成了一个人们不得不考虑的问题。其中，因汽车造成的事故的比例也是较大的，由此汽车事故产生的交通问题越来越引起社会和有关交通部门的重视。汽车造成的交通事故的原因并不是单一的，而是多方面的，例如有车辆设计存在缺陷，驾驶者目力不及，视线模糊等因素。而由这些因素造成的撞坏路边护栏，撞上别人的车，这些都是轻微的损失，如若因开车不慎撞伤了人后果可就不堪设想了。有鉴于此，通过主动式安全防护的超声波汽车防撞系统为汽车的平安出行提供了安全保证，轻松解决车主开车时的后顾之忧，大大降低汽车事故的发生几率。汽车防撞系统，旨在帮助驾驶者能够更好地驾驶汽车，其用声音提醒或采用告知驾驶相关实时参数的措施，给驾驶者提供更可靠的车况信息，这有效地解决了车主泊车、发动车辆或在行进途中不停探视所带来的隐患，保证了行车的安全性。汽车防撞系统的设计原理是依据超声波测距原理设计开发的。由超声波传感器向外发射出超声波信号，超声波由于波长较短，一般难以越过障碍物，因此会被障碍物反射回来，根据得到的超声波回波可以判断出汽车四周存在障碍物与否，以及障碍物的距离、大小、位置、形状等参数。但是目前大众对汽车防撞系统的需求虽有，不过获取众多不必要的参数无疑会增加汽车的成本与驾驶的压力，所以从务实的角度考虑，最为实用的功能是确定车与障碍物的距离，通过视听提示来提醒驾驶者保持合理车距，从而防止交通事故发生。
1.2 研究的主要内容
利用单片机和传感器，实现基于MCU的汽车防撞系统设计。
1.3 应解决的关键问题
本系统以MCS51单片机为核心，结合超声波传感器、数码管显示、按键、蜂鸣器等电子器件设计实现汽车的防撞设计。通过传感器中的发射部分来向目标点发射出40khz的超声波信号，待接收到目标点反射回来的声波，然后读取测量的时间，计算两者之间的距离并将结果在数码管上直观地显示出来，如若测出的数据不在预设的上下限的范围内，蜂鸣器开始报警，进而能够保证汽车的安全，达到防撞的目的。
1.4 系统结构设计
汽车防撞系统的系统结构如图1.1所示。它主要是由单片机、超声波测距模块、输入键盘、数码管及电源电路组成。该系统的主要功能包括：
（1）发射且接收超声波信号，并根据超声波的往返时间计算距离；
（2）数码管显示距离；
（3）按键输入并处理用户命令；
目 录
1 绪论 1
1.1 研究的背景 1
1.2 研究的主要内容 2
1.3 应解决的关键问题 2
1.4 系统结构设计 2
2 超声波及超声波测距原理概述 2
2.1 超声波 3
2.2 超声波测距误差分析 4
3 单片机 5
3.1 单片机 5
3.2 STC89C51管脚说明 7
4 超声波传感器 8
4.1 超声波传感器 8
4.2 超声波测距模块 10
4.2.1 超声波测距模块的性能特点 10
4.2.2 管脚简介 10
4.2.3 电气参数 11
4.2.4 超声波时序图 11
5 系统硬件设计 11
5.1 复位电路 12
5.2 报警电路 12
5.3 晶振电路 13
5.4 电源电路 15
5.5 显示电路 15
5.6 系统总体电路图 17
6 系统软件设计 17
6.1 主程序 17
6.2 显示程序 18
6.3 报警程序 19
6.4 按键程序 19 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
结 论 21
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录A 整体电路图与实物图 26
附录B 仿真图 27
附录C C程序清单 28
1 绪论
1.1 研究的背景
本设计的内容是基于MCU的汽车防撞系统设计，主要是借助超声波传播的特性和长处，把以超声波为基础的传感器与MCS51单片机有机地结合在一起，设计出一种汽车防撞报警系统，减轻驾驶的压力并提高驾驶安全性。该系统采用软件与硬件统筹兼顾、协同设计的方法，具有协同化和易用性的特点。此系统中汽车与障碍物之间的距离进行测量的核心是超声波测距技术，并且若测出的汽车与障碍物的距离出现比提前设定的汽车行驶的安全距离小的情况，系统会发出报警声。超声波测距模块由发射装置和接收装置组成。当系统开始作业时，首先由传感器向外发射出脉冲信号，然后超声波遇障不能通过被反射回来，回波由传感器的接收探头接收，此刻只要把超声波的往返时间准确地测量出来，再根据超声波的在介质中的传播速度，可以计算出距障碍物的距离。
随着国家的整体经济实力的增强，相关的基础设施逐步完善，国民的生活质量也逐渐得到改善和提高，汽车的购买就成为人们追求更好的生活品质的一个显著标志，然而，由于汽车数量的增多，交通问题也就变成了一个人们不得不考虑的问题。其中，因汽车造成的事故的比例也是较大的，由此汽车事故产生的交通问题越来越引起社会和有关交通部门的重视。汽车造成的交通事故的原因并不是单一的，而是多方面的，例如有车辆设计存在缺陷，驾驶者目力不及，视线模糊等因素。而由这些因素造成的撞坏路边护栏，撞上别人的车，这些都是轻微的损失，如若因开车不慎撞伤了人后果可就不堪设想了。有鉴于此，通过主动式安全防护的超声波汽车防撞系统为汽车的平安出行提供了安全保证，轻松解决车主开车时的后顾之忧，大大降低汽车事故的发生几率。汽车防撞系统，旨在帮助驾驶者能够更好地驾驶汽车，其用声音提醒或采用告知驾驶相关实时参数的措施，给驾驶者提供更可靠的车况信息，这有效地解决了车主泊车、发动车辆或在行进途中不停探视所带来的隐患，保证了行车的安全性。汽车防撞系统的设计原理是依据超声波测距原理设计开发的。由超声波传感器向外发射出超声波信号，超声波由于波长较短，一般难以越过障碍物，因此会被障碍物反射回来，根据得到的超声波回波可以判断出汽车四周存在障碍物与否，以及障碍物的距离、大小、位置、形状等参数。但是目前大众对汽车防撞系统的需求虽有，不过获取众多不必要的参数无疑会增加汽车的成本与驾驶的压力，所以从务实的角度考虑，最为实用的功能是确定车与障碍物的距离，通过视听提示来提醒驾驶者保持合理车距，从而防止交通事故发生。
1.2 研究的主要内容
利用单片机和传感器，实现基于MCU的汽车防撞系统设计。
1.3 应解决的关键问题
本系统以MCS51单片机为核心，结合超声波传感器、数码管显示、按键、蜂鸣器等电子器件设计实现汽车的防撞设计。通过传感器中的发射部分来向目标点发射出40khz的超声波信号，待接收到目标点反射回来的声波，然后读取测量的时间，计算两者之间的距离并将结果在数码管上直观地显示出来，如若测出的数据不在预设的上下限的范围内，蜂鸣器开始报警，进而能够保证汽车的安全，达到防撞的目的。
1.4 系统结构设计
汽车防撞系统的系统结构如图1.1所示。它主要是由单片机、超声波测距模块、输入键盘、数码管及电源电路组成。该系统的主要功能包括：
（1）发射且接收超声波信号，并根据超声波的往返时间计算距离；
（2）数码管显示距离；
（3）按键输入并处理用户命令；
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