汽车倒车超声波报警器设计硬件设计
随着超声波技术的不断发展，超声波测距在汽车工业中逐步应用，为汽车的安全性提供了技术保障。此设计采用超声波测量障碍物与汽车尾部的距离，并且在数码管上显示和蜂鸣器报警来辅助驾驶员倒车，提高了汽车倒车的安全性。此次所设计的产品以STC89C52型号的单片机为主控制芯片，用超声波的测距原理对距离进行检测，测量出汽车尾部与后方障碍物之间的距离，然后把数据传输给单片机进行运算，与用户设定的报警值进行比较，当测得距离小于设定的报警值时，STC89C52芯片发出指令并且控制蜂鸣器报警。此论文主要介绍了实物各部分的硬件结构和原理图，并且对各个部分进行了详细的说明。关键词 超声波测距，stc89c52，汽车倒车，报警
目 录
1引言 1
1.1课题研究背景和目的 1
1.2倒车雷达的发展 1
2超声波的发展和原理 2
2.1超声波发展史 2
2.2超声波测距的原理 3
3系统整体设计 3
3.1硬件系统框图 3
3.2硬件系统介绍 4
3.2.1 主控制器模块 4
3.2.2电源模块 4
3.2.3示模显块 5
3.2.4报警模块 5
3.2.5时钟电路设计 5
3.2.6复位电路设计 6
3.2.7超声波测试模块 6
3.2.8超声波发射电路 6
3.2.9超声波接受电路 7
4原理图和各元器件介绍 7
4.1 原理图 7
4.2实物图和各元器件介绍 8
4.2.1实物图 8
4.2.2所用元器件 9
4.2.3四位共阳数码管 9
4.2.4HCSR04超声波 10
4.2.5自锁开关 10
4.2.6电阻 11
4.2.7独立按键 11
4.2.8发光二极管 12
4.2.9蜂鸣器 12
4.2.10三极管 13
5硬件电路设计时所用软件介绍 13
5.1Altium Designer Summer 09 13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
5.2Proteus Pro7.8 15
6实物的整体调试 16
6.1系统调试 16
6.2软件调试 16
6.3硬件调试 17
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
1．1 课题研究背景和目的
近年来，我国的汽车数量在不断增加，汽车的便捷性使人们出行得到了巨大的好处，但是由于汽车造成的交通事故也在不断增加，轻则造成交通混乱，重则造成人身和财产的损失。许多交通事故都是由于驾驶员在倒车时，由于视野盲区而造成的。在科技逐渐进步的今天，汽车倒车雷达已经进入了人们的生活中，这使得驾驶人员可以更加方便的进行倒车，避免了一些不必要的交通事故，保障了人们的生命和财产安全。
本文介绍的汽车倒车超声波报警器，是现在市场上汽车倒车雷达系统的简化版。它的功能相对简单，但已经能基本满足驾驶员的使用需求。本次的产品可以将汽车倒车的距离显示在四位数码管上以用来提示驾驶员汽车尾部与后方障碍物的距离，当距离低于报警值时，蜂鸣器就会工作，并且随着距离的不断减少蜂鸣器的报警频率会不断变大。驾驶员还可以根据自己的使用习惯，设置报警距离。本产品相对于市面上的汽车倒车雷达来说价格便宜，电路也较为简单。
1．2 倒车雷达的发展
目前倒车雷达系统经历了6代，这6代系统都有各自的特点。
第1代：倒车喇叭提示。当司机挂倒车档时，倒车喇叭就会发出声音提醒周围人避让，这类产品技术含量低，实用性不大，从驾驶员的角度说这种雷达没有实际作用，只是给路人提醒，对司机本人没有帮助。所以这种产品在今天已经被基本淘汰。
第2代：通过蜂鸣器发出不同的响声来提醒驾驶员。这是倒车雷达系统的真正开端。倒车时在车后一定距离内有障碍物，蜂鸣器就开始工作。蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。但是仅有声音提示，帮助不大。这类汽车倒车报警器缺乏人性化的设计，只可以机械的报警，实际用处不是很大。
第3代：数码波段显示的倒车雷达系统。这种系统有两种工作方式。一种是数字显示方式，通过数码管显示车体与障碍物之间的距离；另一种是靠颜色来区别，绿色代表安全区，红色代表危险距离。这一代已经比较先进了，但是缺点是：精确度不高，外型不够美观。
第4代：液晶荧屏动态显示。这是倒车雷达发展史上的一个巨大的进步。这类汽车倒车雷达报警器在汽车发动的时候，就可以显示汽车与周围障碍物的情况并且显示它们之间的距离，这类报警器较为美观，字体清晰，可以粘贴在汽车的驾驶仪表上， 方便驾驶员的使用。但是这个产品存在在误差，抗干扰的能力较弱，会有误报的情况。
第5代：魔幻镜倒车雷达。这种雷达使用的是最新仿生超声波雷达技术，这种雷达是以计算机为中心进行操控，可以测量出汽车周围2m以内的障碍物，并且通过语音和图像显示来提醒驾驶员。这类雷达系统中，结合了免提电话，实时气温，空气污染度等各种人性化提示。
第6代：整合影音系统。这个系统是第五代魔幻镜倒车雷达的升级版，主要用于高档轿车上。它比第5代的外形更加美观，更加优雅。还装备了先进的多媒体设备，可以让司机在驾驶的过程中更加舒畅。
2 超声波的发展和原理
2．1 超声波发展史
20世纪的初期，物理学家们中发现了压电与反压电效应，他们找到了通过电子技术来产生并且发射超声波的方法，为以后超声波的应用打下了基础，电子学技术的不断进步使人们能通过一些材料的压电效应和磁致伸缩效应制成各种机电换能器。超声波最早应用与军事，属于绝密范畴。1914~1918年，第一次世界大战期间，德国潜艇在海底的活动非常猖獗，法国船只经常被潜艇击沉。由于对方的潜艇看不见，摸不着，因此法国毫无办法来应对袭击。而后来，法国科学家Langevin开始研究一种水下发射的超声波，当时称为“声纳”。当超声波在水下发射时，反射回来的超声波在荧光屏上可显示水下潜艇的位置及深度，然后应用深水炸弹将德国潜艇炸沉。这是超声波最早应用于军事与战争的例子，在很长一段时间内属于军事秘密，很少有人知道。直到1942年，奥地利人Dussic开始开始应用A型超声（穿透法）检查及诊断颅脑疾病。1950年，美国人Wild应用A型超声诊断颅内肿瘤。1958年Okasala将A型超声应用于诊断人的视网膜病变。同年，有人将超声应用于心脏病的诊断。从1952年起，B型超声开始应用于临床，对腹部、泌尿系统。妇产科开始进行广泛的应用。但是由于图像模糊、不清晰分辨能力差，在临床应用范围内受到了限制，导致进展十分缓慢。直到1974年灰阶、实时超声波的出现，超声可以实时动态地观察人体脏器活动，诸如心脏的跳动、胎儿在子宫内的运动等，给超声的发展创造了有力的条件，后来超声波才广泛的应用于临床。
目 录
1引言 1
1.1课题研究背景和目的 1
1.2倒车雷达的发展 1
2超声波的发展和原理 2
2.1超声波发展史 2
2.2超声波测距的原理 3
3系统整体设计 3
3.1硬件系统框图 3
3.2硬件系统介绍 4
3.2.1 主控制器模块 4
3.2.2电源模块 4
3.2.3示模显块 5
3.2.4报警模块 5
3.2.5时钟电路设计 5
3.2.6复位电路设计 6
3.2.7超声波测试模块 6
3.2.8超声波发射电路 6
3.2.9超声波接受电路 7
4原理图和各元器件介绍 7
4.1 原理图 7
4.2实物图和各元器件介绍 8
4.2.1实物图 8
4.2.2所用元器件 9
4.2.3四位共阳数码管 9
4.2.4HCSR04超声波 10
4.2.5自锁开关 10
4.2.6电阻 11
4.2.7独立按键 11
4.2.8发光二极管 12
4.2.9蜂鸣器 12
4.2.10三极管 13
5硬件电路设计时所用软件介绍 13
5.1Altium Designer Summer 09 13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
5.2Proteus Pro7.8 15
6实物的整体调试 16
6.1系统调试 16
6.2软件调试 16
6.3硬件调试 17
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 引言
1．1 课题研究背景和目的
近年来，我国的汽车数量在不断增加，汽车的便捷性使人们出行得到了巨大的好处，但是由于汽车造成的交通事故也在不断增加，轻则造成交通混乱，重则造成人身和财产的损失。许多交通事故都是由于驾驶员在倒车时，由于视野盲区而造成的。在科技逐渐进步的今天，汽车倒车雷达已经进入了人们的生活中，这使得驾驶人员可以更加方便的进行倒车，避免了一些不必要的交通事故，保障了人们的生命和财产安全。
本文介绍的汽车倒车超声波报警器，是现在市场上汽车倒车雷达系统的简化版。它的功能相对简单，但已经能基本满足驾驶员的使用需求。本次的产品可以将汽车倒车的距离显示在四位数码管上以用来提示驾驶员汽车尾部与后方障碍物的距离，当距离低于报警值时，蜂鸣器就会工作，并且随着距离的不断减少蜂鸣器的报警频率会不断变大。驾驶员还可以根据自己的使用习惯，设置报警距离。本产品相对于市面上的汽车倒车雷达来说价格便宜，电路也较为简单。
1．2 倒车雷达的发展
目前倒车雷达系统经历了6代，这6代系统都有各自的特点。
第1代：倒车喇叭提示。当司机挂倒车档时，倒车喇叭就会发出声音提醒周围人避让，这类产品技术含量低，实用性不大，从驾驶员的角度说这种雷达没有实际作用，只是给路人提醒，对司机本人没有帮助。所以这种产品在今天已经被基本淘汰。
第2代：通过蜂鸣器发出不同的响声来提醒驾驶员。这是倒车雷达系统的真正开端。倒车时在车后一定距离内有障碍物，蜂鸣器就开始工作。蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。但是仅有声音提示，帮助不大。这类汽车倒车报警器缺乏人性化的设计，只可以机械的报警，实际用处不是很大。
第3代：数码波段显示的倒车雷达系统。这种系统有两种工作方式。一种是数字显示方式，通过数码管显示车体与障碍物之间的距离；另一种是靠颜色来区别，绿色代表安全区，红色代表危险距离。这一代已经比较先进了，但是缺点是：精确度不高，外型不够美观。
第4代：液晶荧屏动态显示。这是倒车雷达发展史上的一个巨大的进步。这类汽车倒车雷达报警器在汽车发动的时候，就可以显示汽车与周围障碍物的情况并且显示它们之间的距离，这类报警器较为美观，字体清晰，可以粘贴在汽车的驾驶仪表上， 方便驾驶员的使用。但是这个产品存在在误差，抗干扰的能力较弱，会有误报的情况。
第5代：魔幻镜倒车雷达。这种雷达使用的是最新仿生超声波雷达技术，这种雷达是以计算机为中心进行操控，可以测量出汽车周围2m以内的障碍物，并且通过语音和图像显示来提醒驾驶员。这类雷达系统中，结合了免提电话，实时气温，空气污染度等各种人性化提示。
第6代：整合影音系统。这个系统是第五代魔幻镜倒车雷达的升级版，主要用于高档轿车上。它比第5代的外形更加美观，更加优雅。还装备了先进的多媒体设备，可以让司机在驾驶的过程中更加舒畅。
2 超声波的发展和原理
2．1 超声波发展史
20世纪的初期，物理学家们中发现了压电与反压电效应，他们找到了通过电子技术来产生并且发射超声波的方法，为以后超声波的应用打下了基础，电子学技术的不断进步使人们能通过一些材料的压电效应和磁致伸缩效应制成各种机电换能器。超声波最早应用与军事，属于绝密范畴。1914~1918年，第一次世界大战期间，德国潜艇在海底的活动非常猖獗，法国船只经常被潜艇击沉。由于对方的潜艇看不见，摸不着，因此法国毫无办法来应对袭击。而后来，法国科学家Langevin开始研究一种水下发射的超声波，当时称为“声纳”。当超声波在水下发射时，反射回来的超声波在荧光屏上可显示水下潜艇的位置及深度，然后应用深水炸弹将德国潜艇炸沉。这是超声波最早应用于军事与战争的例子，在很长一段时间内属于军事秘密，很少有人知道。直到1942年，奥地利人Dussic开始开始应用A型超声（穿透法）检查及诊断颅脑疾病。1950年，美国人Wild应用A型超声诊断颅内肿瘤。1958年Okasala将A型超声应用于诊断人的视网膜病变。同年，有人将超声应用于心脏病的诊断。从1952年起，B型超声开始应用于临床，对腹部、泌尿系统。妇产科开始进行广泛的应用。但是由于图像模糊、不清晰分辨能力差，在临床应用范围内受到了限制，导致进展十分缓慢。直到1974年灰阶、实时超声波的出现，超声可以实时动态地观察人体脏器活动，诸如心脏的跳动、胎儿在子宫内的运动等，给超声的发展创造了有力的条件，后来超声波才广泛的应用于临床。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/1261.html
