汽车防碰撞预警
所谓的汽车防碰撞预警系统就是通过51单片机技术作为主要控制器，控制超声波测距传感器模块，通过单片机定时器计数从超声波发出到接收所用的时间。通过超声波在空气中传播的速度乘以计时间，即可测量出汽车车头到障碍物之间的距离。通过单片机技术控制三极管驱动4位共阳数码管显示超声波测量的距离。当单片机计算出的超声波测量的距离低于限定的距离时，即可报警，通过单片机驱动有源蜂鸣器发出报警声，同时驱动LED灯点亮显示预警。采用了protel99se画图设计软件，设计出汽车防碰撞预警系统的原理图，运用电路图，将元件焊接在电路板上，通过调试分析，烧写程序代码实现设计的功能。
目 录
一、引言 7
（一） 汽车防碰撞预警系统的发展背景 7
（二） 国内外发展现状 7
（三） 本文主要研究内容 8
二、 方案选择及元器件介绍 9
（一） STC89C52控制芯片简介 10
（二） HCSR04超声波传感器介绍 11
（三） 蜂鸣器简介 14
三、 硬件系统设计 15
（一） 汽车防碰撞预警的系统原理框图设计 15
（二） STC89C52单片机最小系统设计 15
（三） 超声波传感器电路设计 17
（四） 数码管显示电路设计 18
（五） 蜂鸣器驱动电路设计 18
四、 软件系统设计 20
（一） 汽车防碰撞预警系统的软件工作流程设计 20
（二） 超声波工作流程图设计 21
（三） 数码管显示流程设计 22
五、实物制作与安装 24
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录一 原理图 31
附录二 实物图 33
附录三 程序 34
引言
（一）汽车防碰撞预警系统的发展背景
随着国家的强大和繁荣，汽车已经开始大量普及，寻常百姓家也可以买的起汽车了。伴随着中国持续进步，社会经济越来越发达，人们的生活质量得到极大的改善，并且大量的汽车年复一年不断的进入我们生活的城市。道路上车辆大量的增多，给交通管理带来了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
极大的挑战和压力。每年新增很多汽车，新手很多，开车技术不稳定，特别是女司机，误把油门当刹车的例子举不胜举。汽车碰撞事故多发，有很多原因，除了道路拥挤，车辆多等客观条件外，还有司机操作不当，刹车不及时，预判时间长等主观因素存在。为此需要做一个汽车防碰撞预警系统，解决道路上碰撞事故多发的问题，解决高速拥堵问题。随着汽车保有量的增加，汽车的安全性能也不断提上重要的地位，为了降低汽车追尾碰撞的几率，减少乘车人员伤亡。传统的汽车一般只安装了倒车雷达，在超低速倒车时，辅助司机倒车后退。但是伴随汽车不断增多，高速公路上汽车与汽车之间的间距也变得更加紧密，稍微不留神，就容易撞上前方行驶的汽车。在此背景下，提出了一种可以预防汽车碰撞，提前报警提示司机注意车距和控制车速。通过超声波测距原理，实时测量汽车车头和前方汽车车尾的距离，并通过数码管显示出来。当车距小于限定的距离时，报警提示司机，并带有警示灯显示。
（二）国内外发展现状
目前国内外对于汽车防碰撞设计还处在实验室阶段，并未大量实际运用。原因是汽车主要是发达国家发明和制造，技术和标准都在国外，专利也是。欧美及日韩等国是汽车制造产业的核心国家，国外地域宽广，人烟稀少，道路比较通畅，停车位也非常充足。汽车碰撞事故也有，但是还提不上很重要的高度上，所以汽车制造商没有兴趣在汽车防碰撞技术在更多的研究。基于国外有一定的技术积累，但是只是没有做出实际运用，国内在方面也很欠缺，但是国内对于这个的市场需求高，需求急迫，为此在国外原有技术的基础上增加了汽车前方超声波测距预警系统，防止汽车碰撞。
（三）本文主要研究内容
本次基于单片机的汽车防碰撞预警系统设计，主要研究汽车车头测量前方障碍物距离，超过限定值时，报警提醒。通过51单片机技术，它作为主要控制器，控制超声波测距传感器模块，通过单片机定时器计数从超声波发出到接收所用的时间。通过超声波在空气中传播的速度乘以计时间，即可测量出汽车车头到障碍物之间的距离。通过单片机技术控制三极管驱动4位共阳数码管显示超声波测量的距离。当单片机计算出的超声波测量的距离低于限定的距离时，即可报警，通过单片机驱动有源蜂鸣器发出报警声，同时驱动LED灯点亮显示预警。本次设计采用了protel99se画图设计软件，设计出汽车防碰撞预警系统的原理图，运用电路图，将元件焊接在电路板上，通过调试分析，烧写程序代码实现设计的功能。通过单片机技术，C语言编程软件keilv5编写C51单片机程序，通过该软件完成编辑、编写、编译、生成可执行hex文件，最终通过STC_ISP软件烧录到单片机芯片。
本设计实现的功能描述如下：
1 运用51单片机STC89C52RC芯片控制核心，实现主要控制功能，驱动超声波探头、数码管、蜂鸣器等外围器件；
2 运用数码管技术，通过PNP型三极管9015驱动4位数码管位选端，实现数码管位段选中，通过单片机8位并口驱动数码管段码端，实现数据传输。最终通过动态扫描技术实现多位数据的动态显示，如同放电影一般，人眼能够看到动态的数据变化；
3 运用超声波的原理，运用超声波测距模块HCSR04实现超声波发射和接收，通过单片机控制定时器发出40KHz超声波声波信号，遇到障碍物后反射回来，通过另外一个探头接收，HCSR04超声波探头给出低电平信号，由单片机外部中断口0接收，并计算出时间。通过声波乘以时间计算出距离；
4 运用有源蜂鸣器原理实现报警功能，通过单片机驱动一个IO口控制三极管9015开关，实现蜂鸣器通和断，实现断续连响。
一、方案选择及元器件介绍
（一）STC89C52控制芯片简介
本次基于单片机的汽车防碰撞预警设计采用的是51单片机，选取了STC89C52芯片作为重要的成员。该芯片资料丰富，网上介绍的内容千篇一律，这里不再赘述。我只讲讲为什么选取这款芯片，而不是其他的51单片机。该芯片也是以51单片机为内核的，基本指令同51单片机。单片机外围引脚顺序和功能类似于AT89C52，但比后者功能更多，比如增加了定时器2的功能，也就是单片机的P10口，单片机第一脚为定时器2的复用功能，对于用到定时器比较多的设计，这个很是及时雨。另外该芯片比AT89C52单片机下载更方便，不需要专用的下载编程器，只需要通过串口线，加上STC_ISP下载软件，也就能完成PC端keilv5设计的C51单片机程序到单片机芯片之间的通信和下载功能。
目 录
一、引言 7
（一） 汽车防碰撞预警系统的发展背景 7
（二） 国内外发展现状 7
（三） 本文主要研究内容 8
二、 方案选择及元器件介绍 9
（一） STC89C52控制芯片简介 10
（二） HCSR04超声波传感器介绍 11
（三） 蜂鸣器简介 14
三、 硬件系统设计 15
（一） 汽车防碰撞预警的系统原理框图设计 15
（二） STC89C52单片机最小系统设计 15
（三） 超声波传感器电路设计 17
（四） 数码管显示电路设计 18
（五） 蜂鸣器驱动电路设计 18
四、 软件系统设计 20
（一） 汽车防碰撞预警系统的软件工作流程设计 20
（二） 超声波工作流程图设计 21
（三） 数码管显示流程设计 22
五、实物制作与安装 24
致 谢 29
参 考 文 献 30
附录一 原理图 31
附录二 实物图 33
附录三 程序 34
引言
（一）汽车防碰撞预警系统的发展背景
随着国家的强大和繁荣，汽车已经开始大量普及，寻常百姓家也可以买的起汽车了。伴随着中国持续进步，社会经济越来越发达，人们的生活质量得到极大的改善，并且大量的汽车年复一年不断的进入我们生活的城市。道路上车辆大量的增多，给交通管理带来了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
极大的挑战和压力。每年新增很多汽车，新手很多，开车技术不稳定，特别是女司机，误把油门当刹车的例子举不胜举。汽车碰撞事故多发，有很多原因，除了道路拥挤，车辆多等客观条件外，还有司机操作不当，刹车不及时，预判时间长等主观因素存在。为此需要做一个汽车防碰撞预警系统，解决道路上碰撞事故多发的问题，解决高速拥堵问题。随着汽车保有量的增加，汽车的安全性能也不断提上重要的地位，为了降低汽车追尾碰撞的几率，减少乘车人员伤亡。传统的汽车一般只安装了倒车雷达，在超低速倒车时，辅助司机倒车后退。但是伴随汽车不断增多，高速公路上汽车与汽车之间的间距也变得更加紧密，稍微不留神，就容易撞上前方行驶的汽车。在此背景下，提出了一种可以预防汽车碰撞，提前报警提示司机注意车距和控制车速。通过超声波测距原理，实时测量汽车车头和前方汽车车尾的距离，并通过数码管显示出来。当车距小于限定的距离时，报警提示司机，并带有警示灯显示。
（二）国内外发展现状
目前国内外对于汽车防碰撞设计还处在实验室阶段，并未大量实际运用。原因是汽车主要是发达国家发明和制造，技术和标准都在国外，专利也是。欧美及日韩等国是汽车制造产业的核心国家，国外地域宽广，人烟稀少，道路比较通畅，停车位也非常充足。汽车碰撞事故也有，但是还提不上很重要的高度上，所以汽车制造商没有兴趣在汽车防碰撞技术在更多的研究。基于国外有一定的技术积累，但是只是没有做出实际运用，国内在方面也很欠缺，但是国内对于这个的市场需求高，需求急迫，为此在国外原有技术的基础上增加了汽车前方超声波测距预警系统，防止汽车碰撞。
（三）本文主要研究内容
本次基于单片机的汽车防碰撞预警系统设计，主要研究汽车车头测量前方障碍物距离，超过限定值时，报警提醒。通过51单片机技术，它作为主要控制器，控制超声波测距传感器模块，通过单片机定时器计数从超声波发出到接收所用的时间。通过超声波在空气中传播的速度乘以计时间，即可测量出汽车车头到障碍物之间的距离。通过单片机技术控制三极管驱动4位共阳数码管显示超声波测量的距离。当单片机计算出的超声波测量的距离低于限定的距离时，即可报警，通过单片机驱动有源蜂鸣器发出报警声，同时驱动LED灯点亮显示预警。本次设计采用了protel99se画图设计软件，设计出汽车防碰撞预警系统的原理图，运用电路图，将元件焊接在电路板上，通过调试分析，烧写程序代码实现设计的功能。通过单片机技术，C语言编程软件keilv5编写C51单片机程序，通过该软件完成编辑、编写、编译、生成可执行hex文件，最终通过STC_ISP软件烧录到单片机芯片。
本设计实现的功能描述如下：
1 运用51单片机STC89C52RC芯片控制核心，实现主要控制功能，驱动超声波探头、数码管、蜂鸣器等外围器件；
2 运用数码管技术，通过PNP型三极管9015驱动4位数码管位选端，实现数码管位段选中，通过单片机8位并口驱动数码管段码端，实现数据传输。最终通过动态扫描技术实现多位数据的动态显示，如同放电影一般，人眼能够看到动态的数据变化；
3 运用超声波的原理，运用超声波测距模块HCSR04实现超声波发射和接收，通过单片机控制定时器发出40KHz超声波声波信号，遇到障碍物后反射回来，通过另外一个探头接收，HCSR04超声波探头给出低电平信号，由单片机外部中断口0接收，并计算出时间。通过声波乘以时间计算出距离；
4 运用有源蜂鸣器原理实现报警功能，通过单片机驱动一个IO口控制三极管9015开关，实现蜂鸣器通和断，实现断续连响。
一、方案选择及元器件介绍
（一）STC89C52控制芯片简介
本次基于单片机的汽车防碰撞预警设计采用的是51单片机，选取了STC89C52芯片作为重要的成员。该芯片资料丰富，网上介绍的内容千篇一律，这里不再赘述。我只讲讲为什么选取这款芯片，而不是其他的51单片机。该芯片也是以51单片机为内核的，基本指令同51单片机。单片机外围引脚顺序和功能类似于AT89C52，但比后者功能更多，比如增加了定时器2的功能，也就是单片机的P10口，单片机第一脚为定时器2的复用功能，对于用到定时器比较多的设计，这个很是及时雨。另外该芯片比AT89C52单片机下载更方便，不需要专用的下载编程器，只需要通过串口线，加上STC_ISP下载软件，也就能完成PC端keilv5设计的C51单片机程序到单片机芯片之间的通信和下载功能。
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