车距自动测试系统设计
摘 要单片机控制系统指的是以单片机芯片作为控制器并结合其他必要功能模块的角色而实现的一种能够实现测量、报警、显示等功能的自动控制系统，它的出现和普及大大改变了人们的生活方式，因此本次毕业设计将以单片机控制系统作为研究对象，设计了一款能够实现与前后方车辆的距离高精度快速自动测量、危险报警以及液晶显示等功能的车距自动测试系统。在硬件系统上使用了目前在大学教学和市场上最受欢迎的51单片机作为控制器芯片，在其片外配置了HC-SR04型超声波模块等核心模块；在软件上通过C语言编写了程序代码，并通过Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译。在硬件系统和软件系统都设计完毕后，对这款控制系统进行了大量的测试和优化，在测试过程中系统表现出了非常高的稳定性和使用价值，非常适合进行大量生产并逐步取代相关产品。
目录
一、 引言
（一） 汽车雷达的发展背景
（二） 汽车雷达的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 方案选择及元器件介绍
（一） 主控芯片的选取
（二） AT89C51型控制器介绍
（三） HCSR04超声波传感器
（四） LCD1602液晶显示器介绍
（五） 蜂鸣器简介
三、 硬件系统设计
（一） 车距自动测试系统的硬件结构框图设计
（二） 单片机最小系统设计
（三） HCSR04超声波传感器电路设计
（四） 液晶显示器电路设计
（五） 报警电路设计
四、 软件系统设计
（一） 车距自动测试系统的软件工作流程设计
（二） HCSR04超声波传感器流程设计
（三） 液晶显示器工作流程设计
（四） 报警电路工作流程设计
总 结
参考文献
致 谢
附录
（一）原理图
（二）PCB图
（三）元件列表
（四）程序
引言
汽车雷达的发展背景
所谓的“智能汽车雷达”
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
是指在汽车雷达内部被植入了一定程度的控制系统，它已经不再是传统意义上的汽车雷达了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能汽车雷达对车辆周围环境的识别、检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于汽车雷达的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能汽车雷达控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。智能汽车雷达的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能汽车雷达也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能汽车雷达就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如摄像头、激光传感器、超声波传感器、红外采集器、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现了我们所说的智能系统。智能汽车雷达的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它对促进汽车工业的发展以及行车安全做出了很大的提升，因此设计出性能更高、功能更强的智能汽车雷达控制系统是非常必要的。
汽车雷达的国内外发展现状
目前国内外对于智能汽车雷达的研究可谓是处于一种如火如奈的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能汽车雷达的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能汽车雷达带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现快速语音提示的汽车雷达，这种汽车雷达突破了目前汽车中汽车雷达的功能实现现状，不但能够快速对汽车前后的障碍物实现检测和报警，并且还能够通过快速的真人距离播报来给驾驶员提供给更加多的提示，这种汽车雷达更加适合新驾驶员进行使用；在国内东部沿海高校也推出了类似的智能汽车雷达控制系统，他们所设计的系统能够在一定程度上为驾驶员提供合理的汽车入库方案。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统车距自动测试系统的发展基础上，设计出一款能够实现车距自动测试功能的智能车距自动测试控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对车距自动测试系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述，并实现如下功能指标：
1）以AT89C51单片机作为主控芯片，配合复位电路和时钟电路，设计其最小系统电路；
2）设计LCD1602液晶屏电路，通过AT89C51单片机对其软件驱动，实现对车距等参数的显示；
3）设计HCSR04型超声波传感器电路，通过AT89C51单片机对其软件驱动来实现对距离参数的快速准确测量。
4）具有危险报警功能，当车距小于安全距离0.5米时，AT89C51单片机将驱动蜂鸣器发出嘀嘀嘀报警信号，并且报警信号的频率随着车距的减小而变快；
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
目录
一、 引言
（一） 汽车雷达的发展背景
（二） 汽车雷达的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 方案选择及元器件介绍
（一） 主控芯片的选取
（二） AT89C51型控制器介绍
（三） HCSR04超声波传感器
（四） LCD1602液晶显示器介绍
（五） 蜂鸣器简介
三、 硬件系统设计
（一） 车距自动测试系统的硬件结构框图设计
（二） 单片机最小系统设计
（三） HCSR04超声波传感器电路设计
（四） 液晶显示器电路设计
（五） 报警电路设计
四、 软件系统设计
（一） 车距自动测试系统的软件工作流程设计
（二） HCSR04超声波传感器流程设计
（三） 液晶显示器工作流程设计
（四） 报警电路工作流程设计
总 结
参考文献
致 谢
附录
（一）原理图
（二）PCB图
（三）元件列表
（四）程序
引言
汽车雷达的发展背景
所谓的“智能汽车雷达”
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
是指在汽车雷达内部被植入了一定程度的控制系统，它已经不再是传统意义上的汽车雷达了，设计人员将程序代码嵌入到其内部的智能控制芯片中，通过控制芯片对传感器、驱动器的操作，从而实现系统的自动运行，实现智能汽车雷达对车辆周围环境的识别、检测、显示、报警或者其他无线通信等功能，这在很大程度上颠覆了人们对于汽车雷达的想象，它的出现是人类社会进入智能时代或者芯时代的一个典型特征，本文将对这种智能汽车雷达控制系统的发展背景、国内外发展现状以及本文设计内容做详细介绍。智能汽车雷达的出现得益于半导体技术的飞速发展与成熟，在半导体技术成熟之前，无论是模拟电子技术还是数字电子技术，都只能停留在理论阶段，很多中设想都得不到实现，因此电子技术长时间停留在举足不前的状态。随着二十世纪中期人类对硅锗等半导体特性特性的发现，科学家迅速意识到该发现将在很快的时间内将人类社会带入一个崭新的时代，果然如科学家所料，许许多多的半导体器件很快出现在人类社会的各个角落，将这种半导体器件应用在许多已存的电子线路中，科学家发现有了半导体器件的加入，电子线路已经不仅仅是普通的电子线路了，它具有了许许多多不可思议的特性，如对电压、电流的放大、衰减、单向导通等，这些特性的实现使得许多电子线路出现了很多“智能特性”。本文介绍的这种智能汽车雷达也得益于半导体器件的出现，通常这种智能系统中的核心部件是一种被称为单片机、DSP、ARM或者FPGA等控制器的芯片，这写芯片在外型上通常有数十个甚至上百个引脚，芯片内部电路通过对这些引脚的高低电平变换，从而实现负责的控制功能，智能汽车雷达就是通过这个特性实现的——主控芯片通过输入输出不同的高低电平或者连续变化的电压，来改变芯片外部模块的状态，如摄像头、激光传感器、超声波传感器、红外采集器、显示器、报警器以及无线数据收发模块等，通过这些模块的有序配合，从而实现了我们所说的智能系统。智能汽车雷达的出现在一定程度上推进了人类社会前进的脚步，它对促进汽车工业的发展以及行车安全做出了很大的提升，因此设计出性能更高、功能更强的智能汽车雷达控制系统是非常必要的。
汽车雷达的国内外发展现状
目前国内外对于智能汽车雷达的研究可谓是处于一种如火如奈的状态，许许多多国内外的研究所、企业机构以及高校实验室都有对于智能汽车雷达的研究小组，这不仅仅体现了人们对于智能概念的向往和“痴迷”，更体现了智能汽车雷达带给人类社会的便利和“财富”。前不久美国加州大学的一个实验小组向世界宣布了他们的最新研究成果——能够实现快速语音提示的汽车雷达，这种汽车雷达突破了目前汽车中汽车雷达的功能实现现状，不但能够快速对汽车前后的障碍物实现检测和报警，并且还能够通过快速的真人距离播报来给驾驶员提供给更加多的提示，这种汽车雷达更加适合新驾驶员进行使用；在国内东部沿海高校也推出了类似的智能汽车雷达控制系统，他们所设计的系统能够在一定程度上为驾驶员提供合理的汽车入库方案。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统车距自动测试系统的发展基础上，设计出一款能够实现车距自动测试功能的智能车距自动测试控制系统，并选用目前市场上使用最为广泛的51单片机作为控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对车距自动测试系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述，并实现如下功能指标：
1）以AT89C51单片机作为主控芯片，配合复位电路和时钟电路，设计其最小系统电路；
2）设计LCD1602液晶屏电路，通过AT89C51单片机对其软件驱动，实现对车距等参数的显示；
3）设计HCSR04型超声波传感器电路，通过AT89C51单片机对其软件驱动来实现对距离参数的快速准确测量。
4）具有危险报警功能，当车距小于安全距离0.5米时，AT89C51单片机将驱动蜂鸣器发出嘀嘀嘀报警信号，并且报警信号的频率随着车距的减小而变快；
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
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