单片机的智能倒车控制系统设计
摘 要超声波能在空气中远距离传播，传播的过程中，超声波发射出来的信号遇到前面有物体拦截，发出的信号将会反射回来，然后，超声波传感器的接收端接收到信号后，此时超声波传感器检测距离完毕。通过声波在控制中传播的速度为340m/s，以及超声波发射信号和接收到信号的时间可以测量出来距离，根据这种设计的思路，本次基于超声波测距原理，来实现倒车控制时汽车倒车与后方物体之间的距离检测装置，该系统可以为司机倒车带来便利。本次设计的汽车智能倒车控制系统，该系统以AT89C51单片机为主控制器，系统外部超声波传感实现汽车倒车距离的检测，利用距离设定功能按键实现预警距离设定，在倒车过程中，利用HC-SR501人体红外感应模块检测到倒车的过程中车后方有人，此时系统会警报，同时感应人体信号指示灯开启，提醒车主倒车注意。系统中超声波检测的车用距离，以及设定的报警距离在LCD显示器集成模块单元中输出，在倒车过程中，用户可实时的根据采集的距离数据显示，来实现快速、安全、可靠的停车。这种对人体型号检测以及车后方的距离检测系统，可以更好的实现智能倒车中距离的检测，新型技术的倒车装置，对未来有更好的研究以及使用价值。
目 录
一、绪论 1
(一)研究背景及意义 1
(二)课题研究现状 1
(三)研究的内容 2
二、智能倒车控制系统方案设计 3
(一)设计方案 3
(二)任务要求 3
(三)超声波测距原理 4
三、硬件设计 5
(一)单片机最小系统 5
(二)LCD1602液晶显示电路 6
(三)按键设置电路 6
(四)超声波检测电路 7
(五)红外人体感应器电路 8
(六)系统指示电路 8
(七)报警电路 8
四、软件设计 10
(一)总软件程序 10
(二)LCD液晶显示流程 10
(三)测距系统软件流程 11
五、 调试设计 13
六、总结 17
致 谢 18
附录 20
附录1总设计原理图 20
附录2实物图 21
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附录3源程序 22
一、绪论
(一)研究背景及意义
随着电气控制技术的发展、以及科技技术的进步，家用汽车越来越普及。现今，汽车已经成为人们代步的交通工具，早晨出门后，可以看到马路上穿梭不停的车辆，来来往往的车辆奔向不同的方向，汽车不断增加的同时，也给人们的出行带来了不便，交通事故案件也因此增加。全世界每天都有发生因为汽车驾驶的原因而导致的交通事故，在这些交通事故中，有些情况是可以避免的。比如：汽车司机在倒车、掉头、转弯时借助一些辅助工具，倒车测距报警仪，倒车后方显示仪等设备，可以有效的避免汽车碰撞情况的发生。在窄小的小路上，汽车运行的幅度空间较小，所以，掉头、转弯等容易出现一些汽车追尾的意外情况发生。为了解决这类的可避免的交通意外事故的发展，在汽车的尾部安全一个能实时检测倒车距离的装置，可以有效的避免这类情况的发生，减少交通事故。采用以单片机为主控制器的设备越来越多，其单片机相当于人体的大脑，结合外部的控制单元，能够有效的实现一些电子产品的开发，本次设计中基于单片机完成汽车倒车系统的控制，利用中超声波检测的车用距离，并可以通过LCD显示器集成模块输出测量结果。在倒车过程中，司机或者车主可根据采集的距离数据显示，来实现快速、安全、可靠的停车。这种对人体型号检测以及车后方的距离检测系统，可以更好的实现智能倒车中距离的检测，新型技术的倒车装置，对未来有更好的研究以及使用价值。
(二)课题研究现状
国外在测距方面的研究起点较早，最开始初期，美国采用机械式的测距仪表来测量距离，这种测距的产品误差大，精度不高。随着技术的不断发展，国外的一些专家，总结了许多新的测量原理。利用电子设备的一些控制芯片或者微机算来实现系统的测量，这种设计出来的测量产品，结构更加的齐全，检测速度快，功能比早期的机械式测量更多，同时数据更加的准确。现如今，国外的在测距仪器方面的普遍采用微机与检测传感器想结合的方式，来实现系统的距离测量，市场上出现最多的产品是一些非接触式距离检测的仪器，以及一些民用的短距离的检测测距仪器。
我国有关测距方面的研究比较少。传统的测距原理在借鉴微机的控制的原理上，采用测距传感器以及主控制器相互结合的控制方式，来实现测力的检测。目前，国内许多的公司研究出的非接触测距仪，在市场上很畅销。这类的测距仪各有不同，不同的公司采用不同的检测传感器，有些采用超声波传感器来实现测距的检测、有些采用雷达测距、还有一些采用穿透能力强的激光测距。不同的产品测距有不同的作用，面对恶劣的天气，需要测量一段方位、一段范围内的距离，采用雷达测距系统，实时的全天的测距。测量速度较快领域，选择采用激光测距的相关仪器，这类的测距产品价格高，普通的人群难购买有难度，为此需要对测距的仪器进行改进，研究出适合大众使用的测距仪器。
(三)研究的内容
智能倒车控制系统，能够给司机和车主的快速停车带来便利。整个系统的设计，以单片机的技术为核心，利用C语言来实现系统的驱动，结合模拟电路、数字电路还有外围的超声波模块、显示模块、人体感应模块来实现倒车过程车与人或者障碍物的距离。根据设计的功能要求，完成电路图的设计，还有可驱动的软件程序，这些方面都在自己动手设计的过程，都需要一一解决，自身的能力会得到加强。同时，在设计的过程中，可以逐渐完善测距倒车控制系统中的不足，设计出符合要求的系统，以便能够有更好的市场，满足社会的需要。根据这种设计要求，制定了实现整个系统的研究过程，具体的研究内容如下：
（1）根据系统的要求，将智能倒车控制系统设计方案完成。
（2）完成智能倒车控制系统的原理图。
（3）完成智能倒车控制系统的软件程序设计与调试。
（4）完成智能倒车控制系统的实物设计以及软硬件联调。
（5）根据调试的结果，进行智能倒车控制系统的总结。
（6）撰写智能倒车控制系统的毕业论文。
二、智能倒车控制系统方案设计
(一)设计方案
智能倒车控制系统设计利用单片机AT89C51最小系统实现超声波测距防撞报警的检测，根据超声波测距原理，实现智能倒车控制系统设计，总方案设计框图如图21所示。
图21 系统设计框图
本次系统中，采用1个超声波模块来实现某个方位的距离检测，超声波模块开始工作，检测汽车倒车时到障碍物的距离，当超声波的发射端发出信号后，经过一段时间的传播，超声波发射出来的信号遇到前面有物体拦截，发出的信号将会反射回来，然后，超声波传感器的接收端接收到信号后，此时超声波传感器检测距离完毕。通过声波在控制中传播的速度为340m/s，以及超声波发射信号和接收到信号的时间可以测量出来，接着通过距离公式：距离等于速度和时间的乘积，即可得出测量的距离。当检测的到障碍物的距离小于默认的安全距离1米时，装置声提醒警报、光提醒警报。如果汽车一直在倒车，车后面有人，红外人体感应器检测到车后方有人，此时系统也会声光报警，同时系统中的人体红外信号指示灯开启。利用安全距离设定功能，实现安全距离的设定。根据智能倒车控制系统设计的功能，本次系统的设计完成，需要2部分：
其一：完成智能倒车控制系统设计的硬件电路设计；
其二：根据设计的总原理图，完成智能倒车控制系统设计的软件编程设计；
目 录
一、绪论 1
(一)研究背景及意义 1
(二)课题研究现状 1
(三)研究的内容 2
二、智能倒车控制系统方案设计 3
(一)设计方案 3
(二)任务要求 3
(三)超声波测距原理 4
三、硬件设计 5
(一)单片机最小系统 5
(二)LCD1602液晶显示电路 6
(三)按键设置电路 6
(四)超声波检测电路 7
(五)红外人体感应器电路 8
(六)系统指示电路 8
(七)报警电路 8
四、软件设计 10
(一)总软件程序 10
(二)LCD液晶显示流程 10
(三)测距系统软件流程 11
五、 调试设计 13
六、总结 17
致 谢 18
附录 20
附录1总设计原理图 20
附录2实物图 21
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
附录3源程序 22
一、绪论
(一)研究背景及意义
随着电气控制技术的发展、以及科技技术的进步，家用汽车越来越普及。现今，汽车已经成为人们代步的交通工具，早晨出门后，可以看到马路上穿梭不停的车辆，来来往往的车辆奔向不同的方向，汽车不断增加的同时，也给人们的出行带来了不便，交通事故案件也因此增加。全世界每天都有发生因为汽车驾驶的原因而导致的交通事故，在这些交通事故中，有些情况是可以避免的。比如：汽车司机在倒车、掉头、转弯时借助一些辅助工具，倒车测距报警仪，倒车后方显示仪等设备，可以有效的避免汽车碰撞情况的发生。在窄小的小路上，汽车运行的幅度空间较小，所以，掉头、转弯等容易出现一些汽车追尾的意外情况发生。为了解决这类的可避免的交通意外事故的发展，在汽车的尾部安全一个能实时检测倒车距离的装置，可以有效的避免这类情况的发生，减少交通事故。采用以单片机为主控制器的设备越来越多，其单片机相当于人体的大脑，结合外部的控制单元，能够有效的实现一些电子产品的开发，本次设计中基于单片机完成汽车倒车系统的控制，利用中超声波检测的车用距离，并可以通过LCD显示器集成模块输出测量结果。在倒车过程中，司机或者车主可根据采集的距离数据显示，来实现快速、安全、可靠的停车。这种对人体型号检测以及车后方的距离检测系统，可以更好的实现智能倒车中距离的检测，新型技术的倒车装置，对未来有更好的研究以及使用价值。
(二)课题研究现状
国外在测距方面的研究起点较早，最开始初期，美国采用机械式的测距仪表来测量距离，这种测距的产品误差大，精度不高。随着技术的不断发展，国外的一些专家，总结了许多新的测量原理。利用电子设备的一些控制芯片或者微机算来实现系统的测量，这种设计出来的测量产品，结构更加的齐全，检测速度快，功能比早期的机械式测量更多，同时数据更加的准确。现如今，国外的在测距仪器方面的普遍采用微机与检测传感器想结合的方式，来实现系统的距离测量，市场上出现最多的产品是一些非接触式距离检测的仪器，以及一些民用的短距离的检测测距仪器。
我国有关测距方面的研究比较少。传统的测距原理在借鉴微机的控制的原理上，采用测距传感器以及主控制器相互结合的控制方式，来实现测力的检测。目前，国内许多的公司研究出的非接触测距仪，在市场上很畅销。这类的测距仪各有不同，不同的公司采用不同的检测传感器，有些采用超声波传感器来实现测距的检测、有些采用雷达测距、还有一些采用穿透能力强的激光测距。不同的产品测距有不同的作用，面对恶劣的天气，需要测量一段方位、一段范围内的距离，采用雷达测距系统，实时的全天的测距。测量速度较快领域，选择采用激光测距的相关仪器，这类的测距产品价格高，普通的人群难购买有难度，为此需要对测距的仪器进行改进，研究出适合大众使用的测距仪器。
(三)研究的内容
智能倒车控制系统，能够给司机和车主的快速停车带来便利。整个系统的设计，以单片机的技术为核心，利用C语言来实现系统的驱动，结合模拟电路、数字电路还有外围的超声波模块、显示模块、人体感应模块来实现倒车过程车与人或者障碍物的距离。根据设计的功能要求，完成电路图的设计，还有可驱动的软件程序，这些方面都在自己动手设计的过程，都需要一一解决，自身的能力会得到加强。同时，在设计的过程中，可以逐渐完善测距倒车控制系统中的不足，设计出符合要求的系统，以便能够有更好的市场，满足社会的需要。根据这种设计要求，制定了实现整个系统的研究过程，具体的研究内容如下：
（1）根据系统的要求，将智能倒车控制系统设计方案完成。
（2）完成智能倒车控制系统的原理图。
（3）完成智能倒车控制系统的软件程序设计与调试。
（4）完成智能倒车控制系统的实物设计以及软硬件联调。
（5）根据调试的结果，进行智能倒车控制系统的总结。
（6）撰写智能倒车控制系统的毕业论文。
二、智能倒车控制系统方案设计
(一)设计方案
智能倒车控制系统设计利用单片机AT89C51最小系统实现超声波测距防撞报警的检测，根据超声波测距原理，实现智能倒车控制系统设计，总方案设计框图如图21所示。
图21 系统设计框图
本次系统中，采用1个超声波模块来实现某个方位的距离检测，超声波模块开始工作，检测汽车倒车时到障碍物的距离，当超声波的发射端发出信号后，经过一段时间的传播，超声波发射出来的信号遇到前面有物体拦截，发出的信号将会反射回来，然后，超声波传感器的接收端接收到信号后，此时超声波传感器检测距离完毕。通过声波在控制中传播的速度为340m/s，以及超声波发射信号和接收到信号的时间可以测量出来，接着通过距离公式：距离等于速度和时间的乘积，即可得出测量的距离。当检测的到障碍物的距离小于默认的安全距离1米时，装置声提醒警报、光提醒警报。如果汽车一直在倒车，车后面有人，红外人体感应器检测到车后方有人，此时系统也会声光报警，同时系统中的人体红外信号指示灯开启。利用安全距离设定功能，实现安全距离的设定。根据智能倒车控制系统设计的功能，本次系统的设计完成，需要2部分：
其一：完成智能倒车控制系统设计的硬件电路设计；
其二：根据设计的总原理图，完成智能倒车控制系统设计的软件编程设计；
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