at89c51单片机的倒车雷达的设计
目录
一、引言 5
（一）绪论 5
（二）课题研究的背景 5
二、倒车雷达的总体设计 5
三、 倒车雷达的硬件设计 6
（一）单片机AT89C51及超声波工作原理介绍 6
1.单片机AT89C51各引脚介绍 6
2.超声波工作原理介绍 7
（二）电路介绍 8
1. 最小系统电路 8
2.复位电路图 9
3.时钟电路图 9
4.报警电路图 10
5.显示模块电路图 10
（三）电源与电池盒 11
四、系统软件设计 12
（一）主程序工作流程图 12
（二）超声波测距流程图 13
五、系统功能调试与仿真 13
（一）实物调试 14
（二）调试步骤 14
六、总结 17
七、致谢 18
八、参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 元器件清单 21
附录3：程序 22
一、引言
（一）绪论
由于现在电子技术、嵌入式技术以及汽车工业的全面快速发展，人们的代步工具越来越多样化，机动车辆逐步取代了非机动车辆。但是随着机动车辆的全面发展，暴露出来的是倒车方面存在的各种缺陷，越来越多交通事故频繁的发生，引起人们对于如何减少倒车事故的发生的关注，减少这些事故的发生是人们研究倒车测距的助推器。
（二）课题研究的背景
电子产业作为当今世界发展最快的龙头产业，它的兴起推动了各个领域越来越趋向于智能化的发展，在此背景下倒车雷达也越来越向智能化方向转变。目前 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
中高档轿车大部分都配有倒车雷达系统，而经济型轿车、公交车等却没有此配置。因此，此时一款有一定安全系数、成本较低的倒车雷达对于机动车来讲是必不可少的。
伴随着研究的展开，首先需要选择的就是测量距离的工具。目前主要分为三大类：一是激光测距，即利用激光束的反射估算出起源与目标之间的距离；二是红外线测距，与激光测距的原理相同，但是红外线的方向辨认性差，在一定条件下，不能够稳定的发挥其功能；三是超声波测距，即利用相关媒介，从发射装置发出超声波直至接收器接收到信息为止，这中间产生的时间差即为两者之间的距离。综上所述，超声波测距是目前应用最为广泛，使用最便捷的测距工具，因此本次设计采用超声波测距来实现倒车雷达系统。
二、倒车雷达的总体设计
本次毕业设计是集报警电路、复位电路、显示电路和测距电路于一身的设计。总体设计包括硬件设计和软件设计。硬件部分包括超声波发射器HC-SR04芯片、蜂鸣报警器、超声波接收器和单片机AT89C51，而软件则是对以上相应的硬件进行设计。由此，结合上述内容，本设计以单片机AT89C51为核心，将一系列控制显示电路和报警电路的程序烧录进去，在单片机的外部引脚上分别接上报警电路（蜂鸣器）、复位电路（9脚连接复位按钮）以及显示电路（4位8段数码管显示器）。至于测距电路的结构部分，我所选用的是电子市场上比较常见的一款HC-SR04超声波模块，该超声波模块使用方法比较简单，测量数据差错小，成本低。
单片机AT89C51作为本次设计的主控单元，在电路中主要发挥了控制的作用。而超声波模块触发报警的距离，本次设计报警距离距离选定在20cm，一旦物体与超声波发射器的距离小于20cm，系统将触发蜂鸣报警电路，与此同时，显示模块将会显示出物体与超声波发射器的距离。系统总体设计框图如图2-1所示。
图2-1 系统总体设计框图
倒车雷达的硬件设计
本次设计采用的是单片机AT89C51，该单片机是电子专业必学的一种元器件，结合选用优良的超声波模块，实现相对比较成功的实物制作，下面将针对构成本设计的模块一一进行介绍。
（一）单片机AT89C51及超声波工作原理介绍
1.单片机AT89C51各引脚介绍
单片机AT89C51是4K字节可编程可擦除的只读存储器,P1口是内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，内接的是1kΩ的电阻；9脚接的是复位电路，关键电路被连接到单片集成电路的P2.0~P2.2口。端口P2.0是端口减数键，P2.1端口加数键，P2.2口是设定键，P3.0-P3.3口被连接到回波信号输出超声波，P3.2端口是触发输入信号，P3.3端口是信号输出。 P3.1口GND接地，P3.0端口作用为提供电源，P3.4~P3.5是16位定时器/计数器端口；P3.6~P3.7是用于读写信号的端口，20脚是GND端口，P2.0~P2.3用于设定距离，30脚是地址锁存器，40脚接电源。单片机AT89C51引脚如图3-1。
图3-1 AT89C51单片机引脚图
主要选用AT89C51单片机，是因为其相比许多单片机而言，有很多优点，能够灵活运用于各种控制领域，具体优点如下所述：
该单片机是美国Atmel公司生产的低电压、高性能的CMOS8位单片机；
其是一个可反复擦写的程序存储器（内含4KB）；
其还可作为RAM（128的随机存/取数据存储器）；
其采用了高密度、非失忆性存储技术生产；
其能够和标准的MCS-51指令系统兼容；
其片内配置通用8位处理器和Flash存储单元。
2.超声波工作原理介绍
本次设计选用的超声波模块是市场上比较常见的HC-SR04芯片，之前的竞赛中自己有用到这个型号的超声波模块，对于其使用方法和特性之类的比较了解，如果自己设计的话会比较困难，因为在学校所学内容在超声波方面没有涉猎，所以我对超声波这块并不是特别了解，耗时耗力，容易出现错误点带来误差范围。
此外这款超声波模块相比于其他类型的超声波模块来说成本是非常便宜，操作、焊接等都是比较容易的，它能够提供2cm~400cm的测试距离范围，这一特点也比较切合我的设计课题（倒车雷达涉及无需范围太广，主要要求精确），并且它是集信号的发射、接收于一体的，不要任何媒介的介入，能够直接进行测量。
超声波模块拥有很多的集成芯片，主要用于信号输入/输出。上面的四个焊点有固定的含义，VCC用于供电，GND用于接地，TRIG用于输入信号，ECHO用于输出信号。超声波模块HC-SR04芯片的正面图和反面图如图3-2所示。
图3-4 时钟电路图
4.报警电路图
在报警电路的设计中，电阻器，三极管和蜂鸣器这些组件在单片机P13端口连接以形成一个报警电路。8550三极管能够在电路中控制电流，并且可以借此放大蜂鸣器的声音。报警电路图如图3-5所示。
图3-5 报警电路图
一、引言 5
（一）绪论 5
（二）课题研究的背景 5
二、倒车雷达的总体设计 5
三、 倒车雷达的硬件设计 6
（一）单片机AT89C51及超声波工作原理介绍 6
1.单片机AT89C51各引脚介绍 6
2.超声波工作原理介绍 7
（二）电路介绍 8
1. 最小系统电路 8
2.复位电路图 9
3.时钟电路图 9
4.报警电路图 10
5.显示模块电路图 10
（三）电源与电池盒 11
四、系统软件设计 12
（一）主程序工作流程图 12
（二）超声波测距流程图 13
五、系统功能调试与仿真 13
（一）实物调试 14
（二）调试步骤 14
六、总结 17
七、致谢 18
八、参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 元器件清单 21
附录3：程序 22
一、引言
（一）绪论
由于现在电子技术、嵌入式技术以及汽车工业的全面快速发展，人们的代步工具越来越多样化，机动车辆逐步取代了非机动车辆。但是随着机动车辆的全面发展，暴露出来的是倒车方面存在的各种缺陷，越来越多交通事故频繁的发生，引起人们对于如何减少倒车事故的发生的关注，减少这些事故的发生是人们研究倒车测距的助推器。
（二）课题研究的背景
电子产业作为当今世界发展最快的龙头产业，它的兴起推动了各个领域越来越趋向于智能化的发展，在此背景下倒车雷达也越来越向智能化方向转变。目前 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
中高档轿车大部分都配有倒车雷达系统，而经济型轿车、公交车等却没有此配置。因此，此时一款有一定安全系数、成本较低的倒车雷达对于机动车来讲是必不可少的。
伴随着研究的展开，首先需要选择的就是测量距离的工具。目前主要分为三大类：一是激光测距，即利用激光束的反射估算出起源与目标之间的距离；二是红外线测距，与激光测距的原理相同，但是红外线的方向辨认性差，在一定条件下，不能够稳定的发挥其功能；三是超声波测距，即利用相关媒介，从发射装置发出超声波直至接收器接收到信息为止，这中间产生的时间差即为两者之间的距离。综上所述，超声波测距是目前应用最为广泛，使用最便捷的测距工具，因此本次设计采用超声波测距来实现倒车雷达系统。
二、倒车雷达的总体设计
本次毕业设计是集报警电路、复位电路、显示电路和测距电路于一身的设计。总体设计包括硬件设计和软件设计。硬件部分包括超声波发射器HC-SR04芯片、蜂鸣报警器、超声波接收器和单片机AT89C51，而软件则是对以上相应的硬件进行设计。由此，结合上述内容，本设计以单片机AT89C51为核心，将一系列控制显示电路和报警电路的程序烧录进去，在单片机的外部引脚上分别接上报警电路（蜂鸣器）、复位电路（9脚连接复位按钮）以及显示电路（4位8段数码管显示器）。至于测距电路的结构部分，我所选用的是电子市场上比较常见的一款HC-SR04超声波模块，该超声波模块使用方法比较简单，测量数据差错小，成本低。
单片机AT89C51作为本次设计的主控单元，在电路中主要发挥了控制的作用。而超声波模块触发报警的距离，本次设计报警距离距离选定在20cm，一旦物体与超声波发射器的距离小于20cm，系统将触发蜂鸣报警电路，与此同时，显示模块将会显示出物体与超声波发射器的距离。系统总体设计框图如图2-1所示。
图2-1 系统总体设计框图
倒车雷达的硬件设计
本次设计采用的是单片机AT89C51，该单片机是电子专业必学的一种元器件，结合选用优良的超声波模块，实现相对比较成功的实物制作，下面将针对构成本设计的模块一一进行介绍。
（一）单片机AT89C51及超声波工作原理介绍
1.单片机AT89C51各引脚介绍
单片机AT89C51是4K字节可编程可擦除的只读存储器,P1口是内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，内接的是1kΩ的电阻；9脚接的是复位电路，关键电路被连接到单片集成电路的P2.0~P2.2口。端口P2.0是端口减数键，P2.1端口加数键，P2.2口是设定键，P3.0-P3.3口被连接到回波信号输出超声波，P3.2端口是触发输入信号，P3.3端口是信号输出。 P3.1口GND接地，P3.0端口作用为提供电源，P3.4~P3.5是16位定时器/计数器端口；P3.6~P3.7是用于读写信号的端口，20脚是GND端口，P2.0~P2.3用于设定距离，30脚是地址锁存器，40脚接电源。单片机AT89C51引脚如图3-1。
图3-1 AT89C51单片机引脚图
主要选用AT89C51单片机，是因为其相比许多单片机而言，有很多优点，能够灵活运用于各种控制领域，具体优点如下所述：
该单片机是美国Atmel公司生产的低电压、高性能的CMOS8位单片机；
其是一个可反复擦写的程序存储器（内含4KB）；
其还可作为RAM（128的随机存/取数据存储器）；
其采用了高密度、非失忆性存储技术生产；
其能够和标准的MCS-51指令系统兼容；
其片内配置通用8位处理器和Flash存储单元。
2.超声波工作原理介绍
本次设计选用的超声波模块是市场上比较常见的HC-SR04芯片，之前的竞赛中自己有用到这个型号的超声波模块，对于其使用方法和特性之类的比较了解，如果自己设计的话会比较困难，因为在学校所学内容在超声波方面没有涉猎，所以我对超声波这块并不是特别了解，耗时耗力，容易出现错误点带来误差范围。
此外这款超声波模块相比于其他类型的超声波模块来说成本是非常便宜，操作、焊接等都是比较容易的，它能够提供2cm~400cm的测试距离范围，这一特点也比较切合我的设计课题（倒车雷达涉及无需范围太广，主要要求精确），并且它是集信号的发射、接收于一体的，不要任何媒介的介入，能够直接进行测量。
超声波模块拥有很多的集成芯片，主要用于信号输入/输出。上面的四个焊点有固定的含义，VCC用于供电，GND用于接地，TRIG用于输入信号，ECHO用于输出信号。超声波模块HC-SR04芯片的正面图和反面图如图3-2所示。
图3-4 时钟电路图
4.报警电路图
在报警电路的设计中，电阻器，三极管和蜂鸣器这些组件在单片机P13端口连接以形成一个报警电路。8550三极管能够在电路中控制电流，并且可以借此放大蜂鸣器的声音。报警电路图如图3-5所示。
图3-5 报警电路图
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