车辆倒车超声波测距报警系统设计
目录
1 引言 1
1.1 车辆倒车超声波测距报警系统的研究背景及意义 1
1.2 超声波测距发展趋势 1
2 关键元件介绍 2
2.1 STC89S52芯片 2
2.2 LCD1602液晶显示器 5
2.3 HC-SR04超声波测距模块 6
3 硬件系统介绍 8
3.1 硬件系统设计总思路 8
3.2 各模块介绍 8
4 软件系统介绍 15
4.1 C语言简介 16
4.2 软件整体设计 16
5 软硬件设计开发环境介绍 20
5.1 软件设计开发环境 21
5.2 硬件设计开发环境 24
6 单片机系统软、硬件调试 25
6.1 硬件调试 26
6.2 软件调试 27
6.3 硬件、软件调试? 27
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
附录A 原理图 33
附录B PCB图 34
附录C 代码 35
1 引言
1.1 车辆倒车超声波测距报警系统的研究背景及意义
现如今二十一世纪，社会经济飞速发展，各式各样的车辆已经成为人们外出不可缺少的交通工具。随着中国城市化进程的加速推进，车辆的数量也在持续的往上增长。近年来，即使我国各地修建道路来缓解交通压力，但是还是难以跟上车辆的增长速度，导致了在停车场、公路、街道等车流量比较高的地方越来越拥挤。当车辆给我们带来便利的同时，倒车问题显然已经成为我们出行的一大麻烦。
倒车是每一位驾驶员必 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
须掌握的一项重要技能。由于驾驶员一般只能依靠两边的反光镜来感觉车辆与障碍物的距离，他们的视野范围是极其有限的，一些老驾驶员也常常会有失误的时候，所以每一年由于倒车问题引起的事故也屡见不鲜。轻则造成了的撞车双方车辆的损坏，重则会危机到双方生命的安全。因此，人们对于车辆倒车安全性的要求也愈来愈高，仅仅从后视镜的有眼视野来倒车已经满足不了人们对安全倒车的需求了。人们迫切的希望车辆的某项功能能完全解决倒车不便这一麻烦，消除倒车事故这一安全隐患。所以，设计一款操作简便、反应速度快、测量准确性高的车辆倒车报警系统势在必行[1]。
本设计使用一种单片机的车辆倒车超声波测距报警系统就可以满足人们安全倒车的需求，本设计可以精确测量车尾与障碍物之间的距离，使驾驶员可以能够知道车尾与障碍物之间的距离，从而指导驾驶员安全倒车，消除倒车事故这一安全隐患[2]。
1.2 超声波测距发展趋势
超声波测距的原理是通过超声波的发射装置向某一方向发射超声波，在发射超声波的同时开始计时，超声波在传播过程中，沿途碰到障碍物就会立即返回，等到超声波接收器接收到反射过来的超波就停止计时。然后根据超声波接收器接到超声波时的时间差就可以算出距离了。超声波也是一种声波，所以它在空气中的传播速度也为340m/s，设计时器 记录超声波接受的时间差为t，就可以计算出超声波发射点距离障碍物的距离，距离设为是，算得：s=340t/2。
超声波是一种指向性较强，传播距离较远，能量消耗较慢的声波，十分适用于测量距离，列如测距仪和物位测量仪等仪器都能够通过超声波测距的原理来实现。利用超声波测距的原理测量距离比较方便、迅速、易于实时控制、计算还比较简单，并且在测量精度也足够达到工业要求的标准[3]。
超声波测距技术是我国正在重点发展，并在推广的新兴技术，因为它具有低损耗，高精度，易控制，非接触等一系列的优点。目前，超声波测距技术已经广泛地应用在交通，航海，电子冶金，宇航，石油化工等工业领域，还广泛应用在医学，材料科学，生物科学等科学领域，国外和国内的一些学者都在超声波测距方面做了大量相关的研究。影响超声波测距精度的因素，主要是超声波传播的时间和超声波在介质中的传播速度，二者相比，传播时间对精度影响更大，所以可以采用降低传播时间的不确定度的方法来提高超声波测距精度。目前，为了降低探测传输不确定度， 主要采用相位探测法，声谱轮廓分析法或者两者结合的方法[4]。
车辆倒车报警系统已经经过了多年的发展。倒车报警最初只是应用于奔驰、宝马等高档轿车上，之后由于科技的飞速发展，倒车警报系统开发成本的降低，才慢慢的应用于普通汽车上。时至今日，车辆倒车报警系统已经经过了三代的变迁和发展。第一代是在倒车时用喇叭提醒，当车辆挂倒挡进行倒车时，会发出语音提示”倒车，请注意”来提醒周围的驾驶人员和行人;第二代是根据警报器发出不同频率的声音来提醒。超声波倒车测距警报系统也是从这开始的，当在设置的范围内有有障碍物时，警报器就会发出声音，车尾距离障碍物越近时，警报器发出的声音就越急促，但是这种报警装置还是不能精确的显示出车辆距障碍物的距离，还是会存在安全隐患。第 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
三代车辆倒车报警系统就可以用数码管显示距离，虽然已经较为实用，但是不够美观。本设计使用LCD1602是对于第三代车辆倒车报警系统进一步的改善[5]。
2 关键元件介绍
2.1 STC89S52芯片
1.简介
STC89S52为1个自己拥有4K，可擦写式，闪动，可编写，日常称为单片机。它只读可擦式的存储器尽然能够重复的擦100次。单片机接纳Atmel非易失高密度的存储器技能制作，能够与MCS-51指令集标准形式以及输出管脚兼容。因为将8位多功能CPU以及闪烁存储器构成，存于一个单的芯片中，Atmel的89c51成为一种高效率，微型的控制器。89c类的单片机替不少嵌入式的控制系统供给了1种既灵动又便宜的方案[6]。
AT89S52的构成包括了以下几个部分：2个数据指针、一个2级的中断结构、 8k字节的Flash、三个16位的定时器、32位的I/O口线、256字节的RAM、全双工串行口、看门狗定时器。
图2-1 AT89S52引脚结构
部分引脚介绍如下：
P0口： P0口具有一个八位开的路、漏的级双方向I/O口， 8 TTL的门电流能够被单一管脚吸取。Flash在校验同时，此时的P0口外部必须被拉高，同时编程Flash，它成为原码的输入口来使用。当它的脚初步写“1”，就是成为了高阻的输入。它能够被外面的程序-数据的存储器使用，当然也能够被界说为地址或者数-据的第八位[7] 。
P1口：它是单个可以供给上拉电阻在它的里面，八位且双向的I/O口，它所带缓冲器可以吸取，也可以输出四个TTL的门电流。该口Flash编程或者校验期间，能充当第8位的地址来吸取数据。它的管脚写入“1”时，上拉为高，可作为输入，它被外拉为低电平时，可作为输出，这是根据内部上拉原因。本设计为车辆倒车超声波测距报警系统，主要使用的芯片为AT89S52。
表 2-1 P1引脚功能图
图3-7 LCD1602进行数据的写操作
本系统在设计过程中只涉及到对液晶显示器的写操作，所以其中在写操作过程中所用的到的延时均大约为1ms以确保写操作能够顺利完成。
1 引言 1
1.1 车辆倒车超声波测距报警系统的研究背景及意义 1
1.2 超声波测距发展趋势 1
2 关键元件介绍 2
2.1 STC89S52芯片 2
2.2 LCD1602液晶显示器 5
2.3 HC-SR04超声波测距模块 6
3 硬件系统介绍 8
3.1 硬件系统设计总思路 8
3.2 各模块介绍 8
4 软件系统介绍 15
4.1 C语言简介 16
4.2 软件整体设计 16
5 软硬件设计开发环境介绍 20
5.1 软件设计开发环境 21
5.2 硬件设计开发环境 24
6 单片机系统软、硬件调试 25
6.1 硬件调试 26
6.2 软件调试 27
6.3 硬件、软件调试? 27
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
附录A 原理图 33
附录B PCB图 34
附录C 代码 35
1 引言
1.1 车辆倒车超声波测距报警系统的研究背景及意义
现如今二十一世纪，社会经济飞速发展，各式各样的车辆已经成为人们外出不可缺少的交通工具。随着中国城市化进程的加速推进，车辆的数量也在持续的往上增长。近年来，即使我国各地修建道路来缓解交通压力，但是还是难以跟上车辆的增长速度，导致了在停车场、公路、街道等车流量比较高的地方越来越拥挤。当车辆给我们带来便利的同时，倒车问题显然已经成为我们出行的一大麻烦。
倒车是每一位驾驶员必 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
须掌握的一项重要技能。由于驾驶员一般只能依靠两边的反光镜来感觉车辆与障碍物的距离，他们的视野范围是极其有限的，一些老驾驶员也常常会有失误的时候，所以每一年由于倒车问题引起的事故也屡见不鲜。轻则造成了的撞车双方车辆的损坏，重则会危机到双方生命的安全。因此，人们对于车辆倒车安全性的要求也愈来愈高，仅仅从后视镜的有眼视野来倒车已经满足不了人们对安全倒车的需求了。人们迫切的希望车辆的某项功能能完全解决倒车不便这一麻烦，消除倒车事故这一安全隐患。所以，设计一款操作简便、反应速度快、测量准确性高的车辆倒车报警系统势在必行[1]。
本设计使用一种单片机的车辆倒车超声波测距报警系统就可以满足人们安全倒车的需求，本设计可以精确测量车尾与障碍物之间的距离，使驾驶员可以能够知道车尾与障碍物之间的距离，从而指导驾驶员安全倒车，消除倒车事故这一安全隐患[2]。
1.2 超声波测距发展趋势
超声波测距的原理是通过超声波的发射装置向某一方向发射超声波，在发射超声波的同时开始计时，超声波在传播过程中，沿途碰到障碍物就会立即返回，等到超声波接收器接收到反射过来的超波就停止计时。然后根据超声波接收器接到超声波时的时间差
超声波是一种指向性较强，传播距离较远，能量消耗较慢的声波，十分适用于测量距离，列如测距仪和物位测量仪等仪器都能够通过超声波测距的原理来实现。利用超声波测距的原理测量距离比较方便、迅速、易于实时控制、计算还比较简单，并且在测量精度也足够达到工业要求的标准[3]。
超声波测距技术是我国正在重点发展，并在推广的新兴技术，因为它具有低损耗，高精度，易控制，非接触等一系列的优点。目前，超声波测距技术已经广泛地应用在交通，航海，电子冶金，宇航，石油化工等工业领域，还广泛应用在医学，材料科学，生物科学等科学领域，国外和国内的一些学者都在超声波测距方面做了大量相关的研究。影响超声波测距精度的因素，主要是超声波传播的时间和超声波在介质中的传播速度，二者相比，传播时间对精度影响更大，所以可以采用降低传播时间的不确定度的方法来提高超声波测距精度。目前，为了降低探测传输不确定度， 主要采用相位探测法，声谱轮廓分析法或者两者结合的方法[4]。
车辆倒车报警系统已经经过了多年的发展。倒车报警最初只是应用于奔驰、宝马等高档轿车上，之后由于科技的飞速发展，倒车警报系统开发成本的降低，才慢慢的应用于普通汽车上。时至今日，车辆倒车报警系统已经经过了三代的变迁和发展。第一代是在倒车时用喇叭提醒，当车辆挂倒挡进行倒车时，会发出语音提示”倒车，请注意”来提醒周围的驾驶人员和行人;第二代是根据警报器发出不同频率的声音来提醒。超声波倒车测距警报系统也是从这开始的，当在设置的范围内有有障碍物时，警报器就会发出声音，车尾距离障碍物越近时，警报器发出的声音就越急促，但是这种报警装置还是不能精确的显示出车辆距障碍物的距离，还是会存在安全隐患。第 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
三代车辆倒车报警系统就可以用数码管显示距离，虽然已经较为实用，但是不够美观。本设计使用LCD1602是对于第三代车辆倒车报警系统进一步的改善[5]。
2 关键元件介绍
2.1 STC89S52芯片
1.简介
STC89S52为1个自己拥有4K，可擦写式，闪动，可编写，日常称为单片机。它只读可擦式的存储器尽然能够重复的擦100次。单片机接纳Atmel非易失高密度的存储器技能制作，能够与MCS-51指令集标准形式以及输出管脚兼容。因为将8位多功能CPU以及闪烁存储器构成，存于一个单的芯片中，Atmel的89c51成为一种高效率，微型的控制器。89c类的单片机替不少嵌入式的控制系统供给了1种既灵动又便宜的方案[6]。
AT89S52的构成包括了以下几个部分：2个数据指针、一个2级的中断结构、 8k字节的Flash、三个16位的定时器、32位的I/O口线、256字节的RAM、全双工串行口、看门狗定时器。
图2-1 AT89S52引脚结构
部分引脚介绍如下：
P0口： P0口具有一个八位开的路、漏的级双方向I/O口， 8 TTL的门电流能够被单一管脚吸取。Flash在校验同时，此时的P0口外部必须被拉高，同时编程Flash，它成为原码的输入口来使用。当它的脚初步写“1”，就是成为了高阻的输入。它能够被外面的程序-数据的存储器使用，当然也能够被界说为地址或者数-据的第八位[7] 。
P1口：它是单个可以供给上拉电阻在它的里面，八位且双向的I/O口，它所带缓冲器可以吸取，也可以输出四个TTL的门电流。该口Flash编程或者校验期间，能充当第8位的地址来吸取数据。它的管脚写入“1”时，上拉为高，可作为输入，它被外拉为低电平时，可作为输出，这是根据内部上拉原因。本设计为车辆倒车超声波测距报警系统，主要使用的芯片为AT89S52。
表 2-1 P1引脚功能图
图3-7 LCD1602进行数据的写操作
本系统在设计过程中只涉及到对液晶显示器的写操作，所以其中在写操作过程中所用的到的延时均大约为1ms以确保写操作能够顺利完成。
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