基于超声波传感器的数显测距和报警电路的设计与研制【字数：8840】
指导教师 樊路嘉 摘 要本文利用超声波测距的原理，设计了基于AT89C51单片机的超声波数显测距和报警系统。这个系统可以分为四大模块分别是单片机模块、超声波发射和接受模块、显示模块和报警模块。本文将围绕这四个模块将整个系统原理一步步说明清楚。由于整个系统操作简单、成本较低且有一定的测量精度，所以该系统具有一定的实用价值可以应用于生活和工业生产中。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2课题的意义 1
1.3倒车雷达发展状况 1
1.4本文内容安排 2
第二章 超声波测距的原理及系统方案 3
2.1超声波测距原理 3
2.1.1超声波基本概述 3
2.1.2超声波测距的原理 3
2.2系统工作原理 5
第三章 系统硬件电路的设计 6
3.1 AT89C52单片机 6
3.1.1 AT89C51单片机的标准功能与引脚作用 7
3.2 超声波发射电路 8
3.2.1 74LS04反相器 9
3.3 超声波回收电路 9
3.3.1超声波回收信号的放大设计 10
3.3.2 CX20106A芯片的特点 10
3.3.3 CX2016A放大电路的原理 11
3.4数码管显示电路 11
3.5系统报警电路的设计 12
第四章 系统软件设计 14
4.1系统软件设计 14
4.2系统程序框 14
第五章 焊接过程与结果分析 16
5.1元件清单 16
5.2实验测试结果 18
5.3误差分析 18
5.3.1发射时间对测量精度的影响 18
5.3.2声速对测量精度的影响 19
5.4总结 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A 23
附录B 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着社会的进步，科技也在改变着人们的生活，让人们活得更加幸福。而传感器的应用在在逐渐地拓展开来，越来越多的应用正走入我们的生活，超声波传感器正是一个例子，它的应用给许多的驾驶员带来了安全。
近十年来，我国汽车平均每年增长超过1500万辆，到2018年全国汽车保有量高达2.4亿辆。随着汽车数量的剧增，人们出行方式也随之发生变化，逐渐以小轿车为主。汽车数量的增多使得原本宽阔的道路变窄而且也造成了停泊困难，导致停泊车位的紧缺。驾驶员好不容易找到一个车位，如果操作不当就会和别的汽车发生碰撞。这主要是因为一方面驾驶员不能清楚地知道车辆周围和后面情况，尽管汽车都有后视镜但视野总会有盲区；另一方面倒车停泊时驾驶员需要扭头察看周围，这无形间造成了体力的损耗，而这也会增加了事故发生的概率。所以在这些情况下，倒车雷达也就应运而生[1]。
倒车雷达又叫汽车的停泊车安全辅助装置。顾名思义，它能够帮助驾驶员减少危险保障驾驶员的安全。它主要可以帮助驾驶员查看汽车周围尤其后面情况，有些可以清晰看到后面的情况，不再需要扭头观察。这对驾驶员停泊车提供很大帮助，它能够有效减少刮擦事故发生,从而提高汽车出行的安全，减少了驾驶员倒车的难度。
1.2课题的意义
本课题研究的倒车雷达能够有效帮助驾驶员集中注意力减少由于扭头观察所带来的疲惫。驾驶员可以坐在车上就看到车四周尤其是后面的情况，特别是在晚上事故高发的时间段。可以说倒车雷达的发明极大减少了因为停泊车而引发事故的概率，是广大驾驶员的福音，降低了倒车的难度，提高了驾驶的安全性。
本课题研究的是基于超声波传感器的测距和报警系统。当超声波在空气中传播，它的指向性很强，消耗的能量也少，可以传播到很远的地方同时它也是声波所以速度很快。基于这些优点，我们就是用超声波来进行测距。超声波这些优点也使得我们测量精度得意保证，不会太差。而且我们采用单片机来作为整个系统的控制中心，降低了整个产品的成本，使得倒车雷达能够更好地推广开来，帮助驾驶员安心开车。
1.3倒车雷达发展状况
倒车雷达从发明到现在已经经历了七代的技术革新，下面我们来简单了解一下[2]
第一代和第二代是以蜂鸣器或喇叭提醒驾驶员。
第三代倒车雷达是用数码波段的方式来显示的。这种产品有两种显示方式，一种是以数字的方式直观提醒你，另外一种是用颜色色来警告你，比如红色就是到了危险距离。
第四代是采用液晶显示的技术，它比起前三代有了一个飞跃的提升。它可以通过液晶显示直接将汽车尾部的图像展示在屏幕上，让驾驶员能够清晰的看到汽车后图形，减少发生事故的几率。
第五代是幻镜倒车雷达，它囊括了前四代技术的优势并采用了新型仿生超声雷达技术，使用电脑来控制可保证全天候测知汽车两米范围内的障碍物,而且采用不同声音提示和直观的画面显示方式来提醒驾驶员。
第六代是无线倒车雷达，它又是一次技术的突破，将无线连接、倒车雷达、彩色液晶显示、BP警示音融合为一体，是倒车雷达的里程碑。就是价格昂贵一般用在中高档汽车上。不过随着技术的发展，现在的成本也降了下来，许多小汽车也有安装。
第七代MP3倒车雷达，这一代的倒车雷达它实现了与MP3技术的的完美结合，不仅具备了倒车雷达的功能还增加了MP3所具有的调频发射功能，可以在开车之余也能收听广播。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2课题的意义 1
1.3倒车雷达发展状况 1
1.4本文内容安排 2
第二章 超声波测距的原理及系统方案 3
2.1超声波测距原理 3
2.1.1超声波基本概述 3
2.1.2超声波测距的原理 3
2.2系统工作原理 5
第三章 系统硬件电路的设计 6
3.1 AT89C52单片机 6
3.1.1 AT89C51单片机的标准功能与引脚作用 7
3.2 超声波发射电路 8
3.2.1 74LS04反相器 9
3.3 超声波回收电路 9
3.3.1超声波回收信号的放大设计 10
3.3.2 CX20106A芯片的特点 10
3.3.3 CX2016A放大电路的原理 11
3.4数码管显示电路 11
3.5系统报警电路的设计 12
第四章 系统软件设计 14
4.1系统软件设计 14
4.2系统程序框 14
第五章 焊接过程与结果分析 16
5.1元件清单 16
5.2实验测试结果 18
5.3误差分析 18
5.3.1发射时间对测量精度的影响 18
5.3.2声速对测量精度的影响 19
5.4总结 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A 23
附录B 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着社会的进步，科技也在改变着人们的生活，让人们活得更加幸福。而传感器的应用在在逐渐地拓展开来，越来越多的应用正走入我们的生活，超声波传感器正是一个例子，它的应用给许多的驾驶员带来了安全。
近十年来，我国汽车平均每年增长超过1500万辆，到2018年全国汽车保有量高达2.4亿辆。随着汽车数量的剧增，人们出行方式也随之发生变化，逐渐以小轿车为主。汽车数量的增多使得原本宽阔的道路变窄而且也造成了停泊困难，导致停泊车位的紧缺。驾驶员好不容易找到一个车位，如果操作不当就会和别的汽车发生碰撞。这主要是因为一方面驾驶员不能清楚地知道车辆周围和后面情况，尽管汽车都有后视镜但视野总会有盲区；另一方面倒车停泊时驾驶员需要扭头察看周围，这无形间造成了体力的损耗，而这也会增加了事故发生的概率。所以在这些情况下，倒车雷达也就应运而生[1]。
倒车雷达又叫汽车的停泊车安全辅助装置。顾名思义，它能够帮助驾驶员减少危险保障驾驶员的安全。它主要可以帮助驾驶员查看汽车周围尤其后面情况，有些可以清晰看到后面的情况，不再需要扭头观察。这对驾驶员停泊车提供很大帮助，它能够有效减少刮擦事故发生,从而提高汽车出行的安全，减少了驾驶员倒车的难度。
1.2课题的意义
本课题研究的倒车雷达能够有效帮助驾驶员集中注意力减少由于扭头观察所带来的疲惫。驾驶员可以坐在车上就看到车四周尤其是后面的情况，特别是在晚上事故高发的时间段。可以说倒车雷达的发明极大减少了因为停泊车而引发事故的概率，是广大驾驶员的福音，降低了倒车的难度，提高了驾驶的安全性。
本课题研究的是基于超声波传感器的测距和报警系统。当超声波在空气中传播，它的指向性很强，消耗的能量也少，可以传播到很远的地方同时它也是声波所以速度很快。基于这些优点，我们就是用超声波来进行测距。超声波这些优点也使得我们测量精度得意保证，不会太差。而且我们采用单片机来作为整个系统的控制中心，降低了整个产品的成本，使得倒车雷达能够更好地推广开来，帮助驾驶员安心开车。
1.3倒车雷达发展状况
倒车雷达从发明到现在已经经历了七代的技术革新，下面我们来简单了解一下[2]
第一代和第二代是以蜂鸣器或喇叭提醒驾驶员。
第三代倒车雷达是用数码波段的方式来显示的。这种产品有两种显示方式，一种是以数字的方式直观提醒你，另外一种是用颜色色来警告你，比如红色就是到了危险距离。
第四代是采用液晶显示的技术，它比起前三代有了一个飞跃的提升。它可以通过液晶显示直接将汽车尾部的图像展示在屏幕上，让驾驶员能够清晰的看到汽车后图形，减少发生事故的几率。
第五代是幻镜倒车雷达，它囊括了前四代技术的优势并采用了新型仿生超声雷达技术，使用电脑来控制可保证全天候测知汽车两米范围内的障碍物,而且采用不同声音提示和直观的画面显示方式来提醒驾驶员。
第六代是无线倒车雷达，它又是一次技术的突破，将无线连接、倒车雷达、彩色液晶显示、BP警示音融合为一体，是倒车雷达的里程碑。就是价格昂贵一般用在中高档汽车上。不过随着技术的发展，现在的成本也降了下来，许多小汽车也有安装。
第七代MP3倒车雷达，这一代的倒车雷达它实现了与MP3技术的的完美结合，不仅具备了倒车雷达的功能还增加了MP3所具有的调频发射功能，可以在开车之余也能收听广播。
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