汽车倒车防撞报警器的设计
汽车倒车防撞报警器的设计[20200406130642]
摘 要
超声波是指频率高于20KHZ的声波，装置的频率比20KHZ的超声波声波更高，具有很强的指向，能耗缓慢传播的介质的距离的特性，所以超声常被用来测量距离，如测距仪和电平测量，因此可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速，方便地计算简单，易于做到实时控制，并且测量精度能满足工业实用的要求，因此被广泛应用于水平，深度，测量管道的长度，在诸如移动机器人定位区域。在此基础上，尝试使用这种设计AT89S52与HC-SR04超声波测量模块来实现，加上对距离的测量，显示和报警功能一体超声波测距系统的外部电路模块。
超声波测距系统由微控制器的定时和控制电路，超声波发射接收器模块，测量距离显示电路，报警电路等部分组成。用于发送和接收超声波核心实现超声波的超声波测距模块。以及采用数码管显示电路晶体管的显示控制，报警蜂鸣器和晶体管电路元件。整个电路结构简单，成本低，稳定性和精度较高，可以满足实际应用的要求。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:超声波测距单片机HC-SR04
目 录
前言 1
第1章 测距仪现状及意义分析 2
1.1国内外现状 2
1.2本课题研究意义 3
1.3主要内容及思路 3
第2章 总体设计 4
2.1总体设计要求 4
2.2总体设计思路 4
第3章 硬件电路 6
3.1单片机及其基本电路 6
3.1.1单片机介绍 6
3.1.2 AT89S52介绍 6
3.1.3单片机基本电路 9
3.2 HC-SR04模块 9
3.2.1 HC-SR04模块使用器件 10
3.2.2超声波发射电路 13
3.2.3超声波接收电路 14
3.2.4 HC-SR04模块工作原理 14
3.3显示电路 16
3.3.1 LED结构与显示方式 16
3.3.2显示模块电路 18
3.3.3显示子程序 18
3.4报警模块 19
3.4.1蜂鸣器及其原理 19
3.4.2报警电路及子程序 20
第4章 程序开发环境及流程图 23
4.1 程序语言及开发环境 23
4.2主程序流程图 25
4.3测距程序流程图 27
第5章 硬件实际测试 31
5.1 硬件操作 31
5.2 实际测试 32
总结 33
参考文献 34
附录 36
前 言
随着经济和科学技术的发展，汽车这项代步工具也走近越来越多的家庭，与此同时交通事故情况也特点越来越严重。伴随着汽车带来方便的同时，各种事故也层出不穷，其中追尾、倒车碰撞则占据了很大一部分比例。安装位置在汽车防撞报警系统可以很好的解决这个问题。
超声波指向强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离远，因而超声波经常用于测量距离，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，性价比很高。因此在液位、井深、管道长度的测量、移动机器人定位和避障等领域得到了广泛的应用。因此可以将超声波测距系统应用到汽车防撞中。在汽车尾部安装一个超声波测距系统，泊车时，系统检测汽车与障碍物的距离并且利用LED显示，当距离达到某设定值时实施声音报警来提醒驾驶人员。
第1章 测距仪现状及意义分析
1.1国内外现状
1.国内现状
随着传感器和微机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用于许多领域。目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD 探测、雷达测距、激光测距等。其中，CCD 探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销。雷达测距时钟，适用于短距离的恶劣环境下，高精度测距的优点，但易受电磁干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂。
与前几种测距方式相比，超声波测距则具有极大的优势。
很早的时候国内的测距仪用的是机械原理，但随着世界范围电子技术的成熟，国内开始采用电子技术来开发测距仪。国内超声回波信号处理方法，研究和开发新的超声换能器，超声波发射脉冲选择大量的理论分析和研究的其他方面。
随着科学技术的不断进步，超声波的应用也越来越广泛。但就目前技术水平来说，人们利用超声波的技术还十分有限，因此，这是一个正在不断发展而又前景良好的技术。
目前，超声波测距系统可以广泛应用于建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，如液位、井深、管道长度的测量、移动机器人定位和避障等领域。同时对精度的要求也越来越高，随着经济和技术的发展，扩大其应用范围的超声波测距。
2.国外现状
国外测距仪表早期也大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且总结了许多新的测量原理。在传统原理中渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善，功能有了很大的提高。从国外测距仪发展的技术动向看，当前国外测距仪新技术普遍应用，普遍采用电子设计自动化、计算机辅助测试、数字信号处理、专用集成电路及表面贴装技术等。呈现出智能化测距仪、非接触式测量方式的测距仪、新原理的小型测距。
1.2本课题研究意义
接触式测量存在测量费用较高，探头易磨损，测量速度慢，在测量一些内部元件有先天的限制，故欲求得物体真实外形则需要对探头半径进行补偿，因此可能会导致修正误差的问题，而利用超声波测距则可以实现非接触式测量，解决上述问题。与其他测位方法相比，超声波测量具有结构简单、接触、安装和维护方便、性能稳定可靠且环境适应性强等优势。
随着汽车拥有量的增长，安全和使用性能容易受到前所未有的重视。由于视觉盲区无法看清车后障碍倒车时，很容易划伤车或发生事故。通过超声波测距传感器的测距功能,可以再倒车时有效提高驾驶的安全性。因此，研究超声波测距系统的原理，具有重大的现实意义，本文的研究能够进一步提高他们的理解的单片集成电路和电路设计。
1.3主要内容及思路
本次设计选用HC-SR04超声波模块，该模块使用的是T40-16T/R超声波传感器。根据超声波测距系统的硬件电路设计原理，分析设计了以超声控制电路，实现对发送和接收超声波，从而实现用事物之间的距离的超声波测距。具体设计包括超声波发射器和接收器基于单片机，显示，蜂鸣器报警电路。
超声波测距的原理是通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差从而知道距离，与雷达测距原理近似。 超声波发射器向某一方向发射出超声波，同时在发射时刻计时器开始计时，超声波在空气中传播，途中只要碰到障碍物就立即回来，超声波接收器收到反射波时计时器就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： 。[1]
第2章 总体设计
2.1总体设计要求
1、测量范围0.2～1.5m；
2、测量精度1cm；
3、LED显示测量结果；
4、机动车挂入“R”档，系统工作；
5、在1.5m、1m时，以及<1m每0.1m蜂鸣器短鸣提示；
6、在0.2m时蜂鸣器长鸣示警；
7、超声波收发传感器与被测障碍物之间无直接接触。
2.2总体设计思路
在本次设计中，以52单片机为主控芯片，各部分功能用外部电路来完成，其中包括超声波测距模块HC-SR04、显示电路、报警电路，各部分关系如图2-1所示。
→
→ ←
←
→
图2-1 设计思路框图
在实物制作测试过程中，由4干节电池供电。显示电路将测量距离时时动态输出到数码管上显示。HC-SR04由单片机触发发射超声波，接收到回波信号后给高电平，由单片机计得出时间。报警电路由单片机与三极管控制在设定的距离内启动蜂鸣器报警。各部分工作流程如图2-2所示。
摘 要
超声波是指频率高于20KHZ的声波，装置的频率比20KHZ的超声波声波更高，具有很强的指向，能耗缓慢传播的介质的距离的特性，所以超声常被用来测量距离，如测距仪和电平测量，因此可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速，方便地计算简单，易于做到实时控制，并且测量精度能满足工业实用的要求，因此被广泛应用于水平，深度，测量管道的长度，在诸如移动机器人定位区域。在此基础上，尝试使用这种设计AT89S52与HC-SR04超声波测量模块来实现，加上对距离的测量，显示和报警功能一体超声波测距系统的外部电路模块。
超声波测距系统由微控制器的定时和控制电路，超声波发射接收器模块，测量距离显示电路，报警电路等部分组成。用于发送和接收超声波核心实现超声波的超声波测距模块。以及采用数码管显示电路晶体管的显示控制，报警蜂鸣器和晶体管电路元件。整个电路结构简单，成本低，稳定性和精度较高，可以满足实际应用的要求。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:超声波测距单片机HC-SR04
目 录
前言 1
第1章 测距仪现状及意义分析 2
1.1国内外现状 2
1.2本课题研究意义 3
1.3主要内容及思路 3
第2章 总体设计 4
2.1总体设计要求 4
2.2总体设计思路 4
第3章 硬件电路 6
3.1单片机及其基本电路 6
3.1.1单片机介绍 6
3.1.2 AT89S52介绍 6
3.1.3单片机基本电路 9
3.2 HC-SR04模块 9
3.2.1 HC-SR04模块使用器件 10
3.2.2超声波发射电路 13
3.2.3超声波接收电路 14
3.2.4 HC-SR04模块工作原理 14
3.3显示电路 16
3.3.1 LED结构与显示方式 16
3.3.2显示模块电路 18
3.3.3显示子程序 18
3.4报警模块 19
3.4.1蜂鸣器及其原理 19
3.4.2报警电路及子程序 20
第4章 程序开发环境及流程图 23
4.1 程序语言及开发环境 23
4.2主程序流程图 25
4.3测距程序流程图 27
第5章 硬件实际测试 31
5.1 硬件操作 31
5.2 实际测试 32
总结 33
参考文献 34
附录 36
前 言
随着经济和科学技术的发展，汽车这项代步工具也走近越来越多的家庭，与此同时交通事故情况也特点越来越严重。伴随着汽车带来方便的同时，各种事故也层出不穷，其中追尾、倒车碰撞则占据了很大一部分比例。安装位置在汽车防撞报警系统可以很好的解决这个问题。
超声波指向强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离远，因而超声波经常用于测量距离，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，性价比很高。因此在液位、井深、管道长度的测量、移动机器人定位和避障等领域得到了广泛的应用。因此可以将超声波测距系统应用到汽车防撞中。在汽车尾部安装一个超声波测距系统，泊车时，系统检测汽车与障碍物的距离并且利用LED显示，当距离达到某设定值时实施声音报警来提醒驾驶人员。
第1章 测距仪现状及意义分析
1.1国内外现状
1.国内现状
随着传感器和微机控制技术的不断发展，非接触式检测技术已被广泛应用于许多领域。目前，典型的非接触式测距方法有超声波测距、CCD 探测、雷达测距、激光测距等。其中，CCD 探测具有使用方便、无需信号发射源、同时获得大量的场景信息等特点，但视觉测距需要额外的计算开销。雷达测距时钟，适用于短距离的恶劣环境下，高精度测距的优点，但易受电磁干扰。激光测距具有高方向性、高单色性、高亮度、测量速度快等优势，尤其是对雨雾有一定的穿透能力，抗干扰能力强，但其成本高、数据处理复杂。
与前几种测距方式相比，超声波测距则具有极大的优势。
很早的时候国内的测距仪用的是机械原理，但随着世界范围电子技术的成熟，国内开始采用电子技术来开发测距仪。国内超声回波信号处理方法，研究和开发新的超声换能器，超声波发射脉冲选择大量的理论分析和研究的其他方面。
随着科学技术的不断进步，超声波的应用也越来越广泛。但就目前技术水平来说，人们利用超声波的技术还十分有限，因此，这是一个正在不断发展而又前景良好的技术。
目前，超声波测距系统可以广泛应用于建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，如液位、井深、管道长度的测量、移动机器人定位和避障等领域。同时对精度的要求也越来越高，随着经济和技术的发展，扩大其应用范围的超声波测距。
2.国外现状
国外测距仪表早期也大多采用机械原理，但近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化发展，并且总结了许多新的测量原理。在传统原理中渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善，功能有了很大的提高。从国外测距仪发展的技术动向看，当前国外测距仪新技术普遍应用，普遍采用电子设计自动化、计算机辅助测试、数字信号处理、专用集成电路及表面贴装技术等。呈现出智能化测距仪、非接触式测量方式的测距仪、新原理的小型测距。
1.2本课题研究意义
接触式测量存在测量费用较高，探头易磨损，测量速度慢，在测量一些内部元件有先天的限制，故欲求得物体真实外形则需要对探头半径进行补偿，因此可能会导致修正误差的问题，而利用超声波测距则可以实现非接触式测量，解决上述问题。与其他测位方法相比，超声波测量具有结构简单、接触、安装和维护方便、性能稳定可靠且环境适应性强等优势。
随着汽车拥有量的增长，安全和使用性能容易受到前所未有的重视。由于视觉盲区无法看清车后障碍倒车时，很容易划伤车或发生事故。通过超声波测距传感器的测距功能,可以再倒车时有效提高驾驶的安全性。因此，研究超声波测距系统的原理，具有重大的现实意义，本文的研究能够进一步提高他们的理解的单片集成电路和电路设计。
1.3主要内容及思路
本次设计选用HC-SR04超声波模块，该模块使用的是T40-16T/R超声波传感器。根据超声波测距系统的硬件电路设计原理，分析设计了以超声控制电路，实现对发送和接收超声波，从而实现用事物之间的距离的超声波测距。具体设计包括超声波发射器和接收器基于单片机，显示，蜂鸣器报警电路。
超声波测距的原理是通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差从而知道距离，与雷达测距原理近似。 超声波发射器向某一方向发射出超声波，同时在发射时刻计时器开始计时，超声波在空气中传播，途中只要碰到障碍物就立即回来，超声波接收器收到反射波时计时器就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： 。[1]
第2章 总体设计
2.1总体设计要求
1、测量范围0.2～1.5m；
2、测量精度1cm；
3、LED显示测量结果；
4、机动车挂入“R”档，系统工作；
5、在1.5m、1m时，以及<1m每0.1m蜂鸣器短鸣提示；
6、在0.2m时蜂鸣器长鸣示警；
7、超声波收发传感器与被测障碍物之间无直接接触。
2.2总体设计思路
在本次设计中，以52单片机为主控芯片，各部分功能用外部电路来完成，其中包括超声波测距模块HC-SR04、显示电路、报警电路，各部分关系如图2-1所示。
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图2-1 设计思路框图
在实物制作测试过程中，由4干节电池供电。显示电路将测量距离时时动态输出到数码管上显示。HC-SR04由单片机触发发射超声波，接收到回波信号后给高电平，由单片机计得出时间。报警电路由单片机与三极管控制在设定的距离内启动蜂鸣器报警。各部分工作流程如图2-2所示。
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