单片机的语音播报倒车雷达设计
目 录
一、 引言 1
（一） 倒车雷达的发展背景 1
（二） 国内外研究现状及发展趋势 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的方案对比 3
（二） STC89C51单片机概述 3
（三） LCD1602字符点阵型液晶显示器 4
（四） 超声波测距概述 5
（五） HC-SR04型超声波传感器介绍 6
（六） SC8035型OTP语音芯片概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 硬件结构框图设计 9
（二） STC89C51单片机最小系统 9
（三） LCD1602液晶屏与单片机电路设计 10
（四） 超声波传感器原理图设计 11
（五） SC8035语音芯片电路原理图设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） 显示器的工作流程设计 15
（三） 超声波传感器工作流程设计 17
（四） SC8035语音芯片工作流程图设计 17
五、 仿真系统设计 19
总结 21
参考文献 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
倒车雷达的发展背景
随着国民经济的迅速发展以及人们生活质量的迅猛提升，催动了汽车工业的不断发展，如今私家车已经成为一个普遍现象，目前绝大多数家庭都有了自己的私家车，这一现象一方面反应了人们的生活已经脱离了温饱，不断向小康社会迈进，另一方面也给带来了城市交通带来了巨大的压力，从而诞生出了许许多多轿车的衍生品，如倒车雷达、倒车影像、停车场管理系统等。
其中倒车雷达是私家车中一个不可或缺的产品，它能够辅助司机完成倒车动作，尤其是对于新手司机，倒车雷达的重要性非常突出。倒车雷达和倒车影像所要完成的功能基本相同，就是帮助司机安全无碰撞地将车倒入库，然而两者不同点是倒
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面反应了人们的生活已经脱离了温饱，不断向小康社会迈进，另一方面也给带来了城市交通带来了巨大的压力，从而诞生出了许许多多轿车的衍生品，如倒车雷达、倒车影像、停车场管理系统等。
其中倒车雷达是私家车中一个不可或缺的产品，它能够辅助司机完成倒车动作，尤其是对于新手司机，倒车雷达的重要性非常突出。倒车雷达和倒车影像所要完成的功能基本相同，就是帮助司机安全无碰撞地将车倒入库，然而两者不同点是倒车影像具有摄像头，能够拍摄到车后方的影像显示给司机，而这一摄像功能却使得倒车影像的成本非常昂贵；倒车雷达没有摄像功能，当车尾距离后方障碍物过近时，发声系统发出“嘟嘟嘟”的警示声，提醒司机注意安全，可以发现倒车雷达不仅帮助司机完成了倒车动作，而且系统的价格成本也非常低。倒车雷达控制系统的出现得益于单片机技术以及传感器技术的发展与成熟，这种控制系统集微处理器、测距传感器、按键以及显示器等模块于一身，能够自动完成车尾到后方障碍物的距离测量，并判断安全系数，同时发出警报声。在单片机技术还未成熟以前，司机主要通过后视镜来观察车尾后方情况，由于后视镜仅能反应出极少的后方情况，并且由于后视镜角度和司机座椅高度等因素，严重干扰司机倒车，尤其是新手司机，如果车技不娴熟，非常容易发生碰撞等事故。而在单片机以及传感器技术发展后，技术人员发现了超声波的集中性、能量不分散性以及反射性，并且其在空气中的传播速度为340m/s，只要计算出从发射到回收的时间值，就可计算出车尾距离障碍物的距离，从而设计人员研发出了各种类型的超声波传感器，它既能发射又能接收超声波，如果将其应用在倒车雷达中，不但能使倒车雷达表现出较高的测量准确度，还能使测量结果更加精确。因此本课题提出使用单片机作为主控核心，超声波传感器做为距离测量模块的倒车雷达控制系统设计。
国内外研究现状及发展趋势
通过倒车雷达的发展背景可以发现，倒车雷达控制系统的出现主要得益于单片机技术以及超声波传感器技术的发展与成熟，只要单片机和传感器的性能得到提升，倒车雷达控制系统也会不断提升，因此它的发展前景永无止境，目前单片机的数据处理宽度已经达到了32位，这代表它在同一时间内能够处理更多的数据，给系统带来更高的处理速度，同时它自身的稳定性也使得系统更加稳定。目前国内外的主要研究热点是提高超声波传感器的测量精度以及测量角度，测量精度主要以提高超声波的发射功率和发射头的形状来改进，而测量角度则以一个发射头内安置多个超声波发射孔，这样就能够朝多个角度发射超声波，从而倒车雷达能够同时得到车尾后方多个位置的障碍物情况。
本文主要研究内容
本文主要设计了一款能够实现语音播报的倒车雷达控制系统，以AT89C51单片机作为主控单片机，实现了如下指标：
当距离后方障碍物少于50cm时，发出报警信号；
报警信号的频率与障碍物的距离成反比，即距离越近，报警越频繁；
能够实现真人语音播报与后方障碍物的距离值；
能够实现距离值的显示。
方案选择及元器件介绍
主控核心的方案对比
方案一：选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机，STC89C51单片机同美国ATMEL公司的AT89C51属于同一种类型的单片机，都属于C51，片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU，在CPU外部集成了一些常用的外围模块，如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器，它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习，并且已经掌握了其使用方法，因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心，能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二：选用美国微芯半导体（Microchip）公司研发的PIC单片机作为主控芯片，PIC单片机的最大亮点是它以应用为出发，推出了适用于不同应用的几十种型号，这种单片机在推出时凭借着它极强的抗干扰能力迅速地在汽车领域赢得了广泛的应用，比如在汽车的点火器应用中，对单片机的要求是抗干扰能力强、芯片管脚少、管脚输出电流能力强、存储器容量小以及片内资源少，于是Microchip就推出了只有八个管脚PIC12
一、 引言 1
（一） 倒车雷达的发展背景 1
（二） 国内外研究现状及发展趋势 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的方案对比 3
（二） STC89C51单片机概述 3
（三） LCD1602字符点阵型液晶显示器 4
（四） 超声波测距概述 5
（五） HC-SR04型超声波传感器介绍 6
（六） SC8035型OTP语音芯片概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 硬件结构框图设计 9
（二） STC89C51单片机最小系统 9
（三） LCD1602液晶屏与单片机电路设计 10
（四） 超声波传感器原理图设计 11
（五） SC8035语音芯片电路原理图设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） 显示器的工作流程设计 15
（三） 超声波传感器工作流程设计 17
（四） SC8035语音芯片工作流程图设计 17
五、 仿真系统设计 19
总结 21
参考文献 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
倒车雷达的发展背景
随着国民经济的迅速发展以及人们生活质量的迅猛提升，催动了汽车工业的不断发展，如今私家车已经成为一个普遍现象，目前绝大多数家庭都有了自己的私家车，这一现象一方面反应了人们的生活已经脱离了温饱，不断向小康社会迈进，另一方面也给带来了城市交通带来了巨大的压力，从而诞生出了许许多多轿车的衍生品，如倒车雷达、倒车影像、停车场管理系统等。
其中倒车雷达是私家车中一个不可或缺的产品，它能够辅助司机完成倒车动作，尤其是对于新手司机，倒车雷达的重要性非常突出。倒车雷达和倒车影像所要完成的功能基本相同，就是帮助司机安全无碰撞地将车倒入库，然而两者不同点是倒
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
面反应了人们的生活已经脱离了温饱，不断向小康社会迈进，另一方面也给带来了城市交通带来了巨大的压力，从而诞生出了许许多多轿车的衍生品，如倒车雷达、倒车影像、停车场管理系统等。
其中倒车雷达是私家车中一个不可或缺的产品，它能够辅助司机完成倒车动作，尤其是对于新手司机，倒车雷达的重要性非常突出。倒车雷达和倒车影像所要完成的功能基本相同，就是帮助司机安全无碰撞地将车倒入库，然而两者不同点是倒车影像具有摄像头，能够拍摄到车后方的影像显示给司机，而这一摄像功能却使得倒车影像的成本非常昂贵；倒车雷达没有摄像功能，当车尾距离后方障碍物过近时，发声系统发出“嘟嘟嘟”的警示声，提醒司机注意安全，可以发现倒车雷达不仅帮助司机完成了倒车动作，而且系统的价格成本也非常低。倒车雷达控制系统的出现得益于单片机技术以及传感器技术的发展与成熟，这种控制系统集微处理器、测距传感器、按键以及显示器等模块于一身，能够自动完成车尾到后方障碍物的距离测量，并判断安全系数，同时发出警报声。在单片机技术还未成熟以前，司机主要通过后视镜来观察车尾后方情况，由于后视镜仅能反应出极少的后方情况，并且由于后视镜角度和司机座椅高度等因素，严重干扰司机倒车，尤其是新手司机，如果车技不娴熟，非常容易发生碰撞等事故。而在单片机以及传感器技术发展后，技术人员发现了超声波的集中性、能量不分散性以及反射性，并且其在空气中的传播速度为340m/s，只要计算出从发射到回收的时间值，就可计算出车尾距离障碍物的距离，从而设计人员研发出了各种类型的超声波传感器，它既能发射又能接收超声波，如果将其应用在倒车雷达中，不但能使倒车雷达表现出较高的测量准确度，还能使测量结果更加精确。因此本课题提出使用单片机作为主控核心，超声波传感器做为距离测量模块的倒车雷达控制系统设计。
国内外研究现状及发展趋势
通过倒车雷达的发展背景可以发现，倒车雷达控制系统的出现主要得益于单片机技术以及超声波传感器技术的发展与成熟，只要单片机和传感器的性能得到提升，倒车雷达控制系统也会不断提升，因此它的发展前景永无止境，目前单片机的数据处理宽度已经达到了32位，这代表它在同一时间内能够处理更多的数据，给系统带来更高的处理速度，同时它自身的稳定性也使得系统更加稳定。目前国内外的主要研究热点是提高超声波传感器的测量精度以及测量角度，测量精度主要以提高超声波的发射功率和发射头的形状来改进，而测量角度则以一个发射头内安置多个超声波发射孔，这样就能够朝多个角度发射超声波，从而倒车雷达能够同时得到车尾后方多个位置的障碍物情况。
本文主要研究内容
本文主要设计了一款能够实现语音播报的倒车雷达控制系统，以AT89C51单片机作为主控单片机，实现了如下指标：
当距离后方障碍物少于50cm时，发出报警信号；
报警信号的频率与障碍物的距离成反比，即距离越近，报警越频繁；
能够实现真人语音播报与后方障碍物的距离值；
能够实现距离值的显示。
方案选择及元器件介绍
主控核心的方案对比
方案一：选择中国宏晶公司推出的8位单片机STC89C51单片机作为本控制系统的主控单片机，STC89C51单片机同美国ATMEL公司的AT89C51属于同一种类型的单片机，都属于C51，片内采用INTEL公司的MCS-51内核作为片内的CPU，在CPU外部集成了一些常用的外围模块，如UART串口、两个外部中断管脚以及定时器模块等。STC89C51单片机的定时器是一款具有16位精度的高性能定时器，它的精确定时使得它能够应用在一些需要精确定时的场合。由于大学期间对51单片机有过系统的学习，并且已经掌握了其使用方法，因此本系统选择STC89C51单片机作为主控核心，能够大大缩短毕业设计的开发周期。
方案二：选用美国微芯半导体（Microchip）公司研发的PIC单片机作为主控芯片，PIC单片机的最大亮点是它以应用为出发，推出了适用于不同应用的几十种型号，这种单片机在推出时凭借着它极强的抗干扰能力迅速地在汽车领域赢得了广泛的应用，比如在汽车的点火器应用中，对单片机的要求是抗干扰能力强、芯片管脚少、管脚输出电流能力强、存储器容量小以及片内资源少，于是Microchip就推出了只有八个管脚PIC12
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