51单片机的汽车倒车防撞报警装置设计
目 录
引言 1
一、 设计的目标和意义 1
（一） 国内外发展近况 1
（二） 超声波简介和缺点 1
二、 总体设计方案 2
（一） 系统总体方案设计 2
(二) 超声波测距原理 3
三、 系统硬件介绍 4
（一） 单片机硬件简述 4
1.单片机的基本知识 4
2.单片机内部结构 4
3. AT89C51单片机的特性 5
（二）超声波传感器的硬件简述 7
1.超声波传感器 7
2.超声波传感器的原理和特性 8
3.超声波传感器的检测方法 9
4.超声波传感器系统的组成 10
四、 系统硬件电路设计 10
（一） 单片机最小系统简述 10
（二） 超声波发送与接收模块 11
（三） 显示电路设计 12
（四） 报警电路设计 13
（五） 整体电原理图设计 14
五、 软件系统设计 15
（一） 主程序流程设计 16
（二） 显示子程序和蜂鸣报警程序设计 19
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录一 电原理图 23
附录二 元件清单 24
附录三 PCB图 25
附录四 部分程序 26
引言
一、设计的目标和意义
（一）国内外发展近况
因为随着时代的发展，汽车工业日新月异，人们对于汽车的要求不再那么的单一，不仅仅体现在汽车车体的外观，汽车的行驶性能，汽车内部设置的档次，更多的是对于汽车驾驶中所出现的问题。所以，汽车驾驶安全，无论在国内还是国外，往往都开始被汽车工业中的汽车工程师们放在主要的考虑层面。更加科技化的信息融合技术也在不断被创新，不断的与新的汽车科技进行匹配，进行更加全面的汽车设计。这篇论文也是因为这个目的被写了出来。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
着时代的发展，汽车工业日新月异，人们对于汽车的要求不再那么的单一，不仅仅体现在汽车车体的外观，汽车的行驶性能，汽车内部设置的档次，更多的是对于汽车驾驶中所出现的问题。所以，汽车驾驶安全，无论在国内还是国外，往往都开始被汽车工业中的汽车工程师们放在主要的考虑层面。更加科技化的信息融合技术也在不断被创新，不断的与新的汽车科技进行匹配，进行更加全面的汽车设计。这篇论文也是因为这个目的被写了出来。
（二）超声波简介和缺点
在介绍中，可以说超声波即是一种波动的形式，也可以把它理解成一种能量的体现。它是一种频率在20kHz～106kHz的机械波。它的绕射能力极强，可以进行水中传播，所以设计者们一般把它作为测量距离，测量速度的主要能源。经过系统的认知，得出超声波周围环境在一定的介质下会影响超声波的反射程度和运用超声波装置的作用。
但它的缺点也在汽车驾驶过程中逐渐显示出来，当汽车到倒车时遇到超声波能够感测到的物体时就会发出警报，而往往这些物体并非是装置预测的障碍物。如何让报警装置准确快速的感测到障碍物体，还是现在人们所需要研究的课题。
总体设计方案
（一）系统方案设计
本设计以超声波的一些特殊性质和优点，在人类认知的基础上进行创新，将单片机与超声波测距体系融合在一起，从而设计出了本篇文章说讲述的汽车倒车防撞报警装置。通过设计该装置，并将该设计与实物相结合，从而在根本上保障了汽车和驾驶员自身的安全，也极大发挥了该装置在汽车驾驶过程中的作用。而该设计可以准确的在实验人员倒车的时候测算出汽车倒车行进时是否遇到被测物体，在一定的环境下，一定的可操控距离下，该装置会发出警报，给予驾驶员以警告。汽车防撞报警系统的原理就是利用超声波的发射和接收，并且使用计时器测算出超声波从超声波通过障碍物体并将之反射回装置所需要的时间。再运用公式计算出汽车与反射障碍物之间的距离汽车防撞系统硬件电路设计主要包含单片机系统、超声波发射电路和超声波检测接收电路和显示电路。装置系统中采用的晶振，精度很高，其目的是为了获得相对稳定的时钟频率，也在一定的程度上减小了测距时所产生的误差。首先需要用单片机的P1.0 端口让超声波发射器能够接收到发射器发射到被测物体后所反射回接收器的的方波旌旗灯号，接着通过间断0端口让接收器接收超声波反射回来的旌旗灯号。而论文中的显示电路装配则使用了布局简略的四位发光二极管数码管，用来显示它的距离。在加载反波信号时使用两个74LS04 并联，使它的驱动能力得到了很大的提高。而电阻R8、R9 是增大超声波传感器的阻尼效果，缩短震荡时间，使超声波传感器输出高电平的能力增加。
在开始运行单片机所控制的装置系统式，该设计装置会产生一定频率的信号方波，然后通过加了信号方波的超声波发射器发射出可以反射出被测物体的波束。发射出的超声波波束会在遇到障碍物的时候再通过超声波接收器反射回来，然后将接收到的波束送入单片机测距系统进行检测与分析，然后运用公式测算出汽车与被测物体之间的距离，最后将系统装置处理好的数据参数送入显示电路，然后再通过数码显示管显示出汽车与被测物体之间的距离。如果汽车倒车防撞报警装置在运行过程中到达程序中所设计的防撞距离，那么装置中的蜂鸣器就会发出警报，给出相应的反应。
图1 超声波防撞控制系统图
（二）超声波测距原理
超声波测距是通过检测超声波遇到北侧物体后反射回装置的回波的道理而产生的。如图1所示。装置会计算出超声波射到障碍物之后反射回来的时间，然后运用公式
S = CT / 2
计算出汽车与被测物体所产生的间隔。因为声速与温度有关，当温度变化不大时，那么就基本认定声速是不变的。如果装置在某些环境中测距要求很高，那么可能需要进行温度补偿的方式。
图2超声波测距原理图
三、系统硬件简述
单片机硬件简述
单片机基础知识
单片机又可以叫做单片微型计算机，也由于租成成分为单块集成块，因此又把单片机称为微控制器。单片机是微型
引言 1
一、 设计的目标和意义 1
（一） 国内外发展近况 1
（二） 超声波简介和缺点 1
二、 总体设计方案 2
（一） 系统总体方案设计 2
(二) 超声波测距原理 3
三、 系统硬件介绍 4
（一） 单片机硬件简述 4
1.单片机的基本知识 4
2.单片机内部结构 4
3. AT89C51单片机的特性 5
（二）超声波传感器的硬件简述 7
1.超声波传感器 7
2.超声波传感器的原理和特性 8
3.超声波传感器的检测方法 9
4.超声波传感器系统的组成 10
四、 系统硬件电路设计 10
（一） 单片机最小系统简述 10
（二） 超声波发送与接收模块 11
（三） 显示电路设计 12
（四） 报警电路设计 13
（五） 整体电原理图设计 14
五、 软件系统设计 15
（一） 主程序流程设计 16
（二） 显示子程序和蜂鸣报警程序设计 19
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录一 电原理图 23
附录二 元件清单 24
附录三 PCB图 25
附录四 部分程序 26
引言
一、设计的目标和意义
（一）国内外发展近况
因为随着时代的发展，汽车工业日新月异，人们对于汽车的要求不再那么的单一，不仅仅体现在汽车车体的外观，汽车的行驶性能，汽车内部设置的档次，更多的是对于汽车驾驶中所出现的问题。所以，汽车驾驶安全，无论在国内还是国外，往往都开始被汽车工业中的汽车工程师们放在主要的考虑层面。更加科技化的信息融合技术也在不断被创新，不断的与新的汽车科技进行匹配，进行更加全面的汽车设计。这篇论文也是因为这个目的被写了出来。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
着时代的发展，汽车工业日新月异，人们对于汽车的要求不再那么的单一，不仅仅体现在汽车车体的外观，汽车的行驶性能，汽车内部设置的档次，更多的是对于汽车驾驶中所出现的问题。所以，汽车驾驶安全，无论在国内还是国外，往往都开始被汽车工业中的汽车工程师们放在主要的考虑层面。更加科技化的信息融合技术也在不断被创新，不断的与新的汽车科技进行匹配，进行更加全面的汽车设计。这篇论文也是因为这个目的被写了出来。
（二）超声波简介和缺点
在介绍中，可以说超声波即是一种波动的形式，也可以把它理解成一种能量的体现。它是一种频率在20kHz～106kHz的机械波。它的绕射能力极强，可以进行水中传播，所以设计者们一般把它作为测量距离，测量速度的主要能源。经过系统的认知，得出超声波周围环境在一定的介质下会影响超声波的反射程度和运用超声波装置的作用。
但它的缺点也在汽车驾驶过程中逐渐显示出来，当汽车到倒车时遇到超声波能够感测到的物体时就会发出警报，而往往这些物体并非是装置预测的障碍物。如何让报警装置准确快速的感测到障碍物体，还是现在人们所需要研究的课题。
总体设计方案
（一）系统方案设计
本设计以超声波的一些特殊性质和优点，在人类认知的基础上进行创新，将单片机与超声波测距体系融合在一起，从而设计出了本篇文章说讲述的汽车倒车防撞报警装置。通过设计该装置，并将该设计与实物相结合，从而在根本上保障了汽车和驾驶员自身的安全，也极大发挥了该装置在汽车驾驶过程中的作用。而该设计可以准确的在实验人员倒车的时候测算出汽车倒车行进时是否遇到被测物体，在一定的环境下，一定的可操控距离下，该装置会发出警报，给予驾驶员以警告。汽车防撞报警系统的原理就是利用超声波的发射和接收，并且使用计时器测算出超声波从超声波通过障碍物体并将之反射回装置所需要的时间。再运用公式计算出汽车与反射障碍物之间的距离汽车防撞系统硬件电路设计主要包含单片机系统、超声波发射电路和超声波检测接收电路和显示电路。装置系统中采用的晶振，精度很高，其目的是为了获得相对稳定的时钟频率，也在一定的程度上减小了测距时所产生的误差。首先需要用单片机的P1.0 端口让超声波发射器能够接收到发射器发射到被测物体后所反射回接收器的的方波旌旗灯号，接着通过间断0端口让接收器接收超声波反射回来的旌旗灯号。而论文中的显示电路装配则使用了布局简略的四位发光二极管数码管，用来显示它的距离。在加载反波信号时使用两个74LS04 并联，使它的驱动能力得到了很大的提高。而电阻R8、R9 是增大超声波传感器的阻尼效果，缩短震荡时间，使超声波传感器输出高电平的能力增加。
在开始运行单片机所控制的装置系统式，该设计装置会产生一定频率的信号方波，然后通过加了信号方波的超声波发射器发射出可以反射出被测物体的波束。发射出的超声波波束会在遇到障碍物的时候再通过超声波接收器反射回来，然后将接收到的波束送入单片机测距系统进行检测与分析，然后运用公式测算出汽车与被测物体之间的距离，最后将系统装置处理好的数据参数送入显示电路，然后再通过数码显示管显示出汽车与被测物体之间的距离。如果汽车倒车防撞报警装置在运行过程中到达程序中所设计的防撞距离，那么装置中的蜂鸣器就会发出警报，给出相应的反应。
图1 超声波防撞控制系统图
（二）超声波测距原理
超声波测距是通过检测超声波遇到北侧物体后反射回装置的回波的道理而产生的。如图1所示。装置会计算出超声波射到障碍物之后反射回来的时间，然后运用公式
S = CT / 2
计算出汽车与被测物体所产生的间隔。因为声速与温度有关，当温度变化不大时，那么就基本认定声速是不变的。如果装置在某些环境中测距要求很高，那么可能需要进行温度补偿的方式。
图2超声波测距原理图
三、系统硬件简述
单片机硬件简述
单片机基础知识
单片机又可以叫做单片微型计算机，也由于租成成分为单块集成块，因此又把单片机称为微控制器。单片机是微型
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