51单片机的倒车雷达的设计
引言 1
一、倒车雷达的概述 2
二、超声波测量距离的原理 2
（一）超声波简介 2
（二）超声波测距原理以及设计方案 2
三、主要元件介绍 4
（一）单片机 4
（二）超声波测量距离传感器 5
（三）系统中使用的数码管 6
四、硬件电路设计 6
（一）超声波发射电路 6
（二）超声波接收电路 7
（三）显示电路 7
五、软件设计 8
（一）主程序 8
（二）子程序 8
1. 超声波发送子程序及超声波接收中断子程序 8
2.显示数字子程序 9
总 结 11
致 谢 12
参考文献 13
附录一 倒车雷达的实物照片 14
附录二 倒车雷达的整体电路图 15
附录三 系统PCB图 16
附录四 整体程序 17
附录五 制作实物所用元器件 22
Abstract
The design uses a modular design, the STC89C51 MCU control module, ultrasonic transmitting and receiving systems, digital tube display module; auto reverse gear is engaged, the entire circuit, microcontroller produce transient 40KHz signal to stimulate located in the r *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
ear of the ultrasonic transmitter module transmitting mechanical waves, which spread in the air to reach the surface of the obstacle, firing back by the ultrasonic receiver module receives, to convey to the microcontroller. Data through the microcontroller module processing, real-time convey distance value obtained in the digital tube display, so that the rear of the drivers status at a glance.
Key words: ultrasonic; distance measurement; stc89C51
引言
在汽车工业的不断发展下汽车成了人们生活的必需品。新手司机越来越多，很多新手司机害怕自己的车与墙壁发生擦碰。为了防止车辆驾驶者在倒车时发生意外的碰撞事故，本课题设计了一套基于51单片机的倒车雷达方案。
倒车雷达全称“汽车倒车防撞预警系统”，即当汽车挂入倒车档时，倒车雷达启动工作，它能把车尾与车后方的障碍物之间的距离实时以数字显示的方式告诉汽车驾驶者。帮助汽车驾驶者因为盲区而带来的麻烦。
本论文利用超声波，数码管显示，以及单片机最小系统模块，通过组合成一个整体系统，利用超声波来测量得出实际的距离。
一、倒车雷达的概述
硬件部分由三大系统组成.一,超声波测距系统模块,二,数码管显示系统模块,三,单片机系统模块,单片机用STC89C51单片机，配合12M晶振。显示电路采用四位数码管。超声波装置配合单片机P1.0口输出40KHz方波，外中断0口接收超声波接收器捕获的信号。由单片机计算时间差以及最终得出数值，在数码管上显示。系统框图为下图1所示。
图1 系统框图
二、超声波测量距离的原理
（一）超声波简介
超声波也是声音的一种，声音由物体振动产生声波形成，单位是赫兹。超声波是高于20000赫兹的。
（二）超声波测距原理以及设计方案
超声波模块主要由发射器与接收器构成。由此可以设计出以下两种方案。
第一种将发射器安装在整个倒车雷达上，接收器安装在被测物上。如图2所示。此番设计的好处在于只要知道发射到接收用了多少时间,然后再通过计算,直接得出距离。弊端在于每次要将接收器安装在不同的被测物表面，不方便。
图2 设计方案的原理图1
第二种将发射器与接收器都安装在倒车雷达上。如图3所示。此番设计的好处在于方便携带以及便于测量。弊端在于在计算时间差T的时候，要将实际测量的值除以2得以计算出是距离值。
图3设计方案的原理图2
由于本设计采用C51单片机，所以数据上的计算可以用软件程序要弥补繁复的计算步骤。根据综合的考量,我征取了各方面的意见,选择第二种方案为本论文方案。
通了电之后，单片机开始工作。使超声波发射器发出超声波信号。超声波从发射出去到接收到，其间存在超声波从发射到接收的时间差T（单位S）。软件程序通过分析计算这个时间差T与声速c之间的联系，便可以得出距离值S=（T/2）c,c=340M/s。最后将这个值推送至数码管实时显示。测距原理图如图4所示。
图4 测距原理图
三、主要元件介绍
（一）单片机
本设计的用单片机构成一个最小系统，构成是市场买的STC89C51普通单片机，晶振电路以及复位电路
STC89C51单片机是可编程的芯片，工作电压为3.4V-5.5V。P1.0到P1.7为通用I/O引脚，第9脚为RET专用引脚。引脚图如图5所示。
图5 STC89C51引脚图
复位电路通俗地讲是将数码管里的数字清零。STC89C51单片机上亦有一个REST专用的引脚。本设计采用一个按钮开关即进行强制复位。晶振电路结合单片机内部电路所需的始终频率。本设计采用12M的晶振，由于STC89C51单片机内部包含振荡电路，故外围晶振电路里只需接2个22p的电容即可。这部分的电路图例如下图6。
图6 复位电路与晶振电路图
（二）超声波测量距离传感器
它就是利用了超声波的强反射性，通过一系列的声电，电声转换，最终得以成功工作，得到结果。在发射时转为电能，接受的时候就是电信号。
超声波发射装置有两个大类，一类是使机械的方式产生超声波，另外一类是利用电压产生超声波。由于本设计是倒车雷达，测量值不会过大，而采用电压产生超声波来实现本设计。
（二）超声波接收电路
本设计的超声波接收电路中采用了CX20106A芯片，它是一个专门用来接受红外的，可以用于超声波的接收。因为其频率较为靠近40KHz。抗干扰能力尤其突出，灵敏度的效果也还是不错的。如图11所示。
图13 主程序流程图
（二）子程序
一、倒车雷达的概述 2
二、超声波测量距离的原理 2
（一）超声波简介 2
（二）超声波测距原理以及设计方案 2
三、主要元件介绍 4
（一）单片机 4
（二）超声波测量距离传感器 5
（三）系统中使用的数码管 6
四、硬件电路设计 6
（一）超声波发射电路 6
（二）超声波接收电路 7
（三）显示电路 7
五、软件设计 8
（一）主程序 8
（二）子程序 8
1. 超声波发送子程序及超声波接收中断子程序 8
2.显示数字子程序 9
总 结 11
致 谢 12
参考文献 13
附录一 倒车雷达的实物照片 14
附录二 倒车雷达的整体电路图 15
附录三 系统PCB图 16
附录四 整体程序 17
附录五 制作实物所用元器件 22
Abstract
The design uses a modular design, the STC89C51 MCU control module, ultrasonic transmitting and receiving systems, digital tube display module; auto reverse gear is engaged, the entire circuit, microcontroller produce transient 40KHz signal to stimulate located in the r *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
ear of the ultrasonic transmitter module transmitting mechanical waves, which spread in the air to reach the surface of the obstacle, firing back by the ultrasonic receiver module receives, to convey to the microcontroller. Data through the microcontroller module processing, real-time convey distance value obtained in the digital tube display, so that the rear of the drivers status at a glance.
Key words: ultrasonic; distance measurement; stc89C51
引言
在汽车工业的不断发展下汽车成了人们生活的必需品。新手司机越来越多，很多新手司机害怕自己的车与墙壁发生擦碰。为了防止车辆驾驶者在倒车时发生意外的碰撞事故，本课题设计了一套基于51单片机的倒车雷达方案。
倒车雷达全称“汽车倒车防撞预警系统”，即当汽车挂入倒车档时，倒车雷达启动工作，它能把车尾与车后方的障碍物之间的距离实时以数字显示的方式告诉汽车驾驶者。帮助汽车驾驶者因为盲区而带来的麻烦。
本论文利用超声波，数码管显示，以及单片机最小系统模块，通过组合成一个整体系统，利用超声波来测量得出实际的距离。
一、倒车雷达的概述
硬件部分由三大系统组成.一,超声波测距系统模块,二,数码管显示系统模块,三,单片机系统模块,单片机用STC89C51单片机，配合12M晶振。显示电路采用四位数码管。超声波装置配合单片机P1.0口输出40KHz方波，外中断0口接收超声波接收器捕获的信号。由单片机计算时间差以及最终得出数值，在数码管上显示。系统框图为下图1所示。
图1 系统框图
二、超声波测量距离的原理
（一）超声波简介
超声波也是声音的一种，声音由物体振动产生声波形成，单位是赫兹。超声波是高于20000赫兹的。
（二）超声波测距原理以及设计方案
超声波模块主要由发射器与接收器构成。由此可以设计出以下两种方案。
第一种将发射器安装在整个倒车雷达上，接收器安装在被测物上。如图2所示。此番设计的好处在于只要知道发射到接收用了多少时间,然后再通过计算,直接得出距离。弊端在于每次要将接收器安装在不同的被测物表面，不方便。
图2 设计方案的原理图1
第二种将发射器与接收器都安装在倒车雷达上。如图3所示。此番设计的好处在于方便携带以及便于测量。弊端在于在计算时间差T的时候，要将实际测量的值除以2得以计算出是距离值。
图3设计方案的原理图2
由于本设计采用C51单片机，所以数据上的计算可以用软件程序要弥补繁复的计算步骤。根据综合的考量,我征取了各方面的意见,选择第二种方案为本论文方案。
通了电之后，单片机开始工作。使超声波发射器发出超声波信号。超声波从发射出去到接收到，其间存在超声波从发射到接收的时间差T（单位S）。软件程序通过分析计算这个时间差T与声速c之间的联系，便可以得出距离值S=（T/2）c,c=340M/s。最后将这个值推送至数码管实时显示。测距原理图如图4所示。
图4 测距原理图
三、主要元件介绍
（一）单片机
本设计的用单片机构成一个最小系统，构成是市场买的STC89C51普通单片机，晶振电路以及复位电路
STC89C51单片机是可编程的芯片，工作电压为3.4V-5.5V。P1.0到P1.7为通用I/O引脚，第9脚为RET专用引脚。引脚图如图5所示。
图5 STC89C51引脚图
复位电路通俗地讲是将数码管里的数字清零。STC89C51单片机上亦有一个REST专用的引脚。本设计采用一个按钮开关即进行强制复位。晶振电路结合单片机内部电路所需的始终频率。本设计采用12M的晶振，由于STC89C51单片机内部包含振荡电路，故外围晶振电路里只需接2个22p的电容即可。这部分的电路图例如下图6。
图6 复位电路与晶振电路图
（二）超声波测量距离传感器
它就是利用了超声波的强反射性，通过一系列的声电，电声转换，最终得以成功工作，得到结果。在发射时转为电能，接受的时候就是电信号。
超声波发射装置有两个大类，一类是使机械的方式产生超声波，另外一类是利用电压产生超声波。由于本设计是倒车雷达，测量值不会过大，而采用电压产生超声波来实现本设计。
（二）超声波接收电路
本设计的超声波接收电路中采用了CX20106A芯片，它是一个专门用来接受红外的，可以用于超声波的接收。因为其频率较为靠近40KHz。抗干扰能力尤其突出，灵敏度的效果也还是不错的。如图11所示。
图13 主程序流程图
（二）子程序
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