单片机的雷达测距系统设计
本系统包括硬件设计和软件设计，以超声波测距原理为理论基础，STC89C52单片机为主控芯片实现对车辆测距并报警的功能。硬件部分包括STC89C52单片机系统、超声波发射接收电路、温度补偿电路、LCD显示电路、蜂鸣器报警电路等。首先由发射电路发射超声波，再由接收电路接收回波，结合温度传感器采集的温度修正数据交由单片机系统计算出距离，然后在LCD液晶屏上显示所测得的数据，当单片机计算的距离小于预设报警距离时蜂鸣器进行声音报警。软件部分利用keil软件编写，采用C语言实现系统功能。测试表明，该系统的测量精度为1cm，测量的范围为3~513cm，能够满足车辆测距系统的设计要求，并且该系统具有结构简单、性能稳定的特点。关键词超声波、雷达测距、单片机
目录
1 引言 1
1.1 开发背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 方案选择 2
2 总体设计方案及论证 3
2.1 总体方案概述 3
2.2 总体方案设计 3
3 超声波测距原理 4
3.1 超声波的特性 4
3.2 超声波传感器原理 6
3.3 超声波测距系统原理 7
4 硬件实现及单元电路设计 9
4.1 主控制模块 9
4.2 时钟电路 10
4.3 复位电路 10
4.4 电源设计 11
4.5 超声波测距模块 11
4.6 温度补偿模块 12
4.7 按键模块 13
4.8 报警模块 14
4.9 显示模块 14
5 软件设计 16
5.1 开发工具 16
5.2 系统程序结构 16
5.3 程序流程图 16
6 系统测试 22
7 附 录 23
附件1 原理图 23
总 结 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
1.1 开发背景及意义
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世界日新月异的变革中，人们不断改进交通工具以达到更快的传输效应，并且在近些年，汽车已逐渐成为交通工具中的主体部分。但是，当下汽车高速普及，一系列社会矛盾中汽车引发的事故问题正渐渐凸显出来。其中，安全性能是汽车最基本也是最重要的性能，对于行车在路上的各位交通参与者来说，便捷之外，安全性能是汽车进步史上所追求的永恒主题。在如今电子信息科学技术飞速发展情况下，为提高汽车安全性能而产生的智能化技术应有尽有。
在驾驶汽车过程中，倒车是每位驾驶员都必须掌握的技术，倒车如同前行一样甚至于比前行更加需要小心谨慎，倒车引发的事故已经不足为怪，此类事故轻则对车辆和他人的财物造成损伤，重则有可能伤及人的性命，尤其是对身高不足车高的孩子危害较大，他们体型较小，仅从后视镜来获得视野指导驾驶员倒车是不够的，这种情况下，对孩子们造成伤害的可能性很大。现如今倒车后视镜已不能满足人们安全倒车的需求了。因此，为了能够增加汽车尾部的勘察能力，消除这种安全隐患，人们研究制作倒车雷达测距预警系统便成为近些年来的热点。
几年间，倒车雷达系统在造型结构、性价比方面都已经过了数代的改进。随着人们生活水平的提高，私家车的数量不断增加，此时大力研发倒车雷达等主动式汽车辅助安全装置，将会使驾驶员可以更加明确清晰地判断交通状况，对于交通安全起到十分重要的作用。显然，此类产品的研发拥有巨大的市场前景、应用前景，对人也有很大的益处。
本次课题的研究意义在于解决判断汽车之间安全距离的问题。当汽车与障碍物或者其他交通参与者之间的距离小于安全距离，就能够自动发出警报，以提醒驾驶员采取制动措施，从而避免交通事故的发生或是已经发生从而避免进一步扩大事态。如何能够避免碰撞，为解决这一问题，检测系统必须做到快而准地测量碰撞距离，以能达到防撞预警，辅助倒车，盲点勘测等功能。
1.2 国内外研究现状
其实早在20年前，就已经出现了倒车雷达，不过它是以红外线制成的，根据光的反射和接收（这倒是和声波雷达一样的），不过我们现在都知道，红外线是极易受到干扰的，甚至在照射深色物体表面时，都会被吸收掉，这就使得报警器会发生不稳定的响起，而且在射到灰尘或者积雪地方，它甚至会失效，这就显得很不实用。
随着汽车数量的不断增加，对倒车雷达的需求不断增大，倒车雷达在仅仅几年间就经历了数个阶段的演变。继超声波雷达测距系统、激光雷达测距系统、毫米波雷达测距系统之后，利用电磁感应原理研发的倒车雷达又在欧美地区悄然出现。其独有的环型感应圈设计，使车辆达到感应车后有无阻碍的功能。这种种装置价格中等，隐密性好，但是却面临安装困难的问题，且只对动态物体有效，即当车在移动时，可探测到物体，但车一旦静止，则不能识别到物体。因此，其实用性也十分有限。
“世界各国的大汽车公司都投入了相当的人力、物力，采用先进的毫米波雷达、CCD摄像机、GPS和高档微机等制成安全预警系统，使用在其所开发的汽车上。据海外媒体报道，戴姆勒一克莱斯勒公司日前成功开发出供商用车(尤指卡车)使用的电子刹车系统，它与其他刹车系统的区别在于，其在卡车车头设有雷达感应器，感应器在车前观察四周环境，并将所有收集的信息交由一控制器加上处理，形成一虚拟景象，再借助演算法的辅助来判断所发生状况是否需要利用刹车。未来两三年内这种新型刹车系统即可量产上市，但价格昂贵，其过高的成本限制了它应用的普遍性。倒车雷达系统经历了三个阶段，六代的技术改良，从早期的倒车防撞仪，只能测试车后有限范围的障碍物，并发出警报，发展到根据距离远近程度分段报警，前两个阶段的倒车雷达一般采用专用集成电路，功能较简单。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，以及单片机价格不断下降和汽车电子系统网络化发展的要求，新型的倒车雷达都是以单片机为核心的智能测距传感系统。”[1]
1.3 方案选择
针对倒车测距雷达，我们有以下几种较常见的款式，毫米波雷达、摄像系统测距、超声波测距，所以有必要进行设计方案筛选。毫米波雷达适合长距离测距，但同时存在成本比较高，信号处理难度高的缺点，关键是处理短距离测距较为困难。摄像系统测距有可以直观地看到车辆后面的实际情况的优点。缺点包括信号处理起来麻烦，这方面的知识比较艰涩难懂，而且成本较高这几点。超声波测距优点有原理简单，制作方便，适合在一般短距离的测距几个方面。缺点是有一定局限性，就如之前所说的受温度影响等等。经过事先的学习，我们筛选出以上的方案，经过各方面的考虑，对于倒车雷达的设计，我们最终还是选择超声波测距。因为不仅是课题的要求，其他的方案成本高，难度高，所以就更应该如此。
2 总体设计方案及论证
目录
1 引言 1
1.1 开发背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 方案选择 2
2 总体设计方案及论证 3
2.1 总体方案概述 3
2.2 总体方案设计 3
3 超声波测距原理 4
3.1 超声波的特性 4
3.2 超声波传感器原理 6
3.3 超声波测距系统原理 7
4 硬件实现及单元电路设计 9
4.1 主控制模块 9
4.2 时钟电路 10
4.3 复位电路 10
4.4 电源设计 11
4.5 超声波测距模块 11
4.6 温度补偿模块 12
4.7 按键模块 13
4.8 报警模块 14
4.9 显示模块 14
5 软件设计 16
5.1 开发工具 16
5.2 系统程序结构 16
5.3 程序流程图 16
6 系统测试 22
7 附 录 23
附件1 原理图 23
总 结 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 引言
1.1 开发背景及意义
在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
世界日新月异的变革中，人们不断改进交通工具以达到更快的传输效应，并且在近些年，汽车已逐渐成为交通工具中的主体部分。但是，当下汽车高速普及，一系列社会矛盾中汽车引发的事故问题正渐渐凸显出来。其中，安全性能是汽车最基本也是最重要的性能，对于行车在路上的各位交通参与者来说，便捷之外，安全性能是汽车进步史上所追求的永恒主题。在如今电子信息科学技术飞速发展情况下，为提高汽车安全性能而产生的智能化技术应有尽有。
在驾驶汽车过程中，倒车是每位驾驶员都必须掌握的技术，倒车如同前行一样甚至于比前行更加需要小心谨慎，倒车引发的事故已经不足为怪，此类事故轻则对车辆和他人的财物造成损伤，重则有可能伤及人的性命，尤其是对身高不足车高的孩子危害较大，他们体型较小，仅从后视镜来获得视野指导驾驶员倒车是不够的，这种情况下，对孩子们造成伤害的可能性很大。现如今倒车后视镜已不能满足人们安全倒车的需求了。因此，为了能够增加汽车尾部的勘察能力，消除这种安全隐患，人们研究制作倒车雷达测距预警系统便成为近些年来的热点。
几年间，倒车雷达系统在造型结构、性价比方面都已经过了数代的改进。随着人们生活水平的提高，私家车的数量不断增加，此时大力研发倒车雷达等主动式汽车辅助安全装置，将会使驾驶员可以更加明确清晰地判断交通状况，对于交通安全起到十分重要的作用。显然，此类产品的研发拥有巨大的市场前景、应用前景，对人也有很大的益处。
本次课题的研究意义在于解决判断汽车之间安全距离的问题。当汽车与障碍物或者其他交通参与者之间的距离小于安全距离，就能够自动发出警报，以提醒驾驶员采取制动措施，从而避免交通事故的发生或是已经发生从而避免进一步扩大事态。如何能够避免碰撞，为解决这一问题，检测系统必须做到快而准地测量碰撞距离，以能达到防撞预警，辅助倒车，盲点勘测等功能。
1.2 国内外研究现状
其实早在20年前，就已经出现了倒车雷达，不过它是以红外线制成的，根据光的反射和接收（这倒是和声波雷达一样的），不过我们现在都知道，红外线是极易受到干扰的，甚至在照射深色物体表面时，都会被吸收掉，这就使得报警器会发生不稳定的响起，而且在射到灰尘或者积雪地方，它甚至会失效，这就显得很不实用。
随着汽车数量的不断增加，对倒车雷达的需求不断增大，倒车雷达在仅仅几年间就经历了数个阶段的演变。继超声波雷达测距系统、激光雷达测距系统、毫米波雷达测距系统之后，利用电磁感应原理研发的倒车雷达又在欧美地区悄然出现。其独有的环型感应圈设计，使车辆达到感应车后有无阻碍的功能。这种种装置价格中等，隐密性好，但是却面临安装困难的问题，且只对动态物体有效，即当车在移动时，可探测到物体，但车一旦静止，则不能识别到物体。因此，其实用性也十分有限。
“世界各国的大汽车公司都投入了相当的人力、物力，采用先进的毫米波雷达、CCD摄像机、GPS和高档微机等制成安全预警系统，使用在其所开发的汽车上。据海外媒体报道，戴姆勒一克莱斯勒公司日前成功开发出供商用车(尤指卡车)使用的电子刹车系统，它与其他刹车系统的区别在于，其在卡车车头设有雷达感应器，感应器在车前观察四周环境，并将所有收集的信息交由一控制器加上处理，形成一虚拟景象，再借助演算法的辅助来判断所发生状况是否需要利用刹车。未来两三年内这种新型刹车系统即可量产上市，但价格昂贵，其过高的成本限制了它应用的普遍性。倒车雷达系统经历了三个阶段，六代的技术改良，从早期的倒车防撞仪，只能测试车后有限范围的障碍物，并发出警报，发展到根据距离远近程度分段报警，前两个阶段的倒车雷达一般采用专用集成电路，功能较简单。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，以及单片机价格不断下降和汽车电子系统网络化发展的要求，新型的倒车雷达都是以单片机为核心的智能测距传感系统。”[1]
1.3 方案选择
针对倒车测距雷达，我们有以下几种较常见的款式，毫米波雷达、摄像系统测距、超声波测距，所以有必要进行设计方案筛选。毫米波雷达适合长距离测距，但同时存在成本比较高，信号处理难度高的缺点，关键是处理短距离测距较为困难。摄像系统测距有可以直观地看到车辆后面的实际情况的优点。缺点包括信号处理起来麻烦，这方面的知识比较艰涩难懂，而且成本较高这几点。超声波测距优点有原理简单，制作方便，适合在一般短距离的测距几个方面。缺点是有一定局限性，就如之前所说的受温度影响等等。经过事先的学习，我们筛选出以上的方案，经过各方面的考虑，对于倒车雷达的设计，我们最终还是选择超声波测距。因为不仅是课题的要求，其他的方案成本高，难度高，所以就更应该如此。
2 总体设计方案及论证
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