人体感应与超声波的语音倒车雷达及防盗系统设计硬件部分
本课题为基于单片机的语音倒车雷达与防盗系统，系统可以实现汽车倒车时的超声波与人体感应的实时检测功能，还能实现汽车停放时的防盗功能。整个系统的硬件设计以STC89C52单片机作为控制核心，具体由显示电路、按键电路、复位电路、晶振电路、超声波检测电路、人体感应检测电路、振动检测电路、语音录放电路、报警电路、指示电路等组成。系统的实现主体是超声波测距原理，在汽车倒车过程中，该系统能够利用超声波检测出汽车尾部的障碍物，同时，当车尾与障碍物距离小于设定值时，发出报警信号，用以提示司机及时刹车，除此之外，系统还利用振动传感器来实现防盗功能，当系统检测到异常振动信号时，进行防盗报警信号的输出。整个系统即可实现倒车语音提示，又可防盗，具有一定的实用性。关键词 倒车雷达，防盗系统，超声波测距，人体感应，单片机，振动传感器
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状简述 1
2 硬件设计方案 3
2.1 超声波概述和超声波测距原理 3
2.2 硬件总体设计方案 4
3 元器件选择 5
3.1 单片机选择 5
3.2 语音芯片选择 7
3.3 超声波传感器选择 8
3.4 人体感应传感器选择 8
3.5 振动传感器选择 9
3.6 显示器选择 9
4 硬件电路具体设计 10
4.1 主控电路设计 10
4.2 复位电路设计 11
4.3 晶振电路设计 12
4.4 语音录制电路设计 12
4.5 语音播放电路设计 14
4.6 红外发射接收电路设计 14
4.7 超声波发射接收电路设计 15
4.8 振动检测电路设计 16
4.9 报警电路设计 17
4.10 LCD 1602 显示电路设计 17
4.11 按键电路设计 18
4.12 5V电压转3.3V电路设计 19
5 硬件调试 19
5.1 焊 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
接调试 19
5.2 调试过程主要效果 20
6 软件设计 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录1 原理图 27
附录2 实物图 28
附录3 主函数程序 29
附录4 语音芯片驱动子程序 37
附录5 超声波传感器驱动子程序 45
附录6 LCD1602液晶驱动子程序 48
1 绪论
1.1 研究背景
在社会快速发展的今天，汽车对于每个人来说都已经是必不可少的交通工具，然而汽车行驶安全也成为人们最为关注的一个话题之一{1}。倒车，一直都是广大驾驶员头疼的问题，再有经验的驾驶员也有过刮碰经历。据统计，由于车后盲区所造成的交通事故在中国约占30％，美国约占20％。难怪很多新手不怕开车，就怕倒车，一倒车就手忙脚乱。因此，很有必要研制出能帮助汽车增加后视能力的倒车雷达[2]。
倒车雷达主要是针对汽车倒车安全问题设计的。倒车雷达从生产到现在已经有几十年的历史了,发展到现在，雷达技术已经越来越先进，能更好的保证汽车的安全性[3]。倒车雷达能以显示屏或者声音告知驾驶员车尾后边障碍物的情况，帮助驾驶员扫除了视眼盲区和视线模糊的缺陷，并解除了驾驶员倒车时前后左右探视所引起的烦恼和不便，提高了驾驶的安全性[4]。倒车雷达的工作原理就是通常在车尾保险杠上设置一个探头，探头里边有一个超声波发射器和一个超声波接收器，倒车时，由超声波发射器发射一个脉冲，而后超声波接收器接收被探头前方的物体反射回来的超声波，找到两者的时间差，然后计算出车尾与障碍物之间的距离，再由显示器显示距离。同时，当车尾与障碍物距离小于设定值时，发出报警信号，用以提示司机及时刹车，从而使驾驶员倒车时不会撞上障碍物，这样使得停车或者倒车更容易、更方便[5,6]。
1.2 国内外研究现状简述
倒车雷达在汽车电子应用中非常的广泛，经过几代产品的更新，倒车雷达系统越来越完善。该系统的主要组成有传感器、主机控制以及显示电路[7]。通过超声波传感器检测距离信息，然后通过主机控制系统将采集的距离信息进行分析，再由显示电路将主要的信息显示，并且会根据距离做出智能的判断，使得汽车能够安全的制动，提高了汽车的安全性[8]。该系统也逐渐普及到汽车控制系统中，为汽车用户带来了便捷。以下通过五代倒车雷达系统的分析来讲述其发展现状。
第一代：当汽车被生产，作为人们代步工具的时候，汽车上就有了基本的倒 车系统，只是没有当今的智能。当时采用的是用喇叭提醒倒车的状态，没有进行参数的检测，智能根据倒车的信号来控制喇叭输出提示声。该系统虽然不能对汽车的制动提供参数数据，但是可以提醒周围的人，使其能够得知当前车的行驶状态，也相当于做出了提醒[9]。在第一代产品的后期，做出了能检测距离的传感器，但是检测的距离是固定的，倒车过程中，传感器在一定的范围内检测到障碍物的时候，就会控制喇叭发声，提示车主注意安全。这样的倒车系统也算是为雷达系统的发展奠定了基础。
第二代：采用数码管显示当前的倒车状态，此时已经可以对倒车的距离做出判断。数码管可以通过当前的传感器检测的信号来提示倒车的状态。例如通过数码管的颜色来判断，绿色表示倒车的距离比较安全，黄色表示倒车的距离需要注意，红色提示立即停止倒车，主要是由于当时的数码管显示的内容有限，不能够显示复杂的数据[10]。还有就是当时的距离检测的传感器比较落后，不能进行高分辨率的检测，没有稳定的工作状态，这样也促使下一代产品的更新。
第三代：采用显示屏显示当前的倒车状态，随着电子技术的发展，当时的显示方式得到了发展，尤其是液晶显示的方式。可以通过主机系统控制显示屏显示数字、字符以及汉子。通过相应的驱动程序就可以使其显示倒车的信息，例如当前距离障碍物的距离。并且可以根据障碍物的距离做出相应的提示，提醒注意安全等信息。该代的产品已经做到稳定的地步，可以根据采集的信息做出相应的反馈。但是还不够智能，没有自动控制的效果。
第四代：魔幻镜倒车雷达，此产品与上代产品的区别不大，主要是显示的方式发生的改变。以往采用的是距离检测，然后通过主机控制液晶显示，本代产品使用的是摄像头来检测倒车环境，通过汽车的系统直接进行图像的采集，然后通过显示屏显示倒车的状态[11]。起初，这种倒车雷达的方式在一些比较高端的汽车上会使用。但是随着该技术的普及，是的此方案在普通的汽车上也得到了发展。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状简述 1
2 硬件设计方案 3
2.1 超声波概述和超声波测距原理 3
2.2 硬件总体设计方案 4
3 元器件选择 5
3.1 单片机选择 5
3.2 语音芯片选择 7
3.3 超声波传感器选择 8
3.4 人体感应传感器选择 8
3.5 振动传感器选择 9
3.6 显示器选择 9
4 硬件电路具体设计 10
4.1 主控电路设计 10
4.2 复位电路设计 11
4.3 晶振电路设计 12
4.4 语音录制电路设计 12
4.5 语音播放电路设计 14
4.6 红外发射接收电路设计 14
4.7 超声波发射接收电路设计 15
4.8 振动检测电路设计 16
4.9 报警电路设计 17
4.10 LCD 1602 显示电路设计 17
4.11 按键电路设计 18
4.12 5V电压转3.3V电路设计 19
5 硬件调试 19
5.1 焊 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
接调试 19
5.2 调试过程主要效果 20
6 软件设计 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录1 原理图 27
附录2 实物图 28
附录3 主函数程序 29
附录4 语音芯片驱动子程序 37
附录5 超声波传感器驱动子程序 45
附录6 LCD1602液晶驱动子程序 48
1 绪论
1.1 研究背景
在社会快速发展的今天，汽车对于每个人来说都已经是必不可少的交通工具，然而汽车行驶安全也成为人们最为关注的一个话题之一{1}。倒车，一直都是广大驾驶员头疼的问题，再有经验的驾驶员也有过刮碰经历。据统计，由于车后盲区所造成的交通事故在中国约占30％，美国约占20％。难怪很多新手不怕开车，就怕倒车，一倒车就手忙脚乱。因此，很有必要研制出能帮助汽车增加后视能力的倒车雷达[2]。
倒车雷达主要是针对汽车倒车安全问题设计的。倒车雷达从生产到现在已经有几十年的历史了,发展到现在，雷达技术已经越来越先进，能更好的保证汽车的安全性[3]。倒车雷达能以显示屏或者声音告知驾驶员车尾后边障碍物的情况，帮助驾驶员扫除了视眼盲区和视线模糊的缺陷，并解除了驾驶员倒车时前后左右探视所引起的烦恼和不便，提高了驾驶的安全性[4]。倒车雷达的工作原理就是通常在车尾保险杠上设置一个探头，探头里边有一个超声波发射器和一个超声波接收器，倒车时，由超声波发射器发射一个脉冲，而后超声波接收器接收被探头前方的物体反射回来的超声波，找到两者的时间差，然后计算出车尾与障碍物之间的距离，再由显示器显示距离。同时，当车尾与障碍物距离小于设定值时，发出报警信号，用以提示司机及时刹车，从而使驾驶员倒车时不会撞上障碍物，这样使得停车或者倒车更容易、更方便[5,6]。
1.2 国内外研究现状简述
倒车雷达在汽车电子应用中非常的广泛，经过几代产品的更新，倒车雷达系统越来越完善。该系统的主要组成有传感器、主机控制以及显示电路[7]。通过超声波传感器检测距离信息，然后通过主机控制系统将采集的距离信息进行分析，再由显示电路将主要的信息显示，并且会根据距离做出智能的判断，使得汽车能够安全的制动，提高了汽车的安全性[8]。该系统也逐渐普及到汽车控制系统中，为汽车用户带来了便捷。以下通过五代倒车雷达系统的分析来讲述其发展现状。
第一代：当汽车被生产，作为人们代步工具的时候，汽车上就有了基本的倒 车系统，只是没有当今的智能。当时采用的是用喇叭提醒倒车的状态，没有进行参数的检测，智能根据倒车的信号来控制喇叭输出提示声。该系统虽然不能对汽车的制动提供参数数据，但是可以提醒周围的人，使其能够得知当前车的行驶状态，也相当于做出了提醒[9]。在第一代产品的后期，做出了能检测距离的传感器，但是检测的距离是固定的，倒车过程中，传感器在一定的范围内检测到障碍物的时候，就会控制喇叭发声，提示车主注意安全。这样的倒车系统也算是为雷达系统的发展奠定了基础。
第二代：采用数码管显示当前的倒车状态，此时已经可以对倒车的距离做出判断。数码管可以通过当前的传感器检测的信号来提示倒车的状态。例如通过数码管的颜色来判断，绿色表示倒车的距离比较安全，黄色表示倒车的距离需要注意，红色提示立即停止倒车，主要是由于当时的数码管显示的内容有限，不能够显示复杂的数据[10]。还有就是当时的距离检测的传感器比较落后，不能进行高分辨率的检测，没有稳定的工作状态，这样也促使下一代产品的更新。
第三代：采用显示屏显示当前的倒车状态，随着电子技术的发展，当时的显示方式得到了发展，尤其是液晶显示的方式。可以通过主机系统控制显示屏显示数字、字符以及汉子。通过相应的驱动程序就可以使其显示倒车的信息，例如当前距离障碍物的距离。并且可以根据障碍物的距离做出相应的提示，提醒注意安全等信息。该代的产品已经做到稳定的地步，可以根据采集的信息做出相应的反馈。但是还不够智能，没有自动控制的效果。
第四代：魔幻镜倒车雷达，此产品与上代产品的区别不大，主要是显示的方式发生的改变。以往采用的是距离检测，然后通过主机控制液晶显示，本代产品使用的是摄像头来检测倒车环境，通过汽车的系统直接进行图像的采集，然后通过显示屏显示倒车的状态[11]。起初，这种倒车雷达的方式在一些比较高端的汽车上会使用。但是随着该技术的普及，是的此方案在普通的汽车上也得到了发展。
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