汽车动态测距仪的研发(附件)【字数：13361】
摘 要步入21世纪后，科学技术迅速发展，超声波在各方面的应用也愈加广泛。尽管如此，但是如今超声波的使用广度有一定的局限性，与之相应的传感器的发展也存在一定漏洞与不足。整个行业的不足相对于个人来说却是一种机遇和挑战，也就是说超声波应用领域存在着很大的发展空间。本篇论文介绍的是一种应用于车辆测距的51单片机控制系统。本系统以89C52这一系列的单片机为控制核心，利用数模电技术搭建超声波发送和接收电路来构建动态测距仪系统。该系统存在的意义是能够及时测量车与物体之间的距离，防止车辆发生碰撞，并且在障碍物与车辆发生碰撞前，发出警报，提醒司机采取减速刹车等必要措施。动态测距仪是利用超声波发出高频率的声波通过返回时间来探测车身与障碍物距离的一种探测手段，用以保障驾驶员的人身安全和车辆安全。由于目前社会发展，车辆大大增多，因此这一套设计系统也具有相当的商业价值。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2发展概况和当前存在的问题 2
1.2.1发展概况 2
1.2.2 当前存在的问题 2
1.3 本设计的主要内容和目的 3
第二章 系统设计方案 4
2.1动态测距仪实现原理 4
2.2系统整体方案的设计 4
2.3动态超声波测距系统的原理 5
2.4超声波测距仪器的主要技术指标 6
第三章 硬件设计及调试 8
3.1系统装置的硬件组成 8
3.1.1单片机控制系统 8
3.1.2LCD液晶显示屏电路 10
3.1.3超声波发生电路 12
3.1.4超声波接收电路 13
3.2电路焊接 14
3.3调试过程及方法 14
第四章 软件设计及调试 16
4.1STC单片机软件设计流程 16
4.2动态测距仪软件开发流程 16
4.3动态测距仪C语言算法模块分析 17
4.3.1单片机接口以及全局变量的定义 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
4.3.2单片机延迟函数的定义 18
4.3.3LCD1602液晶显示屏常用函数模块 18
4.3.4超声波发生函数 19
4.4仿真结果以及测距仪实物图 21
4.5软件调试过程 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1研究背景
近年来，中国不断吸收各国先进的科学文化技术，在各领域都取得了突破性的进展。尤其是电子信息方面的应用已经进入了我们的生活，比如已经广泛影响我们生活的有：电脑、手机、电视机等；工业方面有：PLC工业控制系统；军事上有：卫星遥感定位系统和雷达通信系统，电子技术已经深入到我们生活的方方面面，甚至是最近很火的无人侦查机和本篇论文论述的汽车动态测距仪也无一例外的采用了此类技术。现代电子信息技术主要包括通信技术、传感器应用和概念比较广泛的计算机技术。随着社会的发展，计算机在当今社会中扮演着越来越重要的作用，具有向人的大脑发展的趋势。类比于人体器官大脑，通信技术则相当于人体的神经网络，而传感器技术的应用就是让计算机拥有了类似人的感官。随着目前微型传感器理论和技术的提出，传感器技术也变得越来越重要，大多数发达国家都将传感器技术列为国家重点发展项目。我国追逐世界先进技术的脚步，早在20世纪七八十年代就已将其列为国家高新技术发展的重点项目之一。人类在21世纪进入电子信息时代，实现了第三次工业革命，传感器技被认为是现代信息技术的三大支柱之一，其重要性不言而喻。目前，我国传感器技术距离欧美等一线发达国家依然存在着很大的差距，由此，很多专家学者综合国内外使用情况规划了今后我国传感器技术开发研究的大体走向：工业应用检测传感器、汽车应用探测器、微型传感器、医疗生物传感器等。
随着现代化生活节奏的加快，无论是城市还是乡村，平均拥有的汽车数量都大大增加，目前，我国开始或者说已经进入了私家车时代。各类型汽车的数量逐年增加，带来的不仅仅是交通拥挤等问题，更带来了很多交通事故的发生。生活节奏的加快，汽车数量的增多使得车辆之间的距离越来越近，撞车事件时有发生。不仅如此，由于司机疏忽大意，疲劳驾驶等原因，汽车造成的撞人事件更是屡见不鲜。当前，汽车驾驶员越来越关心车辆路上行驶的安全问题，其中保证车辆与物体之间的安全距离是解决此类问题的一个重要方法。要实现车辆与物体之间的安全距离仅仅依靠人类的判断是绝对不够的，智者千虑必有一失，无论是何种谨慎小心的人都会有粗心的一天。为了减少此类损失，需要一种能够实时监测车辆与物体距离的小型装置安装在汽车上，时刻提醒司机注意车距与行车安全。由于此类装置存在很大的市场，由此目前市场上出现了很多类型不同品种不一的装置：车辆倒车后视系统、车前距实时监测系统、语音测距告警装置。语音报警系统是利用单片机控制语音模块产生各类提示音。这种报警模块价格便宜，使用简洁，但是本篇论文中以蜂鸣器代替语音报警装置能起到相同的效果，并且制作成本也会降低。对于车辆的后视系统，目前已经被很多车辆采用，但是却存在着制作成本高昂，不能实时监测等缺陷。本篇论文论述的动态测距仪便是根据市场上缺少这一类产品的实际需要开发的，具有性价比非常高、应用简单方便安装等优点。系统主要核心是应用了价格比较便宜却十分经典的51单片机控制模块与数模电搭建的超声波传感器电路，进行优化设计，通过液晶LCD显示障碍物与汽车的距离，并且可以根据距离障碍物分类报警等级。并且此测距系统是一个独立的单元模块，可以在各种车型上使用，应用范围更加广泛。
1.2发展概况和当前存在的问题
1.2.1发展概况
世界经济贸易一体化的发展，各国之间交流更加紧密都推动着交通运输业向更加高速化、网络化发展。对于当前车流密集型问题政府提出了很多政策整治。与此同时，随着生活水平的提高，人们对于自身生活质量的要求越来越高，所以汽车的生产量和持有量都在迅速增加。但是由于车辆问题导致的交通事故很多，尤其是在像中国这种人口密集的大国。目前，世界上的交通管理系统并不完善，存在着很多漏洞，这样就要求我们个人更加注重交通安全，为自身的安全和财产安全负责。在国际上，智能交通系统ITS是当前各个国家注重发展的交通管理的前沿技术之一，它能够在现有基础设施的基础上，发挥自身优越性，提高交通质量以及安全性，提高各个交通基础设施的实用性，并且对于交通所造成的的环境问题有一定的改善效果。很多国家不仅仅要求发展此类交通系统，更注重其周边技术的发展与应用。中国身为世界大国之一，对于此方面技术的发展从未懈怠。车辆动态测距技术是隶属于ITS研究项目之一，它需要实时的对于车辆周边事物进行分析整理推断危险系数。而目前最常用的汽车测距技术便是本篇论文提及的利用超声波方式：这一原理是模仿蝙蝠探路，当发出的超声波的频率大于20 kHz 时, 其声音的特点有能量衰减缓慢、方向性强、在空气中转播距离远等,将此类技术用于动态车辆测距具有很多优点：电路设计简单、距离计算清晰易懂，使用模块化等。对于常用的非接触式测距传感器, 种类较多,但是超声波具有传输过程中能量消耗缓慢的优点，对于节约能源具有重要作用，因此脱颖而出，得到广泛应用，经常被用于测量距离。但是超声波测距的探测距离较短，并不能广泛应用于火车等其他大型高速车辆。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2发展概况和当前存在的问题 2
1.2.1发展概况 2
1.2.2 当前存在的问题 2
1.3 本设计的主要内容和目的 3
第二章 系统设计方案 4
2.1动态测距仪实现原理 4
2.2系统整体方案的设计 4
2.3动态超声波测距系统的原理 5
2.4超声波测距仪器的主要技术指标 6
第三章 硬件设计及调试 8
3.1系统装置的硬件组成 8
3.1.1单片机控制系统 8
3.1.2LCD液晶显示屏电路 10
3.1.3超声波发生电路 12
3.1.4超声波接收电路 13
3.2电路焊接 14
3.3调试过程及方法 14
第四章 软件设计及调试 16
4.1STC单片机软件设计流程 16
4.2动态测距仪软件开发流程 16
4.3动态测距仪C语言算法模块分析 17
4.3.1单片机接口以及全局变量的定义 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
4.3.2单片机延迟函数的定义 18
4.3.3LCD1602液晶显示屏常用函数模块 18
4.3.4超声波发生函数 19
4.4仿真结果以及测距仪实物图 21
4.5软件调试过程 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1研究背景
近年来，中国不断吸收各国先进的科学文化技术，在各领域都取得了突破性的进展。尤其是电子信息方面的应用已经进入了我们的生活，比如已经广泛影响我们生活的有：电脑、手机、电视机等；工业方面有：PLC工业控制系统；军事上有：卫星遥感定位系统和雷达通信系统，电子技术已经深入到我们生活的方方面面，甚至是最近很火的无人侦查机和本篇论文论述的汽车动态测距仪也无一例外的采用了此类技术。现代电子信息技术主要包括通信技术、传感器应用和概念比较广泛的计算机技术。随着社会的发展，计算机在当今社会中扮演着越来越重要的作用，具有向人的大脑发展的趋势。类比于人体器官大脑，通信技术则相当于人体的神经网络，而传感器技术的应用就是让计算机拥有了类似人的感官。随着目前微型传感器理论和技术的提出，传感器技术也变得越来越重要，大多数发达国家都将传感器技术列为国家重点发展项目。我国追逐世界先进技术的脚步，早在20世纪七八十年代就已将其列为国家高新技术发展的重点项目之一。人类在21世纪进入电子信息时代，实现了第三次工业革命，传感器技被认为是现代信息技术的三大支柱之一，其重要性不言而喻。目前，我国传感器技术距离欧美等一线发达国家依然存在着很大的差距，由此，很多专家学者综合国内外使用情况规划了今后我国传感器技术开发研究的大体走向：工业应用检测传感器、汽车应用探测器、微型传感器、医疗生物传感器等。
随着现代化生活节奏的加快，无论是城市还是乡村，平均拥有的汽车数量都大大增加，目前，我国开始或者说已经进入了私家车时代。各类型汽车的数量逐年增加，带来的不仅仅是交通拥挤等问题，更带来了很多交通事故的发生。生活节奏的加快，汽车数量的增多使得车辆之间的距离越来越近，撞车事件时有发生。不仅如此，由于司机疏忽大意，疲劳驾驶等原因，汽车造成的撞人事件更是屡见不鲜。当前，汽车驾驶员越来越关心车辆路上行驶的安全问题，其中保证车辆与物体之间的安全距离是解决此类问题的一个重要方法。要实现车辆与物体之间的安全距离仅仅依靠人类的判断是绝对不够的，智者千虑必有一失，无论是何种谨慎小心的人都会有粗心的一天。为了减少此类损失，需要一种能够实时监测车辆与物体距离的小型装置安装在汽车上，时刻提醒司机注意车距与行车安全。由于此类装置存在很大的市场，由此目前市场上出现了很多类型不同品种不一的装置：车辆倒车后视系统、车前距实时监测系统、语音测距告警装置。语音报警系统是利用单片机控制语音模块产生各类提示音。这种报警模块价格便宜，使用简洁，但是本篇论文中以蜂鸣器代替语音报警装置能起到相同的效果，并且制作成本也会降低。对于车辆的后视系统，目前已经被很多车辆采用，但是却存在着制作成本高昂，不能实时监测等缺陷。本篇论文论述的动态测距仪便是根据市场上缺少这一类产品的实际需要开发的，具有性价比非常高、应用简单方便安装等优点。系统主要核心是应用了价格比较便宜却十分经典的51单片机控制模块与数模电搭建的超声波传感器电路，进行优化设计，通过液晶LCD显示障碍物与汽车的距离，并且可以根据距离障碍物分类报警等级。并且此测距系统是一个独立的单元模块，可以在各种车型上使用，应用范围更加广泛。
1.2发展概况和当前存在的问题
1.2.1发展概况
世界经济贸易一体化的发展，各国之间交流更加紧密都推动着交通运输业向更加高速化、网络化发展。对于当前车流密集型问题政府提出了很多政策整治。与此同时，随着生活水平的提高，人们对于自身生活质量的要求越来越高，所以汽车的生产量和持有量都在迅速增加。但是由于车辆问题导致的交通事故很多，尤其是在像中国这种人口密集的大国。目前，世界上的交通管理系统并不完善，存在着很多漏洞，这样就要求我们个人更加注重交通安全，为自身的安全和财产安全负责。在国际上，智能交通系统ITS是当前各个国家注重发展的交通管理的前沿技术之一，它能够在现有基础设施的基础上，发挥自身优越性，提高交通质量以及安全性，提高各个交通基础设施的实用性，并且对于交通所造成的的环境问题有一定的改善效果。很多国家不仅仅要求发展此类交通系统，更注重其周边技术的发展与应用。中国身为世界大国之一，对于此方面技术的发展从未懈怠。车辆动态测距技术是隶属于ITS研究项目之一，它需要实时的对于车辆周边事物进行分析整理推断危险系数。而目前最常用的汽车测距技术便是本篇论文提及的利用超声波方式：这一原理是模仿蝙蝠探路，当发出的超声波的频率大于20 kHz 时, 其声音的特点有能量衰减缓慢、方向性强、在空气中转播距离远等,将此类技术用于动态车辆测距具有很多优点：电路设计简单、距离计算清晰易懂，使用模块化等。对于常用的非接触式测距传感器, 种类较多,但是超声波具有传输过程中能量消耗缓慢的优点，对于节约能源具有重要作用，因此脱颖而出，得到广泛应用，经常被用于测量距离。但是超声波测距的探测距离较短，并不能广泛应用于火车等其他大型高速车辆。
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