汽车倒车仪软件系统的设计
汽车倒车仪软件系统的设计[20200408213417]
摘 要
随着科学技术的不断发展，超声波传感器将得到广泛的应用，但就目前技术水平，可以利用的传感器技术还有待发展和研究。
本文要实现测出汽车后部与障碍物之间的距离，因此利用设计出来的汽车倒车测距仪，能够非常准确的测量汽车后面离障碍物的距离。
在了解了国外和国内基于单片机汽车倒车测距仪的相关知识的基础上，结合了最新的实验结晶，对基于超声波测距的汽车倒车测距系统进行了深入探讨和研究。该系统被分为三个模块：测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对这三个模块进行了方案分析，构建了单片机汽车倒车测距仪的构架和设计方案。
汽车倒车仪软件系统的设计采用了超声波在空气中传输的距离与时间的关系，利用AT89C51单片机进行控制和数据处理的功能，从而设计出了能准精确的测量出距离。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机超声波测距仪AT89C51
目 录
1.绪论 1
1.1课题的目的和意义 1
1.2国内发展的现状 1
1.3研究内容及论文构成 2
2.汽车倒车仪设计方案的实现 3
2.1方案的选择 3
2.2方案的实现 4
2.3采用的方法、手段 4
3.超声波汽车倒车测距仪硬件设计 6
3.1超声波的介绍 6
3.1.1超声波的特点 6
3.1.2超声效应 6
3.1.3超声波的应用 6
3.2超声波传感器的介绍 7
3.2.1超声波传感器的性能指标 7
3.2.2超声波传感器的应用 7
3.2.3超声波传感器检测的方式 7
3.2.4超声波传感器系统的构成 7
3.3单片机的介绍 8
3.3.1单片机的定义? 8
3.3.2单片机的发展过程? 8
3.3.3单片机的特点? 9
3.3.4单片机的应用? 9
3.3.5AT89C51单片机的系统概述 9
3.3.6AT89C51的特点 10
3.3.7AT89C51单片机的优越性 10
3.4系统硬件框架设计 10
3.5时钟电路设计 11
3.6超声波发射电路图 12
3.7超声波的接收电路 13
3.8显示电路图 14
3.9报警电路图 15
3.10温度补偿电路 16
4.超声波汽车倒车测距仪软件件设计 18
4.1系统软件实现 18
4.2主程序设计代码 18
4.2.1主程序设计 18
4.2.2串口函数 24
4.3超声波测距模块子程序设计 25
4.3.1超声波测距模块子程序设计 25
4.3.2数据处理子程序设计 26
4.4报警程序设计 27
5.电路调试及误差分析 31
5.1电路的调试 31
5.2系统的误差分析 31
5.2.1声速引起的误差 31
5.2.2单片机时间分辨率的影响 32
结论 33
参考文献 34
致谢 35
附1.程序代码 36
1.绪论
1.1课题的目的和意义
现在的中国不像过去那么的贫穷，已经发展为经济大国，经济还会不断的高速发展，因此会造成一个非常严重的问题：老百姓有钱了，为了方便就会买私家车，这样交通运输车辆就会随着这一现象不断地增多，产生的交通问题就会越多。因此交通问题越来越被人们和国家所关注。汽车在倒车时发生事故的次数远高于汽车前进时发生事故的次数，经过人们的研究发现几点原因：汽车倒车后视镜有死角、驾驶员在目测距离时有误差和视线比较模糊。汽车倒车事故会对自己的车和其他人的财物和生命造成威胁，如果碰到了儿童和老人，那结果更是无法想象。为了降低这种事故的发生次数，人们开始专门为汽车倒车设计汽车倒车测距仪。人们经过大量的调查研究，发现绝大部分非职业汽车驾驶员都希望自己的爱车后部有一双能看见汽车尾部障碍物的“后视眼”。超声波汽车倒车雷达的研发成功，解决了汽车驾驶人员的困扰，大幅度的降低了倒车事故的发生。
汽车倒车测距仪是一个由单片机控制的汽车倒车安全辅助装置。该测距仪将单片机的控制及数据处理功能，与超声波的测距技术、传感器技术相结合，能够测量并显示车辆后部障碍物离车辆的具体距离，同时还会发出间歇的“嘟嘟”声来提醒驾驶员，“嘟嘟”声的时间间隔会随这障碍物离汽车后面距离的缩小而变短，也就是说距离越短，“嘟嘟”声越急促。这样，驾驶员可以通过看到的显示距离，也可以凭自己听到“嘟嘟”声的快慢来判断汽车后面障碍物离汽车的远近，这样大大解决了视野死角和视线模糊的问题，提高了汽车驾驶的安全性。
1.2国内发展的现状
目前我国的汽车倒车测距的相关技术还是比较落后的，汽车倒车辅助系统绝大部分仍停留在语音报警或者图像显示的技术上。最近几年借助GPS屏幕的功能，将连接在汽车后部的摄像头所拍到的画面传送给驾驶员分析从而大大提高了汽车倒车的安全性。但是这一类的产品有一个缺点，就是对距离信息无法感知。而在国外，如美国、德国、日本等发达国家在汽车倒车测距技术是比较成熟的，远远超过我国，排在世界的前列。这是因为他们的汽车信息化技术起步的比较早，而且在半导体和微电子方面的技术也有相当高的水平。汽车装上了超声波倒车雷达的停车导航系统，这样汽车在倒车时，就能够非常安全准确地倒车。此系统主要由超声波发射模块、超声波接收模块、声光报警电路、显示模块四部分构成。由于汽车倒车测距技术能够大大减少汽车倒车带来的诸多问题，因此，国外国内都在研究这一先进的技术，来帮助汽车驾驶员对影响交通安全的人、车、路环境进行严格的监控，在紧急情况下由该系统主动干涉驾驶操纵、帮助驾驶员进行应急处理、防止汽车发生碰撞，从而导致双方财产的损失。
1.3研究内容及论文构成
单片机是利用超声波测距模块对障碍物与汽车后面之间的距离进行检测。对超过规定距离发出报警。该系统以微控制器为核心，外围电路由超声波发射模块、超声波接收模块、声光报警电路、显示模块四部分组成。驾驶员在挂汽车倒车档后，该系统会自动启动，超声波发送模块向汽车后面发射40kHz的超声波信号，经过障碍物的反射，由超声波接收模块接收，然后对信号进行放大和比较，单片机将此信号送入显示模块，同时触发报警电路，发出同步“嘟嘟”声提示，当汽车尾部与障碍物之间的距离小于1m、0.3m时，发出不同的报警声，提醒驾驶员停车。
该论文的构成主要由以下几个部分组成：
第1章为绪论。包括课题研究的目的、意义和国内外发展状况。
第2章课题解决思路或实验方法。包括方案的选择、方案的实现和采用的方法、手段。
第3章为超声波汽车倒车测距仪软硬件设计。包括超声波的介绍（超声波的含义、超声波的特点、超声效应、超声波的应用）、超声波传感器的介绍（超声波传感器的性能指标、超声波传感器的应用、超声波传感器的检测方法）、单片机的介绍（单片机的定义、单片机的特点、单片机的应用和AT89C51单片机的介绍）、单片机的系统硬件框架设计、时钟电路设计、超声波发射电路图、超声波接收电路图、温度补偿电路、显示电路图和报警电路图。
第4章为超声波汽车倒车测距仪软件设计。包括系统软件实现、主程序设计代码（主程序设计、串口函数）、超声波测距模块子程序设计（超声波测距模块子程序设计、数据处理子程序设计）和报警程序设计。
第5章为电路调试及误差分析。包括电路调试和系统误差分析（声速引起的误差、单片机时间分辨率的影响）。
2.汽车倒车仪设计方案的实现
2.1方案的选择
目前普遍使用的测距传感器，主要有红外传感器、激光传感器、超声波传感器。因此有以下三种方案可以参考：
摘 要
随着科学技术的不断发展，超声波传感器将得到广泛的应用，但就目前技术水平，可以利用的传感器技术还有待发展和研究。
本文要实现测出汽车后部与障碍物之间的距离，因此利用设计出来的汽车倒车测距仪，能够非常准确的测量汽车后面离障碍物的距离。
在了解了国外和国内基于单片机汽车倒车测距仪的相关知识的基础上，结合了最新的实验结晶，对基于超声波测距的汽车倒车测距系统进行了深入探讨和研究。该系统被分为三个模块：测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对这三个模块进行了方案分析，构建了单片机汽车倒车测距仪的构架和设计方案。
汽车倒车仪软件系统的设计采用了超声波在空气中传输的距离与时间的关系，利用AT89C51单片机进行控制和数据处理的功能，从而设计出了能准精确的测量出距离。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机超声波测距仪AT89C51
目 录
1.绪论 1
1.1课题的目的和意义 1
1.2国内发展的现状 1
1.3研究内容及论文构成 2
2.汽车倒车仪设计方案的实现 3
2.1方案的选择 3
2.2方案的实现 4
2.3采用的方法、手段 4
3.超声波汽车倒车测距仪硬件设计 6
3.1超声波的介绍 6
3.1.1超声波的特点 6
3.1.2超声效应 6
3.1.3超声波的应用 6
3.2超声波传感器的介绍 7
3.2.1超声波传感器的性能指标 7
3.2.2超声波传感器的应用 7
3.2.3超声波传感器检测的方式 7
3.2.4超声波传感器系统的构成 7
3.3单片机的介绍 8
3.3.1单片机的定义? 8
3.3.2单片机的发展过程? 8
3.3.3单片机的特点? 9
3.3.4单片机的应用? 9
3.3.5AT89C51单片机的系统概述 9
3.3.6AT89C51的特点 10
3.3.7AT89C51单片机的优越性 10
3.4系统硬件框架设计 10
3.5时钟电路设计 11
3.6超声波发射电路图 12
3.7超声波的接收电路 13
3.8显示电路图 14
3.9报警电路图 15
3.10温度补偿电路 16
4.超声波汽车倒车测距仪软件件设计 18
4.1系统软件实现 18
4.2主程序设计代码 18
4.2.1主程序设计 18
4.2.2串口函数 24
4.3超声波测距模块子程序设计 25
4.3.1超声波测距模块子程序设计 25
4.3.2数据处理子程序设计 26
4.4报警程序设计 27
5.电路调试及误差分析 31
5.1电路的调试 31
5.2系统的误差分析 31
5.2.1声速引起的误差 31
5.2.2单片机时间分辨率的影响 32
结论 33
参考文献 34
致谢 35
附1.程序代码 36
1.绪论
1.1课题的目的和意义
现在的中国不像过去那么的贫穷，已经发展为经济大国，经济还会不断的高速发展，因此会造成一个非常严重的问题：老百姓有钱了，为了方便就会买私家车，这样交通运输车辆就会随着这一现象不断地增多，产生的交通问题就会越多。因此交通问题越来越被人们和国家所关注。汽车在倒车时发生事故的次数远高于汽车前进时发生事故的次数，经过人们的研究发现几点原因：汽车倒车后视镜有死角、驾驶员在目测距离时有误差和视线比较模糊。汽车倒车事故会对自己的车和其他人的财物和生命造成威胁，如果碰到了儿童和老人，那结果更是无法想象。为了降低这种事故的发生次数，人们开始专门为汽车倒车设计汽车倒车测距仪。人们经过大量的调查研究，发现绝大部分非职业汽车驾驶员都希望自己的爱车后部有一双能看见汽车尾部障碍物的“后视眼”。超声波汽车倒车雷达的研发成功，解决了汽车驾驶人员的困扰，大幅度的降低了倒车事故的发生。
汽车倒车测距仪是一个由单片机控制的汽车倒车安全辅助装置。该测距仪将单片机的控制及数据处理功能，与超声波的测距技术、传感器技术相结合，能够测量并显示车辆后部障碍物离车辆的具体距离，同时还会发出间歇的“嘟嘟”声来提醒驾驶员，“嘟嘟”声的时间间隔会随这障碍物离汽车后面距离的缩小而变短，也就是说距离越短，“嘟嘟”声越急促。这样，驾驶员可以通过看到的显示距离，也可以凭自己听到“嘟嘟”声的快慢来判断汽车后面障碍物离汽车的远近，这样大大解决了视野死角和视线模糊的问题，提高了汽车驾驶的安全性。
1.2国内发展的现状
目前我国的汽车倒车测距的相关技术还是比较落后的，汽车倒车辅助系统绝大部分仍停留在语音报警或者图像显示的技术上。最近几年借助GPS屏幕的功能，将连接在汽车后部的摄像头所拍到的画面传送给驾驶员分析从而大大提高了汽车倒车的安全性。但是这一类的产品有一个缺点，就是对距离信息无法感知。而在国外，如美国、德国、日本等发达国家在汽车倒车测距技术是比较成熟的，远远超过我国，排在世界的前列。这是因为他们的汽车信息化技术起步的比较早，而且在半导体和微电子方面的技术也有相当高的水平。汽车装上了超声波倒车雷达的停车导航系统，这样汽车在倒车时，就能够非常安全准确地倒车。此系统主要由超声波发射模块、超声波接收模块、声光报警电路、显示模块四部分构成。由于汽车倒车测距技术能够大大减少汽车倒车带来的诸多问题，因此，国外国内都在研究这一先进的技术，来帮助汽车驾驶员对影响交通安全的人、车、路环境进行严格的监控，在紧急情况下由该系统主动干涉驾驶操纵、帮助驾驶员进行应急处理、防止汽车发生碰撞，从而导致双方财产的损失。
1.3研究内容及论文构成
单片机是利用超声波测距模块对障碍物与汽车后面之间的距离进行检测。对超过规定距离发出报警。该系统以微控制器为核心，外围电路由超声波发射模块、超声波接收模块、声光报警电路、显示模块四部分组成。驾驶员在挂汽车倒车档后，该系统会自动启动，超声波发送模块向汽车后面发射40kHz的超声波信号，经过障碍物的反射，由超声波接收模块接收，然后对信号进行放大和比较，单片机将此信号送入显示模块，同时触发报警电路，发出同步“嘟嘟”声提示，当汽车尾部与障碍物之间的距离小于1m、0.3m时，发出不同的报警声，提醒驾驶员停车。
该论文的构成主要由以下几个部分组成：
第1章为绪论。包括课题研究的目的、意义和国内外发展状况。
第2章课题解决思路或实验方法。包括方案的选择、方案的实现和采用的方法、手段。
第3章为超声波汽车倒车测距仪软硬件设计。包括超声波的介绍（超声波的含义、超声波的特点、超声效应、超声波的应用）、超声波传感器的介绍（超声波传感器的性能指标、超声波传感器的应用、超声波传感器的检测方法）、单片机的介绍（单片机的定义、单片机的特点、单片机的应用和AT89C51单片机的介绍）、单片机的系统硬件框架设计、时钟电路设计、超声波发射电路图、超声波接收电路图、温度补偿电路、显示电路图和报警电路图。
第4章为超声波汽车倒车测距仪软件设计。包括系统软件实现、主程序设计代码（主程序设计、串口函数）、超声波测距模块子程序设计（超声波测距模块子程序设计、数据处理子程序设计）和报警程序设计。
第5章为电路调试及误差分析。包括电路调试和系统误差分析（声速引起的误差、单片机时间分辨率的影响）。
2.汽车倒车仪设计方案的实现
2.1方案的选择
目前普遍使用的测距传感器，主要有红外传感器、激光传感器、超声波传感器。因此有以下三种方案可以参考：
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