智能型汽车防撞报警器的设计软件系统设计
目 录
1 引言 1
1.1 倒车雷达研究的背景和意义1
1.2 倒车雷达的现状1
1.3 论文主要内容和章节安排2
2 超声波测距原理 3
2.1 超声波及其特性3
2.2 超声波传感器介绍 3
2.2.1 超声波传感器结构 4
2.2.2 超声波传感器特性 4
2.3 超声测距原理及其实现5
3 单片机超声波测距系统构想 5
3.1 超声波测距系统总体方案5
3.2 系统主要参数分析6
3.2.1 传感器指向角6
3.2.2 测距仪的工作频率6
3.2.3 发射脉冲宽度7
3.2.4 声速7
3.2.5 测量盲区7
3.3 系统的组成特点及功能8
4 单片机智能型汽车防撞报警器各组成单元方案设计 8
4.1 发射接收单元设计8
4.2 显示报警单元设计9
4.2.1 显示单元设计9
4.3 单片机时钟电路设计10
4.4 单片机复位电路设计10
4.4.1 复位操作10
4.4.2 复位信号及其产生11
4.4.3 复位方式11
4.5 单片机稳压电源电路设计12
5 系统硬件组成及功能的实现12
5.1 单片机硬件介绍12
5.1.1 单片机AT89C52介绍13
5.2 LCD1602液晶显示器15
5.2.1 LCD1602模 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
块的结构15
5.2.2 LCD1602与单片机的链接方式16
5.3 HC—SR04超声波测距模块17
6 系统软件设计19
6.1 主程序19
6.2 超声波接收子程序和超声波接收中断程序21
6.3 显示报警程序设计21
6.4 距离计算子程序设计23
7 仿真和调试 23
7.1 Proteus仿真23
7.2 硬件调试25
7.3 软件调试26
8 系统误差分析及完善28
8.1 系统产生误差的原因28
8.1.1 温度对超声声速的影响28
8.1.2 回波检测对时间测量的影响29
8.1.3 超声传感器所加脉冲电压对测量范围和精度的影响29
8.2 完善方案30
结论 31
致谢 32
参考文献33
附录A 本设计的源程序 34
图1 本设计原理图45
1 引言
社会的稳步发展，科学的不断探索，也给人类的生活方式带来了日新月异的变化。汽车、火车、飞机等交通工具逐渐代替原有的马车、轮船，成为当今社会的主流代步工具。然而，汽车拥有量的增加也相应的导致了交通事故的频发，在这些交通事故中由于倒车而导致的事故发生率一直比较高，这个问题引起了社会民众广泛关注和政府相关负责单位的高度重视。为了应对这一问题，经过不懈努力，研发出了专门给汽车倒车提供参考的只能报警系统，该系统可以有效解决驾驶人员因视线受阻等原因而产生的撞击事故，能够有效的防止倒车事故的发生。
本设计（论文）研究的内容是以AT89C52单片机为核心，考虑超声波的特点，并将其运用到设计中，将超声波测量距离系统和AT89C52有机结合，研发出一种能够告警的倒车防撞系统。该系统能够在汽车倒车过程中利用发射出的超声波，经过发射、反射等过程，通过公式计算，得出车与障碍物之间的距离并通过LED显示出来，当车和障碍物之间的距离达到安全距离时发出语音报警提醒驾驶人员谨慎操作。
1.1 倒车雷达研究的背景和意义
有数据表明，本世纪头十年，全球汽车预计达到十几亿辆。据相关部门数据统计显示，2009年我国累计生产汽车一千三百七十九万辆，同比增长百分之四十八；销售汽车一千三百六十四万辆，同比增长百分之四十六，上述数据说明了中国的汽车市场是拥有勃勃生机和经济前景的。有数据显示，我国家庭小轿车每年的增长速度保持在百分之二十左右。交通安全等一系列问题也因为小轿车拥有量的增加而变得越发尖锐。倒车镜存在观察盲区、驾驶人员眼睛观察的距离不准确、视线受阻等都可能导致倒车事故的发生。倒车事故一旦发生，会给车主带来许多麻烦，同时受害者极其家庭也会遭受巨大打击。正是基于这样的担忧，可以为汽车倒车提供参考的防撞报警装置（倒车雷达）被提上了研发日程。倒车雷达可以让驾驶人员放心操作，减低了倒车事故的发生的几率。
1.2 倒车雷达的现状
能够感知信息、动态运行时进行辨别、运用自动控制的方法来提高汽车行驶过程中的主动安全性能，是现阶段先进汽车控制与安全体系（AVCSS）研究的核心内容。
日本作为汽车研发生产大国，各大汽车研发供应商都在努力进行新型安全汽车技术研究与开发工作，而且已取得了令人瞩目的成就。丰田汽车制造商将毫米波雷达与CCD摄像机结合在一起，有效的实现对本车的距离动态监测功能，两车距离一旦小于安全行驶距离，系统就会发出告警信号，驾驶人员就可以采取相应的安全操作，可以避免事故的发生。日产汽车研发供应商使用紧急制动劝告系统，运用先进的车距监测体系对跟车距离实行动态监控，行驶过程中发生紧急事故需要减速或制动时，系统驱动制动灯自行点亮向驾驶人员发出告警信号，与此同时系统还对驾驶踏板的状态进行监测，紧急情况下，系统将触发汽车的自动制动系统使行车速度立即下降；本田集团研究开发了一种能够发射扇形激光束的雷达传感器，车辆在弯道行使也能准确的采集到本车的运行数据，当本车与前方汽车或障碍物的距离无法再继续行驶时，如果驾驶人员依然保持原有状态，蜂鸣器便发出告警信号。
同国外发达国家相比，我国汽车防撞报警系统的研究开发起步较晚，水平相对落后。近距离防撞报警装置现已在车辆上安装使用，眼下我国自行研发生产的中远距离测量仪器的合格率太低，具体表现在测距误差大，最远测量距离小，根本无法再高速公路上行驶时使用，研发此类产品的技术还需要进一步提升。
为了最大程度的减少倒车事故给社会带来的不良影响，各国都在努力研究改进防撞报警装置。经过了几代人的共同努力，不管从结构上，还是从性能上，防撞报警系统的品质升华都是有目共睹的。
超声波具有以下四个基本特性：
1.束射特性 超声波的波长较短，可以集中到一起成为一束射线。
2.吸收特性 超声波在空气、液体和固体介质中均会被吸收。按照吸收程度分，空气>液体>固体。
现实应用的时候，我们可以把压电晶片表面上的每一个小点看成是一个振荡脉冲，向外辐射半球面波（子波），尽管这些子波没有明确的目的指向，但是这些子波迭加的衍射指向性很强。
2. 温度特性
3.2 系统主要参数分析
本设计（论文）所研究的系统主要参数有传感器的指向角、测量距离的工作频率、声音的传播速度、脉冲宽度、测量盲区等，下面将对各个主要参数做简单的阐述。
1 引言 1
1.1 倒车雷达研究的背景和意义1
1.2 倒车雷达的现状1
1.3 论文主要内容和章节安排2
2 超声波测距原理 3
2.1 超声波及其特性3
2.2 超声波传感器介绍 3
2.2.1 超声波传感器结构 4
2.2.2 超声波传感器特性 4
2.3 超声测距原理及其实现5
3 单片机超声波测距系统构想 5
3.1 超声波测距系统总体方案5
3.2 系统主要参数分析6
3.2.1 传感器指向角6
3.2.2 测距仪的工作频率6
3.2.3 发射脉冲宽度7
3.2.4 声速7
3.2.5 测量盲区7
3.3 系统的组成特点及功能8
4 单片机智能型汽车防撞报警器各组成单元方案设计 8
4.1 发射接收单元设计8
4.2 显示报警单元设计9
4.2.1 显示单元设计9
4.3 单片机时钟电路设计10
4.4 单片机复位电路设计10
4.4.1 复位操作10
4.4.2 复位信号及其产生11
4.4.3 复位方式11
4.5 单片机稳压电源电路设计12
5 系统硬件组成及功能的实现12
5.1 单片机硬件介绍12
5.1.1 单片机AT89C52介绍13
5.2 LCD1602液晶显示器15
5.2.1 LCD1602模 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
块的结构15
5.2.2 LCD1602与单片机的链接方式16
5.3 HC—SR04超声波测距模块17
6 系统软件设计19
6.1 主程序19
6.2 超声波接收子程序和超声波接收中断程序21
6.3 显示报警程序设计21
6.4 距离计算子程序设计23
7 仿真和调试 23
7.1 Proteus仿真23
7.2 硬件调试25
7.3 软件调试26
8 系统误差分析及完善28
8.1 系统产生误差的原因28
8.1.1 温度对超声声速的影响28
8.1.2 回波检测对时间测量的影响29
8.1.3 超声传感器所加脉冲电压对测量范围和精度的影响29
8.2 完善方案30
结论 31
致谢 32
参考文献33
附录A 本设计的源程序 34
图1 本设计原理图45
1 引言
社会的稳步发展，科学的不断探索，也给人类的生活方式带来了日新月异的变化。汽车、火车、飞机等交通工具逐渐代替原有的马车、轮船，成为当今社会的主流代步工具。然而，汽车拥有量的增加也相应的导致了交通事故的频发，在这些交通事故中由于倒车而导致的事故发生率一直比较高，这个问题引起了社会民众广泛关注和政府相关负责单位的高度重视。为了应对这一问题，经过不懈努力，研发出了专门给汽车倒车提供参考的只能报警系统，该系统可以有效解决驾驶人员因视线受阻等原因而产生的撞击事故，能够有效的防止倒车事故的发生。
本设计（论文）研究的内容是以AT89C52单片机为核心，考虑超声波的特点，并将其运用到设计中，将超声波测量距离系统和AT89C52有机结合，研发出一种能够告警的倒车防撞系统。该系统能够在汽车倒车过程中利用发射出的超声波，经过发射、反射等过程，通过公式计算，得出车与障碍物之间的距离并通过LED显示出来，当车和障碍物之间的距离达到安全距离时发出语音报警提醒驾驶人员谨慎操作。
1.1 倒车雷达研究的背景和意义
有数据表明，本世纪头十年，全球汽车预计达到十几亿辆。据相关部门数据统计显示，2009年我国累计生产汽车一千三百七十九万辆，同比增长百分之四十八；销售汽车一千三百六十四万辆，同比增长百分之四十六，上述数据说明了中国的汽车市场是拥有勃勃生机和经济前景的。有数据显示，我国家庭小轿车每年的增长速度保持在百分之二十左右。交通安全等一系列问题也因为小轿车拥有量的增加而变得越发尖锐。倒车镜存在观察盲区、驾驶人员眼睛观察的距离不准确、视线受阻等都可能导致倒车事故的发生。倒车事故一旦发生，会给车主带来许多麻烦，同时受害者极其家庭也会遭受巨大打击。正是基于这样的担忧，可以为汽车倒车提供参考的防撞报警装置（倒车雷达）被提上了研发日程。倒车雷达可以让驾驶人员放心操作，减低了倒车事故的发生的几率。
1.2 倒车雷达的现状
能够感知信息、动态运行时进行辨别、运用自动控制的方法来提高汽车行驶过程中的主动安全性能，是现阶段先进汽车控制与安全体系（AVCSS）研究的核心内容。
日本作为汽车研发生产大国，各大汽车研发供应商都在努力进行新型安全汽车技术研究与开发工作，而且已取得了令人瞩目的成就。丰田汽车制造商将毫米波雷达与CCD摄像机结合在一起，有效的实现对本车的距离动态监测功能，两车距离一旦小于安全行驶距离，系统就会发出告警信号，驾驶人员就可以采取相应的安全操作，可以避免事故的发生。日产汽车研发供应商使用紧急制动劝告系统，运用先进的车距监测体系对跟车距离实行动态监控，行驶过程中发生紧急事故需要减速或制动时，系统驱动制动灯自行点亮向驾驶人员发出告警信号，与此同时系统还对驾驶踏板的状态进行监测，紧急情况下，系统将触发汽车的自动制动系统使行车速度立即下降；本田集团研究开发了一种能够发射扇形激光束的雷达传感器，车辆在弯道行使也能准确的采集到本车的运行数据，当本车与前方汽车或障碍物的距离无法再继续行驶时，如果驾驶人员依然保持原有状态，蜂鸣器便发出告警信号。
同国外发达国家相比，我国汽车防撞报警系统的研究开发起步较晚，水平相对落后。近距离防撞报警装置现已在车辆上安装使用，眼下我国自行研发生产的中远距离测量仪器的合格率太低，具体表现在测距误差大，最远测量距离小，根本无法再高速公路上行驶时使用，研发此类产品的技术还需要进一步提升。
为了最大程度的减少倒车事故给社会带来的不良影响，各国都在努力研究改进防撞报警装置。经过了几代人的共同努力，不管从结构上，还是从性能上，防撞报警系统的品质升华都是有目共睹的。
超声波具有以下四个基本特性：
1.束射特性 超声波的波长较短，可以集中到一起成为一束射线。
2.吸收特性 超声波在空气、液体和固体介质中均会被吸收。按照吸收程度分，空气>液体>固体。
现实应用的时候，我们可以把压电晶片表面上的每一个小点看成是一个振荡脉冲，向外辐射半球面波（子波），尽管这些子波没有明确的目的指向，但是这些子波迭加的衍射指向性很强。
2. 温度特性
3.2 系统主要参数分析
本设计（论文）所研究的系统主要参数有传感器的指向角、测量距离的工作频率、声音的传播速度、脉冲宽度、测量盲区等，下面将对各个主要参数做简单的阐述。
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