基于AT89S52单片机汽车超声波倒车雷达测距系统的设计
基于AT89S52单片机汽车超声波倒车雷达测距系统的设计[20200128190816]
摘 要
随着私家车的渐渐普及，交通问题使我们不得不面对的一个问题。在拥挤嘈杂的停车场怎么才能把车后面的信息快速准确地传递给自己，恐怕这是所有司机朋友在停车场最关心的问题了，所以一款基于解决这问题的科技应运而生。汽车超声波雷达倒车测距系统可以快速地把在倒车时车后面的情况传到驾驶室里，形成直观的数据，从而帮助司机很好地知道自己车后面的情况，保证了自己的爱车，更保重了自己的人身安全！
该设计是基于AT89S52单片机为核心的一款超声波测距系统设计，它以低成本、高精度、微型化迅速占领了市场，成为大众的厚爱。整个电路采用模块化设计，其中包括主程序、预置子程序、发射子程序、接受子程序、显示子程序等模块，并通过硬件和软件实现各个功能的模块。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S52；超声波；测距
目录
一 绪论 1
（一）设计的目的 1
（二）设计的意义 1
二 超声波测距系统测距原理与超声波传感器 2
（一）认识超声波与超声波测距原理的简单介绍 2
（二）超声波传感器 2
三 课题的方案设计与论证 4
（一）系统整体方案设计 4
（二） 系统整体方案的论证 4
四 系统硬件设计 5
（一）超声波测距原理框架图 5
（二）AT89S52单片机的功能介绍 5
（三） 超声波发射电路的设计 7
（四）超声波接收电路的设计 7
（五）单片机最小系统 9
（六）时钟信号电路 10
（七）显示电路 11
（八）复位电路 12
（九）报警电路 12
五 系统软件的设计 14
六 系统的软硬件的调试 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
附 录 20
附录一 20
附录二 21
二 超声波测距系统测距原理与超声波传感器
（一）认识超声波与超声波测距原理的简单介绍
超声波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
超声波的优点：①它的穿透性十分强而且不易破坏物体，频率在两万赫兹以上并不会影响人们的生活；②是它的传播速度是非常快的，和声音的传播速度是一样的，常温下是每秒340米；③它在传播时方向性强，能量不易分散；④超声波可以在不同介质中传播，传播的距离也很远。通过我们的总结可以发现，超声波可以很好地“帮助”司机更迅速地看清后面的情况，而且反馈回来的信号不会被分散。但是超声波也有一些缺点，就是温度对它的传播速度会有一些影响，如果对测距要求很高的的话，则可通过改变硬件电路增加温度补偿的方法或者在硬件电路基本不变的情况下，通过软件改进算法的方法来加以校正。如果环境温度变化显著，则必须考虑温度补偿问题了。
温度补偿：般情况下，利用v=331+0.60T进行温度补偿，以适应不同温度下的工作要求。表2给出补偿后声速与温度的关系。可以看出，0℃以下时声速值完全吻合；0℃以上最大误差不超过5％。（超声波传播速度与温度的关系见表一）
从发射源头发射超声波，超声波在传播过程中如果碰到物体的物体，它会立刻返程回来，经历的时间我们用T表示，而常温下速度是340M/S，那么发射源头到被测物体之间的距离S=340T/2M。但是这是建立在车辆和被测物体全部是静止的情况下得出的结论，显示情况会是怎么样呢？现实中的肯定不全是静止的，但是当汽车在泊车的时候显然距离后面的物体不会太远，而且当时车子的移动速度也不会太快，就是测量时有误差也会变得十分小了。
表1 声速与温度的关系图
温度（摄氏度） -30 -20 -10 0 10
声速（米/秒） 313 319 325 323 338
（二）超声波传感器
超声波传感器主要有电致伸缩和磁致伸缩两类，电致伸缩采用双压电陶瓷晶片制成，具有可逆特性。
压电陶瓷片具有如下特性：当在其两端加上大小和方向不断变化的交流电压时，就会产生“压电效应”，使压电陶瓷也产生机械变形，这种机械变形的大小以及方向与外加电压的大小和方向成正。也就是说，若在压电晶片两边加以频率为的交流电电压时，它就会产生同频率的机械振动，这种机械振动推动空气的张弛，当落在音频范围内时便会发出声音。反之，如果由超声波机械振动作用于陶瓷片使其发生微小的形变时，那么压电晶片也会产生与振动频率相同的微弱的交流信号。
超声波传感器结构如下：
三 课题的方案设计与论证
（一）系统整体方案设计
本系统的设计思想是采用以AT89S52单片机为核心，来设计一种低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。
超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔，利用Ｓ＝CT/2就可以算出距离，再在LED上显示出来。当然还可以设置若干个键，以用来控制电路的工作状态。先知的最大可测距离存在有四个因素：超声波幅度，反射面质地，反射面和入射波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度，接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可能距离。
根据设计要求并综合各方面因素，采用AT89S52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号可以采用单片机的定时器和计数器来完成。
图3模仿真实汽车雷达报警系统原理框图
（二） 系统整体方案的论证
通过发射超声波和接收超声波可以准确地计算出自己的车辆到该物体的距离，利用超声波测距放置在汽车后面的测距方法又有这样两种，一种是放置两个端口，一个端口发射，另一个端口接收；另一种是利用一个端口发射，在发射的过程中若遇到障碍物再反射回来，由自己的接收装置接收。而在本设计中利用的是第二种。
超声波在空气中传播时，其能量的衰减与距离成正比，即距离越近信号越强，距离越远信号越弱。当然，不同接受探头的输出信号强度存在差异。由于输入信号的范围较大，对放大的增益提出了两个要求：一是放大增益要大，以适应小信号时的需要；二是放大增益要变化，以适应信号变化范围大的需要。
摘 要
随着私家车的渐渐普及，交通问题使我们不得不面对的一个问题。在拥挤嘈杂的停车场怎么才能把车后面的信息快速准确地传递给自己，恐怕这是所有司机朋友在停车场最关心的问题了，所以一款基于解决这问题的科技应运而生。汽车超声波雷达倒车测距系统可以快速地把在倒车时车后面的情况传到驾驶室里，形成直观的数据，从而帮助司机很好地知道自己车后面的情况，保证了自己的爱车，更保重了自己的人身安全！
该设计是基于AT89S52单片机为核心的一款超声波测距系统设计，它以低成本、高精度、微型化迅速占领了市场，成为大众的厚爱。整个电路采用模块化设计，其中包括主程序、预置子程序、发射子程序、接受子程序、显示子程序等模块，并通过硬件和软件实现各个功能的模块。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89S52；超声波；测距
目录
一 绪论 1
（一）设计的目的 1
（二）设计的意义 1
二 超声波测距系统测距原理与超声波传感器 2
（一）认识超声波与超声波测距原理的简单介绍 2
（二）超声波传感器 2
三 课题的方案设计与论证 4
（一）系统整体方案设计 4
（二） 系统整体方案的论证 4
四 系统硬件设计 5
（一）超声波测距原理框架图 5
（二）AT89S52单片机的功能介绍 5
（三） 超声波发射电路的设计 7
（四）超声波接收电路的设计 7
（五）单片机最小系统 9
（六）时钟信号电路 10
（七）显示电路 11
（八）复位电路 12
（九）报警电路 12
五 系统软件的设计 14
六 系统的软硬件的调试 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
附 录 20
附录一 20
附录二 21
二 超声波测距系统测距原理与超声波传感器
（一）认识超声波与超声波测距原理的简单介绍
超声波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。
超声波的优点：①它的穿透性十分强而且不易破坏物体，频率在两万赫兹以上并不会影响人们的生活；②是它的传播速度是非常快的，和声音的传播速度是一样的，常温下是每秒340米；③它在传播时方向性强，能量不易分散；④超声波可以在不同介质中传播，传播的距离也很远。通过我们的总结可以发现，超声波可以很好地“帮助”司机更迅速地看清后面的情况，而且反馈回来的信号不会被分散。但是超声波也有一些缺点，就是温度对它的传播速度会有一些影响，如果对测距要求很高的的话，则可通过改变硬件电路增加温度补偿的方法或者在硬件电路基本不变的情况下，通过软件改进算法的方法来加以校正。如果环境温度变化显著，则必须考虑温度补偿问题了。
温度补偿：般情况下，利用v=331+0.60T进行温度补偿，以适应不同温度下的工作要求。表2给出补偿后声速与温度的关系。可以看出，0℃以下时声速值完全吻合；0℃以上最大误差不超过5％。（超声波传播速度与温度的关系见表一）
从发射源头发射超声波，超声波在传播过程中如果碰到物体的物体，它会立刻返程回来，经历的时间我们用T表示，而常温下速度是340M/S，那么发射源头到被测物体之间的距离S=340T/2M。但是这是建立在车辆和被测物体全部是静止的情况下得出的结论，显示情况会是怎么样呢？现实中的肯定不全是静止的，但是当汽车在泊车的时候显然距离后面的物体不会太远，而且当时车子的移动速度也不会太快，就是测量时有误差也会变得十分小了。
表1 声速与温度的关系图
温度（摄氏度） -30 -20 -10 0 10
声速（米/秒） 313 319 325 323 338
（二）超声波传感器
超声波传感器主要有电致伸缩和磁致伸缩两类，电致伸缩采用双压电陶瓷晶片制成，具有可逆特性。
压电陶瓷片具有如下特性：当在其两端加上大小和方向不断变化的交流电压时，就会产生“压电效应”，使压电陶瓷也产生机械变形，这种机械变形的大小以及方向与外加电压的大小和方向成正。也就是说，若在压电晶片两边加以频率为的交流电电压时，它就会产生同频率的机械振动，这种机械振动推动空气的张弛，当落在音频范围内时便会发出声音。反之，如果由超声波机械振动作用于陶瓷片使其发生微小的形变时，那么压电晶片也会产生与振动频率相同的微弱的交流信号。
超声波传感器结构如下：
三 课题的方案设计与论证
（一）系统整体方案设计
本系统的设计思想是采用以AT89S52单片机为核心，来设计一种低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。
超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔，利用Ｓ＝CT/2就可以算出距离，再在LED上显示出来。当然还可以设置若干个键，以用来控制电路的工作状态。先知的最大可测距离存在有四个因素：超声波幅度，反射面质地，反射面和入射波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度，接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可能距离。
根据设计要求并综合各方面因素，采用AT89S52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号可以采用单片机的定时器和计数器来完成。
图3模仿真实汽车雷达报警系统原理框图
（二） 系统整体方案的论证
通过发射超声波和接收超声波可以准确地计算出自己的车辆到该物体的距离，利用超声波测距放置在汽车后面的测距方法又有这样两种，一种是放置两个端口，一个端口发射，另一个端口接收；另一种是利用一个端口发射，在发射的过程中若遇到障碍物再反射回来，由自己的接收装置接收。而在本设计中利用的是第二种。
超声波在空气中传播时，其能量的衰减与距离成正比，即距离越近信号越强，距离越远信号越弱。当然，不同接受探头的输出信号强度存在差异。由于输入信号的范围较大，对放大的增益提出了两个要求：一是放大增益要大，以适应小信号时的需要；二是放大增益要变化，以适应信号变化范围大的需要。
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