AT89C51单片机汽车防撞系统的设计
AT89C51单片机汽车防撞系统的设计[20200131184041]
【摘要】
社会迅速发展，汽车逐渐成为中国百姓最主要的交通工具。当然在交通便利的同时，交通事故也越来越多，怎样避免大量的人身伤亡和经济损失是值得关注的问题，所以有必要设计出一种反应快，准确性高的汽车防撞系统.本文采用的超声波测距法，是比较常见的一种测距方法，主要介绍基于超声波测距法的一种汽车防撞系统。
本系统采用AT89C51单片机设计，结合超声波的特点，设计出一个具有模块化，软硬件结合、多面向特点的汽车报警系统。
本文先就总体方案进行设计，包括理论分析、绘制框图、描述单元电路原理，利用工具软件绘制原理图，接着进行系统电路的进一步设计以及完善。设计实际硬件电路中的元器件选择甚至的合理布线，本次原理图绘制采用的软件为protel绘图软件。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机超声波AT89C51
1、引 言 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题设计的意义 1
2、超声波原理介绍 2
2.1 超声波的基本理论 2
2.2 超声波的传播速度 2
2.3 超声波的物理性质 2
2.4 超声波传感器 2
3、 总体设计方案 3
3.1 设计总体思路概况 3
3.2 超声波报警系统方框图 3
3.3 超声波测距原理 3
4、硬件电路设计 5
4.1 AT89C51的功能特点 5
4.2 超声波发射装置的设计 6
4.3 超声波接收装置的设计 6
4.4 温度补偿电路 7
4.5 显示电路的设计 8
4.6 报警器的设计 9
5、 软件的设计 10
5.1 软件工作原理 10
5.2 主程序流程图 10
6、结束语 12
参考文献资料： 13
1、引 言
1.1 课题背景
2000年以来，社会和科技不断进步，公路交通设施不断健全密集，随着车量的迅速增加增多，各大城市都面临拥堵、车辆管理和车辆安全行驶的问题。于此相矛盾的是道路发展已远远不能满足车辆的需要，交通事故层出不穷，甚至很多城市的高架上也十分拥堵，已经影响到了城市交通安全。而各国政府的关注ITS（智能交通系统）是世界上最尖端的科学运输技术。汽车防撞系统作为ITS的发展的基础，对整个系统的成功有着明显的作用。传统上，汽车的安全技术，可以分为两个主要研究方向：主动安全性和被动安全性。主动安全技术，预防紧急事故，是汽车安全性研究的终极目标；被动安全技术，发生事故以后对车内人员的保护。被动安全技术相对简单，对它的研究明显更多，也取得更多的成果，比如安全气囊，防撞钢梁、ABS（防抱死系统）和独立悬挂系统等，以降低交通事故后驾乘人员危险系数。但汽车被动技术对车辆和人员的保护有限，并不能避免驾乘人员免受伤害。相比较，汽车主动安全技术能最大程度降低交通事故的发生，对它的研究显得更加重要。基于单片机的超声波测距系统就是汽车主动安全技术的一种。该系统能让一个汽车驾驶员提前从语音信号和显示频上获取相关的信息，比如可以检测车辆行驶周围的行人，围栏、车辆以及其他障碍物，及时发送危险信号，使得驾驶员有个提前的准备，有反应的时间，及时采取紧急措施，消除隐患，避免不必要的损失
1.2 课题设计的意义
随着社会不断发展，汽车这种交通工具的使用也越来越普遍，可也带来了很多让人头疼的问题，车辆不断不增多时，交通事故的频繁发生，所以导致了大量人员伤亡和财产的损失
分析公路交通事故我们可以知道，驾驶员反应不及所引起的车祸事故超过80%的，65%以上的车辆相撞属于追尾相撞，35%属于侧面相撞。梅赛德斯-奔驰汽车公司对各类交通事故做出研究的结论是：如果驾驶员要想避免绝大多数的交通事故，就需要其在事故发生前做好应对的准备。
碰撞警告自动测量技术也因此而出现，其中非接触式测量技术的发展更是重中之重。就当人们在物理学领域掌握超声电子技术后，使得非接触式测量变成现实，现在利用超声波技术来进行距离的测量已经非常广泛，特别是和其他技术相结合以后，超声波测距越来越成为汽车必不可少的一种装备。
超声波具有在传播中能量损耗小，传播距离远，使用效果好等特点。使用超声波测距更加便捷，计算方便，测量精度好，用于实时控制或者实现工业测量。超声波测距正是利用音频波信号反射原理，音频波在空气中传播，不与其他介质相接触。
和红外线测距技术等其他技术相比，超声波测距受到的影响更为微小，这也是它保持高准确率的主要原因。并且，相对于其它测量技术，超声波测距设备更加简单实用。
2、超声波原理介绍
2.1 超声波的基本理论
超声是一个在物理学，电子学，机械和材料科学为基础，企业必须使用的共性技术。在国民经济中的技术，提高产品质量，确保生产安全和设备安全运行，降低生产成本，提高生产效率，尤其是有潜力。因此，我们的研究超声波尤为活跃。
2.2 超声波的传播速度
介质中的超声波在传播时又分为横波，纵波和表面波。只能在固体中传播的波称之为横波，能在固体液体中和气体中传播的波称之为纵波，随深度的增加其衰减速度也在迅速增加的波表面波。其中纵波形式的超声波更为常用。频率越高的超声波与光波有更多的相似特性。
超声波的传播速度同样也受到介质密度和弹性特性的影响。
2.3 超声波的物理性质
(1) 超声波的反射和折射
如果超声波传播到两种介质特性不同的平面上时，其中有部分被反射；而另一部分透射过界面，在相邻的介质里继续传播；这样的两种情况称之为超声波的反射和折射。
(2)超声波的衰减
超声波在传播过程中，其声强和声压各系数会衰减。
(3)超声波的干涉
若几个声波在同种介质中传播，所产生的现象就是波的干涉现象。
2．4 超声波传感器
为了方便利用超声波给人们的生活，科研机构已经做了很多的超声波传感器。超声波传感器的超声波的频率范围内的声信号或外部声学信号转换成电信号的开关装置的一个交变的电信号转换成。
传播过程中遇到障碍物的超声波信号会产生光波折射，而接收换能器进行接收传播回来信号。
3、 总体设计方案
3．1 设计总体思路概况
汽车防撞报警系统是利用超声波发射和接收时，由定时器计时，测量超声波从发射器到障碍物反射回来的时间，然后计算出汽车与旁边障碍物的距离。(附录一为总电路图)
整个系统由软件部分和硬件部分组成。软件部分主要有主程序以及诸如数码显示在内的子程序等。
在硬件部分，则根据实际的需求，主要由集成电路构成。外围元件比如电容等比较少，所以专科生完全有能力进行调试。元器件的选用则要根据实际情况，比如测量距离等，通过调整元器件来使得超声防撞报警系统具备适合灵敏度和一定的抗干扰能力。
3．2 超声波报警系统方框图
控制系统方框图如3-1所示。该系统由单片机AT89C51控制，整个系统由超声波接收、超声波发射、温度传感器、距离显示和报警器部分组成，由超声波发射和接收部分得到障碍物相距的距离，当距离达到某个极限参数时，报警器就发出蜂鸣声，提醒驾驶员避开障碍物。
图3-1控制系统方框图
3．3 超声波测距原理
通过检测超声波从发射起一直到接收回来的时间差T,按照公式 ,计算障碍物与汽车之间的距离。S是为距离,C是超声波传播速度，T为发射到接收到超声波所用时间。因为传播速度受到温度的影响，所以要用其他方法来提高精度。表3-1中列出了超声波声速对应于温度的变化情况。
表3-1超声波波速与温度的关系表
超声波报警系统原理图如框图3-2所示。
图3-2 超声波测距原理图
4、硬件电路设计
4.1 AT89C51的功能特点
AT89C51控制器外形及引脚排列如图4-1所示。
图4-1 AT89C51控制器
AT89C51有两种软件可选的节电模式：空闲模式和掉电模式工作。当在空闲模式时，CPU处于睡眠状态，但其他内部组件芯片继续工作，但片上RAM和所有特殊功能寄存器在空闲模式下的内容被保留。。
AT89C51为许多设备制造商提供了一个非常灵活和成本效益的解决方案。微控制器的片上资源的充分利用，使我们可以在较少使用外围电路的情况下完成超声波的障碍物测距。
4.2 超声波发射装置的设计
如图4-2所示，整个超声波发射部分包括：超声波产生电路和超声波发射器两部分组成。
【摘要】
社会迅速发展，汽车逐渐成为中国百姓最主要的交通工具。当然在交通便利的同时，交通事故也越来越多，怎样避免大量的人身伤亡和经济损失是值得关注的问题，所以有必要设计出一种反应快，准确性高的汽车防撞系统.本文采用的超声波测距法，是比较常见的一种测距方法，主要介绍基于超声波测距法的一种汽车防撞系统。
本系统采用AT89C51单片机设计，结合超声波的特点，设计出一个具有模块化，软硬件结合、多面向特点的汽车报警系统。
本文先就总体方案进行设计，包括理论分析、绘制框图、描述单元电路原理，利用工具软件绘制原理图，接着进行系统电路的进一步设计以及完善。设计实际硬件电路中的元器件选择甚至的合理布线，本次原理图绘制采用的软件为protel绘图软件。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机超声波AT89C51
1、引 言 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题设计的意义 1
2、超声波原理介绍 2
2.1 超声波的基本理论 2
2.2 超声波的传播速度 2
2.3 超声波的物理性质 2
2.4 超声波传感器 2
3、 总体设计方案 3
3.1 设计总体思路概况 3
3.2 超声波报警系统方框图 3
3.3 超声波测距原理 3
4、硬件电路设计 5
4.1 AT89C51的功能特点 5
4.2 超声波发射装置的设计 6
4.3 超声波接收装置的设计 6
4.4 温度补偿电路 7
4.5 显示电路的设计 8
4.6 报警器的设计 9
5、 软件的设计 10
5.1 软件工作原理 10
5.2 主程序流程图 10
6、结束语 12
参考文献资料： 13
1、引 言
1.1 课题背景
2000年以来，社会和科技不断进步，公路交通设施不断健全密集，随着车量的迅速增加增多，各大城市都面临拥堵、车辆管理和车辆安全行驶的问题。于此相矛盾的是道路发展已远远不能满足车辆的需要，交通事故层出不穷，甚至很多城市的高架上也十分拥堵，已经影响到了城市交通安全。而各国政府的关注ITS（智能交通系统）是世界上最尖端的科学运输技术。汽车防撞系统作为ITS的发展的基础，对整个系统的成功有着明显的作用。传统上，汽车的安全技术，可以分为两个主要研究方向：主动安全性和被动安全性。主动安全技术，预防紧急事故，是汽车安全性研究的终极目标；被动安全技术，发生事故以后对车内人员的保护。被动安全技术相对简单，对它的研究明显更多，也取得更多的成果，比如安全气囊，防撞钢梁、ABS（防抱死系统）和独立悬挂系统等，以降低交通事故后驾乘人员危险系数。但汽车被动技术对车辆和人员的保护有限，并不能避免驾乘人员免受伤害。相比较，汽车主动安全技术能最大程度降低交通事故的发生，对它的研究显得更加重要。基于单片机的超声波测距系统就是汽车主动安全技术的一种。该系统能让一个汽车驾驶员提前从语音信号和显示频上获取相关的信息，比如可以检测车辆行驶周围的行人，围栏、车辆以及其他障碍物，及时发送危险信号，使得驾驶员有个提前的准备，有反应的时间，及时采取紧急措施，消除隐患，避免不必要的损失
1.2 课题设计的意义
随着社会不断发展，汽车这种交通工具的使用也越来越普遍，可也带来了很多让人头疼的问题，车辆不断不增多时，交通事故的频繁发生，所以导致了大量人员伤亡和财产的损失
分析公路交通事故我们可以知道，驾驶员反应不及所引起的车祸事故超过80%的，65%以上的车辆相撞属于追尾相撞，35%属于侧面相撞。梅赛德斯-奔驰汽车公司对各类交通事故做出研究的结论是：如果驾驶员要想避免绝大多数的交通事故，就需要其在事故发生前做好应对的准备。
碰撞警告自动测量技术也因此而出现，其中非接触式测量技术的发展更是重中之重。就当人们在物理学领域掌握超声电子技术后，使得非接触式测量变成现实，现在利用超声波技术来进行距离的测量已经非常广泛，特别是和其他技术相结合以后，超声波测距越来越成为汽车必不可少的一种装备。
超声波具有在传播中能量损耗小，传播距离远，使用效果好等特点。使用超声波测距更加便捷，计算方便，测量精度好，用于实时控制或者实现工业测量。超声波测距正是利用音频波信号反射原理，音频波在空气中传播，不与其他介质相接触。
和红外线测距技术等其他技术相比，超声波测距受到的影响更为微小，这也是它保持高准确率的主要原因。并且，相对于其它测量技术，超声波测距设备更加简单实用。
2、超声波原理介绍
2.1 超声波的基本理论
超声是一个在物理学，电子学，机械和材料科学为基础，企业必须使用的共性技术。在国民经济中的技术，提高产品质量，确保生产安全和设备安全运行，降低生产成本，提高生产效率，尤其是有潜力。因此，我们的研究超声波尤为活跃。
2.2 超声波的传播速度
介质中的超声波在传播时又分为横波，纵波和表面波。只能在固体中传播的波称之为横波，能在固体液体中和气体中传播的波称之为纵波，随深度的增加其衰减速度也在迅速增加的波表面波。其中纵波形式的超声波更为常用。频率越高的超声波与光波有更多的相似特性。
超声波的传播速度同样也受到介质密度和弹性特性的影响。
2.3 超声波的物理性质
(1) 超声波的反射和折射
如果超声波传播到两种介质特性不同的平面上时，其中有部分被反射；而另一部分透射过界面，在相邻的介质里继续传播；这样的两种情况称之为超声波的反射和折射。
(2)超声波的衰减
超声波在传播过程中，其声强和声压各系数会衰减。
(3)超声波的干涉
若几个声波在同种介质中传播，所产生的现象就是波的干涉现象。
2．4 超声波传感器
为了方便利用超声波给人们的生活，科研机构已经做了很多的超声波传感器。超声波传感器的超声波的频率范围内的声信号或外部声学信号转换成电信号的开关装置的一个交变的电信号转换成。
传播过程中遇到障碍物的超声波信号会产生光波折射，而接收换能器进行接收传播回来信号。
3、 总体设计方案
3．1 设计总体思路概况
汽车防撞报警系统是利用超声波发射和接收时，由定时器计时，测量超声波从发射器到障碍物反射回来的时间，然后计算出汽车与旁边障碍物的距离。(附录一为总电路图)
整个系统由软件部分和硬件部分组成。软件部分主要有主程序以及诸如数码显示在内的子程序等。
在硬件部分，则根据实际的需求，主要由集成电路构成。外围元件比如电容等比较少，所以专科生完全有能力进行调试。元器件的选用则要根据实际情况，比如测量距离等，通过调整元器件来使得超声防撞报警系统具备适合灵敏度和一定的抗干扰能力。
3．2 超声波报警系统方框图
控制系统方框图如3-1所示。该系统由单片机AT89C51控制，整个系统由超声波接收、超声波发射、温度传感器、距离显示和报警器部分组成，由超声波发射和接收部分得到障碍物相距的距离，当距离达到某个极限参数时，报警器就发出蜂鸣声，提醒驾驶员避开障碍物。
图3-1控制系统方框图
3．3 超声波测距原理
通过检测超声波从发射起一直到接收回来的时间差T,按照公式 ,计算障碍物与汽车之间的距离。S是为距离,C是超声波传播速度，T为发射到接收到超声波所用时间。因为传播速度受到温度的影响，所以要用其他方法来提高精度。表3-1中列出了超声波声速对应于温度的变化情况。
表3-1超声波波速与温度的关系表
超声波报警系统原理图如框图3-2所示。
图3-2 超声波测距原理图
4、硬件电路设计
4.1 AT89C51的功能特点
AT89C51控制器外形及引脚排列如图4-1所示。
图4-1 AT89C51控制器
AT89C51有两种软件可选的节电模式：空闲模式和掉电模式工作。当在空闲模式时，CPU处于睡眠状态，但其他内部组件芯片继续工作，但片上RAM和所有特殊功能寄存器在空闲模式下的内容被保留。。
AT89C51为许多设备制造商提供了一个非常灵活和成本效益的解决方案。微控制器的片上资源的充分利用，使我们可以在较少使用外围电路的情况下完成超声波的障碍物测距。
4.2 超声波发射装置的设计
如图4-2所示，整个超声波发射部分包括：超声波产生电路和超声波发射器两部分组成。
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