AT89C51芯片的倒车预警统设计
AT89C51芯片的倒车预警统设计[20200128191014]
【摘要】
本论文介绍的是一种应用于汽车的倒车预警系统。本系统以超声波测距为核心，利用单片机AT89C51作为控制器件对系统进行控制，在汽车倒车时本系统开始工作，当汽车距离障碍物的距离到达预先设定的临界距离时，系统发出报警。从而实现倒车预警的功能。
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关键字:交通安全、倒车、报警、单片机、超声波
引言 - 1 -
一、方案论证 - 2 -
（一）测距方案的论证 - 2 -
（二）器件方案 - 2 -
二、方案设计 - 5 -
三、系统的硬件电路设计 - 5 -
（一） 发射电路设计 - 5 -
（二）接收电路设计 - 6 -
（三） 超声波传感器 - 7 -
（四） 显示电路设计 - 8 -
（五） 报警电路设计 - 9 -
（六）复位电路设计 - 10 -
（七） 时钟电路设计 - 10 -
（八） 电源电路设计 - 11 -
四、系统的软件设计 - 12 -
（一）主程序 - 12 -
（二）中断子程序及超声波的发射和接收 - 13 -
（三）距离计算子程序 - 16 -
（四）显示子程序和蜂鸣报警子程序 - 17 -
五、程序验证 - 19 -
六、结束语 - 21 -
附录一 原理图 - 22 -
附录二 部分源程序 - 23 -
参考文献 - 27 -
致谢 - 28 -
正文
引言
社会经济的飞速发展，带来了快节奏的现代生活。汽车成为了人们适应快节奏生活的代步工具。汽车的出现也带来了新的安全隐患，为保障人们的出行安全，人们制定了许多的交通规则。然而只有交通规则是远远不够的，我们还应注重完善汽车本身的安全机制。倒车，是驾车中常有的过程，怎么保证这个过程的安全？安全可靠的倒车预警系统显得尤为重要。
近年来，单片机的应用领域逐渐扩大，其发展方向也逐渐趋于多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格。而超声波多应用于远距离测距，基于这两点，本论文将采用超声波测距系统和单片机AT89C51结合于一体的办法，设计出的一种倒车预警系统。超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，因而倒车预警系统中采用超声波传感器测距是非常方便且可靠的。而单片机AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，其应用灵活且价格低廉，很适合应用于汽车倒车预警系统的设计。
本系统将实现报警和测距两大功能。当汽车倒车时，车内预先安装的三位数码管将动态显示电路显示测量的距离，当汽车到达预先设定的临界距离时，汽车内的报警系统将会发出报警，届时预先安装的发光二极管将会发光，安装的喇叭也会发出警报声。实现方法分三步：首先对硬件电路设计；其次利用仿真软件对单片机进行编程，调试，编译；运用PROTELL99S软件绘制电路原理图。该系统经济安全且可靠，能够适应现代汽车在倒车时的安全需求。 一、方案论证
（一）测距方案的论证
倒车预警系统的核心是实现系统的测距功能，因此我们首先要做的是制定一种适合本系统的测距方案。目前常用的测距方法包括以下三种：红外线测距、激光测距及超声波测距。这三种方法有各自的优缺点和应用领域，我们需要从这三种方案中选择最适合本系统的方案。
红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低，距离近，方向性差。激光测距的优点是精确，缺点是需要注意人体安全，且制作的难度较大，成本较高，而且光学系统需要保持干净，否则将影响测量。超声波测距的优点是比较耐脏污，即使传感器上有尘土，只要没有堵死就可以测量，可以在较差的环境中使用。众所周知，汽车在行驶的过程中什么样的环境都有可能遇到，且汽车倒车时对方向性要求比较高，综合考虑，选择超声波作为汽车倒车预警的测距方案。
超声波测距是利用超声波发射器向某一方向发射超声波，而发射的同时开始计时，根据超声波反射原理，发射出去的超声波遇到障碍物时会立即被反射回来，当超声波接收器接收到反射波后计时会立即停止。而学过物理的人都知道，超声波也是声波的一种，其在空气中的传播速度为340m/s，根据记录的时t，就可以计算出发射点距离障碍物的距离(S),即利用公式：S=340t/2。
超声波传感器是利用声电转换的装置，又称为超声波换能器或超声波探头。超声波探头既能发射超声波又能接收发射出去的超声波回波，并能转换成电信号。超声波传感器温度特性好，耐振动、耐冲击，因此，用它构成的遥控器比红外线遥控器和无线电遥控器的性能更加优越可靠。
（二）器件方案
1、控制器件
常见的控制器件有PLC和单片机。单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。PLC主要用于工业控制领域，外围接口比较完善，但成本比较高。而单片机其实就是一块芯片，成本很低，也就几块钱，且适用的范围也广泛，像倒车预警这种小型的系统选择单片机作为控制器件比较合适。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。AT89C51 提供以下标准功能：4K字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信 口，片内振荡器及时钟电路 。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件 可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统 继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。其引脚图如图1所示。
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平 用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程 期间，此引脚 用于输入编程脉冲。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
【摘要】
本论文介绍的是一种应用于汽车的倒车预警系统。本系统以超声波测距为核心，利用单片机AT89C51作为控制器件对系统进行控制，在汽车倒车时本系统开始工作，当汽车距离障碍物的距离到达预先设定的临界距离时，系统发出报警。从而实现倒车预警的功能。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:交通安全、倒车、报警、单片机、超声波
引言 - 1 -
一、方案论证 - 2 -
（一）测距方案的论证 - 2 -
（二）器件方案 - 2 -
二、方案设计 - 5 -
三、系统的硬件电路设计 - 5 -
（一） 发射电路设计 - 5 -
（二）接收电路设计 - 6 -
（三） 超声波传感器 - 7 -
（四） 显示电路设计 - 8 -
（五） 报警电路设计 - 9 -
（六）复位电路设计 - 10 -
（七） 时钟电路设计 - 10 -
（八） 电源电路设计 - 11 -
四、系统的软件设计 - 12 -
（一）主程序 - 12 -
（二）中断子程序及超声波的发射和接收 - 13 -
（三）距离计算子程序 - 16 -
（四）显示子程序和蜂鸣报警子程序 - 17 -
五、程序验证 - 19 -
六、结束语 - 21 -
附录一 原理图 - 22 -
附录二 部分源程序 - 23 -
参考文献 - 27 -
致谢 - 28 -
正文
引言
社会经济的飞速发展，带来了快节奏的现代生活。汽车成为了人们适应快节奏生活的代步工具。汽车的出现也带来了新的安全隐患，为保障人们的出行安全，人们制定了许多的交通规则。然而只有交通规则是远远不够的，我们还应注重完善汽车本身的安全机制。倒车，是驾车中常有的过程，怎么保证这个过程的安全？安全可靠的倒车预警系统显得尤为重要。
近年来，单片机的应用领域逐渐扩大，其发展方向也逐渐趋于多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格。而超声波多应用于远距离测距，基于这两点，本论文将采用超声波测距系统和单片机AT89C51结合于一体的办法，设计出的一种倒车预警系统。超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，因而倒车预警系统中采用超声波传感器测距是非常方便且可靠的。而单片机AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，其应用灵活且价格低廉，很适合应用于汽车倒车预警系统的设计。
本系统将实现报警和测距两大功能。当汽车倒车时，车内预先安装的三位数码管将动态显示电路显示测量的距离，当汽车到达预先设定的临界距离时，汽车内的报警系统将会发出报警，届时预先安装的发光二极管将会发光，安装的喇叭也会发出警报声。实现方法分三步：首先对硬件电路设计；其次利用仿真软件对单片机进行编程，调试，编译；运用PROTELL99S软件绘制电路原理图。该系统经济安全且可靠，能够适应现代汽车在倒车时的安全需求。 一、方案论证
（一）测距方案的论证
倒车预警系统的核心是实现系统的测距功能，因此我们首先要做的是制定一种适合本系统的测距方案。目前常用的测距方法包括以下三种：红外线测距、激光测距及超声波测距。这三种方法有各自的优缺点和应用领域，我们需要从这三种方案中选择最适合本系统的方案。
红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低，距离近，方向性差。激光测距的优点是精确，缺点是需要注意人体安全，且制作的难度较大，成本较高，而且光学系统需要保持干净，否则将影响测量。超声波测距的优点是比较耐脏污，即使传感器上有尘土，只要没有堵死就可以测量，可以在较差的环境中使用。众所周知，汽车在行驶的过程中什么样的环境都有可能遇到，且汽车倒车时对方向性要求比较高，综合考虑，选择超声波作为汽车倒车预警的测距方案。
超声波测距是利用超声波发射器向某一方向发射超声波，而发射的同时开始计时，根据超声波反射原理，发射出去的超声波遇到障碍物时会立即被反射回来，当超声波接收器接收到反射波后计时会立即停止。而学过物理的人都知道，超声波也是声波的一种，其在空气中的传播速度为340m/s，根据记录的时t，就可以计算出发射点距离障碍物的距离(S),即利用公式：S=340t/2。
超声波传感器是利用声电转换的装置，又称为超声波换能器或超声波探头。超声波探头既能发射超声波又能接收发射出去的超声波回波，并能转换成电信号。超声波传感器温度特性好，耐振动、耐冲击，因此，用它构成的遥控器比红外线遥控器和无线电遥控器的性能更加优越可靠。
（二）器件方案
1、控制器件
常见的控制器件有PLC和单片机。单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。PLC主要用于工业控制领域，外围接口比较完善，但成本比较高。而单片机其实就是一块芯片，成本很低，也就几块钱，且适用的范围也广泛，像倒车预警这种小型的系统选择单片机作为控制器件比较合适。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。AT89C51 提供以下标准功能：4K字节Flash 闪速存储器
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
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