1、天津工業大學畢業設計（論文）題目：基于單片機的倒車雷達設計姓 名 馬曉陽 學 院 電氣工程與自動化學院 專 業 自動化 指導教師 陳奕梅 職 稱 副教授 2015年 6月 1 日摘 要 隨著社會經濟的發展和交通運輸業日益興旺，汽車的數量在大幅攀升。越來越多的人擁有了自己的汽車，同時由泊車和倒車所引發的事故也越來越多。針對這種情況，設計一種響應快，可靠性高且較為經濟的汽車防撞預警系統勢在必行。因此，有助于駕駛員泊車和倒車的倒車報警器應運而生。很多科研機構對倒車雷達做了深入研究，按工作方式主要有激光超聲波紅外毫米波等一系列測量方法。他們的工作原理雖然不完全相同，但最終作用都是通過不同的探測方法測量

2、報警距離。本設計主要以51單片機芯片為核心，利用超聲波進行測距，并根據距離的遠近進行相應的提示及顯示。在倒車時，能對車后的目標進行準確地探測，并判斷障礙物的距離，做出提示，在發現危險目標后報警，讓駕駛者便于判斷，從而確保車輛的安全倒車，降低交通事故發生率。設計系統主要由單片機主控模塊、顯示模塊、報警模塊、超聲波測距模塊、鍵盤模塊組成。本設計運用二個不同方向的超聲波傳感器測量倒車距離，并在顯示屏上顯示最小的測量距離。當超過最小報警距離時，開始報警。且報警的頻率隨著距離的減小而增加。關鍵詞：倒車雷達； AT89C52單片機； 超聲波測距； 報警系統 硬件電路； 軟件設計2ABSTRACTWith

3、the development of social economyand transportation industry is booming,a sharp rise in the number ofcars.More and morepeople have their own cars,at the same time caused by parking and reversingaccidents are also increasing.In view of this situation,the design of afast response,be imperativevehicle

4、anti-collision warning systemwith high reliability andeconomical.Therefore,reverse alarmhelp drivers parking andreversingthe emerge as the times require.Many scientific research institutions of reversing radar do in-depth research, according to work mainly laser ultrasonic infrared millimeter wave,

5、a series of methods of measurement.They workalthoughnot exactly the same,butthe finaleffect ismeasured by thedetection method ofdifferent alarmdistance.This design mainly to 51 single chip as the core using ultrasonic ranging, and according to the distance of the corresponding prompt and display.In

6、reverse, can accurately detect the targets on the rear of the car, and judgment the distance to the obstacle, make a prompt, alert after the discovery of dangerous targets, lets the driver for the judgment, so as to ensure the vehicle safety reversing, reduce the incidence of traffic accidents.Desig

7、n system consists of MCU control module, display module, alarm module, ultrasonic ranging module, keyboard module composition.This design using two different directions of the ultrasonic sensor to measure the reversing distance, and the minimum distance measurement is displayed on a display screen.W

8、hen thedistanceexceeds the minimum alarm,alarm.And the alarmfrequencyincreases withdecreasing distance.Keywords: reversing radar;AT89C52 MCU;ultrasonic ranging;alarm system Hardware circuit;software design目 錄第一章 緒論11.1 課題背景11.2當前國內外倒車雷達的研究發展情況11.3研究倒車雷達的目的和意義11.4 本課題的主要內容11.5 本章小結2第二章 超聲測距原理32.1 引言3

9、2.2超聲波模塊的性能特點32.3 超聲波模塊框圖42.4 接口定義52.5 超聲模塊工作原理52.6 超聲模塊工作時注意事項62.7 本章小結7第三章 倒車雷達系統硬件電路的設計83.1 系統整體方案設計83.2 單片機控制模塊93.2.1單片機系統的介紹93.2.2 單片機AT89C52芯片的引腳及功能93.2.3單片機的電平特性103.2.4單片機最小系統電路103.2.5定時器電路133.3 LED顯示模塊133.4報警模塊143.5超聲波發射與接收模塊153.5.1超聲波發射電路153.5.2 超聲波接收電路163.6鍵盤模塊16獨立式鍵盤介紹173.7 本章小結18第四章 倒車雷達

10、系統軟件設計184.1 數碼管交叉顯示程序194.2獨立鍵盤調程序204.3 超聲波測距程序224.4蜂鳴器報警程序234.7 本章小結24第五章 系統調試255.1 系統硬件調試流程255.2 系統軟件的調試255.3 系統調試的結果265.4本章小結30第六章 結論與展望316.1 目前工作總結316.2 系統整體測試評估及分析316.3 對以后工作的展望31天津工業大學2015屆本科生畢業設計（論文）第一章 緒論1.1 課題背景改革開放以來我國經濟的飛速發展，汽車已走進千家萬戶，交通擁擠的狀況愈發的嚴重，交通事發逐年攀升，由此引起的人員傷亡和財產損失讓人觸目驚心。在擁擠的公路、街道、停車

11、場和超市等大型場所，加上無法消失的視覺盲區和駕駛員目測的誤差以及視線由于各種原因的模糊，駕駛人員在泊車過程中沒法注意到車后的環境情況，造成的交通事故給車主和社會帶來了很大的危害，倒車雷達應運而生。倒車雷達有助于駕駛員減小泊車和倒車的時的視覺盲區，提高司機安全駕車的效率，保護駕駛員和他人的生命財產安全。1.2當前國內外倒車雷達的研究發展情況倒車雷達技術隨著現在科學技術的不斷發展而在不斷地改良進步之中，由第一代喇叭提醒倒車雷達到現在的第六代無線液晶倒車雷達，無論從外形還是性能上倒車雷達技術可以說是日新月異。1.3研究倒車雷達的目的和意義 倒車雷達的不斷研究和發展給人們的生活帶來了極大的便利，減少了

12、交通事故的發生，保護了人們的生命財產安全。使人們可以放心的倒車和啟動，不必擔心交通事故的發生。倒車雷達在行車安全中起著至關重要的作用，因此對它的研究也就顯得十分必要。1.4 本課題的主要內容本設計是基于單片機的倒車雷達報警系統。本設計中采用AT89C52芯片作為整個倒車雷達控制系統的控制核心，運用超聲波傳感器作為測距元件，在數碼管上顯示測量的距離。本設計運用二個不同方向的超聲波傳感器測量倒車距離，并對兩個測量距離進行比較且在數碼管上顯示最小的測量距離。當超聲模塊1的測量距離小于最小報警距離時，數碼管顯示超聲模塊1的測量距離，同時在數碼管最后一位顯示字母H,而當超聲模塊2的測量距離小于最小報警距

13、離時，數碼管顯示超聲模塊2的測量距離，同時在數碼管最后一位顯示字母L。這樣能夠分辨出到底是哪個超聲模塊的測量距離小于最小報警距離。當測量距離小于最小報警距離時，給蜂鳴器的控制端輸入低電平信號，蜂鳴器導通開始報警。且報警的頻率隨著距離的減小而增加。1.5 本章小結 本章主要介紹了倒車雷達的發展背景，以及國內外倒車雷達的發展狀況，使我們對倒車雷達的發展有個初步的了解。說明了研究倒車雷達的目的和意義。同時大體介紹了本次設計的主要內容。第二章 超聲測距原理本章主要研究超聲模塊的測距原理，分別對超聲模塊的的性能特點、模塊框圖，接口定義，模塊工作原理，注意事項進行分析。2.1 引言 本設計中應用的超聲模塊

14、為超聲波傳感器。 超聲波傳感器是利用超聲波在氣體、液體、固體中穩定傳播，且超聲波遇到障礙物發生反射這一特性制成的傳感器。 超聲波由電壓激勵超聲波探頭內的壓電晶片發生振動而產生。超聲波信號性能穩定，與物體接觸時能夠被物體反射回來。反射回來的超聲波能夠被檢測到。超聲波的實際應用范圍十分的廣泛。給人們的日常生活帶來了極大的方便。 如果檢測裝置要以超聲波作為檢測的技術手段，檢測設備一定要能夠產生超聲波，并且能把超聲波發射出去，同時又能檢測到超聲波的回波。能夠完成這一功能的檢測設備被人們稱為超聲波傳感器。 正是由于超聲波傳感器性能穩定，價格低廉，工作原理簡便，所以在日常的生活中超聲波傳感器應用范圍非常廣

15、泛。2.2超聲波模塊的性能特點 超聲波傳感器的核心部件是能夠產生超聲波的壓電晶片。構成晶片的材料是多種多樣。如壓電晶片的大小和厚度不盡相同，因此每個超聲波傳感器的性能也是各不相同的，在我們使用傳感器之前必須先了解該超聲波傳感器的性能特點，使用時的注意事項等。超聲波傳感器的主要工作性能指標有以下幾個方面： （1）超聲波傳感器的頻率。（2）超聲波傳感器工作時的溫度。（3）超聲波傳感器的靈敏度。超聲波傳感器的靈敏度這主要取決于制造超聲波探頭的晶片本身.本次設計所用到的超聲模塊類型是超聲波傳感器HC-SRO4。表2-1 超聲波性能特性2.3 超聲波模塊框圖圖2-1 超聲波傳感器實物圖圖2-2 超聲波傳

16、感器原理圖2.4 接口定義表2-2 超聲波模塊接口定義2.5 超聲模塊工作原理（1） 超聲模塊采用T0觸發的方式，單片機輸入超聲模塊至少10us高電平 信號，超聲模塊觸發啟動；（2） 超聲模塊的發射電路自動發送8個40khz的方波，并且超聲波傳感器接收 電路不斷檢索是否有超聲信號返回； （3） 如果有超聲信號返回，則通過超聲波傳感器Echo輸出一高電平，則單片機 定時器T0此時停止計時，定時器所記的時間t是高電平持續的時間也就是超聲波從發射到返回經歷的時間。 （4） 單片機計時器計時超聲波往返一次的時間t,代入公式測量距離=（高電 平時間t*聲速（340m/s）/2；圖2-3 超聲波模塊工作時

17、序圖以上時序圖表示你只用提供一個10us以上的脈沖信號，該超聲模塊就自動發出8個40KHz的方波，并且該超聲模塊的接受電路自動檢測是否有超聲波返回信號。當檢測到有回波信號時，該模塊就會輸出反射信號。由此可以通過發射信號到反射信號的時間間隔來計算所測得的距離。測量距離=（高電平持續時間*聲速（340m/s）/2. 注意：超聲模塊的測量的周期應該為60ms以上，主要是為了防止發射信號對反射信號造成影響，導致測量結果出線誤差。2.6 超聲模塊工作時注意事項1：此模塊連接時尤其注意VCC和GND連接是否顛倒，小心模塊的發熱現象。預 防模塊受損。2：該超聲模塊連接時必須斷電，若必須要進行帶電連接，應注意

18、先讓該模塊的 GND端先連接。否則會影響模塊工作，燒毀模塊。3：超聲模塊測量距離時，被測物體的面積不應少于0.5平方米并且要求被測物 體的平面盡可能平整，不然會影響測量的結果。4：測距時，被測物體的移動速度不宜移動過快，以免引起測量結果發生錯誤。2.7 本章小結 本章介紹了超聲測距模塊的優勢和特點，分析了超生測距模塊的結構原理和工作方式。并指出該模塊在工作時的注意事項，為后續的硬件選型和軟件設計提供了參考和依據。第三章 倒車雷達系統硬件電路的設計 本章設計了基于單片機的倒車雷達系統的整體硬件結構，并對各功能模塊進行了分析和介紹。并且，分析每個模塊所要完成的功能任務。3.1 系統整體方案設計 本

19、系統的硬件構架由五大部分組成，如下圖所示，這五大部分分別是AT89C52單片機控制器模塊、LED顯示模塊，報警模塊，超聲模塊，鍵盤模塊。其整體的結構圖如下圖所示。圖3-1 系統整體結構圖 各個模塊所要完成的任務如下所示：（1）單片機控制模塊：這一模塊是整個倒車雷達系統的核心模塊。該模塊采用了AT89C52控制芯片，控制整個系統的正常運行與工作。與此同時也對各種接口電路也進行控制，使各個電路有序的工作。（2）報警模塊：這一模塊主要由蜂鳴器構成。其主要作用是用來顯示汽車倒車時與障礙物之間的距離。當測量小于最小報警距離時，報警模塊語音報警進行提醒。且報警頻率隨著測量距離的減小而增大，即倒車雷達與障礙

20、物越近時，蜂鳴器的聲音越急促。 (3)顯示模塊：這一模塊主要由LED數碼管構成。當倒車雷達的測量距離大于最小報警距離時，數碼管交叉顯示兩個超聲模塊的測量距離。當測量距離小于最小報警距離時，超聲模塊1測量距離小于最下報警距離，數碼管顯示模塊1的測量距離同時數碼管最后一位顯示字幕H；超聲模塊2測量距離小于最小報警距離時，數碼管顯示超聲模塊2的報警距離同時數碼管最后一位顯示字幕L。（4）測距模塊：這一模塊由超聲波傳感器構成。超聲波傳感器產生并發射超聲波，同時接收超聲回波。此模塊主要用來完成汽車與障礙物之間的距離的測量。測距模塊是整個系統的重要組成模塊。（5）鍵盤模塊：這一模塊由單片機獨立鍵盤組成。主

21、要功能是通過獨立鍵盤的按鍵，使系統在正常測量模式和調試模式之間進行轉換。同時通過按鍵來調試最小的報警距離，增加或減小最小報警距離。當車輛處于倒車狀態時，單片機會的定時器會記錄超聲波從發射到接收之間的時間差值，根據計算公式，測出汽車與障礙物之間的距離。單片機發出高電平信號觸發超聲模塊，使超聲模塊發出40KHz的方波。與此同時單片機定時器開始計時。當超聲波傳感器接收到回波時，定時器停止計時，再將計算得到的數據讓數碼管顯示。當測量的距離大于最小報警距離時，在數碼管上交叉顯示兩個超聲模塊的測量距離，蜂鳴器不報警；當測量距離小于報警距離時，觸發語言報警模塊，蜂鳴器開始報警。這一發射，接受，顯示，報警過程

22、不斷重復循環進行，直到汽車退出倒車模式為止。3.2 單片機控制模塊3.2.1單片機系統的介紹 51單片機是在MCS-51系列單片機上研究拓展起來的8位單片機系列。單片機芯片由中央處理器、數據存儲器、定時器、I/O接口和中斷源等組成。51單片由于機性能高，結構簡單，運行穩定，價格低廉，所以在實際生活中51單片機的應用十分的廣泛，例如在各種測量儀器、控制儀器中都有單片機的身影。單片機通過軟件的編程來實現控制的目的，操作簡單方便。單片機芯片與其外圍的數字器件協調作用才能完成各種功能。單片機控制系統最簡單的是單片機最小系統。3.2.2 單片機AT89C52芯片的引腳及功能AT89C52單片機的引腳及功

23、能如表3-1所示表3-1 單片機芯片引腳及功能3.2.3單片機的電平特性 單片機是一種數字集成芯片，在單片機中只有用二進制表示的電平信號0和1 ，即低電平和高電平。單片機通常用TTL電平信號作為單片機的輸入輸出電平信號。與單片機相連的計算機串口使用的是RS-232電平信號。由于單片機輸入輸出電平與計算機串口使用電平信號的不同，所以當單片機與計算機進行串行通信時，用進行電平的轉換。我們在TX-1C單片機試驗班上所加的電平轉換芯片是MAX232。3.2.4單片機最小系統電路 圖3-2 單片機最小系統電路單片機最小系統是單片機及其外設運行起來所需的最基本電路。單片機最小系統主要由 4 部分組成，即電

24、源電路、晶振電路、復位電路和程序下載電路。 （1）單片機電源電路電源電路的功能是為單片機提供穩定的電源電壓，使整個單片機最小系統能夠正常的運行。單片機電源電路主要功能是給單片機中各功能電路提供穩定的電壓，使個功能電路能夠穩定工作。穩定的電源供電模塊可以克服單片機程序跑飛的現象，使單片機穩定安全的運行。（2）單片機晶振電路 在最小系統電路中，晶振電路是不可缺少。在計算機系統中，所有的計算機運行工作都是在一個時鐘下同步工作，這樣才不會產生沖突，使系統穩定運行。晶振的大小由單片機周期要求而決定。而在計算機系統中，系統時鐘是由晶振電路來提供的，所以說晶振電路是整個計算機系統的心臟。 圖3-3 晶振電路

25、（3） 單片機復位電路 單片機最小系統中的復位電路是提供初始化的功能。每當一個元器件運行之前，先進性復位操作，把元器件初始化到空狀態。在單片機內部的初始化，復位操作把定時器或存儲器置位到初始設定值。當程序跑飛或是進入死循環式時，復位操作使程序從新開始運行。 圖3-4 單片機復位電路(4)程序下載電路程序下載電路所使用的芯片是MAX232。MAX232 芯片的作用在單片機輸入輸出使用的TTL電平與計算機輸入輸出所用的RS-232電平之間進行轉換。該芯片只需5V電壓就能進行信息傳遞工作。典型的 RS-232 串行通信電路如圖3-5 所示. 圖3-5 串行通信電路3.2.5定時器電路 單片機最小系統

26、中存在兩個可編程的定時器/計數器T1、T0。 實際上每個定時器就是一個可編程的加法計數器。定時器/計數器的是通過計數脈沖的來源不同來分為定時器和計數器。兩種工作模式: (1)計數器工作模式 單片機對外部引腳輸入的信號脈沖進行計數。每當輸入的信號發生發生負跳變即電壓從1跳變到0時，計數器數值增加1。(2) 定時器工作模式 單片機同樣是通過計數來實現的。此時的，此時的時鐘脈沖是穩定的有晶振電路產生。 本設計用到的計時設備為定時器。當超聲波模塊發射超聲波時，定時器T0開始計時，當接收到回波信號時計時結束。計數脈沖來自于單片機的內部時鐘脈沖，計時準確可靠。3.3 LED顯示模塊 單片機上的7段數碼管由

27、7個發光二極管組成，7個發光二極管由字母a-g表示，構成了數字的組成。H表示小數點。編程時通過編寫程序來控制這8個字母的亮滅來顯示數字。發光二極管有共陰極數碼管和共陽極數碼管兩種數碼管。數碼管顯示時還分為線選和段選。段選對應顯示位，線選對應第幾個發光二極管顯示。 本次設計中所用到的數碼管是共陰極數碼管。數碼管的控制端置1時，數碼管點亮，數碼管的控制端置0時，數碼管熄滅。 注意，在數碼管顯示過程中要注意消影處理。在高速顯示的數碼管狀態下，消影是十分必要的。沒有消影可能出現亂碼的現象。圖3-6 數碼管顯示電路3.4報警模塊 蜂鳴器的介紹 蜂鳴器的作用 蜂鳴器是一種電子報警元件，通常采用直流電壓供電

28、。由于蜂鳴器結構簡單、運行穩定、價格低廉，所以在日常的電子產品中蜂鳴器作為報警裝置得到廣泛的應用。 本設計選用單片機P3.7引腳來控制蜂鳴器的發聲。報警電路中的三極管用來放大電流。當系統測量的距離大于程序設定的最小報警距離時，單片機的P3.7管腳輸出高電平，蜂鳴器不發出聲音。當系統測量的距離小于程序設定的最小報警距離時，單片機的P3.7管腳輸出低電平，蜂鳴器發出聲音。且報警聲音的周期隨著測量距離的減小而減小，即蜂鳴器的報警頻率隨著測量距離的減小而增加。 圖3-7 蜂鳴器報警電路3.5超聲波發射與接收模塊3.5.1超聲波發射電路超聲波發射電路的主要作用是驅動超聲波發射探頭內的壓電晶片使之發生振動

29、，發出超聲波脈沖，其過程主要分為三部分： （1）調制信號的產生：單片機產生脈沖調試信號，輸送到超聲波傳感器。脈沖發射的同時打開單片機定時器T0，定時器開始計時同時等待超聲波接收電路接收超聲回波信號。 （2） 調制信號的放大：單片機輸出的電平為5V，為了是超聲波傳感器能夠正常的工作，必須放大電壓。在電路中功率放大電路，放大調制信號。使超聲信號變的更加的穩定。 （3） 發送超聲波信號：為了將放大的調制信號發射出去，需要把調制信號加載到超聲波傳感器上。超聲波傳感器的發射電路把調制信號發射出去。 圖3-8 超聲波發射電路3.5.2 超聲波接收電路超聲波接收電路的主要作用是將接收到的回撥信號進行接受處理

30、。由于超聲波回波信號很微弱，同時存在干擾，需要對回波信號進行放大處理。使單片機能夠對回波信號接受處理。接收到回波信號通過濾波電路消除干擾，回波信號使單片機外部中斷計時器停止計時，從而確定行波時間間隔，計算距離. 圖3-9 超聲波接受電路3.6鍵盤模塊 鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。在平常的應用中，由于編碼鍵盤需要特定的識別裝置，所以應用較少。而非編碼鍵盤在各種軟件編程中應用很多。非編碼鍵盤利用率遠遠高于編碼鍵盤。在實際生活中也有很多的應用。非編碼鍵盤又分為：獨立鍵盤和矩陣鍵盤。 獨立式鍵盤介紹 獨立鍵盤通常分為彈性小按鍵和自鎖式小按鍵。自鎖式小鍵盤比彈性小鍵盤的應用范圍更加的廣泛。通常把自鎖式

31、按鍵當做開關使用。特點：獨立鍵盤的每個按鍵占用一條I/O 線，所以獨立式鍵盤的鍵盤利用率低，但編程簡單。適用于所需按鍵較少的場合。 圖3-10 獨立式鍵盤電路 本設計中所用鍵盤比較簡單，所以選用獨立式鍵盤。鍵盤區的最下面一行為獨立鍵盤S2到S5，他們分別與單片機的P3.4到P3.7相連。 當按下獨立鍵盤中KEY1按鍵時，整個運行程序進入到調試狀態。獨立鍵盤中KEY1按下一次時，運行程序進入超聲波傳感器1的調試狀態。此時按下獨立鍵盤中KEY2時，系統最小報警距離加一，以此類推。而當按下獨立鍵盤中KEY3時，系統的最小報警距離減一，以此類推。 當獨立鍵盤中KEY1被按下兩次時，程序進入超聲波傳感器

32、2的調試狀態。此時按下獨立鍵盤中KEY2時，系統最小報警距離加一，以此類推。而當按下獨立鍵盤中KEY3時，系統的最小報警距離減一，以此類推。當再當再按下獨立鍵盤中KEY1一下時，程序再次進去正常的測距狀態。 即按當再按下獨立鍵盤中KEY1一下時，程序進入超聲波傳感器1的調試狀態，當再按下獨立鍵盤中KEY1兩下時，程序進入超聲波傳感器2的調試狀態，當再按下獨立鍵盤中KEY1三下時，程序進入正常的測距報警狀態。下獨立鍵盤中KEY2時，系統最小報警距離加一，而當按下獨立鍵盤中KEY3時，系統的最小報警距離減一。 注意，鍵盤在應用時有時會產生抖動的干擾，在編寫程序時注意加消抖動的影響。使按鍵能夠正常安

33、全使用。3.7 本章小結本章根據汽車倒車雷達控制單元的分布特點完成了整體方案的設計和規劃，將倒車雷達控制系統進行了合理的分塊，并針對每個模塊進行了介紹和功能描述。同時針對一些干擾，采取了相應的消除措施。第四章 倒車雷達系統軟件設計在上一章的系統硬件的設計，構建了超聲波測距的基本的功能以后，本章的系統軟件的設計所要實現的主要目標是倒車雷達系統功能的實現和相關測試數據的處理和應用。系統軟件設計思路：當汽車進入倒車狀態時，整個系統開始進入初始化狀態。首先對單片機的定時器中斷系統級其他的電路系統參數進行設置，然后超聲波模塊的發射電路發出頻率為40kHz的方波信號，同時超聲模塊的接收電路等待超聲波反射信

34、號的接受。當單片機中運行的主程序檢測到超聲模塊成功接收到反射信號的標志位后，然后將計數器T0中所記錄的數字帶入公式，就可以得到障礙物與汽車之間的距離。測出的結果將以十進制的方式在單片機數碼管上顯示。同時單片機中運行的程序將計算距離與開始時設定的最小報警距離相比較，當測量距離小于最小報警距離時，蜂鳴器觸發，給蜂鳴器低電平信號，蜂鳴器鳴叫。然后超聲波模塊的發射電路再次發射超聲脈沖，如此循環往復。直到汽車退出所處的倒車狀態。本次軟件采用了模塊化設計。主要包括以下幾個部分：數碼管交叉顯示程序，獨立鍵盤調試程序，超聲模塊測距程序，蜂鳴器報警程序。本設計程序的整體流程圖如下 圖4-1 系統整體流程圖4.1

35、 數碼管交叉顯示程序 程序運行之前，先對數碼管進行初始化，使數碼管各位回到初始設定狀態。然后在運行輸入的程序，顯示測量的距離。 第一步： 先定義五個無符號型變量a0,b0,c0,d0,e0,f0,同時定義字節數組0到16。第二步： 編寫程序，使a0表示顯示距離的個位，b0表示顯示距離的十位，c0表示顯示距離的百位，d0表示顯示距離的千位。e0表示0。而f0表示在測量距離小于最小報警距離時，f0顯示字母H則表示此時的測量距離是超聲模塊1的測量距離；f0顯示字母L時，則表示此時的顯示距離是超聲模塊2的測量距離。即用數碼管的最后一位來區分報警時，是哪個模塊的測量距離最小。 圖4-2 數碼管顯示流程圖

36、4.2獨立鍵盤調程序獨立鍵盤的調試時，首先要注意按鍵S1即KEY1被按下去的次數。當按鍵S1 被按下一次時，系統進入超聲模塊1調試狀態；當按鍵S1被按下兩次時，系統進入超聲模塊2的調試狀態；當按鍵是被按下3次時，系統跳出調試狀態，返回到正常的測距報警模式。在調試狀態下，每按下一次按鍵S2，系統的最小報警距離加一，每按下一次按鍵S3，系統的最小報警距離減一。在程序中定義一個變量 s1num。當 s1num等于1，系統程序進入超聲模塊1調試狀態，當s1num等于2時，系統程序進入超聲模塊2的調試狀態。當s1num=0或是s1num2時，系統跳出調試狀態，回到正常的測量報警狀態。 圖4-3 鍵盤正常

37、測距模式與調試模式轉換流程圖圖4-4 鍵盤調試模式流程圖4.3 超聲波測距程序超聲波測距的模塊，重點是兩個超聲波傳感器同時測距，交叉顯示在數碼管上，在程序中定義里一個變量flag,當flag等于0時，超聲波傳感器1開始工作，測量超聲波傳感器1與障礙物之間的距離。當flag不等于0時，超聲波傳感器2開始工作，測量超聲波傳感器2與障礙物之間的距離。超聲模塊工作前先進行復位操作，使超聲波傳感器初始化。當超聲波傳感器發出20us的方波時，定時器開始計時，當檢測到超聲波回波時，計時結束。超聲波傳感器程序運行時首先對超聲波傳感器進行初始化，設置定時器T1的工作模式，T1為16位的定時器模式。使總中斷允許位

38、EA置位，并使數碼管顯示位清0.接下來調用超聲波發生子程序，發射一個超聲波脈沖。同時，為了屏蔽超聲波從發射探頭直接傳送到接受探頭，需要延時0.1毫秒。外部中斷被打開，等待超聲波信號的返回。一旦超聲波接受探頭收到返回的超聲波信號，馬上進入外部中斷0的服務程序。定時器他T1中的計數值，即超聲波在障礙物與傳感器往返一次的時間。帶入計算公式，測得具體的測量距離。將測量距離的個、十、百位以十進制BCD碼的方式送入數據大小比較大小的緩沖區，以便下一步程序進行數值大小的比較。圖4-5 超聲模塊流程圖4.4蜂鳴器報警程序在比較大小緩沖區存放的測距數據域設定的最小報警距離值相比較，當測量的距離小于設定的最小報警

39、距離時，蜂鳴器開始報警。且蜂鳴器的鳴叫是由延時程序來控制的。由于本設計用到的蜂鳴器是由低電平來控制的，即當輸入端口輸入低電平時，蜂鳴器報警。報警周期時間越短，蜂鳴器報警頻率越高，蜂鳴器報警聲音越急促。設置延時程序時，把測量距離放在延時程序中。隨著測量距離的減小，報警周期時間越來越短，報警頻率越來越高，蜂鳴器報警時間越急促。 圖4-6 蜂鳴器報警流程圖4.7 本章小結本章節首先闡述了整個超聲波測距程序的整體思路和方法。對各個模塊的編程進行了詳細的介紹，并且此次設計采用了模塊化的編程思維，簡化了編程的復雜性。對每一模塊畫出了流程圖，使每一模塊的具體工作步驟得以清晰明了的展現出來。闡述了控制軟件的設

40、計流程。為了提高系統穩定運行的可靠性，文中還對各種軟件干擾進行了詳細的分析并且提出了相應的應對措施。 第五章 系統調試通過第三章的硬件電路的設計和第四章的系統軟件的設計，理論上系統應按能夠實現倒車雷達測距的功。本章節的主要目的就是連接好的電路板與上位機進行調試，通過調試、修改來最終實現系統的功能。5.1 系統硬件調試流程 1.電路板的焊接首先將制作好的PCB面包板按照系統的原理圖焊接上相應的電子元器件，元器件包括：芯片，蜂鳴器，獨立鍵盤，LED數碼管，鎖存器等。焊接的原則是：先進行貼片然后直插，先小后大。 2.電路板、元器件和連接線的檢查已經焊接好元器件的電路板與超聲波傳感器用連接線連接好。整

41、個連接好電路必須經過檢查無誤后才能進行通電操作。通電前的檢查應該有以下幾項：（1） 檢查超聲模塊連接線的接口是否正確，保證超聲模塊可以正常的工作。（2） 檢查各個元器件的安裝是否正確。且各元器件的規格、性能、耐壓性和電阻值是否正確。（3） 檢查電路板上的電源線和地線之間是否有短路。各元器件的引腳之間是否有短路。（4） 檢查超聲波傳感器各接頭的連接是否正確，超聲波傳感器能否正常的工作。 3. 通電檢查 通電檢查的主要目的是整個電路板處于能夠正常的工作。開始進行分塊通電檢查，在電路板上外接電源，檢查電路板上有沒有短路及短路的現象。然后對各個元器件的引腳進行逐點檢測，檢測各個器件引腳上的電壓值是否正

42、確。最后把電路板和超聲波傳感器連接起來。通電進行系統的整體檢測。再次檢測各元器件的電壓值和電流值，檢驗整體合格后，通電檢查結束。5.2 系統軟件的調試 軟件調試是用軟件對自己編寫的程序進行匯編，通過程序的匯編來發現程序中存在的錯誤，并進行糾錯和改正。軟件調試的方法是先單步調試后連續調試和先獨立調試后聯機調試。（1） 先單步調試后連續調試：在用軟件進行對程序的匯編時，發現程序中存在的語法錯誤和邏輯錯誤。在對這些錯誤進行修改時采用單步運行調試程序，單步調試可以清晰明了的了解程序運行每一條指令后的執行結果，準確的發現程序中存在的錯誤。通常情況下，為了提高調試的效率，一般先進行斷點調試，把錯誤限制在一

43、個較小的程序段中，然后在進行單步調試來發現錯誤的所在處。當單步調試沒有錯誤之后，還要進行程序的連續調試。對于中斷操作來說一般進行程序的整體連續調試，利用斷點調試確定具體的范圍，直到找出錯誤點。（2） 先獨立后聯機：先對單片機中的各模塊進行獨立的軟件調試，確定各模塊能夠正常的運行程序。在所有的功能模塊單獨調試完畢后，然后進行整合系統的聯調單片機的調試使系統可以穩定的運行。5.3 系統調試的結果系統通過對硬件電路和軟件程序的調試，測量結果達到預期，各模塊的調試結果如下。1. 當按下獨立鍵盤的S1時，系統又正常的測距模式進入最小報警距離調試模式。 按下按鍵S1一下，進入超聲模塊1的調試模式，此時按下

44、S2一下，最小報警距離加一，按下S3一下，最小報警距離減一。如圖5.1 按下按鍵S1兩下，進入超聲模塊2的調試模式，此時按下S2一下，最小報警距離加一，按下S3一下，最小報警距離減一。如圖5.22. 當倒車雷達系統的測量距離大于最下報警距離時，兩個超聲波傳感器的測量 距離在數碼管上交叉顯示。如圖5.33.當測距距離小于最小報警距離 若超聲模塊1的測量結果小于最小報警距離，數碼管顯示超聲模塊1的測量結果，并且數碼管最后一位顯示字幕H.且蜂鳴器報警。如圖5.4 若超聲模塊2的測量結果小于最小報警距離時，數碼管顯示超聲模塊2的測量結果，并且數碼管最后一位顯示字幕L.且蜂鳴器報警。如圖5.54. 系統

45、整體實物圖 如圖5.6圖5.1 超聲模塊一最小報警距離調試圖5.2 超聲模塊二最小距離調試圖 5.3 超聲模塊交叉顯示圖5.4 超聲模塊一報警模式圖5.5 超聲模塊二報警模式圖 5.6 系統整體實物圖5.4本章小結 本章主要介紹了系統調試的流程步驟，各種調試方法以及調試時應注意的問題。調試完成后，各種調試結果的展示，清晰明了的看到各模塊調試出來的結果。第6章 結論與展望6.1 目前工作總結隨著生活中的車輛越來越多，倒車雷達的技術不斷的發展。本文設計的基于單片機的倒車雷達技術能夠滿足一般的倒車系統的要求。本文主要完成了以下幾部分的工作：（1） 總結超聲波傳感器技術在倒車雷達控制系統中的優勢和特點

46、。分析了超聲波傳感器的工作原理和工作特點。闡述了單片機控制系統及各元器件的結構、特點和工作原理。并對這些元器件在倒車雷達控制系統中的應用做了詳細的闡述和分析。（2） 根據倒車雷達所要實現的具體功能對整個系統做了模塊化的處理，并且針對每一模塊的具體要求進行了描述。給出每一模塊的電路及單片機整體電路的設計。并且，對于一些干擾，做出了解釋以及提出來相應的解決方法。（3） 闡述了整個方案程序設計的思路。在軟件設計中同樣采取模塊化的設計思想，首先對每一功能模塊進行程序的匯編，調試成功后，再把每個功能模塊的程序進行整體的匯編。6.2 系統整體測試評估及分析 本文設計的事基于單片機的倒車雷達控制報警系統。經

47、過系統的整體測試，發現系統在5-230cm的距離范圍內測量準確。誤差最大不超過2，能滿足駕駛人員的倒車要求。從而提醒駕駛員倒車時避開后面的障礙物和行人，避免倒車時造成的車輛損失和人員傷害，具有較強的實用性。 6.3 對以后工作的展望 倒車雷達技術在以后的車輛報警與預警控制過程中有良好的應用前景。本設計研究的倒車雷達值停留在實驗室實驗階段，到實際的應用中還有很多工作要做主要包括倒車雷達誤差的減小，倒車雷達技術的提高與發展，結合實踐要求作出能在汽車上實際應用的倒車雷達。參考文獻1 郭天祥. 新概念51單片機C語言教程-入門、提高、開發、拓展全攻略M. 北京：電 子工業出版社，2009.2 唐陽山

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50、報，2001,1017181920 附錄1 文獻翻譯Principle of MCUSingle-chip is an integrated on a single chip a complete computer system. Even though most of his features in a small chip, but it has a need to complete the majority of computer components: CPU, memory, internal and external bus system, most will have the C

51、ore. At the same time, such as integrated communication interfaces, timers, real-time clock and other peripheral equipment. And now the most powerful single-chip microcomputer system can even voice, image, networking, input and output complex system integration on a single chip.Also known as single-

52、chip MCU (Microcontroller), because it was first used in the field of industrial control. Only by the single-chip CPU chip developed from the dedicated processor. The design concept is the first by a large number of peripherals and CPU in a single chip, the computer system so that smaller, more easi

53、ly integrated into the complex and demanding on the volume control devices. INTEL the Z80 is one of the first design in accordance with the idea of the processor, From then on, the MCU and the development of a dedicated processor parted ways.Early single-chip 8-bit or all of the four. One of the mos

54、t successful is INTELs 8031, because the performance of a simple and reliable access to a lot of good praise. Since then in 8031 to develop a single-chip microcomputer system MCS51 series. Based on single-chip microcomputer system of the system is still widely used until now. As the field of industrial control requirements increase in the beginning of a 16-bit single-chip, but not ideal because the price has not been very widely used. After the