PAGE40永磁同步電機(jī)雙環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真研究PAGE8基于單片機(jī)的汽車倒車防撞報警器目錄TOC\o"1-5"\h\z\u1.概述 42.課題研究背景與意義 43.總體方案設(shè)計(jì) 53.1系統(tǒng)方框圖 53.2硬件部分 63.2.1單片機(jī)的選擇 63.2.2蜂鳴器的選擇 73.2.3繼電器的選擇 83.2.4三極管的選擇 94.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 104.1超聲波模塊工作原理 104.2硬件電路設(shè)計(jì) 114.2.1單片機(jī)的最小系統(tǒng) 114.2.2報警電路的設(shè)計(jì) 164.2.3液晶顯示電路的設(shè)計(jì) 174.2.4按鍵電路的設(shè)計(jì) 184.2.5超聲波模塊的選擇 195.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 215.1編寫程序以及開發(fā)工具的選擇 215.2程序的工作原理和完成的功能 錯誤!未定義書簽。5.3主程序 錯誤!未定義書簽。5.4距離判斷以及報警子程序 錯誤!未定義書簽。5.5按鍵設(shè)置子程序 錯誤!未定義書簽。5.6圖像顯示子程序 錯誤!未定義書簽。6.系統(tǒng)仿真和調(diào)試 257.結(jié)束語 27致謝 28參考文獻(xiàn) 29附錄 30附錄1汽車倒車防撞報警器原理圖 30附錄2汽車倒車防撞報警器仿真圖 錯誤!未定義書簽。附錄3程序 錯誤!未定義書簽?；趩纹瑱C(jī)的汽車倒車防撞報警器摘要：進(jìn)入了21世紀(jì)后,我國的科技，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平顯著提高，個人擁有汽車的數(shù)量也在上升。由此產(chǎn)生的問題也日趨明顯，如交通擁堵，交通事故的數(shù)量也不斷提高。這些問題不僅會造成人員傷亡，還會給人們帶來難以想象的經(jīng)濟(jì)損失。因此，改善這些困擾人們多年的問題得到了眾多關(guān)注，人們對汽車市場操縱的便捷性提出了一個相當(dāng)高的要求，希望有種裝置設(shè)計(jì)可以進(jìn)行解決中國汽車倒車帶給人們的麻煩，抹去駕駛途中的危險環(huán)境因素，能將汽車快捷高效的停放到指定位置，正是因?yàn)檫@樣，誕生了汽車倒車防撞報警器。這種設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是基于微控制器的倒車汽車碰撞報警，微控制器STC89C51硬件部分是主控制模塊，該模塊HC-SR04超聲波測距是測距系統(tǒng)，液晶顯示器顯示的障礙物之間的距離，按鈕組使用蜂鳴器報警，當(dāng)測得的距離小于所述超聲波距離警告蜂鳴器鳴響警報的距離，報警器報警。設(shè)計(jì)好方案以后使用AltiumDesigner16軟件畫出聲控恒溫浴缸的原理圖，在Keil5上用C語言編寫主程序和各子程序，生成的hex燒錄到STC12LE5A60S2單片機(jī)中，使用Proteus8軟件完成電路的仿真，最后依據(jù)原理圖在萬用板上焊接相應(yīng)器件并進(jìn)行調(diào)試，最終完成實(shí)物制作，實(shí)現(xiàn)倒車防撞功能。本設(shè)計(jì)可以在50cm-400cm之間設(shè)置所需的報警范圍。關(guān)鍵詞:C語言；STC89C51單片機(jī)；HC-SR04超聲波測距模塊；Anti-collisionAlarmforCarReversingBasedonSingleChipMicrocomputerAbstract:

in

the

21st

century,

with

the

continuous

development

of

science,

technology

and

economy,

people's

living

standards

have

been

greatly

improved.Asaresult,thenumberofcarsownedbyindividualsisalsoincreasing.However,thefollowingproblemsarebecomingmoreandmoreobvious,suchastrafficcongestionandthenumberoftrafficaccidents.Theseproblemsarenotonlycausedhumancasualties,butitalsobringsunimaginableeconomiclosses.Therefore,theimprovementoftheseproblemsthathavetroubledpeopleformanyyearshasreceivedalotofattention.Peopleputforwardquitehighrequirementsfortheconvenienceofautomobileoperation.Itishopedthatadevicecansolvethetroublesbroughtaboutbycarreversing,erasethedangerousfactorsduringdriving,andparkthecartothedesignatedpositionquicklyandefficiently.Itispreciselybecauseofthisthatthecarreversinganti-collisionalarmwasborn.Thisdesignfocusesonthecarreversinganti-collisionalarmbasedonSCM.ThehardwarepartusesSCMSTC89C51asthemaincontrolmoduleandultrasonicrangingmoduleHC-SR04astherangingsystem.TheLCDisusedtodisplaythedistancebetweenthecarandtheobstacle,andthekeyisusedtosetthealarmdistanceofthebuzzer.Whentheultrasonicwavewasmeasureddistanceislessthanthewarningdistance,soundinganalarmbuzzer.Afterthecompletionoftheschemedesign,theschematicdiagramofthevoicecontrolledconstanttemperaturebathtubisdrawnwithAltiumdesigner16software.Keil5isusedtowritethemainprogramandeachsubprograminclanguage.thegeneratedhexisburnedintoSTC12LE5A60S2singlechipcomputer.Proteus8softwareisusedtocompletethecircuitsimulation.finally,accordingtotheschematicdiagram,thecorrespondingdevicesareweldedontheuniversalboardanddebugged.finally,thephysicalproductioniscompletedandthereversecollisionavoidancefunctionisrealized.Thisdesigncansettherequiredalarmrangebetween50cmand400cm.Keywords:clanguage;STC89C51singlechipmicrocomputer;HC-SR04UltrasonicRangingModule;概述隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，車輛使用造成了越來越多為人們所關(guān)注的問題。作為一個發(fā)生的非常高的倒車事故，其被運(yùn)輸部門乃至整個社會高度重視。原因是多方面的：視覺駕駛的錯誤，視力模糊，側(cè)視鏡可能已經(jīng)壞了造成意外的可能性遠(yuǎn)大于汽車其他情況發(fā)生的可能性，特別是非職業(yè)駕駛員尤其以女性最為醒目。而倒車產(chǎn)生的事故會給人們帶來許多麻煩，例如剮蹭了別人家的車，如果撞到了人更是糟糕透頂。所以，特地為汽車進(jìn)行倒車泊位設(shè)計(jì)制作的“倒車?yán)走_(dá)”由此在中國誕生。倒車?yán)走_(dá)的裝載?？梢宰约焊愣{駛者的憂慮，大大增加倒車事故問題不再出現(xiàn)的可能性。汽車行業(yè)倒車?yán)走_(dá)的全稱為“倒車防撞雷達(dá)”，也可以叫“泊車技術(shù)輔助控制裝置”，是汽車泊車專用的安全教育輔助工作裝置，能夠把聲音亦或是其它更加具有直觀的顯示信息通知駕駛員，解決人類駕駛員因泊車和起動車輛時四處觀望所產(chǎn)生的困擾，并幫助我們駕駛員戰(zhàn)勝視線模糊等缺陷，提高社會人們學(xué)習(xí)駕駛的安全性。倒車?yán)走_(dá)的原理和普通雷達(dá)大抵也是一樣，都是需要根據(jù)相關(guān)生物，如蜻蜓等在移動卻能不與任何障礙相撞的原理發(fā)明的。超聲波由傳感器發(fā)射，然后由超聲波接收器來估計(jì)是否存在障礙物，并且估計(jì)其大小，形狀，取向，距離等。然而，由于實(shí)際的倒車?yán)走_(dá)和體積的大小，現(xiàn)在其主要功能只有確定距離，并發(fā)出警告。課題研究背景和意義時至今日,我國的汽車使用量正在快速增加,汽車不僅不再是什么“稀罕物”,而且馬路上的汽車也開始多到讓人“心塞”,甚至曾經(jīng)富裕的停車位也已經(jīng)變得“一位難求”。在駕駛過程中,作為車手的我們往往需要先學(xué)習(xí)再通過一個準(zhǔn)確的倒車來完成入庫、轉(zhuǎn)向等操作。但是我們在車內(nèi)座位上進(jìn)行倒車時,會因?yàn)橹袊囻{駛室的其他結(jié)構(gòu)部分而遭到視野上的限制和車體短缺的高度，不能及時察覺后視鏡內(nèi)的危險境地。此外，當(dāng)能見度低時，車輛駕駛員對后面的對象是很難清楚地觀察到，因此，如果沒有輔助裝置或翻轉(zhuǎn)裝置,就難以保證可以做到安全駕駛?？紤]到倒車操作的上述疑難,需要提供一種可以在任意能見度下提示車手障礙與汽車安全距離的倒車防撞系統(tǒng)設(shè)備。

。汽車倒車防撞報警器項(xiàng)目是我國八.五期間主要攻關(guān)發(fā)展方向之一。一般倒車距離測量有近四種：1個是加音樂和閃光，1個是加嘀嘀聲和閃光，另一個是通話聲音加閃光，最后一個是反向距離不足時，發(fā)出聲音，警示危險的超聲波倒車報警器。因?yàn)樵S多研究采用特殊的成分很難買到，因此它是難以推廣的，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用國內(nèi)生產(chǎn)的通用組件，所以成本較低。總體方案設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)方框圖本文通過介紹了以AT89C51單片機(jī)為核心的汽車倒車防撞報警器，利用超聲波技術(shù)進(jìn)行無接觸的測距，系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括了單片機(jī)最小信息系統(tǒng)，按鍵控制電路，液晶數(shù)據(jù)顯示電路，超聲波檢測模塊分析以及實(shí)現(xiàn)報警電路。以超聲波傳感器HC-SR04為核心進(jìn)行使用超聲波的發(fā)射和接收，通過計(jì)算得出距離并通過液晶顯示器顯示，處于警戒值范圍內(nèi)時，蜂鳴器報警，駕駛員做出判斷。完成設(shè)計(jì)，進(jìn)行檢測，看是否滿足倒車安全的需要。圖3-1為基于單片機(jī)的汽車倒車防撞報警器系統(tǒng)框圖。繼電器蜂鳴器液晶單片機(jī)按鍵傳感器繼電器蜂鳴器液晶單片機(jī)按鍵傳感器圖3-1汽車倒車防撞報警器總體框圖3.2器件的選擇由于此次的課題設(shè)計(jì)要求是要基于單片機(jī)完成的，所以在進(jìn)行單片機(jī)的選擇時，選擇了較為常見、接觸較多，操作較為簡單的51系列單片機(jī)。而之所以在51系列的一眾單片機(jī)中選擇了STC51系列，除了STC51系列的單片機(jī)除了在價格上面稍微便宜一些以外，更是因?yàn)槠洳坏軐ζ瑑?nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位，而且使用起來也是十分方便。超聲波模塊方面選用HC-SR04是因該模塊性能穩(wěn)定，測量距離準(zhǔn)確，體積小。它只等于兩個發(fā)射頭和接收頭的面積。無盲區(qū)，響應(yīng)速度快。3.2.1單片機(jī)的選擇作為整個系統(tǒng)的核心，單片機(jī)選用atmel公司at89c51單片機(jī)。At89c51是一款低電壓、高性能的cmos8位微處理器，通常被稱為單片處理器，擁有一個4k字節(jié)閃爍只讀內(nèi)存可編程和可擦除的只讀存儲器。At89c2051是一個可編程的可擦除只讀內(nèi)存，閃爍2k字節(jié)。微控制器的可擦除只讀內(nèi)存可以被擦除100次。該設(shè)備采用atmel高密度非揮發(fā)性記憶體技術(shù)制造，并與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令集和輸出引腳兼容。Atmel的at89c51是一種高性能微控制器的緊湊版本，它將多功能8位cpu和閃存結(jié)合在一個單芯片上。At89c單片機(jī)為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活、廉價的解決方案。如圖3-2所示。AT89C51單片機(jī)有以下特點(diǎn)：a)128*8位內(nèi)部RAM

b)全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz

c)壽命：1000寫/擦循環(huán)

數(shù)據(jù)保留時間：10年

d)4K字節(jié)可編程閃爍存儲器

e)三級程序存儲器鎖定

f)與MCS-51兼容

g)32可編程I/O線

h)可編程串行通道

i)5個中斷源

j)兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器

k)片內(nèi)振蕩器和時鐘電路

l)低功耗的閑置和掉電模式

圖3-2AT89C51引腳圖3.2.2蜂鳴器的選擇為了能更好的警示駕駛者前方可能出現(xiàn)的危險，報警器中需要加入蜂鳴器。蜂鳴器采用在集成電子信息響器，通常DC電壓源，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，汽車電子，電話，和其它電子產(chǎn)品的定時器，它被用來作為一個聲音產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)。一般通過蜂鳴器電路中的字母“H”或“HA”表示。同時蜂鳴器還是一種可以把音頻信號轉(zhuǎn)化為中國聲音進(jìn)行信號的發(fā)音器件，在公安的報警信息系統(tǒng)，電子玩具等應(yīng)用研究中都得到了一個廣泛好評。蜂鳴器主要用于提示或報警，根據(jù)設(shè)計(jì)和目的，可以使各種不同的音樂聲，口哨聲，蜂鳴聲，報警器，電鈴聲。采用蜂鳴聲，以提示用戶洗衣機(jī)的洗衣狀況。燃?xì)庥镁叩挠脩舸蠖际亲尫澍Q器在器具燃燒時發(fā)出報警聲，以發(fā)出警告。門鈴蜂鳴器為多發(fā)出“叮咚”的聲音或音樂的應(yīng)用，從而表明訪問者。在公安，銀行，警戒區(qū)的家中安裝多個蜂鳴器報警，如果有人進(jìn)入警戒區(qū)，傳感動作的控制下，蜂鳴器會發(fā)出報警聲。在蜂鳴器工廠，學(xué)校應(yīng)用，多發(fā)行電鈴。如圖3-3所示。圖3-3蜂鳴器3.2.3繼電器的選擇為了能更好的調(diào)節(jié)汽車倒車防撞報警器的控制距離和放大電路，本設(shè)計(jì)采用了G2R-1E-DC12繼電器。繼電器是一種用電流通過控制的開關(guān)裝置。是各種信息自動管理控制工作電路中必不可少的執(zhí)行器件。繼電器是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量的變化可以達(dá)到國家規(guī)定企業(yè)要求時，在電氣設(shè)備輸出模塊電路設(shè)計(jì)中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種生活電器。它具有內(nèi)部控制技術(shù)系統(tǒng)和被控制環(huán)境系統(tǒng)發(fā)展之間的互動合作關(guān)系。通常主要應(yīng)用于工業(yè)自動化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全文化保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器一般來說都有能反映學(xué)生一定需要輸入變量的感應(yīng)機(jī)構(gòu)；有能對被控電路能夠?qū)崿F(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行審計(jì)機(jī)構(gòu)；在繼電器的輸入部分和輸出組成部分教師之間，還有對輸入量進(jìn)行研究耦合隔離，功能問題處理和對輸出部分員工進(jìn)行創(chuàng)新驅(qū)動的中間服務(wù)機(jī)構(gòu)（驅(qū)動部分）。繼電器如圖3-4所示。作為控制元件，繼電器有如下幾種作用：）自動，遠(yuǎn)程控制，監(jiān)視：中繼裝置可以全過程自動，和其他電氣元件，自動在一起，并且進(jìn)一步控制線。b.）觸點(diǎn)切換工作電壓和電流：繼電器可以允許通過加載的電壓和電流直接決定了其能控制系統(tǒng)電流和電壓的大小，使用時我們不可以越過此值，不然很容易發(fā)展造成時間繼電器觸點(diǎn)的毀壞。c.）釋放電流：繼電器時的當(dāng)前狀態(tài)被削弱到一定程度時，將返回到未通電繼電器。d.）擴(kuò)大控制范圍：多觸點(diǎn)繼電器內(nèi)部控制系統(tǒng)信號達(dá)到某一定值時，可以選擇通過觸點(diǎn)結(jié)合的不同發(fā)展形式，同時接通、開斷、換接多路電路。圖3-4G2R-1E-DC12繼電器3.2.3三極管的選擇在為了能更好的在各個電路中放大電流，PNP晶體管在三極管使用的設(shè)計(jì)是半導(dǎo)體的基本設(shè)備中的一個，主要作用是電流放大作用，是電子電路的核心要素，它的主結(jié)構(gòu)體為兩個基本類似的PN結(jié)和分成三個部分的正塊半導(dǎo)體。晶體三極管按照相關(guān)材料技術(shù)可以發(fā)展分為以下兩種，分別是鍺管和硅管，不管哪一種的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，而我們需要使用時間最多的就是硅NPN和鍺PNP兩種三極管，其工作基本原理研究主要的是利用的半導(dǎo)體企業(yè)之間的連接方式進(jìn)行集電工作。了解放大晶體管，記?。涸虿划a(chǎn)生能量，晶體管不會產(chǎn)生能量，但晶體管強(qiáng)大之處在于：它可以通過電流來控制大電流。其原理是放大：由一個小的，大的靜態(tài)直流控制交流輸入。晶體三極管是一種工作電流進(jìn)行控制系統(tǒng)元件。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間沒有形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié)。不同的材料，PN結(jié)的勢壘電壓不一樣，鍺管約0.3V，硅管約0.7V，不同的制造技術(shù)工藝，不同的型號也有一些少量差別，但是基本是我們這個數(shù)據(jù)量級。要知道一個準(zhǔn)確值，必須可以查看用戶輸入輸出特性變化曲線（類似于二極管具有正向影響特性分析曲線）。晶體管也是電流放大器，有三個電極，稱為集電極C，基B，發(fā)射極E.分為NPN和PNP。如圖3-5所示圖3-5PNP三極管系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1超聲波模塊的工作原理人們通常能接收到的聲波頻率是20赫茲至20千赫。

當(dāng)頻率大于20千赫或小于20赫茲時，我們不會察覺。因此，超過20千赫的聲波頻率被稱為”超聲波”。由于它具有很強(qiáng)的穿透能力和良好的指向性，可以在水中遠(yuǎn)距離傳播，而且比較容易獲得較集中的聲能，它被廣泛用于清洗，礫石，測距，焊接速度，滅菌等。有在軍事，農(nóng)業(yè)，醫(yī)藥，工業(yè)多種用途，如：超聲波加濕器，彩超，超聲波探傷儀等。聲音是由振動問題產(chǎn)生的，而產(chǎn)生影響超聲波的設(shè)備管理便是通過超聲波檢測傳感器，也可以我們稱之為超聲探頭，亦或是進(jìn)行超聲換能器。超聲波探頭主要由壓電晶片構(gòu)造設(shè)計(jì)而成，能發(fā)射和接收超聲波。構(gòu)成晶片的材料發(fā)展也是因?yàn)槠髽I(yè)的不同而大不相同，這意味著會直接影響到晶片尺寸，如：厚度和直徑，從而導(dǎo)致每個探針不同的功能，因此，想了解其影響必須預(yù)先解析它。壓電式超聲波發(fā)生器，它是可以利用具有壓電材料晶體的諧振來工作的。超聲波檢測傳感器進(jìn)行探頭系統(tǒng)內(nèi)部有一個共振板和兩個壓電晶片。當(dāng)它的兩極外加脈沖輸出信號，使壓電晶片的固有振蕩時間頻率和自己相同時，壓電晶片就會發(fā)展產(chǎn)生一種共振，并帶動共振板振動，隨之不斷發(fā)出不同超聲波。與之相反，假如兩電極表面之間存在沒有未知外加電壓，在共振板接收到超聲波時，壓迫壓電晶片使之振動，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，那么企業(yè)它就變成了包括超聲波接收器。超聲波溫度傳感器技術(shù)就是我們利用各種壓電效應(yīng)的原理知識轉(zhuǎn)化提供電能和超聲波，也就是在發(fā)射超聲波時，把電能信息轉(zhuǎn)換成超聲波發(fā)射出去;而在我們接收時，把超聲振動轉(zhuǎn)換為電信號?，F(xiàn)在的超聲波測距的最實(shí)用的方法是回聲檢測方法：超聲波發(fā)送器的超聲波發(fā)射到某一方向，而發(fā)送時，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，超聲波傳播在空氣中，立即遇到障礙物的方式反映在當(dāng)接收到超聲波反射波立即停止計(jì)時。在空氣中的超聲波的傳播速度是340米/s時，根據(jù)計(jì)時器T的記錄時間，可以從一個發(fā)射點(diǎn)從障礙物S，即計(jì)算：S=340噸/2。4.2硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)研究主要內(nèi)容包括單片機(jī)最小信息系統(tǒng)、液晶顯示模塊電路、蜂鳴器報警電路，按鍵控制電路以及超聲波模塊HC-SR04五部分。單片機(jī)用的是AT89C51單片機(jī)。該系統(tǒng)核心是由單片機(jī)操控的，超聲波模塊在單片機(jī)的控制下釋放超聲波，獲得返回信號后，將其送入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行處理，得到障礙物與自己之間的距離，再將結(jié)果輸進(jìn)液晶顯示電路顯示，接著按照要求讓報警電路報警。4.2.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)單片機(jī)運(yùn)行起來，所必需的最基本電路部分組成：a.）電源電路：向單片機(jī)提供所必須的電源。b.)時鐘電路：微控制器操作的時間基準(zhǔn)，微控制器必須的工作速度。c.)復(fù)位電路：通過分析確定一個單片機(jī)起始工作狀態(tài)，來啟動單片機(jī)。復(fù)位電路連接方式有三種。a.)上電復(fù)位由于RC串聯(lián)電路電容器兩端的電壓不能突然改變，所以當(dāng)電源啟動時，RST那邊將保持為低級別功能的低復(fù)位信號，與電源Vcc通過電阻器R5與電容器C1充電，C1兩端的電壓將出現(xiàn)較大差值，過一段時間后變高時，復(fù)位信號結(jié)束。如圖4-1所示。圖4-1上電復(fù)位電路b.)混合復(fù)位電路混合復(fù)位電路便是將手動復(fù)位電路和上電復(fù)位電路結(jié)合到一起構(gòu)成的電路。如圖4-2所示。圖4-2混合復(fù)位電路c.)手動復(fù)位按鍵按下時，電容兩端短路放電，RST端將保持低電平復(fù)位信號一段時間。當(dāng)Vcc電源通過電阻向電容器充電時，電容器兩端的電壓差逐漸增大，一段時間后變高。手動復(fù)位信號結(jié)束。如圖4-3所示。圖4-3手動復(fù)位電路本課題所需單片機(jī)所組成的最小系統(tǒng)如圖4-4所示。圖4-4AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)的外圍電路包括復(fù)位電路和振蕩電路兩部分。因?yàn)橄到y(tǒng)是高電平復(fù)位，所以系統(tǒng)每次上電時便會復(fù)位一次。復(fù)位電路如圖4-5所示。圖4-5復(fù)位電路通過解析AT89C51，我們發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在一個高增益反向放大器，XTAL1和XTAL2負(fù)責(zé)它的的輸入和輸出。當(dāng)XTAL1和XTAL2都跨接晶體或陶瓷諧振器，它便構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，能直接發(fā)射脈沖到內(nèi)部時鐘發(fā)生器，當(dāng)外聯(lián)陶瓷諧振器時，C1,C2通常選擇47PF；當(dāng)外聯(lián)晶振時，C1,C2通常選擇30pF左右。晶振如圖4-6所示。圖4-6晶振電路4.2.2報警電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)研究采用峰鳴音報警系統(tǒng)電路。本報警控制電路的設(shè)計(jì)人員只需企業(yè)采購管理普通的壓電式蜂鳴器，然后我們通過89C51的1根口線經(jīng)驅(qū)動器技術(shù)驅(qū)動蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器若想發(fā)展驅(qū)動，需要10mA電流，可以靠TTL系列產(chǎn)品集成應(yīng)用電路7406或7407低電平有效進(jìn)行創(chuàng)新驅(qū)動，也可以同時通過分析晶體三極管工作進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動。圖中，P16接晶體管基極作為輸入端。在P16輸出信號高電平“1”時，晶體管導(dǎo)通，蜂鳴器兩端沒有獲得自己大概+3V

電壓而警報；在P16輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器便不再警報。報警模塊電路結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。圖4-7蜂鳴器報警電路4.2.3液晶顯示電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)系統(tǒng)中，常常需要輔助顯示，而選擇哪種顯示器便成了重要之事。顯示器也分好幾種：液晶顯示器，簡稱LCD；熒光管顯示器，簡稱VFD；發(fā)光二極管，簡稱LED。其中LCD是一種具有極低功耗顯示器，廣泛研究應(yīng)用于實(shí)際測量技術(shù)產(chǎn)品中，由于本課題不需要進(jìn)行復(fù)雜的顯示數(shù)據(jù)信息，所以最終選擇的是LCD顯示功能模塊，可以通過節(jié)約系統(tǒng)硬件環(huán)境資源，降低生產(chǎn)成本。LCD1602亦由多個5X7或5X11點(diǎn)陣字符的結(jié)合，一個字符的每個比特點(diǎn)陣字符可以與每個節(jié)距的之間的間隔顯示，各線之間的間距也完成了字符間距和作用線間距的使命，可惜它不能很好地顯示的圖形。經(jīng)由端口P00DB0?DB7?P07AT89C51微控制器，用于顯示所希望的信息;液晶顯示器的對比度是通過調(diào)節(jié)電阻值的大小來實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的清晰。顯示電路如圖4-8所示。圖4-8液晶顯示電路4.2.4按鍵電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)需要對報警器的警報距離進(jìn)行設(shè)置，因此通過三個按鍵來進(jìn)行控制和設(shè)計(jì)。當(dāng)我們需要對警報的范圍進(jìn)行設(shè)置時，過P10啟動開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。需要提高警戒范圍時，通過P11啟動開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。需要降低警戒范圍時，通過P12啟動開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。顯示電路如圖4-9所示。圖4-9按鍵電路4.2.5超聲波模塊的選擇對于中國汽車倒車防撞報警器來說，超聲波的應(yīng)用是一個不可能避免的命題。本設(shè)計(jì)可以采用的超聲波傳感器模塊HC-SR04對前方障礙進(jìn)行測距。我們可以在停車場使用HC-SR04超聲波探測模塊、亦或是給物體進(jìn)行測距、檢測未知液體、讓機(jī)器人躲避障礙等。HC-SR04由三個主要元器件結(jié)合而成：一個可以通過超聲波的發(fā)射頭、一個研究用的超聲波傳感器接收頭、一個晶振。晶振是給模塊作為主控系統(tǒng)芯片發(fā)展提供更加精準(zhǔn)時鐘輸入信號標(biāo)有‘T’的是超聲波發(fā)射頭，標(biāo)有‘R’是超聲波接收頭，還有標(biāo)‘TR’是接收成功發(fā)射一體的。T和R是配對企業(yè)使用的，即使在網(wǎng)上消費(fèi)者購買也都是按對售賣。無論是學(xué)生接收頭還是中國發(fā)射頭，里面我們都有一種壓電晶片。發(fā)射頭的壓電晶片作用是將電信號轉(zhuǎn)化為自己聲音沒有信號，而接收頭的壓電晶片作用是將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。模塊背面有三個方面芯片，從左到右分別是運(yùn)算放大器、主控單片機(jī)、電壓轉(zhuǎn)換器。運(yùn)算放大器的功能則是放大微弱電信號，然后讓主微控制器操作。主微控制器主要用來控制超聲波發(fā)送和將接收到的信號完成處理。電壓轉(zhuǎn)換器的作用是放大到主微控制器的傳輸信號的電壓。因?yàn)橹挥?.3v到5v的電壓不足以驅(qū)動超聲波發(fā)射頭，需要把電壓放大到10v以上。模塊設(shè)計(jì)總共分為四個部分，除了負(fù)責(zé)提供工作電源的兩個外就只剩Trig和Echo引腳功能可以進(jìn)行操控了。通過操作向Trig引腳發(fā)送一個不小于10us的高電平信號脈沖（建議45us）。模塊接收到Trig的脈沖會立即開始發(fā)出8個40KHz的脈沖，隨即超聲波傳感器發(fā)射頭發(fā)出8個40KHz的超聲波聲波。。

在空氣中的超聲波傳播時間是回波的持續(xù)時間，時間可以的話，用特定值來獲得，之后就能計(jì)算出模塊離物體的距離，那么現(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急就是想方法獲取這個工作時間。

測試距離=超聲波傳播時間x聲音在空氣中傳播速度（340m/s)/2模塊如圖4-10所示。圖4-10超聲波模塊5.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1編寫語言以及開發(fā)工具的選擇本課題的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、按鍵設(shè)置程序、報警程序和顯示程序組成。匯編語言程序的特征是能更有效和更容易準(zhǔn)確地計(jì)算出的運(yùn)行時間，C語言同時具有匯編語言的功能，而且還具有高級語言。C程序設(shè)計(jì)有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，根據(jù)課題以及實(shí)際情況選擇C語言。開發(fā)工具我使用的的是KeilC51，C51是德國公司出品開發(fā)的系統(tǒng)，與匯編相比，C語言具有的功能，結(jié)構(gòu)等方面具有優(yōu)勢，因此很容易將所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行應(yīng)用發(fā)展起來。Keil提供了包括連接器、庫管理、C編譯器、宏匯編和一個企業(yè)擁有自己強(qiáng)大功能的仿真調(diào)試器在內(nèi)的完整開發(fā)研究方案，只需可以通過這樣一個國家集成開發(fā)工作環(huán)境將這些重要部分組合在一起即可。運(yùn)行Keil軟件也只需要WIN2000、NT等操作控制系統(tǒng)。另外重要的一點(diǎn)，在編譯后的匯編代碼只是看后產(chǎn)生，就能欣賞到高的KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率，大多數(shù)生成的語句的匯編代碼是非常緊湊的，易于理解。在大型軟件開發(fā)，以更好地體現(xiàn)其優(yōu)越性。。5.2程序的工作原理和完成的功能系統(tǒng)采用AT89C51作為主控芯片，使用按鍵，傳感器，繼電器來確保設(shè)置的警戒范圍有效，使用超聲波模塊HC-SR04進(jìn)行處測量，使用按鍵對報警器警戒范圍進(jìn)行設(shè)置，液晶顯示器會顯示與障礙物之間的實(shí)際距離，當(dāng)與障礙物之間的實(shí)際距離超過最低設(shè)定距離，低于最高設(shè)定距離時，報警器就會開始工作，發(fā)出警報；當(dāng)障礙物與車輛的實(shí)際距離高于最高設(shè)置距離后，報警器會停止報警。本設(shè)計(jì)可以做到以下的功能：測距子程序顯示距離c）判斷距離d）做出報警3主程序主程序設(shè)計(jì)首先我們需要通過初始化信息系統(tǒng)，對定時器T0進(jìn)行合理設(shè)置，使其管理工作發(fā)展模式可以設(shè)定成16位的定時計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)模式，接著讓超聲波傳感器模塊能夠發(fā)出這樣一個研究超聲波產(chǎn)生脈沖，為避免使用超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器沒有引起的直接波觸發(fā)，需延遲0.1ms后，才打開外中斷0接收用戶返回的超聲波檢測信號。由于企業(yè)采用12MHz的晶振，機(jī)器學(xué)習(xí)周期為1us,當(dāng)主程序檢測到學(xué)生接收到了成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按下式計(jì)算能力即可測得被測物體與測距儀之間的距離,根據(jù)相關(guān)公式d=(C*T0)/2（其中T0為計(jì)數(shù)器T0的計(jì)數(shù)值），測出不同距離后結(jié)果分析將以十進(jìn)制BCD碼方式調(diào)查顯示在LCD上。主程序流程框圖如圖5-1所示。是否檢測到回波延時超聲波發(fā)射40KHZ方波，T1開始計(jì)時單片機(jī)初始化開始是否檢測到回波延時超聲波發(fā)射40KHZ方波，T1開始計(jì)時單片機(jī)初始化開始YN T0溢出中斷，外中斷INT0關(guān)閉進(jìn)入中斷程序，關(guān)閉計(jì)時器T0是否小于安全距離計(jì)算距離并顯示按鍵設(shè)置T0溢出中斷，外中斷INT0關(guān)閉進(jìn)入中斷程序，關(guān)閉計(jì)時器T0是否小于安全距離計(jì)算距離并顯示按鍵設(shè)置 Y N蜂鳴器報警蜂鳴器報警結(jié)束結(jié)束圖5-1主程序框圖5.4距離判斷以及報警子程序 通過調(diào)用設(shè)定的安全距離，然后設(shè)置蜂鳴器工作距離計(jì)算處理程序，工作的時候被設(shè)置為0，設(shè)置成1時不工作，如果它是一個安全的距離內(nèi)，拉響警報蜂鳴器，否則，蜂鳴器會停止工作。返回蜂鳴器報警安全距離內(nèi)？設(shè)定安全距離返回蜂鳴器報警安全距離內(nèi)？設(shè)定安全距離 Y NY圖5-2距離判斷以及報警流程圖5.5按鍵設(shè)置子程序通過P10,P11,P12啟動按鍵可以得到重新設(shè)置，增加，降低警戒值的效果。圖5-3是按鍵設(shè)置流程圖。保存返回降低重新設(shè)置增加按鍵啟動開始保存返回降低重新設(shè)置增加按鍵啟動開始P10P11P12圖5-3按鍵設(shè)置流程圖5.6圖像顯示子程序液晶數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)模塊的功能是利用定時器將得到的最短距離在顯示屏上進(jìn)行研究顯示。測試距離數(shù)值可以通過串行口傳送到顯示管理模塊。下圖5-4是距離分析顯示程序流程圖。。將距離值通過I/O口送到顯示模塊調(diào)用顯示子程序?qū)⒕嚯x值通過I/O口送到顯示模塊調(diào)用顯示子程序圖像顯示圖像顯示圖5-4圖像顯示流程圖6.系統(tǒng)仿真和調(diào)試在選擇Proteus這個軟件來完成仿真過程中，首先需要打開軟件，新建一個新的設(shè)計(jì)，對照著電路原理圖在仿真的元器件庫中找到對應(yīng)的元器件按位置擺放，然后把引腳之間的連線正確連接起來，完成這一操作后保存畫好的仿真圖，在仿真日志里查看有無錯誤發(fā)生，有的話將其改正，直到正確為止。接著要做的是將先前Keil軟件中生成的hex文件添加到仿真使用的單片機(jī)，具體操作方法就是雙擊AT89C52的“編輯元件”的表格，點(diǎn)擊“ProgramFile”后面的文件夾符號，在文件夾中找到Keil中保存好的仿真用.hex添加確定。步驟如圖6-1所示。圖6-1加載程序的窗口在程序成功添加到單片機(jī)后，便開始對電路進(jìn)行仿真操作。第一步先要打開仿真的開始按鈕，給電路通電，電路上的個元器件開始工作，被點(diǎn)亮的液晶屏上顯示著一行信息，前半段是設(shè)置的警戒值，通過按鍵可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，后半段為實(shí)際距離，隨著汽車倒車報警器的移動而變化。顯示結(jié)果如圖6-2所示。圖6-2剛加電時的仿真圖系統(tǒng)開始仿真后，按下設(shè)置開關(guān)，液晶顯示相關(guān)信息出現(xiàn)在頁面上，按下加號開關(guān)，警戒值提升，按下減號開關(guān)，警戒值減小。當(dāng)與障礙之間的實(shí)際距離小于設(shè)置距離時，報警器開始報警，直到與障礙之間的實(shí)際距離高于設(shè)置距離時，報警器停止報警。如圖6-3所示。這種設(shè)計(jì)主要是AT89C51使用超聲波模塊HC-SR04釋放超聲波距離測量。由于與所述反射的超聲波信號的強(qiáng)度的環(huán)境因素，因此必須調(diào)試，注意收集在改變距離后，直流控制電壓的實(shí)際大小，電壓要比較合理的良好的選擇，從控制點(diǎn)中必須非常小心地鏈接。圖6-3警報值調(diào)整后的仿真圖7.結(jié)束語作為一個大學(xué)四年最后一次進(jìn)行的檢測，對于通過這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)我很慎重，從選題，分析、研究、設(shè)計(jì)，這幾個月中本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有條不紊的進(jìn)行，最終設(shè)計(jì)了一個比較完整的汽車倒車防撞報警器它的硬件電路設(shè)計(jì)主要包括

超聲波模塊HC-SR04、按鍵電路、LCD電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)、蜂鳴器報警電路五部分超聲波發(fā)射機(jī)利用單片機(jī)從p1.0端口輸出所需的40khz方波信號，而接收超聲波方面則利用HC-SR04超聲波模塊進(jìn)行。通過這一話題進(jìn)行深入的了解和設(shè)計(jì)的研究，我有了更深的了解單片機(jī)最小系統(tǒng)，特別是在I/O接口。更了解到超聲波測距技術(shù)，超聲波測距系統(tǒng)由于灰塵，電磁波，光等，精度往往可以達(dá)到厘米級精度范圍在暗渠項(xiàng)目的影響，橋梁，隧道檢測等距也占據(jù)一定的優(yōu)勢。對于汽車倒車在這個問題上，采用超聲波測距系統(tǒng)能有效地提高車輛的安全性和可靠性。任何方案都需要多次證明和改進(jìn)，天下沒有白吃的午餐，只有經(jīng)過不斷的推敲，研究才能夠獲得成功。參考文獻(xiàn)[1]仇成群，孫東升，周殿鳳，沈宏蘭.一種基于AT89C51的汽車倒車防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì).Equipment?Manufactring?Technology?[J]，02期，2012年：62-65[2]張萍.超聲波傳感器的原理及應(yīng)用.考試周刊[J]，62期，2011年：157-158?[3]李遠(yuǎn)，趙璐.基于單片機(jī)的超聲波汽車防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì).無線互聯(lián)科技[J]，01期，2014年：89[4]康瑞清，吳華怡，郝彥爽.傳感器技術(shù)及應(yīng)用[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2013年[5]路敬袆.傳感器原理及應(yīng)用[M]，哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社,2014年[6]欒桂冬.傳感器及其應(yīng)用[M]，西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2002年[7]韓贊東.超聲定位技術(shù)在汽車安全預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].測控技術(shù),2002,(8)：15-28.劉明.電子線路綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程[M]．天津：天津大學(xué)出版社，2008，（5）：121-198.陳堂敏，劉煥平.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008陳瑩.基于單片機(jī)的超聲測距系統(tǒng)[D].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2004.致謝本研究是在曹妍老師和同學(xué)的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到論文的完成無一不離開曹老師的悉心指導(dǎo)。面對我們的疑難問題，她對此一一作答使我們考慮問題全面，老師負(fù)責(zé)認(rèn)真的態(tài)度感染了我們，使我們干勁十足。在曹老師的指導(dǎo)下，我從一團(tuán)亂麻到慢慢有了設(shè)計(jì)的思路，積累了經(jīng)驗(yàn)，還學(xué)會了如何有效的找到參考資料，掌握了很多有用的新的知識。同時，我衷心感謝我們學(xué)院給我們授課的各位老師，感謝他們四年的栽培。沒有他們教授的知識，本次設(shè)計(jì)不可能順利完成。感謝我的同學(xué)，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，他們給予的幫助。最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!黃睿2020-5-13附錄附錄一汽車倒車防撞報警器原理圖附錄二汽車倒車防撞報警器仿真圖附錄三程序#include"reg52.h"#include<intrins.h>#include"eepom52.h"#include"lcd1602.h"sbitbeep=P1^6;sbitjdq=P1^7;sbitK1=P1^0; //按鍵定義sbitK2=P1^1;sbitK3=P1^2; sbitRX=P3^2;sbitTX=P3^3;uchara_a=0;unsignedcharcodemcustudio[]={"JULI-System"};unsignedcharcodeemail[]={"^_^"};unsignedcharcodeCls[]={""};unsignedcharcodeASCII[15]={'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','.','-','M'};unsignedintSet_d=144;unsignedchardisbuff[4] ={0,0,0,0}; //顯示數(shù)據(jù)數(shù)組bitbSetFlag=0;bitflag=0;uinttime,shu,suu;unsignedlongS=0;unsignedcharceju_zhi,cs_time;//顯示標(biāo)識voidDelayMs(intz) //1ms的延時函數(shù){intx;for(;z>0;z--)for(x=110;x>0;x--);}/******************把數(shù)據(jù)保存到單片機(jī)內(nèi)部eepom中******************/voidwrite_eepom(){ SectorErase(0x2000); byte_write(0x2000,Set_d%256); byte_write(0x2001,Set_d/256); byte_write(0x2004,a_a); }/******************把數(shù)據(jù)從單片機(jī)內(nèi)部eepom中讀出來*****************/voidread_eepom(){ Set_d=byte_read(0x2001); Set_d<<=8; Set_d|=byte_read(0x2000); a_a=byte_read(0x2004);}/**************開機(jī)自檢eepom初始化*****************/voidinit_eepom(){ read_eepom(); //先讀 if(a_a!=1) //新的單片機(jī)初始單片機(jī)內(nèi)問EEPOM { Set_d=100; a_a=1; write_eepom();//寫 } }voidSetDisplay(void){ DisplayListChar(0,0,"Set_DIST:"); disbuff[0]=Set_d%1000/100; disbuff[1]=Set_d%1000%100/10; disbuff[2]=Set_d%1000%10%10; DisplayOneChar(5,1,ASCII[disbuff[0]]); DisplayOneChar(6,1,ASCII[10]); //顯示點(diǎn) DisplayOneChar(7,1,ASCII[disbuff[1]]); DisplayOneChar(8,1,ASCII[disbuff[2]]); DisplayOneChar(9,1,ASCII[12]); //顯示M}voidKeyScanf(void)//按鍵處理函數(shù){ if(K1==0) //設(shè)置距離按鍵按下 { bSetFlag=~bSetFlag;//按下標(biāo)置位取反 DisplayListChar(0,1,Cls);//對第一行清屏 DelayMs(50);while(!K1); } if(bSetFlag) //設(shè)置鍵按下 { if(K2==0) //設(shè)置鍵加按下 { Set_d+=1; //設(shè)置值加 if(Set_d>=400)Set_d=400;//設(shè)置值最大為3.5m DelayMs(500); while(!K2) {SetDisplay(); DelayMs(50); Set_d+=1; //設(shè)置值加 if(Set_d>=400)Set_d=400;//設(shè)置值最大為3.5m} write_eepom(); //寫保存 } if(K3==0) //設(shè)置鍵減鍵按下 { Set_d-=1; //設(shè)置值減 if(Set_d<=50)Set_d=50; //設(shè)置值最大為0.1m DelayMs(500); while(!K3) {SetDisplay(); DelayMs(50); Set_d-=1; //設(shè)置值減 if(Set_d<=50)Set_d=50; //設(shè)置值最大為0.1m} write_eepom(); //寫保存 } }}uintvalue2;/****************報警函數(shù)***************/voidclock_h_l(){ staticunsignedcharvalue; if(S<=Set_d) { value++;//消除實(shí)際距離在設(shè)定距離左右變化時的干擾 if(value>=20) { value=0; beep=~beep; //蜂鳴器報警 DisplayListChar(0,0,"Alarm"); } if(S<=50)jdq=0; elsejdq=1; } else { jdq=1; beep=1; //取消報警 DisplayListChar(0,0,mcustudio); } }voidDISPLAY(void){if(bSetFlag==0) //按鍵設(shè)置標(biāo)志位 {disbuff[0]=Set_d%1000/100; disbuff[1]=Set_d%1000%100/10; disbuff[2]=Set_d%1000%10%10;DisplayOneChar(0,1,'A'); DisplayOneChar(1,1,':'); DisplayOneChar(2,1,ASCII[disbuff[0]]); DisplayOneChar(3,1,ASCII[10]); //顯示點(diǎn) DisplayOneChar(4,1,ASCII[disbuff[1]]); DisplayOneChar(5,1,ASCII[disbuff[2]]); DisplayOneChar(6,1,ASCII[12]); //顯示M if((S>=400)||flag==1)//超出測量范圍顯示“-” { flag=0; //dd("A3.45m2.15m") DisplayOneChar(10,1,ASCII[11]); DisplayOneChar(11,1,ASCII[10]); //顯示點(diǎn) DisplayOneChar(12,1,ASCII[11]); DisplayOneChar(13,1,ASCII[11]); DisplayOneChar(14,1,ASCII