基于51单片机的超声波测距仪之倒车雷达作品设计毕业论文

摘要超声波汽车倒车探测器是一种能够实时显示车后障碍物状况的汽车倒车辅助装置。

在现实生活中应用十分广泛。

本文根据声波在空气中可定向发射和反射的原理，以超声波换能器为接口部件，应用单片机技术设计了一套超声波测距系统。

文章提出了微处理器控制的超声波汽车倒车测距系统的设计方案。

微处理器计算超声波从发射到接收的时间，在数据处理中采用温度补偿技术对超声波在空气中的传播速度进行修正，计算出距离，并根据障碍物与车尾的距离远近情况发出不同等级的报警声，同时显示车后障碍物与车体的距离。

论文概述了超声波探测器的发展状况及基本原理。

对测距系统发射、接收、检测、显示等部分的设计方案进行了分析。

从系统的性能需求、实用要求出发，对系统组成、检测原理和方法作出选择并对软硬件进行了设计。

文章详细叙述了系统的硬件设计过程，并给出了系统软件设计程序流程图，通过误差分析，说明了系统应用的实用性。

目录前言 (1)1 概述 (2)1.1选题的意义 (2)1.2 超声波汽车倒车探测器的应用和发展现状 (2)2 设计方案分析 (5)2.1测距方式和提示方式比较 (5)2.1.1测距方式 (5)2.1.2 预警提示方式 (7)2.2 方案确定 (8)2.2.1 测距探测器方案 (10)2.2.2 超声波发射方案 (11)2.2.3超声波回波接收方案 (11)2.2.4 温度测量及补偿方案 (12)2.2.5 显示及报警方案 (12)3 硬件电路设计 (13)3.1 硬件框图 (13)3.2 单片机最小系统设计 (14)3.3超声波发送电路设计 (15)3.4超声波接收电路设计 (17)3.5 温度测量电路设计 (20)3.6 报警电路设计 (21)3.7 显示电路设计 (22)3.8 电源电路设计 (24)3.8.1 +5V和+12V稳压电源 (24)3.8.2 稳压电源电路 (25)3.9 器件说明 (26)3.9.1 AT89C2051单片机 (26)3.8.2 超声波传感器 (27)4 软件设计 (28)4.1 系统软件结构 (28)4.2 初始化程序 (31)4.3测温电路程序 (31)4.4 中断程序设计 (36)4.5 报警及显示驱动程序 (38)5 效能分析 (40)参考文献 ............................ 错误!未定义书签。

基于单片机的超声波倒车雷达的实现设计超声波倒车雷达是一种有效的辅助驾驶系统，可以在倒车时帮助驾驶员避免碰撞和减少事故的发生。

本文将介绍如何基于单片机实现超声波倒车雷达的设计。

首先，我们需要了解超声波倒车雷达的原理。

超声波倒车雷达通过发射超声波信号并接收反射信号来测量与障碍物的距离。

首先，超声波模块会发射一束超声波信号，然后该信号会与障碍物发生反射。

接下来，超声波模块会接收到反射信号，并根据信号的时间差计算出与障碍物的距离。

最后，将这个距离显示在LCD屏幕上，提醒驾驶员注意。

接下来，我们需要选择合适的硬件和软件来实现这个设计。

在硬件方面，我们需要一个超声波模块（包括超声波传感器和放大器）和一个LCD 屏幕来显示距离。

在软件方面，我们可以使用C语言编程来控制单片机，计算距离并将其显示在LCD屏幕上。

开始实施这个设计之前，我们首先需要连接硬件。

超声波模块的引脚需要连接到单片机的GPIO引脚。

LCD屏幕通常有自己的驱动器，我们需要查看其手册以了解如何连接到单片机。

接下来，我们需要编写程序来控制单片机。

首先，我们需要初始化超声波模块和LCD屏幕。

通过GPIO引脚向超声波模块发送触发信号，然后计算超声波信号的时间差并转换为距离，最后将距离显示在LCD屏幕上。

在编写程序时，我们还可以添加一些附加功能，例如设置距离阈值来触发警报，或者根据距离改变警报的频率。

这些功能可以通过使用if语句或循环来实现。

完成编写程序后，我们需要进行测试和调试。

我们可以通过在倒车时将板子连接到车辆上来测试超声波倒车雷达的功能。

如果一切正常，我们可以观察到LCD屏幕上显示出与障碍物的距离。

最后，在安装超声波倒车雷达之前，我们需要将设备进行封装，以保护电路板和传感器不受外部影响。

我们可以使用3D打印技术创建一个外壳，并将电路板和传感器固定在内部。

在本文中，我们介绍了如何基于单片机实现超声波倒车雷达的设计。

通过了解原理、选择合适的硬件和软件、连接硬件、编写程序、测试和调试以及封装设备，我们可以成功实现这个设计，并为汽车的倒车过程提供一个有效的辅助系统。

目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 课题研究的目的与意义 (3)1.2 国内外研究动态 (3)1.3 论文主要内容 (4)第2章系统的总体设计 (5)2.1 设计方案 (5)2.2 系统的硬件选型 (5)2.2.1 单片机选型 (5)2.2.2 超声波传感器选型 (6)2.2.3 超声波接收芯片选型 (7)2.2.4 显示器选型 (7)第3章系统的硬件设计 (8)3.1 基本系统构成 (8)3.1.1 系统电源电路 (9)3.1.2 超声波发射电路 (9)3.1.3 超声波接收电路 (10)3.1.4 晶振电路 (11)3.1.5 复位电路 (11)3.1.6 显示电路 (12)3.1.7 报警电路 (13)3.2 电路原理图 (13)3.3 PCB图 (14)第4章系统的软件设计 (15)4.1 软件keil的简介 (15)4.2 主程序流程 (15)4.3 超声波收发模块程序设计 (16)4.3.1 超声波收发中断子程序 (17)4.3.2 距离测算子程序 (19)4.4 显示模块程序设计 (19)4.4.1 初始化程序 (21)4.4.2 显示程序 (21)4.4.3 延时程序 (22)4.5 现场实测距离显示 (23)第5章结论 (24)5.1 总结 (24)5.2 系统实物图形 (25)5.3 展望 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)摘要本文阐述了基于51单片机的超声波测距仪的设计过程和运行结果。

AT89C51单片机控制定时器产生方波脉冲，同时计时器T1开始计时。

发出的超声波在空气中传播，而后遇到障碍物体的表面时超声波折返，超声波接收模块接收返回的超声波信号并且把超声波信号转化为电信号。

计时器记录超声波往返所用的时间，从而由51单片机计算得到实测距离。

再使用四位数码管显示距离。

硬件电路由超声波发射电路、超声波接收电路、电源电路、四位数码管显示电路、电铃报警电路、12MHz晶振电路等组成。

兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）题目：基于单片机控制的汽车倒车雷达实时超声波测距系统设计摘要随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量大幅攀升。

交通拥挤状况也日益严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人生伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞预警系统势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，本文介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警系统。

控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。

因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。

本设计采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。

整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。

各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。

在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。

相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

设计通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最佳设计方案，并对系统各个单元的原理进行了介绍。

对组成系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。

论文介绍了系统系统的软件结构，通过编程来实现系统功能。

最后，通过对系统的误差分析，给出了较完善的方案。

关键词：AT89C51;超声波；测距AbstractWith the development of science and technology, the improvement of people's standard of living, speeding up the development and construction of the city. urban drainage system have greatly developed their situation is constantly improving. However, due to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time, the city drainage system. In particular drainage system often lags behind urban construction. Therefore, there are often good building excavation has been building facilities to upgrade the drainage system phenomenon. It brought to the city sewage, and it is clear to the city sewage and drainage culvert in the sewage treatment system. comfort is very important to people's lives. Mobile robots designed to clear the drainage culvert and the automatic control system Free sewage culvert clear guarantee robot, the robot is designed to clear the culvert sewage to the core. Control System is the core component of the development of ultrasonic range finder. Therefore, it is very important to design a good ultrasonic range finder.At the core of the design using AT89C51low-cost, high accuracy, Micro figures show that the ultrasonic range finder hardware and software design methods. Modular design of the whole circuit from the main program, pre subroutine fired subroutine receive subroutine. display subroutine modules form. SCM comprehensive analysis of the probe signal processing, and the ultrasonic range finder function. On the basis of the overall system design, hardware and software by the end of each module.The research has led to the discovery that the software and hardware designing is justified, the anti-disturbance competence is powerful and the real-time capability is satisfactory and by extension and upgrade, this system can resolve the problem of the car availably, building construction the position of the workplace and some industries spot supervision.Key words:AT89C31; Silent Wave；Measure Distance目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)I.1 课题设计的目的及其意义 (1)I.2 超声波测距系统的设计思路 (1)I.3 课题设计的任务和要求 (3)1 课题的方案设计与论证 (4)1.1 系统整体方案的设计 (4)1.2 系统整体方案的论证 (4)2 系统的硬件结构设计 (4)2.1 单片机的功能特点及测距原理 (5)2.2 超声波发射电路的设计 (6)2.3 超声波接收电路的设计 (7)2.4 超声波测距系统的硬件电路设计 (8)3 系统软件的设计 (9)3.1 超声波测距仪的算法设计 (9)3.2 主程序流程图 (10)3.3 超声波发生子程序与超声波接受中断程序 (11)3.4 系统的软硬件的调试 (12)总结 (13)致谢 (14)参考文献 (15)附录一超声波测距电路原理图 (16)附录二超声波测距电路版图....................................附录三程序清单. (17)绪论Ⅰ.1课题设计的目的及意义Ⅰ.1.1设计的目的随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。

毕业设计题目：基于51单片机的超声波倒车雷达测距学院：电气与信息工程学院专业：电气工程与其自动化摘要超声波是频率高于20KHZ的声波，具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远的特点，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。

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，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在液位、井深、管道长度的测量、移动机器人定位和避障等领域得到了广泛的应用。

基于此，本次设计尝试使用AT89S52与HY-SRF05模块来实现超声波的测量，结合外围电路模块实现距离显示与语音播报构成超声波测距系统。

本次超声波测距系统由单片机计时与控制电路、超声波发射接收模块、测量距离显示电路、语音电路等部分组成。

详细介绍了超声波测距模块与AT89S52单片机的测距原理。

以HY-SRF05超声波测距模块为核心实现超声波的发射与接收。

整体电路结构简单，成本低廉，工作稳定，测量精度也达到实际应用要求。

关键词：AT89S52；超声波；HY-SRF05；测距AbstractUltrasound is sound waves with frequency higher than 20KHz, it has strong directivity and consumes energy slowly, at the same time it spreads farther in the same medium. Therefore ultrasound is often used for distance measurement, such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by it. Use of ultrasonic detection tends to be quickly, convenient and simple calculation, easy to do real-time control. In the measurement precision it can reach industry practical requirement. So in liquid level, well depth, pipe length measurement, mobile robot localization and obstacle avoidance, etc a wide range of applications.This ultrasonic distance measurement system by single-chip timing and display circuit of the control circuits, ultrasound modules, measuring distances, voice circuits and other components. Details the ultrasonic range finder and AT89S52 microcontroller module location. Core realization of ultrasonic HY-SRF05 ultrasonic distance measurement modules for transmit and receive. A whole circuit of simple structure, low cost, stable, measurement precision to reach the actual application requirements.Keywords:AT89S52；Ultrasonic wave；HY-SRF05；Measure distance目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题研究的背景11.2 国外研究现状11.3 课题研究的意义2第2章超声波测距原理42.1 超声波简介42.2 超声波测距原理4第3章方案论证63.1 设计思路63.2 系统结构设计7第4章硬件电路设计84.1 单片机AT89S5284.2 超声波测距模块HY-SRF05104.2.1 基本工作原理104.2.2 HY-SRF05电气参数114.2.3 超声波时序图124.2.4 超声波应用电路图124.3 温度传感器DS18B20124.4 LCD1602液晶134.4.1 LCD1602主要技术参数134.4.2 LCD1602引脚功能144.4.3 LCD1602应用电路图144.5 ISD1420语音芯片154.5.1 特点154.5.2 电特性154.5.3 ISD1420引脚功能154.5.4 ISD1420语音电路16第5章系统软件设计185.1 主程序185.2 超声波测距子程序185.3 测温子程序20第6章系统调试分析226.1 硬件电路测试226.2 软件调试226.3 误差分析23结论25参考文献26致27附录28附录A：实物作品28附录B: 原理图29附录C: PCB图30附录D: 程序30第1章绪论1.1 课题研究的背景随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越成为人们关注的问题。

毕业设计基于超声波测距的倒车雷达设计好一、背景和研究意义随着汽车普及率的不断提高，车辆在道路上的行驶和停车都成为人们生活中常见的场景。

而在停车行为中，倒车就成为了比较危险的行为，往往容易发生事故。

因此，倒车雷达的应用正越来越受到人们的重视。

倒车雷达是一种能够勘测车辆周围环境并辅助驾驶员开车的系统，它能够利用超声波测距原理快速测量车与后方障碍物之间的距离，并在必要的时候发出警示声音，提醒驾驶员及时停车，避免碰撞。

因此，在汽车行业中，倒车雷达越来越受到关注，开发和研究倒车雷达的技术也日渐成熟。

本文基于超声波测距的原理，设计了一种倒车雷达系统，旨在提高驾驶员倒车的安全性和便利性，为驾驶员提供更加完善的倒车辅助系统，为减少车辆事故带来新的技术支持。

二、设计原理超声波倒车雷达主要是通过超声波感应距离，掌握车辆行驶路线，快速监测停车时的障碍物情况，提醒人们注意，避免碰撞发生。

超声波测距，是测量距离的一种常用方法，具有广泛的应用。

在倒车雷达中，超声波传感器负责发射和接收超声波信号。

当超声波传感器发射出信号时，经过一定的时间后接收器接收到了回波信号。

此时，系统能够计算出障碍物与传感器之间的距离。

例如，在设计的倒车雷达中，将各个传感器布置在车辆的四周，对车辆周围的环境进行监控，同时，安装上数字显示屏和声音提示装置，形成一个完整的倒车雷达系统。

三、设计流程1.硬件选取倒车雷达的主要组成部分包括传感器、控制器和显示器。

这里选择超声波传感器来进行测量距离，并选用单片机作为控制器，通过硬件连接实现传感器和显示器的协同工作。

2.硬件电路设计超声波传感器和单片机之间需要一个连接器来传输测量数据，实现数据传输的同时，还需保证传输的效率和精度。

此次实验中选用了串口通信的方式，通过串口将传感器测量到的距离值传输到单片机中，再将数据传输到显示器上。

3.软件设计设计的倒车雷达是建立在单片机开发的搭建之上的。

通过编码实现了超声波测距原理、数据传输、数据显示在显示器上并且有警告声音提示的功能。

【摘要】倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。

本设计利用ATMEL公司的AT89C51单片机、超声波传感器测距实现超声波倒车雷达。

利用LED和发光二极管表示传感器探测范围内是否有障碍物，当在探测范围内有障碍物时，发光管以一定频率闪烁，闪烁的频率以距离定，距离越近频率越高。

同时蜂鸣器提示报警，探测并指明障碍物距离。

【关键词】倒车雷达，超声波，测距，报警，单片机目录第一章引言11.1课题研究的背景和意义11.2国内外倒车雷达的发展现状1第二章超声波介绍42.1什么是超声波42.1.1压电式超声波传感器简介42.2超声波传感器的特性52.2.1频率特性62.2.2指向特性72.3 超声波传感器的应用7第三章倒车雷达的原理与总体设计93.1超声波测距原理93.2倒车雷达的总体设计方案103.3单片机的选择113.3.1 A T89C51的简介113.3.2 AT89C51的主要性能参数113.3.3 A T89C51的结构123.4超声波发送和接收元器件选择133.4.1超声波发送模块元器件选择133.4.2 超声波接收模块元器件选择13第四章硬件设计154.1 超声波发射模块154.2 超声波接收模块164.3 单片机最小系统17第五章软件设计185.1软件的设计要求185.2软件设计的总体结构框图185.3各个程序的流程图185.3.1主流程图195.3.2发射接收模块流程195.3.3中断程序流程20第六章调试226.1最小系统的调试226.2测距模块的调试226.3 调试结果256.4误差分析25第七章结束语27第八章致谢28参考文献29参考文献[1] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M]，第三版.北京：高等教育出版，2001.1[2] 阎石.数字电子技术基础[M]，第四版.北京：高等教育出版社，1998.11[3] 马忠梅，籍顺信.单片机的C语言应用程序设计[M]，第三版. 北京：北京航天航空大学出版社，2003.11[4] 曾光奇.工程测试技术基础[M]，武汉：华中科技大学出版社,2002.6[5] 罗四维.传感器应用电路详解[M]，北京: 电子工业出版社,1993.6[6] 滕志军.基于超声波检测的倒车雷达设计[EB/OL]/disp_art/1020005/17626.html,2006-10-04[7] 何莉,曾宪文.基于PIC单片机的超声波测距系统[EB/OL]./PIC.htm, 2006-7[8] 赵广涛,程荫杭.基于超声波传感器的测距系统设计[EB/OL]./html/ceshiyuceliang/20070223/9964.html, 2006-6[9] 胡建恺.超声检测原理和方法[M]，合肥：中国科学技术大学出版社，1993.11[10] 刘凤然.基于单片机的超声波测距系统[J].信号与处理.2001，(5)[11] Silk M G. Ultrasonic transducers for nondestructive testing[M].Bristol:A.Hillier,1984[12] Lopez-Sanchez,Ana Lilia. Ultrasonic system models and measurements[M].America:Iowa State University,2005。

1.绪论1.1选题背景自从1886年2月9日卡尔•本茨发明了人类第一辆汽车，至今世界汽车工业经过了近122年的发展，当代汽车已经非常成熟和普遍了。

汽车已经渗透于国防建设、国民经济以及人类生活的各个领域之中，成为人类生存必不可少的、最主要的交通工具，为人类生存和社会的发展与进步起到了至关重要的作用。

当今，汽车已经成为人们生活中不可缺少的一部分，它给人们带来方便快捷的同时，也出现了许多问题。

如越来越多的汽车使道路上有效的使用空间越来越小，新手也越来越多，由此引起的刮伤事件也越来越多，由此引起的纠纷也在不断地增加。

原来不是问题的倒车也逐渐变成了问题。

尽管每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲区，倒车雷达则可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性，减少刮、擦事件。

因此，提出了基于超声波测距的汽车用倒车雷达的设计。

1.2发展历程和现状倒车雷达(Car Reversing System)全称“倒车防撞雷达”，又称“泊车辅外测距和声波测距等。

人能听到的声音频率为20Hz〜20kHz,即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz以下的声音称为低频声波，20kHz以上的声音称为超声波。

它是一种只有少数生物（如蝙螭、海豚）才能感觉的机械波，它的波长短、绕射小、能定向传播（它是以直线传播的）。

它的频率越高，绕射能力越弱, 但反射能力就越强。

超声波在空气中的传播速度为340米/秒（因温度大小会有规律变化），因此, 如果能测出超声波在空气中的传播时间，就能算出其传播的距离。

超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。

它在很多距离探测应用中有很重要的用途，包括非损害测量、过程测量、机器人检测和定位、以及流体液面高度测量等。

所谓的时间测距法，即通过测定超声波传播的时间间隔来测出声波传送的距离就是超声波测距的一种。

单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O （Input/Output）口电路等主要微型机部件，集成在一块芯片上。