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汽车超声波测距防撞报警系统设计

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[摘要]随着社会的进步和科技的发展，人们对汽车安全性、舒适性、排放性要求的日益严格。汽车超声波测距防撞报警系统能够实现在汽
屛
车行驶过程中实时测量与前方物体的距离
，并通过液晶进行显示，当距离小于设定的安全距离时，蜂鸣器发出报警声音，提醒驾驶员注意
行驶安全，系统可以通过按键设置报警距离
。本设计的电路设计合理简单、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控
制，并且在测量误差方面能够达到简单工业实用的要求。此测距系统具有可靠性好、体积小、价格低廉等特点，
能够大大提高行车的安全性
能，为驾驶员提供了相当的方便。
[关键词]AT89S51；HC-SR04测距模块
；液晶显示电路

汽车超声波测距防撞报警系统设计
郝玉芳王权兵华艳秋
（上海工程技术大学高职学院，上海市200437）

随着社会的进步和科技的发展，汽车作为最具现代化的代步工具，已经被越来越多的普通百姓所拥有。据调查，就上海市来说，每户家庭汽车的拥有率为12%，并有逐年上升的趋势。汽车的功能也从最开始的单纯驾驶，发展到现在对汽车安全性、舒适性、排放性要求的日益严格。汽车超声波测距防撞报警系统能够实现在汽车行驶过程中实时测量与前方物体的距离，并通过液晶屏进行显示，当距离小于设定的安全距离时，蜂鸣器发出报警声音，提醒驾驶员注意行驶安全，系统可以通过按键设置报警距离，供电采用9V干电池供电方式。1硬件电路设计本系统硬件电路部分由AT89S51单片机控制器的电源电路、按键电路、超声波发射电路、超声波接收电路、HC-SR04测距模块、液晶显示电路组成。51系列单片机的最大优点就是高度灵活和低成本。充分利用其片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。本系统采用的是AT89S51单片机，下面简单的来介绍一下该单片机各引脚功能：VCC：电源端。工作电源和编程校验+5V；VSS：接地端。XTAL1与XTAL2分别作用系统时钟的反相放大器输入端和输出端。ALEALE/PROG：ALE为地址锁存器允许信号。RESET：AT89S51的重置引脚。EA/Vpp：访问外部程序的控制信号。PSEN：外部程序存储器ROM的读选通信号。P0口（P0.0～P0.7）：是一个8位漏极开路型双向I/O口。P1口（P1.0～P1.7）：是一个内部带提升电阻的准双向I/O端口。P2口（P2.0～P2.7）：是一个内部带提升电阻的8位准双向I/O端口。P3口（P3.0～P3.7）：是一个内部带提升电阻的8位准双向I/O端口。这里介绍一下P3口8个引脚各自的第二功能：P3.0：RX，串行口输入。P3.1：TXD，串行口输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，定时器/计数器的外部输入。P3.5：T1，定时器/计数器的外部输入。P3.6：WR：片外数据存储器写选通控制输出。P3.7：RD，片外数据存储器读选通控制输出。各端口的负载能力：P0口的每一位能驱动8个LSTTL门输入端，P1-P3口的每一位能驱动3个LSTTL门输入端。集成电路是一款专门用于接受红外线信号的芯片，比较常见的就是用于电视机遥控器的红外线接收器。红外遥控常用的载波频率为38~40kHz，而本实验中使用的测距的超声波频率40~42kHz，两者较为接近，所以可以选取它来制作超声波检测接收电路。通过实验证明用接收超声波（无信号时输出高电平），具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。另外，如果适当的增大或减小电容C4，便可以达到改变接收电路的灵敏度和抗干扰效果。2软件设计本系统内部软件重要的参数为安全距离，这也是设计汽车防撞报警系统的意义所在，提醒用户保持一个安全距离。本系统采用C语言编写程序，在软件Keil_C51上编译仿真，超声波测距仪的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。主程序的流程为：
完成单片机初始化工作、定子中断子程序、各路
超声波发射是否有回波
，有回波则继续外部中断子程序。
定时中断服务子程序完成定时器初始化，三方向超声波的轮流发
射，最后停止发射并返回
。
外部中断服务子程序主要完成关外部中断，读取时间值
、计算距
离、输出结果，然后开外部中断最终返回的工作。
主程序首先是对系统环境进行初始化，设置定时器T0工作模式为
16位定时计数器模式。置位总中断允许位EA并给显示端口0的位0
和位1清0。然后用超声波发生子程序发出的一个超声波脉冲
，为了防
止超声波从发射器直接传送到接收器引起的直射波触发，
需要延时后才
打开外中断1接收返回的超声波信号。由于已知具时钟振荡器的频率和
计数器每计一个数值，当主程序检测到接收成功的标志位后
，将计数器
T0中的数（即超声波来回所用的时间）按公式d=（c×t）/2计算，即
可得被测物体与测距仪之间的距离。
超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送约为2个频率
40kHz左右的方波超声波脉冲信号，脉冲宽度约为12μs，同时把计
数器T0打开进行计时。
由于超声波发生子程序较为容易，且要求程序
运行准确，所以采用C语言进行编程
。
超声波测距仪主程序的超声波信号利用外中断1检测返回，接收
到返回超声波信号后，立即进入中断程序。进入中断后就迅速关闭计时
器T0停止计时，并将测距成功标志字赋值x。如果当计时器溢出时还
未检测到超声波返回信号，则定时器T0溢出中断将外中断1关闭
，并
将测距成功标志字赋值y以表示此次测距不成功
。
3结束语

汽车防撞报警系统以AT89S51单片机为控制器，该芯片为一般控
制应用的8位单芯片，晶片内部具时钟振荡器，要比传统的工作频率
高，外部程序和存数据储器可扩充至64KB，拥有2条双向输入输出线，
且每条均可以单独做I/O的控制，8751及8752单芯片具有数据保密的
功能且单芯片提供位逻辑运算指令，功能上来讲要好过于AT89C51。
超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受
，根据超声波传播
的时间来计算出传播距离
。实用的测距方法采用反射波方式，发射波被
物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪
。
在元件和调试方面，由于采用的电路使用了很多集成电路
。外围
元件调试应该不会太难，元件的数量不是很多。只要电路焊接无误，稍
加调试应该会正常工作。电路中除集成电路外，对各电子元件也无特别
要求。根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电
容C0的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。
若能将超声波
接收电路用金属壳屏蔽起来
，则可提高抗干扰能力。

[参考文献]
[1]谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社,1999.
[2]周兴华.手把手教你学单片机[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

科技前沿
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汽车倒车防撞自动测距报警系统设计

汽车倒车防撞自动测距报警系统设计

超声波测距系统的障碍物检测摘要从超声波传感器获取的信息受传感系统的特性如敏感度，方向性等影响。

为了探讨其影响力，我们建立了两个特性互不相同的超声波测距系统，相互借鉴，研究，以检测他们的性能如障碍物检测性及合成的声纳图。

关键词：超声波测距，障碍物检测，声纳地图。

Ⅰ引言对于移动机器人，无论是否具有环境地图，其都需要具有识别环境的功能来寻找不可预知的障碍物和机器人可以通过的路径，。

至于射程传感器，可以测量与物体间的距离，超声波传感器普遍用于移动机器人中，因为它体积小，价格低廉，更易于距离的计算。

目前的超声波传感器系统通常使用的飞行时间计算距离（飞行时间）方法。

到反射物的距离l 通过公式l=ct/2计算。

其中c是超声波在空气中的传播速度，t是往返飞行时间（图1）。

飞行时间方法在回波幅度首次超过临界值后产生一个范围值。

尽管像这样简单的方法，从超声波传感器获取的信息仍受传感系统的特性影响，例如它的环境等。

为了探讨传感器系统的影响，我们建立了两个特性互不相同的超声波测距系统，相互借鉴，研究，检测他们的性能如障碍物检测性及合成的声纳图。

图1 TOF 原理图在第二节，我们介绍两个我们开发的超声波测距系统，。

其障碍物检测的可用性在第三节验证，声纳地图制作使用在第四部分。

最后，给出的结论是在第五节。

Ⅱ两个超声波测距系统图2显示了反射波的模型，其中有两个对象在视野中。

随着一个超声波的衰减和传播，反射回波幅度越远，对象就较小（甚至来自同一对象）。

由于我们使用的压电式超声波传感器，我们分别使用一个发射器和接收器。

因此，收到的波，包括从发射器接收的直接波必须被忽视。

我们已经开发出一种超声波测距系统A，其中一个根本的方法是采用以下的[4] [3]。

超声波是由具有长爆破波的发射器发出，为了压电振子充分振动。

一个范围值的计算方式是使用扩增回声飞行时间和阈值法水平。

检测回声的阈值恒定不变，以简化电路。

A系统每个信号的概念如图3所示。

基于超声波的检测防撞系统的设计调研报告

基于超声波的检测防撞系统的设计调研报告

超声波检测防撞系统的发展现况及发展地位2 超声波检测防撞系统的介绍2.1 超声波检测防撞系统的原理超声波应用于汽车防撞系统借助于超声波的基本特征和传播特点，根据超声波测距原理S=（C×T）/2，由发射超声波到超声波探测器收到回波的时间T，测出离障碍物距离。

应用透射式光电传感器，由施密特触发器CD4093输出速度脉冲信号，计数脉冲个数，即可测出汽车速度。

把距离信号和汽车速度信号输入到单片机MCS-51中，应用汇编语言对其软件编程，把距离信号与各个车速对应的安全距离进行比较判断，是否给出报警及刹车信号。

汽车超声波检测防撞系统框图如图1所示。

图1 超声波检测防撞系统框图2.2 超声波测距的基本原理超声波测距是一种非接触式的检测方式,因其具有频率较高、沿直线传播方向性好、绕射小、穿透力强、传播速度慢(约340m / s,与声速相同)等特点,因而超声波测距在物体识别、车辆自动导航、工业自动控制、建筑工程测量和机器人视觉识别等方面得到广泛的应用。

目前超声波测距主要利用超声波测测试仪与障碍物之间的距离。

本文提出一种新的超声波测距系统合作式超声波测距系统,该系统采用异频合作方式,可测空旷地区任意两点之间的距离,而且考虑了超声波传播过程中声强的衰减和温度对速度的影响,从而使测距范围大,抗多径效应,测量精度高。

超声波发生器在某一时刻发出超声波信号,当超声波遇到被测物体后反射回来,测出超声波信号从发射到接收到回波信号的时间,利用超声波在介质中的传播速度,就可以计算出被测物体的距离: D=（C×T）／2在测距计数电路设计中，采用了相关计数法，其主要原理是：测量时单片机系统先给发射电路提供脉冲信号，单片机计数器处于等待状态，不计数；当信号发射一段时间后，由单片机发出信号使系统关闭发射信号，计数器开始计数，实现起始时的同步;当接收信号的最后一个脉冲到来后，计数器停止计数。

双向超声波测距仪的系统主要有几下部分组成（如图2所示）：LED显示模块，AT89S52芯片，超声波发射模块，超声波接收模块，电源模块等五大模块组成。

倒车防撞超声波测距器的设计(开题PPT)

倒车防撞超声波测距器的设计(开题PPT)

毕业设计开题答辩
倒车防撞超声波测距器的设计
主要任务目标


本设计实现基于单片机的倒车防撞超声波测距器 的设计，采用自上向下的模块化方法，将超声波 测距器系统按功能划分为单片机系统、显示电路、 超声波发射电路和超声波检测接收电路组成。 本设计单片机采用89C51单片机，采用c语言和汇 编语言混合编程，软件编写包括超声测距算法、 主程序、超声波发生子程序和超声波接收子程序 组成。硬件部分主要包括超声波发射电路和超声 波接受电路以及显示电路。
选题依据
随着科技的迅猛发展，越来越多的科技成 果被广泛的运用到人们的生活，生产和研 究等领域。特别是近几十年来对电子技术， 检测技术以及材料的研究，使得各种检测 与测量技术有了较大的发展。 在日常生活中，对于司机，汽车倒车防撞 是十分重要的，在倒车过程中的不留神， 很有可能使汽车受到伤害，所以制作一个 汽车倒车防撞报警系统具有重要的意义， 利用对超声波探测器探头作为对象进行分 析讨论来说明如何进行超声波汽车倒车的 防撞报警。
课题设计的内容

设计一个超声波测距仪，可应用于汽车倒 车以及工业现场的位置的监控，要求测量 范围在0.1---4.0米，测量精度3CM，测量时 与被测量物体无直接接触，能够显示测量 结果。
设计方案

本设计所研究的超声波测距仪利用超声波指向性 强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点，即用 超声波发射器向某一方向发送超声波，同时在发 射的时候开始计时，在超声波遇到障碍物的时候 反射回来，超声波接收器在接收到反射回来的超 声波时，停止计时。设超声波在空气中的传播速 度为V，在空气中的传播时间为T，汽车与障碍物 的距离为S，S=VT/2，这样可以测出汽车与障碍 物之间的距离，然后在LED显示屏上显示出来。
基于超声波测距仪汽车防撞系统设计

基于超声波测距仪汽车防撞系统设计

基于超声波测距仪汽车防撞系统设计摘要：STC89C52是STC系列单片机里应用比较广泛的一款，在自动控制领域里享有很高的价值，以其易用性和多功能性受到了广大电子设计爱好者的好评。

本次设计主要是利用STC89C52单片机、超声波传感器完成测距报警系统的制作，以STC89C52为主控芯片，利用超声波对距离的检测，将前方物体的距离探测出来，然后单片机处理运算，与设定的报警距离值进行比较判断，当测得距离小于设定值时，STC89C52发出指令控制蜂鸣器报警。

关键词：超声波传感器 STC89C520 前言由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，较其它仪器更卫生，更耐潮湿、粉尘、高温、腐蚀气体等恶劣环境，具有少维护、不污染、高可靠、长寿命等特点。

因此可广泛应用于纸业、矿业、电厂、化工业、水处理厂、污水处理厂、农业用水、环保检测、食品（酒业、饮料业、添加剂、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空间定位、公路限高等行业中。

可在不同环境中进行距离准确度在线标定，可直接用于水、酒、糖、饮料等液位控制，可进行差值设定，直接显示各种液位罐的液位、料位高度。

因此，超声在空气中测距在特殊环境下有较广泛的应用。

利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于实现实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的指标要求，因此为了使移动机器人能够自动躲避障碍物行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的位置信息（距离和方向）。

因此超声波测距在移动机器人的研究上得到了广泛的应用。

同时由于超声波测距系统具有以上的这些优点，因此在汽车倒车雷达的研制方面也得到了广泛的应用。

1 总体设计方案及论证1.1 总体方案设计本设计包括硬件和软件设计两个部分。

模块划分为数据采集、按键控制、四位数码管显示、报警等子模块。

电路结构可划分为：超声波传感器、蜂鸣器、单片机控制电路。

就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。