基于单片机的倒车防撞系统设计毕业设计论文(3)

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长春建筑学院电气信息学院自动化专业本科毕业设计

生碰撞的功能。具体内容如下：

(1)学习倒车防撞系统的基础架构； (2)选择主要的控制器件和传感器； (3)设计硬件电路；

(4)设计算法，实现预期功能； (5)联调，编写设计报告。

1.3 可行性分析与技术要求

倒车防撞系统的设计初衷是为了解决机动车倒车过程中的安全性问题。由于倒车时驾驶人的视角范围有限，对车辆与障碍物之间的实际距离难以掌握。想要做到防止车辆撞击其他物体，将车辆与其他物体间的距离实时、精准的反馈给驾驶人是最有效的办法。

该系统设计如下:

（1）对系统基础架构进行设计，选定测距模块的传感方式。

（2）对测距传感芯片的选型及安装底盘，设计系统整机结构安装框架。 （3）系统包括主控制器，信号处理模块和测距模块，显示模块，报警模块及语音模块。系统整体设计如图1-1。

测距模块 信号处理 显示模块 模块

主控制器 报警模块 语音模块 图1-1 系统组成框图

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第二章 系统的总体设计

2.1 超声波测距原理

超声波在传播的过程中会发生折射和反射效应，超声波测距装置主要是对超声波的反射效应加以利用。其发射部分发出固定频率的超声波信号，在发射的同时开始一段计时，此时接收部分短暂延时，避开发射信号。接收部分通过调节接收频率（类似收音机的接收调频），将接收频率固定在与发射部分同一频段。在收到回波信号后，立即停止计时，计算从发射到接收所用的时间T，通过资料查询了解声波在空气中的速度V，由此可以得出此时测距结果S的计算公式为 S = VT / 2 （2.1） 根据公式在程序中设计相应的算法流程，即可得出准确的测距结果。

2.2 超声波传感器的选择

超声波传感器的主要构成大致分为两类，一类是属于电致伸缩型，一类是磁致伸缩型。电致伸缩性传感器的其中一种传感器叫做压电式传感器，它的工作原理是将电能转换，形成机械振荡，由此产生超声波。在接收回波时，它也可以将机械振荡转换成大小的电能作为输出，因此压电式传感器主要有发送器和接收器。部分传感器也可以做收发两用的传感器，其主要工作频率为24KHz或40KHz。

本此设计选用的是小型超声波传感器，将发送部分和接收部分拆分开来，这种做法适用于小规模的测距系统。市场上这种传感器较多，型号一般有T/R-40-60，T/R-40-12等（R代表接收， T代表发送，40代表频率为40KHz，16及12代表其外径尺寸，单位为毫米）。此外，还有一种外加防护型的超声波传感器MA40EI型。这类传感器的特点是防水性较好，可以作为接近开关或料位使用，它的性能与前一种相比较好，但价格较高。

综上所述，结合本系统的设计目的和各种超声波传感器的特点，本设计选用的是TCT40-16T/R分体式超声波传感器。

2.3 温度补偿计算

超声波在常温下传播的速度为340m/s，但空气中的湿度、压强、温度等环境因素很容易对超声波的传播速度造成影响，在这些环境因素中，温度对声速值的影响最大。通常情况下温度每提高1摄氏度，声速值大约增加0.6m/s。部分温度

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下的声速值如表2-1

表2-1 部分温度下的声速值

温度T/℃ 声速V/m· s-1

根据表2-1可知，温度对超声波测距系统的影响是很大的。如果得到不同环境条件下最准确的测距结果，对声速进行精准的温度补偿是必不可少的。通过查阅大量的有关资料，以及想过的实验论证，得出温度的补偿公式为：

-30 313 -20 319 -10 322 0 331 10 337 20 344 30 350 V=331.5+0.607T （2.2）

其中，V代表实际传播声速，T代表传播时的环境温度。由公式可知，想要获得准确的声速值，必须得到传播时的环境温度值T。本设计采用DS18B20检测环境温度，对测速过程中传播的声速值进行补偿。

2.4 主要元器件介绍

2.4.1 主控制器

STC89C52（以下简称C52）是宏晶科技发布的一种8位单片机控制芯片，其功耗低、指令与传统51系列单片机完全兼容，拥有8K bytes的Flash（只读程序存储器），最多可供系统反复擦写1000次。C52虽然沿用传统的MCS-51内核，但增加了很多扩展使芯片具有传统51单片机未实现的一些功能。其优越的在线可编程功能和高速运行的内核，使C52在8位微控制器领域扮演着重要的角色，也成为很多产品技术发展的解决方案。

C52标准功能如下：

（1）内置4KB EEPROM（分成8个扇区，每个扇区分配512个字节，读写数据必须按字节操作，擦除数据必须按扇区操作，采用全双工串行口通信），

（2）8K bytes Flash （3）512字节RAM （4）32 位I/O 口 （5）看门狗定时器 （6）MAX810复位设计 （7）3个16 位计数器/定时器

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（8）4个外部中断 （9）7向量4级中断结构

另外，C52支持静态逻辑操作（即主频降至0Hz），设置了2种可选模式（空闲模式时，停止内核的工作， RAM、定时器/计数器、串口、中断保持工作状态。掉电保护模式下，RAM内容立刻保存，停止振荡器的工作和控制器一切工作，等待下次中断的产生或硬件的复位操作）。最高内核频率35MHz，也可选6T/12T。

本系统选用C52的主要原因是它的烧写步骤较为简便， 8KB的程序存储空间既可以满足系统程序的存储，也不至于过大而造成浪费。

2.4.2 显示模块LCD1602

（1）简介

LCD1602，有时也称字符型液晶1602，主要应用于字母、符号、数字等基本点阵型字符的显示。一般最小组成单位为有5X11或5X8。其中每个点阵字符位可以显示单个字符，两个点阵字符位的中间预留了一个点距的间隔，两行的中间也有一些间隔，作为字符间距和行间距的显示。正因为这样，在显示画面时，它的效果很不理想，很难完整地显示图形（用自定义CGROM时，显示效果也不好），一般只用来制作一些简单的数据展示使用。

1602的意思是指最大的显示容量为16X2，也就是说他是一个可以显示两行、每行可以显示16个字符的液晶模块（显示字符或数字）。

目前市场上字符液晶基本都是由HD44780作为主控芯片，增加了一些外围扩展电路而形成的，控制原理也基本是相通的。正是由于这个原因，基于芯片HD44780的控制程序可移植性很强，大多数的控制程序都可以适用于不同厂商的生产的1602型字符型液晶。 （2）管脚功能

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