基于单片机控制的汽车倒车系统设计.doc

毕业设计任务书 设计题目： 基于单片机控制的汽车倒车系统设计 目的与性质： 利用51系列单片机，设计一个汽车倒车系统。通过本次设计，培养学生利用单片机进行应用系统开发的能力，掌握单片机应用系统设计的一般方法和步骤，达到能够进行单片机系统设计的目的。 任务与要求： 学习单片机的相关知识： 掌握超声波测距技术： 编写并调试相关程序： 设计完成的工作量： 调研、收集、查阅相关资料，根据设计任务与要求，完成总体方案的论证与设计： 硬件方面，画出所设计系统的电路原理图： 软件方面，编写出主要的监控程序，并在实验装置上调试通过； 论文要求10000字以上。 摘要 随着人民收入的不断提高，越来越多的人有了自己的小汽车，当然也都非常爱护自己的小汽车。虽然每辆车都有后视镜，但不可避免都存在一个后视盲区，倒车后视不良一直困扰着车主，尤其是在光线不足的地下室。本文就此设计了一个汽车安全倒车系统。它主要由8051单片机进行控制，利用超声波传感器信号时间差计算车与障碍物的距离，并用3位数码管显示所测距离，及时伴有报警。可使驾驶者心中有数。 该设计以超声波在空气中的传播速度为确定条件，利用超声波的反射测量距离。本文概述了超声测距的基本原理及超声传感器的特性，在超声波测距的基础上，得出全文。 关键词：单片机，倒车，超声波，测距 目录 绪论 1.1 研究背景与意义 1.2 论文研究内容和章节安排 超声波测距系统的工作原理 2.1 超声波介绍 2.1.1 超声波传播的速度 2.1.2 超声波的产生和使用频率 2.2 超声波探头原理 2.3 测距原理 第三章 系统硬件设计 3.1电路工作原理及设计 3.2 超声波发射部分 3.3 超声波接受部分 3.4 报警电路 3.5 LED显示电路 第四章 项目软件编程 4.1项目软件编程要点 4.2 项目软件流程图 4.3项目参考程序 总结与参考文献 第一章 绪论 1.1研究背景与意义 一般认为，关于超声的研究最初起始于1876 年F1Galton 的气哨实验。当时Galton 在空气中产生的频率达300K Hz, 这是人类首次有效产生的高频声。而科学技术的发展往往与一些偶然的历史事件相联系。对超声的研究起到极大推动作用的是，1912 年豪华客轮Titanic号在首航中碰撞冰山后的沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家们提出用声学方法来预测冰山，在随后的第一次世界大战中，对超声的研究得以进一步的促进。 近些年来，随着超声技术研究的不断深入，再加上其具有的高精度、无损、非接触等优点，超声的应用变得越来越普及。目前已经广泛的应用在机械制造、电子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工业领域。此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。 而我国，关于超声的大规模研究始于1956年。迄今，在超声的各个领域都开展了研究和应用，其中有少数项目已接近或达到了国际水平。 中国测试技术研究所李茂山在《超声波测距原理及实践技术》中详细地阐述了超声波的测距原理，并给出了实现超声波测距的具体框图，并讨论了影响超声波测距精度的几种原因。在本文中，他并未提及超声波测距所需的一些具体电路，只是给出了测距一般所需的电路名称，没有提及各种电路间的匹配。 1998年，曼内斯德马泰克(秦皇岛)有限公司推出了一种数字式超声波位移测量仪，李忠杰在《数字式超声波位移测量仪的研究》一文中介绍了这种数字式超声波位移测量仪的结构，工作原理和功能，其数据处理借助于单板机，给出了程序框图，对仪表的各部分硬件电路做了较详细的说明，并列出了部分仪表的实测数据，并分析了误差产生的原因。在此文中，给出了超声波测距仪在对液压缸位移进行测量时与其它位移传感器的优势所在，并给出了单片机的程序框图。中国科学院上海声学实验室的王润田在《双频超声波测距》一文中提出了一种双频超声波测距的原理和方法，由于空气对超声波的吸收与超声波的平方成正比，因此，用来测距的超声波的频率不能很高，但另一方面频率越低，波长越长，测长的绝对误差就越大，测距的范围加大与测量精度实际上是一对矛盾。王润田提出，为了在一个较长的范围内达到测距的精度，在测距时同时发射两个频率的超声波，频率较大的测较近的距离，频率较小的测较长的距离，这样在较大的范围内实现较高的测距精度。 随着计算机技术、自动化技术和工业机器人的不断发展和广泛应用，测距问题显得越来越重要。目前常用的测距方式主要有雷达测距、红外测距、激光测距和超声测距4种。与其他测距方法相比较，超声测距具有下面的优点： (1) 超声波对色彩和光照度不敏感，可用于识别透明及漫反射性差的物体(如玻璃、抛光体)。 (2) 超声波对外界光线和电磁场不敏感，可用于黑暗、有灰尘或烟雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中