超声波倒车雷达系统设计.docx

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摘要

在空气介质中，超声波测距传感器因其性能优良、价格低廉、体积小等优点，广泛应用于现场机器人定位系统、车辆自动导航、车辆安全驾驶辅助系统、城市交通管理和公路管理监控系统以及河流、油井、仓库和料位检测等领域。使用方便。超声波常用于倒车雷达、水准仪等测量距离，由于其不易受干扰，能量消耗慢，介质中的传输距离长。本系统的设计主要包括硬件电路和软件程序两部分。硬件电路主要包括单片机电路、发射电路、接收电路、显示电路和最小系统。本文采用基于AT89C51单片机的低成本、高精度、小型化数字显示超声倒车雷达硬件电路。整个电路采用模块化设计，由信号收发、电源、温度测量、显示等模块组成。

关键词：AT89C51，超声波，倒车雷达

目录

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第一章绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义 1

1.3国内外研究现状 1

1.4课题主要研究内容 3

第二章超声波理论基础 4

2.1超声波技术 4

2.1.1超声波简介 4

2.1.2超声波的物理特性 4

2.1.3超声波的温度效应 5

2.2C-SR04超声波测距工作原理 6

第三章系统硬件设计 7

3.1最小系统 7

3.2HC-RS04超声波测距电路 9

3.3LCD显示电路 11

3.3.1引脚定义 11

3.3.2指令介绍 11

3.3.3显示自定义字符 12

3.4报警部分 13

3.5温度补偿电路 14

3.6按键电路 15

第四章软件设计 17

4.1系统软件设计 17

4.2外部中断子程序 19

4.3定时器中断子程序 19

4.4实现重要功能的程序分析 20

4.4.1实现温度读取功能 20

4.4.2实现根据温度转化声速 21

4.4.3实现距离计算 21

第五章系统仿真测试 22

5.1硬件电路测试 22

5.2软件调试 24

总结与展望 25

参考文献 26

致谢 27

附录1系统原理图 28

附录2代码 29

第一章绪论

1.1研究背景

近十年以来，我国每年车辆平均增长超过1500万辆，而汽车保有量更是达到了1.54亿辆。十年前，汽车占所有车辆的比例为33.3%，现在这个数字已经提升到58.5%，群众出行的方式也有了相应的改变，从原本的小机动车变成来大机动车。

倒车雷达的出现大幅度降低了驾驶者的体力和脑力的消耗，使驾驶员在倒车泊车时，只需要坐在驾驶座位上不需要左顾右盼就可以了解车辆四周的环境，为驾驶员能在夜间光线不太明朗的情况下更加安全的倒车泊车提供了可能性，大幅度的降低了追尾刮擦事故发生的概率，提高了驾驶的安全性，减少了很多驾驶员的困扰。

超声波检测技术就是融合了电子学、材料学以及物理学等等方式设计出来的一种不用接触就可完成测量的技术，在各个领域有着广泛的用途，超声波就是利用介质形成、发射以及接收超声回波的物理性质来完成的。超声波主要是经过机械振动形成的波动，能够在各种介质中按照相应的速度进行传播。由于价格低廉，运用便利，所以，在各个领域都被运用，比如，建筑工程测量、移动机器人视觉识别、汽车倒车防撞系统等。

1.2研究意义

驾驶人和机动车数量的急剧增长，使得道路越来越拥挤，停车场越来越狭小，路况也越来越复杂给汽车驾驶员带来很大困难，常让驾驶员在倒车泊车时无所适从，稍不留神就会导致刮擦事故。一方面，坐在车内座位上的驾驶员无法及时完全的了解车辆周边尤其是后方的环境，虽然所有的车辆都安装了后视镜，但都不可避免的存在盲区；另一方面，驾驶员在倒车时同时要兼顾车辆四周的情况，身体尤其是头部需要做一些幅度比较大的动作，这都对驾驶员的体力和脑力造成了一些无形的损耗，容易产生一些危险因素；倒车泊车是一种系统的，繁琐的行为，它的成功不但决定于驾驶员驾驶经验和技巧的成熟度而且还决定于驾驶员的操作灵敏度，任何一个环节出现问题都有可能造成该行为的失败。

1.3国内外研究现状

近几年来，世界倒车雷达产品的产量成明显的增长趋势。2009年该类产品的产量为1756万套，到2020年就增长到了4199万套，其中，以中国为代表的中低端产品产量的急剧增长是推动全球该类产品产量增长的主要因素。据统计，中国倒车雷达产品的总产量在2020年达到了1349万套，占全球总产量的32%。在我国，该雷达装置的普及率相对比较高，但也不是所有的机动车型都已经配备。

而按照测控系统来看，它对于传感器是提出了相对严格的标准，既要实现很高的测量精确性，同时也要发挥强大的抗扰作用。所以在策划超声测距系统的