汽車防撞測距報警系統的設計畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 將在 0~9循環 中加一，實現保護距離設置。 當 確認 鍵按下時，保護距離設置完成。 數碼管顯示 電路 采用四位共陰極七段數碼管實現保護距離和前方實際障礙物距離的顯示 ，其中后三位用來顯示測量值，第一位用來顯示設定值。 單片機采用 89C52是系統控制及數據處理的核心。 汽車防撞測距報警系統的軟件設計 硬件是基礎，軟件是靈魂。通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優點，程序的設計要考慮合理性和可讀性。程序遵循模塊化設計的原則，采用自頂向下的設計方法。模塊化設計使程序的可讀性好、修改及完善方便。 本系統的 程序 由主程序和數個子程序組成 。 其中子程序包括系統初始化程序、鍵盤識別程序、超聲波測距程序、數制轉換程序和顯示程序等。本系統軟件總體流程圖如圖 所示 。 沈陽航空航天大學畢業設計（論文） 7 圖 系統軟件流程圖 系統初始化 設定保護距離 掃描左右后三個方向傳感器是否有信號變化？ 指示位置加報警 計算實際距離并顯示 比較是否小于保護 距離？ 顯示保護距離 超聲波測距子程序 開始 Y Y N N 汽車防撞測距報警系統的設計 8 上電后，系統軟件開始運行 ，首先進入 初始化 程序 ， 然后通過鍵盤對保護距離進行設定并顯示，設定結束后對左右后三個方向進行檢測有無障礙物，有就跳轉至指示位置和報警子程序，沒有就啟動超聲波傳感器對前方進行檢測并計算出障礙物距離，然后顯示障礙物距離，并與設定的保護距離進行比較， 小于保護距離就報警和指示障礙物位置，然后再返回進行檢測，顯示，指示及報警，如此循環。 可行性及性價比分析 本設計采用的器件都是比較常用的器件，都可批量生產，功能比較穩定并且價格也十分低廉。如 AT89C52 單片機、超聲波傳感器、光 電傳感器、同相驅動器 7407 以及七段數碼管等 。尤其是本次設計的核心元件 AT89C52 單片機，軟件成熟，并具有種類齊全的支持芯片。這類微處理器既可用作控制器又適合于做數據處理，而且成本也比較低廉。 由于本次設計著重考慮硬件電路的簡單性，故盡可能減少硬件的復雜性，節省線路板的空間，達到硬件電路最優化設計。軟件采用匯編語言編寫，采用模塊化設計思想，程序可讀性強?？偟恼f來，本次設計具有電路簡單、低成本、高性能的優點，如投入使用是能夠為社會帶來較高的經濟效益的。 沈陽航空航天大學畢業設計（論文） 9 3 汽車防撞測距報警系統的硬件設計 汽車防撞測距報警系 統的硬件部分主要是由 數碼管顯示電路、指示電路、鍵盤電路及單片機相關電路組成。 單片機及其基本電路 單片機及內部定時器 /計數器 單片機是把那些作為控制應用所必需的基本內容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。它由微處理器、數據存儲器、程序存儲器、并行 I/O 口、串行口、定時器 /計數器、中斷系統及特殊功能寄存器等功能部件組成，能完成算術運算、過程控制、顯示等功能，而且具有極為靈活的可編程性，能方便地對系統進行功能擴展及改進。 本設計以 89C52 單片機為核心 ， 利用它內部的定時器 /計數器完成待測信號的測量。單片機 89C52 內部具有 3 個 16 位定時器 /計數器 ， 定時 /計數器的定時、計數和計數溢出 中斷等功能可通過編程實現。其引腳圖如圖 所示。 圖 單片機芯片引腳圖 本設計中，最主要的測距功能是利用單片機內部的定時 /計時器實現的，采用 T0作為定時器， T1 作為計時器。計時器 T1 對外部信號的高電平持續時間進行計時，如果外部信號沒有高電平變化，系統就會等待高電平而不能繼續執行，此時就需要定時器來控制等待時間，定時時間到就放棄計時，使系統正常工作。 VCC EA ALE PSEN AT89C52 RST/P X1 X2 VSS 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 1 29 28 27 26 25 24 23 21 22 10 14 15 16 17 20 19 18 13 12 9 8 7 4 11 6 5 3 2 汽車防撞測距報警系統的設計 10 時鐘電路 時鐘是計算機的心臟，控制著計算機的工作節奏。單片機內部 有一個由高增益反相放大器組成的振蕩器。反相放大器輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2。單片機的振蕩方式有兩種，即內部方式和外部時鐘方式。單片機的內部時鐘如圖 所示。它是利用芯片內部反相器和電阻組成的振蕩電路，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上跨接晶體振蕩器和微調電容，從而構成一個穩定的自激振蕩器，構成單片機的時鐘電路。 晶振可以在 ～ 12MHz 之間選用， 電容 C C2可以在 20pF～ 100pF 之間選擇，它 的主要作用是幫助振蕩器起振，其值的大小對振蕩器頻率有微調作用。本系統中的晶振選擇為 ， C1=C2=30PF。 圖 單片機內部時鐘電路 復位電路 89C52 的復位輸入引腳 RST（即 RESET）為 89C52 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執行，即從程序存儲器中的 0000H 地址單元開始執行程序。在 89C52 的時鐘電路工作后，只要在 RST 引腳上出現兩個機器周期以上的高電平時，單片機內部則初始復位。只要 RST保持高電平，則 89C52 循環復位。只有當 RST 由高電平變成低電平以后， 89C52 才從 0000H 地址開始執行程序。 本系統的復位電路是采用按鍵復位的電路， 如圖 所示，是手動復位和上電復位的組合。當 89C52 的 ALE 及 PSEN 兩引腳輸出高電平， RST 引腳為高電平時，單片機復位。當系統運行出現異?；蛩姥h時，通過按動按鈕產生高電平復位稱手動復位。上電時，剛接通電源，電容 C相當于瞬間短路，高電平立即加到 RST/VPD 端，該高電平使 89C52 全機自動復位，這就是上電復位。按下按鈕，則直接把高電平加到了XLAT1 C C 晶 振 30PF 30PF XLAT2 XLAT1 AT89C52 沈陽航空航天大學畢業設計（論文） 11 RST/VPD 端從而復位稱為手動復位。若運行過程中需要程序從頭執行，只需按動按鈕即可，復位后， P0 到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF寄存 器狀態不確定。為了保證電容充電時間足夠長，應是電容值較大。 R7 和 R8 的選擇主要考慮到 R7 的分壓作用，使 R7 的分壓值最大能達到高電平，各參數選擇為：C=22 F? ， R7=1 K? ， R8=100? ，在按鍵后復位端的電平能達到 。 圖 單片機復位電路 傳感器電路 超聲波測距傳感器電路 本部分采用 DYPME007超聲波測距傳感器， DYPME007超聲波測模塊可 提供，包括超聲波發射器、接收器與控制電路。其基本工作原理為給予此超聲波測距模塊一觸發信號后發射超聲波，當超聲波投射到物體而反射回來時，模塊輸出一回響信號，以觸發信號和回響信號間的時間差，來判定物體的距離。主要技術參數： ① 使用電壓： DC5V ② 靜態電流：小于 2mA ③ 電平輸出：高電平 低 ④ 感應角度：不大于 15 度 ⑤ 探測距離： 2cm500cm ⑥ 探測精度： 3MM RST AT89C52 +5V C R7 R8 S 汽車防撞測距報警系統的設計 12 超聲波測距模塊的接腳圖如圖 ，使用上只需要 5V電源供應、地線連接、觸發信號輸入、 與回響信號輸出等四支接腳。使用方法： （ 1）采用 IO觸發測距，給 TRIG至少 10μs的高電平信號（實際上 25μs最佳 )。 （ 2）模塊自動發送 8個 40kHz的方波，自動檢測是否有信號返回； （ 3）有信號通過 ECHO 返回， ECHO輸出一高電平，高電平持續的時間就是超聲波從發射到返回的時間。根據公式 .如此不斷的周期測 ,就可以測出距離。 圖 超聲波測距模塊的接腳圖 超聲波測距傳感器與單片機的連接圖如圖 所示，工作時單片機 口首先輸出一個 10μs高電平脈沖 ，然后 口等待高電平，利用單片機的計時功能獲得高沈陽航空航天大學畢業設計（論文） 13 電平時間，從而實現測距功能。 圖 超聲波測距傳感器與單片機連接圖 光電傳感器檢測電路 在汽車防撞測距報警系統中，汽車的左 、 右及后方三個方向也要對障礙物進行檢測，由于此部分不要求測出實際距離，只需檢測車體附近有無障礙物即可，所以本部分選擇了光電開關。 光電開關工作原理是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現控制的。光電開關在一般情況下，有三部分構成，它們分為：發送器，接收器和檢測電路。發送器對準目標發射光束 ，發射的光束一般來源于半導體光源，發光二極管（ LED）和激光二極管。光束不間斷地發射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。 此外，光電開關的結構元件中還有發射板和光導纖維。三角反射板是結構牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸 0到 25的范圍改變發射角，使光束幾乎是從一根發射線，經過反射后，還是從這根反射線返回。 其原理圖如圖 。 AT89C52 VCC Trig Echo OUT GND 超聲波測距傳感器 汽車防撞測距報警系統的設計 14 圖 光電開關的原理圖 本系統中光電傳感器采用三個 E3F3DS50N1 型光電開關，分別對汽車左后及后方三個方向的障礙物進行檢測，測量范圍為 50cm，當障礙物距離車體距離小于 50cm 時，光電開關輸出信號的電平變化會被單片機獲取，單片機會控制指示電路和報警電路指示障礙物位置并報警。其與單 片機的連接電路如圖 。 vcc vcc vcc 圖 光電開關與單片機的連接電路 AT89C52 VCC OUT GND 光電開關 VCC OUT GND VCC OUT GND 光電開關 光電開關 沈陽航空航天大學畢業設計（論文） 15 鍵盤 電路 在本設計中，利用鍵盤進行各個功能的選擇，它是系統進行人機對話的重要部件。由于系統需要的按鍵較少，因此只采用了獨立式鍵盤。此種鍵盤各鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態可以很容易的判斷哪個按鍵被按下。 獨立式鍵盤電路的連線圖如圖 所示。采用查詢方式，通過判斷 ～ 的高