汽车倒车雷达系统设计39984.docx

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1、摘 要伴随着我国汽车行业的高速发展，特别是近几年来，开始进入私家车时代，汽车的数量正在逐步增加，造成交通越来越拥挤。驾驶员开始越来越担心行车安全，其中倒车最为典型。同时汽车驾驶员中非职业汽车驾驶员的比例也在逐年增加。在公路、街道、停车场、车库等拥挤狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事件。据相关统计调查表明：七分之一的汽车碰撞事故是因汽车倒车时汽车的后视能力不足造成的。本文设计的倒车雷达系统就是针对汽车倒车时人无法目测车尾与障碍物的距离而设计的距离显示系统。 本系统是是将微计算机机技术与超声声波的测距技技术、传感器器技术、单片片机技术等相相结合，可以以检测到汽车车

2、倒车时障碍碍物与车尾的的距离，通过过液晶显示屏屏显示距离，并并根据实际距距离发出报警警等级。驾驶驶员只要在驾驾驶室里就能能做到心中有有数，极大的的提高了停车车和倒车时的的安全和效率率。本设计主要由超超声波发射、接接收电路、单单片机处理模模块、LEDD数码显示以以及声光报警等部分组组成,在论文文中主要介绍绍了系统的硬硬件设计部分分，其次就是是对超声波测测距的原理及及方法也做了了较为详细的的介绍。论文首先描述述本设计的整整体思路，然然后介绍各个个部分设计中中的细节问题题。最终实现现了能够探测测车后0.3351.55M内的障碍碍物的要求。 关键词：超声波波倒车雷达 距离显示示 单片机机目 录1 绪论

3、111.1 倒车车雷达的产生生背景11.2 设计计的意义及要要求11.3 倒车车雷达的发展展史21.4 论文的的结构组成32 倒车雷达达的总体设计计方案42.1超声波测测距42.1.1 超超声波测距原原理42.1.2 测测量与控制方法52.1.3理论论计算52.1.4 测测量盲区62.2 超声波波传感器62.2.1 超超声波传感器原理及结构62.2.2 超超声波传感器的应用73 硬件设计83.1 超声波波发射电路83.1.1 超超声波接收电路93.1.2超声声波报警电路路103.2 超声波波显示及控制制部分电路103.2.1 对对AT89CC51的描述述及其功能特特性103.2.2 AAT89

4、C51 单片机的原理及工作特点113.2.3单片片机实现测距距原理123.2.4稳压压电源电路123.2.5显示示电路原理133.2.6 温温度测量电路路144软件设计1164.1 软件设设计的要求174.2 超声波波测距的算法法设计174.3 主程序序184.4超声波发发送及接收中中断程序194.5 显示子子程序和报警警子程序204.6 报警刷刷新程序21总结23致谢24参考文献255附录1：系统总总电路26附录2：部分程程序271 绪论随着现代社会的的飞速发展，汽汽车这一交通通工具正在为越来越多多的人所使用，但是随随之而来的问问题也显而易易见，那就是是随着车辆的的增多，交通通事故的频繁繁发

5、生，由此此导致的人员员伤亡和财产产损失数目惊惊人。对于公路交通事事故的分析表表明，八成以上的车车祸事由于驾驾驶员反应不不及所引起的的，超过六成成的车辆相撞撞属于追尾相相撞，其余则则属于侧面相相撞。奔驰汽汽车公司对各各类交通事故故的研究表明明：若驾驶员员能够提早一一秒意识到有有事故危险并并采取相应的的正确措施，则则绝大多数的的交通事故都都可以避免。因此，大力研究究开发如汽车车防撞装置等等主动式汽车车辅助安全装装置，减少驾驾驶员的负担担和判断错误误，对于提高高交通安全将将起到重要的的作用。显然然，此类产品品的研究开发发具有极大的的实现意义和和广阔的应用用前景。1.1 倒车车雷达的产生生背景倒车雷达

6、又称泊泊车辅助系统统，是汽车泊车车安全辅助装装置，能以声音或或者更为直观观的显示告知知驾驶员周围围障碍物的情情况，解除了驾驶驶员泊车和起起动车辆时前前后左右探视视所引起的困困扰，并帮助驾驶驶员扫除了视视野死角和视视线模糊的缺陷，提高了安全性性。超声波测距由于于其能够进行行非接触测量量和相对较高高的测量精度度，越来越被人们们所重视。就就目前形势来来看，汽车市市场的快速发发展将带动倒倒车雷达市场场的繁荣。国国内倒车雷达达主流市场已已经开始有进进口高档汽车车向中低档汽汽车发展。技术上向着着单芯片功能能成灵敏度更更高、可视化发展展，设备趋于小小型化 、人性化、智能化等方方 向发展。由此可见，超声波汽车

7、倒车雷达系统将会在人类今后的生活中扮演越来 越重的角色色，为人类的的发展作出重重要贡献。1.2 设计计的意义及要要求 随着汽车的迅迅速增加，停车难已经经是不争的事事实，狭小的停车车场地常常令令有车一族无无所适从，稍不慎，则闯祸，很不方便。虽然每辆车车都有后视镜镜，但不可避免的 都存在一 个后视 盲区。 倒车雷 达是汽车 泊车或 者倒车 时的安 全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员驾驶车辆周围障碍物的情况，解除了驾驶员倒车时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了使用死死角和视线模糊糊的缺陷，提高驾驶的的安全性。倒车雷达的的广泛使用是是迫在眉睫的的，是当今汽汽车必不可少少的设备。

8、 1.3 倒车车雷达的发展展史通常，倒车雷达达由超声波传传感器(俗称称探头)、控控制器和显示示器(或蜂鸣鸣器)等部分分组成。倒车车雷达一般采采用超声波测测距原理，在在控制器的控控制下，由传传感器发射超超声波信号，当当遇到障碍物物时，产生回回波信号，传传感器接收到到回波信号后后经控制器进进行数据处理理、判断出障障碍物的位置置，由显示器器显示距离并并发出其他警警示信号，得得到及时警示示，从而使驾驾驶者倒车时时做到心中有有数，使倒车车变得更轻松松。在几年的的时间里，随随着技术发展展和用户需求求的变化，倒倒车雷达经过过了大致六代代的发展。 第一代：倒倒车时通过喇喇叭提醒 。“倒倒车请注意”！想必不少人

9、人还记得这种种声音，这就就是倒车雷达达的第一代产产品，现在只只有小部分商商用车还在使使用。只要司司机挂上倒档档，它就会响响起，提醒周周围的人注意意。从某种意意义上说，它它对司机并没没有直接的帮帮助，不是真真正的倒车雷雷达。 价格格便宜，基本本属于淘汰产产品。 第二代代：采用蜂鸣鸣器不同声音音提示驾驶员员。这是倒车车雷达系统的的真正开始。倒倒车时，如果果车后1.88米-1.55米处有障碍碍物，蜂鸣器器就会开始工工作。蜂鸣声声越急，表示示车辆离障碍碍物越近。但但没有语音提提示，也没有有距离显示，虽虽然司机知道道有障碍物，但但不能确定障障碍物离车有有多远，对驾驾驶员帮助不不大。 第三代代：数码波段段

10、显示具体距距离或者距离离范围。这代代产品比第二二代进步很多多，可以显示示车后障碍物物离车体的距距离。如果是是物体，在11.8米开始始显示；如果果是人，在00.9米左右右的距离开始始显示。这一一代产品有两两种显示方式式，数码显示示产品显示距距离数字，而而波段显示产产品由三种颜颜色来区别：绿色代表安安全距离，；黄色代表警警告距离，；红色代表危危险距离，必必须停止倒车车。 第三代代产品把数码码和波段组合合在一起，但但比较实用，但但安装在车内内不太美观。 第第四代：液晶晶荧屏动态显显示。这一代代产品有一个个质的飞跃，特特别是屏幕显显示开始出现现动态显示系系统。不用挂挂倒档，只要要发动汽车，显示器器上就

11、会出现现汽车图案以以及车辆周围围障碍物的距距离，色彩清清晰漂亮，外外表美观，可可以直接粘贴贴在仪表盘上上，安装很方方便。不过液液晶显示器外外观虽精巧，但但灵敏度较高高，抗干扰能能力不强，所所以误报也较较多。 第五代代：魔幻镜倒倒车雷达。结结合了前几代代产品的优点点，采用了最最新仿生超声声雷达技术，配配以高速电脑脑控制，可全全天候准确地地测知2米以以内的障碍物物，并以不同同等级的声音音提示和直观观的显示提醒醒驾驶员。魔魔幻镜倒车雷雷达可以把后后视镜、倒车车雷达、免提提电话、温度度显示和车内内空气污染显显示等多项功功能整合在一一起，并设计了语音功能。因因为其外形就就是一块倒车车镜，所以可可以不占用

12、车车内空间，直直接安装在车车内后视镜的的位置。而且且颜色款式多多样，可以按按照个人需求求和车内装饰饰选配。 第六代代：整合影音音系统。它在在第五代产品品的基础上新新增了很多功功能，属于第第六代产品，是是专门为高档档轿车生产的的。从外观上上来看，这套套系统比第五五代产品更为为精致典雅；从功能上来来看，它除了了具备第五代代产品的所有有功能之外，还还整合了高档档轿车具备的的影音系统，可可以在显示器器上观看DVVD影像。 目目前市场上倒倒车雷达品牌牌多达二十几几种，价格从从上百元到一一两千元不等等，选购倒车车雷达可以从从如下方面考考虑：功能、性性能、外观、质质量、安装、价价格等。1.4 论文的的结构组

13、成 该论文文主要包括倒倒车雷达系统统设计产生的的背景、总体体方案、硬件件设计和软件件设计四个大大部分。第一部分对倒车车雷达的产生生背景，设计计的意义和其其发展史做了了简单叙述。第二部分主要介介绍了超声波波测距的原理理和超声波传传感器。第三部分也是该该设计的核心心部分，对硬硬件系统中的的每一部分都都做了较为详详细的介绍。第四部分则为软软件设计环节节，主要说明明了产品内部部的一些应用用程序。2 倒车雷达达的总体设计计方案LED数码显示管单 片 机比较电压放大超声波接收超 声 波 发 射 图2-1 倒车雷达达总图 如上图22-1所示为为超声波为超超声波倒车雷雷达的总体设设计方案，当当超声波接收收电路

14、接收到到距离信号时时，又经过运运算放大器转转化为直流电电压信号与设设定的基准电电压进行比较较，当信号电电压大于基准准电压时，比比较器输出正正脉冲，传给给单片机，将将距离数字显显示在LEDD数码显示管管上，电压信信号再转化为为声音信号通通过超声波发发射电路以声声音的形式发发射，提醒驾驾驶员。 2.1超声波测测距2.1.1 超超声波测距原原理通过超声波发射射装置发出超超声波，根据据接收器接到到超声波时的的时间差就可可以知道距离离了。这与雷雷达测距原理理相似。 超超声波发射器器向某一方向向发射超声波波，在发射时时刻的同时开开始计时，超超声波在空气气中传播，途途中碰到障碍碍物就立即返返回来，超声声波接

15、收器收收到反射波就就立即停止计计时。（超声声波在空气中中的传播速度度为340mm/s，根据据计时器记录录的时间t，就就可以计算出出发射点距障障碍物的距离离(s)，即即：s=3440t/2）。图2-2即为超声波测距的具体流程图。 图图2-2 超超声波测距流流程图2.1.2 测测量与控制方方法声波在其传播介介质中被定义义为纵波。当声波受到到尺寸大于其其波长的目标标物体阻挡时时就会发生反反射；反射波称为为回声。假如声波在在介质中传播播的速度是已已知的，而且且声波从声源源到达目标然然后返回声源源的时间可以以测量得到，从声波到目目标的距离就就可以精确地地计算出来。这就是本系统的测量原理。由于此超声波测测

16、距仪可以实实现双向测距距，所以需进行行测距选择，而这个测距距选择就以自自动选择功能能来实现.2.1.3理论论计算T 2T 1 图2-3 测距距的原理如图2-3所示示为反射时间间，是利用检测测声波发出到到接收到被测测物反射回波波的 时间来测量量距离其原理理如图所示，对于距离较较短和要求不不高的场合我我们可认为空空 气中的声速速为常数，我我们通过测量量回波时间 T 利用公式：其中，S 为被被测距离、V 为空气中声声速、T 为回波时间间可以计算出路程程 ，这种方法不受声波强 度的影响， 直接耦合信号 的影响也可以通过过设置“时间门”来加以克服服。这样可以以求出距离： 555 时基电电路振荡产生生 4

17、0Hz 的超声波信信号。其振荡荡频率计算公公式如下：2.1.4 测测量盲区在以传感器脉冲冲反射方式工工作的情况下下，电压很高的的发射电脉冲冲在激励传感感 器的同时也也进入接收部部分。此时，在短时间内内放大器的放放大倍数会降降低，甚至没 有放大作用，这种现象称为阻塞。不同的检测仪阻塞程度不一样。根据阻塞区内 的缺陷回波波高度对缺陷陷进行定量评评价会使结果果偏低，有时时甚至不能发发现障碍物,这时需要注注意的。由于于发射声脉冲冲自身有一定定的宽带，加加上放大器有有阻塞问题,在靠近发射射脉冲一段时间范范围内，所要求发现现的缺陷往往往不能被发现现，这段距离,称为盲区，具具体分析如下下：当发射超声波时时，

18、发射信号虽虽然只维持一一个极短的时时间，但停止施加加发射信号后后，探头上还存在在一定余振（由由于机械惯性性作用）。因此，在在一段较长的的时间 内，加在接收放大器输入端的发射信号幅值仍具有一定的幅值高度，可以达到限 幅电路的限限幅电平VM；另一方面，接收探头上接收到的各种反射信号却远比发 射信号小，即使是离探头较近的表面反射回来的信号，也达不到限幅电路的限幅电平，当反射面离探头愈来愈远，接收和发射信号相隔时间愈来愈长，其幅值也愈来愈小。在超声波检测中，接收信号幅值需达到规定的阀值Vm，亦即接收信号的幅值必必须大于这一一阀值才能使使接收信号放放大器有输入入信号。2.2 超声波波传感器2.2.1 超

19、超声波传感器器原理及结构构超声波传感器是是利用超声波波的特性研制制而成的传感感器。超声波波是一种振动动频率高于声声波的机械波波，由换能晶晶片在电压的的激励下发生生振动产生的的，它具有频频率高、波长长短、绕射现现象小，特别别是方向性好好、能够成为为射线而定向向传播等特点点。超声波传感器主主要材料有压压电晶体（电电致伸缩）及及镍铁铝合金金（磁致伸缩缩）两类。电电致伸缩的材材料有锆钛酸酸铅（PZTT）等。压电电晶体组成的的超声波传感感器是一种可可逆传感器，它它可以将电能能转变成机械械振荡而产生生超声波，同同时它接收到到超声波时，也也能转变成电电能，所以它它可以分成发发送器或接收收器。超声波波传感器包

20、括括三个部分：超声换能器器、处理单元元和输出级。首先处理单元对对超声换能器器加以电压激激励，其受激激后以脉冲形形式发出超声声波，接着超超声换能器转转入接受状态态（相当于一一个麦克风），处处理单元对接接收到的超声声波脉冲进行行分析，判断断收到的信号号是不是所发发出的超声波波的回声。如如果是，就测测量超声波的的行程时间，根根据测量的时时间换算为行行程，除以22，即为反射射超声波的物物体距离。把超声波传感器器安装在合适适的位置，对对准被测物变变化方向发射射超声波，就就可测量物体体表面与传感感器的距离。超声波传感器的的内部结构由由压电陶瓷晶晶片、锥形辐射喇喇叭、底座 、引线、金 属壳及金属属网构成，其

21、中，压电陶瓷晶晶片是传感器器的核心，锥形辐射喇喇叭使发射 和接收超声声波能量集中中，并使传感器器有一定的指指向角，金属壳可防防止外界力量量对 压电陶瓷晶晶片及锥形辐辐射喇叭的损损坏。金属网也是是起保护作用用的，但不影响发发射与接收超超声波2.2.2 超超声波传感器器的应用超声波传感器是是利用超声波波的特性研制制而成的传感感器。超声波波是一种振动动频率高于声声波的机械波波，由换能晶晶片在电压的的激励下发生生振动产生的的，它具有频频率高、波长长短、绕射现现象小，特别别是方向性好好、能够成为为射线而定向向传播等特点点。超声波对对液体、固体体的穿透本领领很大，尤其其是在阳光不不透明的固体体中，它可穿穿

22、透几十米的的深度。超声声波碰到杂质质或分界面会会产生显著反反射形成反射射成回波，碰碰到活动物体体能产生多普普勒效应。因因此超声波检检测广泛应用用在工业、国国防、生物医医学等方面。3 硬件设计计超声波倒车雷达达系统设计有有超声波发射射电路、超声波接收收电路、电源电路、温度补偿电路、声报警电路、单片机硬件件接口电路及及显示报警电电路组成，该系统的核核心部分为性性能较好的AT89C51单片机。3.1 超声波波发射电路本设计是利用超超声波专业发发生电路或通通用发生电路路产生超声波波信号，并直直接驱动换能能器产生超声声波。这种方方法的优点是是无需驱动电电路，但缺点点是灵活性低低。40KHHz的超声波波是

23、利用LCC震荡电路振振荡产生的，其其振荡频率计计算公式如下下：电路图如图3-1所示。发发射电路主要要由SN744LS00的的两个与非门门A、B与电电阻、电容组组成的多谐振振荡器，调节节RC选频网网络的电位器器RP1可调调节谐振频率率。单片机的的P2.4端端口控制多谐谐振荡器的起起振，当P22.4输出高高电平时，电电路振荡，发发射由震荡电电路产生的440kHz超超声波，同时时单片机的定定时器/计数数器开始计时时；当P2.4输出低电电平时，电路路停止发射超超声波信号。图3-1 超声声波发射电路路3.1.1 超超声波接收电电路图3-2所示为为超声波的接接收电路。电电路由LM3324的三个个运算放大器

24、器A、B、CC组成信号放放大电路。电电感L1和电电容C9组成成选频电路，滤滤除40kHHz以外的干干扰信号。二二极管VD22和电容C112组成信号号半波整流滤滤波电路，将将接收到400kHz反射射波交流信号号转化为近似似的直流电压压信号。运算放大器D为为电压比较器器，40kHHz反射波交交流信号转化化的近似直流流电压信号与与设定的基准准电压比较，当当信号电压大大于基准电压压时，比较器器输出正脉冲冲，三极管VT1导通通，单片机并并行口P1.0接收负脉脉冲信号，同同时定时器、计计数器产生定定时中断，记记录发射信号号与接收信号号的时间间隔隔，并转换为为距离。 图3-2 超声波检测测接收电路图图3.1

25、.2超声声波报警电路路 图3-3所示为超超声波报警电电路，封装为为SN74LLS00的两两个与非门CC、D组成的的多谐振荡器器，输出谐振振频率约为8800Hz的的信号，经集集成功率放大大器LM3886放大后，驱驱动扬声器发发出嘟声作为为报警。P22.5控制多多谐振荡器振振荡，高电平平时起振，低低电平时停振振。单片机根根据距离远近近控制P2.5输出方波波的频率，即即控制嘟声的的间隙时间，发发出不同的报报警音。距离离越近，报警警音越急。图3-3 超声声波声光报警警电路 3.2 超声波波显示及控制制部分电路3.2.1 对对 AT89CC51的描述述及其功能特特性AT89C511是一个低电电压，高性能

26、能CMOS 8位单片片机带有4KK字节的可反反复擦写的程序存储储器（PENNROM）。和和128字节节的存取数据据存储器（RRAM），这这种器件采用ATMMEL公司的的高密度、不不容易丢失存存储技术生产产，并且能够够与MCS-51系列的的单片机兼容容。片内含有有8位中央处处理器和闪烁烁存储单元，有有较强的功能能的AT899C51单片片机能够被应应用到控制领领域中。AT89C511提供以下的的功能标准：4K字节闪闪烁存储器，1128字节随随机存取数据据存储器，332个I/OO口，2个116位定时/计数器，11个5向量两两级中断结构构，1个串行行通信口，片片内震荡器和和时钟电路。另另外，AT889

27、C51还还可以进行00HZ的静态态逻辑操作，并并支持两种软软件的节电模模式。闲散方方式停止中央央处理器的工工作，能够允允许随机存取取数据存储器器、定时/计计数器、串行行通信口及中中断系统继续续工作。掉电电方式保存随随机存取数据据存储器中的的内容，但震震荡器停止工工作并禁止其其它所有部件件的工作直到到下一个复位位。3.2.2 AT89CC51 单片片机的原理及及工作特点5l系列单片机机中典型芯片片(AT89C51)采用40引脚双列直直插封装(DIP)形式， 内部由CPU，4kB的ROM，256 BB 的 RAM，2个16b 的定时计计数器T0和T1，4个8 b 的 I/O 端 I：IP0，P1，

28、P2，P3，一个全双双功串行通信信口等组成。特特别是该系列列单片机片内内的 F lash 可编程、可可擦除只读存存储器(EPROM)，使其在在实际中有着着十分广泛的的用途，在便携式、省电及特殊殊信息保存的的仪器和系统统中更为有用用。该系列单单片机引脚与与封装如图 3-4 所示。图3-4 ATT89C511单片机结构构及引脚图5l系列单片机机提供以下功功能：4 kkB存储器；256 BBRAM；332条I/OO线；2个116b定时计数器；55个2级中断断源；1个全全双向的串行行口以及时钟钟电路。空闲方式：CPPU停止工作作，而让RAAM、定时计数器、串串行口和中断断系统继续工工作。掉电方式：保存

29、存RAM的内内容，振荡器器停振，禁止止芯片所有的的其他功能直直到下一次硬硬件复位。5l系列单片机机为许多控制制提供了高度度灵活和低成成本的解决办办法。充分利利用他的片内内资源，即可可在较少外围围电路的情况况下构成功能能完善的超声声波测距系统统。3.2.3单片片机实现测距距原理 单片机发出超声声波测距是通通过不断检测测超声波发射射后遇到障碍碍物所反射的的回波，从而而测出发射和和接收回波的的时间差trr，然后求出出距离SCCt/2，式式中的C为超超声波波速。限限制该系统的的最大可测距距离存在4个个因素：超声声波的幅度、反反射的质地、反反射和入射声声波之间的夹夹角以及接收收换能器的灵灵敏度。接收收换

30、能器对声声波脉冲的直直接接收能力力将决定最小小的可测距离离。为了增加加所测量的覆覆盖范围、减减小测量误差差，可采用多多个超声波换换能器分别作作为多路超声声波发射/接接收的设计方方法。由于超超声波属于声声波范围，其其波速C与温温度有关。3.2.4稳压压电源电路 在各种种电子设备中中，直流稳压压电源是必不不可少的组成成部分，它是是电子设备唯唯一的能量来来源，稳压电电源的主要任任务是将500Hz 的电电网电压转换换成稳定的直直流电压和电电流，从而满满足负载的需需要，直流稳稳压电源一般般由整流、滤滤波、稳压等等环节组成。其其电路图如图图3-5所示。其中，变压器将将交流电源（2220V/550Hz）变变

31、换位符 合合整流电路所所需要的交流流电压；整流流电路是具有有但方向导电电性能的整流流器件，将交交流电压整流流成单方向脉脉动的直流电电压；滤波电电路滤去单向向脉动直流电电压中的交流流部分，保留留直流成分，尽尽可能供给负负载平滑的直直流电压；稳稳压电路是一一种自动调节节电路，在交交流电源电压压波动或负载载变化时，通通过此电路使使直流输出电电压稳定。20V交流电通通过电源变压压器变换成交交流低压电源源，再经过桥桥式整流电路路D1D44和滤波电容容的整理和滤滤波，在固定定式三端稳压压器LM78805的Viin和GNDD两端形成一一个并不十分分稳定的直流流电压。此直直流电压经过过LM78005的稳压和和

32、电容滤波便便在稳压电源源的输出端产产生了精度高高、稳定度好好的直接输出出电压。如33-7所示的的电路为输出出电压为+55V、输出的的电流1.55A的稳压电电源。它由电电源变压器，桥桥式整流电路路D1D44，滤波电容容C7、C88，防止自激激电容C155、C16和和一只固定式式三端稳压器器（78055）组成。 图33-5 电源源电路3.2.5显示示电路原理超声波测距仪显显示模块电路路如图3-66所示。通过过单片机的225、26、227、28四四个管脚的信信号控制四个个三极管的BB极，利用三三极管的开关关特性，实现现数码管的点点亮，从而实实现动态显示示。采用LEED 动态显显示，数据经经过PIC

33、芯片的计算算后传到LEED上，显示示精度是厘米米。单片机AAT89C551采用122MHz高精精度的晶振，以以获得较稳定定的时钟频率率，减少测量量误差。单片片机用P1.0端口输出出超声波换能能器所需的440KHz方方波信号，利利用外中断00口检测超声声波接收电路路输出的返回回信号。显示示电路采用简简单实用的33位共阳LEDD数码管用于于显示车尾障障碍物的距离离，由单片机机P0.0P0.7接LED的的adp八八个笔段，通通过软件以动动态扫描方式式显示。段码码用74LSS244驱动动。 图3-6单单片机及显示示系统电路图图3.2.6 温温度测量电路路 由于超声波的传传播速度V受受到空气中的的温度、

34、湿度度、压强等因因素的影响，其其中温度的影影响最为突出出，温度每升升高1，速度增加加约0.6mm/s。因此此在测量精度度要求很高的的场合，应通通过温度补偿偿对超声波的的传播速度进进行校正，以以提高测量精精度，减小误误差。目前，大多数温温度测控系统统在检测温度度时，都采用用温度传感器器将温度转化化为电量，经经信号放大电电路放大到适适当的范围，再再由A/D转换器转转换成数字量量来完成。这这种电路结构构复杂，调试试繁杂，精度度易受元器件件参数的影响响。为此，利利用一线性数数字温度计即即集成温度传传感器DS118B20和和单片机，构构成一个高精精度的数字温温度检测系统统。DS188B20数字字式温度传

35、感感器与传统的的热敏电阻温温度传感器不不同，能够直直接读出被测测温度值，并并且可根据实实际要求，通通过简单的编编程，实现9912位的的A/D转换。因因而，使用DDS18B220可使系统统结构更简单单，同时可靠靠性更高。温温度测量范围围从-55+125，在-100+85检测误差不不超过0.55，而在整整个温度测量量范围内具有有2的测测量精度。本本设计温度测测量选用DAALLAS公公司的DS118B20数数字式温度传传感器，独特特的一线接口口，只需要一一条口线通信信多点能力，简简化了分布式式温度传感应应用，无需外外部元件，可可用数据总线线供电电源范范围为3.00V至5.5V无需需备用电源。它它通过

36、输出99位（二进制制）数字来直直接表示所测测量的温度值值，温度值是是通过DS118B20的的数据总线直直接输入CPPU,无需AA/D转换，而而且读写指令令，温度转换换指令都是通通过数据总线线传入DS118B20。DDS18B220数字温度度传感器除了了具有相当的的测量范围和和精度外，还还具有温度测测量精度和不不受外界干扰扰等的优点。其电路连接如图3-7温度测量电路所示。 图图3-7温度度测量电路 4 软件设计计超声波倒车雷达达系统的软件件设计主要由由主程序、超超声波发射子程序、INNT0超声波波接收中断程程序、显示子程序序、报警程序序及报警刷新新程序六个主主要模块组成成。软件设计计的总体结构构

37、框图如图4-1系 统 各 功 能 模 块系统初始化程序数码管显示模块发射接收控制模块运算结果处理模块声 光 报 警 模 块图4-1 系统统模块框图（1） 系统初初始化模块：即系统刚上上电的时候对对系统的各个个引脚的电平平分配和对各各寄存器的初初值赋值。（2） 数码管管显示模块：通过该模块块的设计能够够让所测得的的距离显示在在数码管上。（3） 发射接接收控制模块块：发射控制制模块是软件件控制超声波波发射电路发发射超声脉冲冲启动定时器器工作，同时时启动接收电电路工作，当当接收电路有有信号输入时时，对输入信信号进行处理理。（4） 运算结结果处理模块块：运算结果果处理模块将将多次所测得得时间进行处处理

38、，进行软软件取大值工工作，根据公公式计算出距距离，然后再再对计算得出出的结果进行行修正处理，数数据处理后送送至数码显示示模块。（5） 声光报报警模块：当当所测距离小小于一定值时时，通过声光光报警来提醒醒驾驶员。我们知道C语言言程序有利于于实现较复杂杂的算法，汇编语言程程序则具有较较高的效率且且容易精细计计算程序运行行的时间，而而超声波测距距仪的程序既既有较复杂的的计算（计算算距离时），又又要求精细计计算程序运行行时间（超声声波测距时），所所以控制程序序可采用C语语言和汇编语语言混合编程程。 主程序序除了完成定定时器T0、中中断源TNTT0初始化外外，主要实现现超声波的巡巡回发射（调调用超声波发

39、发射程序）和和距离的动态态扫描显示；INT0中中断服务程序序计算车尾距距离障碍物的的距离数据，该该数据一方面面交由主程序序显示，另一一方面与设定定值（比如11m）进行比比较，如小于于1.5m，接接蜂鸣器报警警，否则关闭闭报警；如果果车尾距离障障碍物的距离离较远，超声声波往返时间间就会超过了了定时器T一一次性最长的的定时时间，则则T0发生溢溢出而中断，这这时进行距离离计算，并显显示“OFF”，以示车后后无障碍物，可可放心倒车。4.1 软件设设计的要求本系统的设计要要求是利用超超声波测距原原理设计一个个车用的倒车车雷达。要求求通过设计能能够测出并显显示车与障碍碍物的距离，并并能在距离小小于1m的时

40、时候根据设定定值进行声光光报警。4.2 超声波波测距的算法法设计超声波测距的原原理：通过超声波波发射装置发发出超声波，根根据接收器接接到超声波时时的时间差就就可以知道距距离了。这与与雷达测距原理理相似。 超超声波发射器器向某一方向向发射超声波波，在发射时时刻的同时开开始计时，超超声波在空气气中传播，途途中碰到障碍碍物就立即返返回来，超声声波接收器收收到反射波就就立即停止计计时。（超声声波在空气中中的传播速度度为340mm/s，根据据计时器记录录的时间t，就就可以计算出出发射点距障障碍物的距离离(s)，即即：s=3440t/2）在启动发射电路路的同时启动动单片机内部部的定时器TT0，利用定定时器

41、的计数数功能记录超超声波发射的的时间和收到到反射波的时时间。当收到到超声波反射射波时，接收收电路输出端端产生一个负负跳变，在IINT0或IINT1端产产生一个中断断请求信号，单单片机响应外外部中断请求求，执行外部部中断服务子子程序，读取取时间差，计计算距离。在在使用时，如如果温度变化化不大，则可可以认为声速速是基本不变变的。如果测测距精度要求求很高，则应应通过温度补补偿的方法加加以校正。其其部分源程序序如下：RECEIVEE0：PUSSH PSWW PUSH ACCC CLR EX00 /关关外部中断00 MOV R7, TH0 /读读取时间值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A,

42、 R6 SUBB A, #0BBBH /计算时间差差 MOV 31HH, A /存存储结果 MOV A, R7 SUBB A, #3CHH MOV 30HH, A SETB EXX0 /开外部部中断0 POP ACCC POP PSWW RETI 4.3 主程序序主程序是单片机机程序的主体体，整个单片片机端系统软软件的功能的的实现都是在在其中完成的的，在此过程程中主程序调调用了子程序序及中断服务务程序。程序序首先完成初初始化过程，然然后是一个重重复的控制发发射信号的过过程，即调用用发射子程序序几遍，而且且每次发射周周期结束都很很判断在发射射信号后延时时等待的过程程中是否发生生了中断，即即是否有

43、回波波产生来判断断程序的流程程。工作时，微处理理器AT899C51先把把p1.0置置0，启动超超声波传感器器发射超声波波，同时启动动内部定时器器T0开始计计时。要检测测返回信号必必须在启动发发射信号后11.4毫秒才才可以检测，这这样就可以抑抑制输出的干干扰。当超声声波信号碰到到障碍物时信信号立刻返回回，微处理器器不停的扫描描int0引引脚，如果iint0接收收的信号有高高电平变为低低电平，此时时表明信号已已经返回，微微处理器进入入中断关闭定定时器。再把把定时器中的的数据经过换换算就可以得得出超声波传传感器与障碍碍物之间的距距离。然后再再根据现场情情况进行声光光报警。下图图4-2为主主程序流程框

44、框图; 图4-22 主程序流流程框图4.4超声波发发送及接收中中断程序超声波发生子程程序的作用是是通过P1.1端口发送22个左右超声声波脉冲信号号（频率约440kHz的的方波），脉脉冲宽度为112s左右右，同时把计计数器T0打打开进行计时时。主程序利利用为中断00检测返回超超声波信号，一一旦接收到返返回超声波信信号（INTT0引脚出现现低电平），立立即进入中断断程序。进入入中断程序后后就立即关闭闭计时器T00停止计时，并并将测距成功功标志字赋值值1即X=11。如果当计计时器溢出是是还未检测到到超声波返回回信号，则定定时器T0溢溢出中断将外外中断0关闭闭，并将测距距成功标志字字赋值2，及及X=2以表表示此次测距距失败。超声声波发射程序序比较简单，主主要包括T00中断服务程程序和超声波波接收中断服服务程序。 图4-3 T00中断子程序序 图4-44 超声波接接收中断子程程序4.5 显示子子程序和报警警子程序先进行动态显示示初始化将指指针指向缓冲冲区首地址，然然后去显示位位指针，取要要显示的数，再再将数变成段段码，然后将将段码送段控控制器，位码码送位控制器器，在延时，然然后判断是否否是最后一位位，是否显示示完毕，没有有