汽车倒车防撞仪设计
汽车倒车防撞仪设计[20200121204352]
摘要
为降低汽车驾驶者在汽车倒车过程中发生事故的概率，本课题采用模块化设计的方法构建了一款以单片机为控制核心的汽车倒车防撞仪。该仪器由51单片机、HC-SR04超声波测距传感器、键盘、显示、报警和供电等功能模块组成，可以在汽车倒车过程中实时准确的为汽车驾驶者提供车后方障碍物的位置、距离等信息。若距离小于一定的报警距离值，设备会以声光的形式向驾驶者发出警报。除此之外，为满足驾驶者个性化的需求，该装置还可以在设置模式下进行各项参数的调节如：报警距离、报警方式等。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:超声波单片机防撞HC-SR04报警
Keyword：Ultrasonic wave; MCU; Crash; HC-SR04; Alarm目 录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究内容 2
2 超声波测距技术 3
2.1何谓超声波 3
2.2超声波传感器 3
2.3超声波测距原理 4
3 系统硬件设计 5
3.1系统硬件总体设计 5
3.2系统各模块硬件设计 5
3.2.1单片机最小系统模块 5
3.2.2超声波测距模块 8
3.2.3显示模块 10
3.2.4键盘模块 12
3.2.5报警模块 13
3.2.6供电模块 14
4 系统软件设计 16
4.1系统软件总体设计 16
4.2软件主程序设计 16
4.2.1主体程序 16
4.2.2空闲模式程序 18
4.2.3倒车模式程序 19
4.2.4设置模式程序 22
4.3软件各功能模块子程序设计 23
4.3.1初始化子程序 23
4.3.2超声波测距子程序 24
4.3.3显示子程序 26
4.3.4按键扫描子程序 27
4.3.5声光报警子程序 27
4.3.6中断子程序 29
5 系统构建及调试测试 31
5.1系统构建 31
5.2系统调试与性能测试 31
5.2.1系统调试 31
5.2.2性能测试 32
5.3误差分析 33
6 总结及展望 34
参考文献 35
附录A 36
附录B 47
附录C 48
致 谢 49
1 绪论
1.1课题背景
自1979年以来，改革开放方针已在中国大陆如火如荼的进行了三十多个年头。中国人民的生活也随着这阵春风发生了翻天覆地的变化。这种变化在出行方面表现的尤为突出。据中国社科院发布的 《中国汽车社会发展报告2012—2013》预计，到今年第一季度，中国私人汽车拥有量将破亿，10年左右每百户汽车拥有量将达到或接近60辆。私车过亿，标志着中国汽车大国地位的进一步确立。但同时，道路拥堵、空气污染、能源短缺和交通安全等问题又使私车的快速增长让人忧心忡忡。这其中交通安全问题尤为突出。
众所周知，倒车环节是驾车过程中最难的一个环节，也是最容易出现事故的一个环节。而倒车发生事故最主要的一个原因就是倒车镜有死角，驾驶者无法准确判断车后状况。鉴于此种情况，一种专为汽车设计的倒车防撞仪便出现在市场上。倒车防撞仪是利用超声波测距的原理，制作而成的一种通过发送并接收反射回来的超声波来判断障碍物与车体之间距离的一种装置。加装了如此装置，便会大大降低驾驶者在倒车过程中发生事故的概率。本课题志在设计出一款性能优异，易于改装，适合于大众消费的倒车防撞仪。
1.2国内外研究现状
倒车防撞技术是一种基于超声波测距原理而形成的技术。要研究倒车防撞仪的发展首先需要了解的就是超声波。那么超声波又是何时被发现，何时为人类所用呢？据记载1876年F.Galton做了一个气哨实验,这是人类第一次如此近距离的接触超声波。在这之后超声波技术进入了一个比较缓慢的发展阶段。直到第一次世界大战的爆发，作为一项军事探测技术，超声波才又被人们重新研究。在二十世纪初，超声波技术在金属探伤领域取得较为快速的发展，这其中的代表人物包括首次提出利用超声波进行金属探伤的Sokolov、著有《ULTRASONIC》一书的德国人Bergrnann和号称这一领域中里程碑式人物的美国人Firestone。从Firestone造出第一台脉冲回波探伤仪到今天，在超声无损检测领域，脉冲回波检测仍是使用最为广泛的一种，因此说他是里程碑式的人物是毫不夸张的。
到了二十世纪80年代，计算机技术特别是嵌入式技术的飞速发展，使得超声波信号的数字化采集和分析成为可能。从此各类数字化的超声波测距设备如雨后春笋般出现在市场上。加之国内的许多学者在前人的基础上对于超声波测距技术作了许多的改进使得现在许多国产的超声波测距仪，不管是在测距精度，还是在测距智能化方面相较于许多国外先进产品来说，其差距都在进一步减小。也就是在这段时间倒车防撞仪成功走进了大众的视野，并且在短短的十几年时间之内经历了六代产品的发展。第一代倒车喇叭提醒，第二代蜂鸣器提示，第三代数码波段显示，第四代液晶屏幕显示，第五代魔幻倒车防撞仪，第六代无线倒车防撞仪。其中前四代产品除在报警方式和显示方式上有所不同之外，其它方面都较为相近，可以说都还是在上一代的基础上做稍许改进。但到了第五代第六代产品情况便有所不同了。这两代产品对于前一代产品都可以说是发生了质的飞跃。
1.魔幻倒车防撞仪，是将倒车防撞仪和汽车后视镜巧妙的结合在一起。在原有后视镜的位置安装一个兼具后视镜功能的倒车防撞仪。既拥有了原有后视功能还拥有了倒车防撞功能，可以说是一举两得。此外此类防撞仪还兼具了免提电话，车内污染检测，温度显示等功能，可以说是名如其“人”。
2.无线倒车防撞仪，简单来说就是将超声波检测探头和高速控制器之间的连线去除，取而代之的是无线信号传输。除此之外他还增加了彩色液晶显示，BP警示音，监控视频等等功能。无线化，视频化，智能化是此类倒车防撞仪今后发展的一个趋势。
1.3课题研究内容
本课题旨在设计出一款以51单片机为控制器，结合HC-SR04超声波测距模块，利用超声波测距原理测距的倒车防撞仪。本防撞仪能够在驾驶员倒车的过程中实时的显示车体后部是否有障碍物，并且显示出障碍物与车体的距离以及障碍物在车后的位置。当距离小于一定值时，倒车防撞仪便会进行声光报警。本设计研究内容主要包括三个部分：硬件设计、软件设计和系统构建性能测试。
硬件电路设计部分需要完成的任务包括：硬件总体设计方案的确定、单片机最小系统的设计、测距模块的确定、显示模块的设计、键盘模块的设计、报警电路以及供电电路的设计。
软件设计部分需要完成的任务包括：软件总体设计方案的确定、主程序的编写、测距子程序的编写、显示子程序的编写、按键扫描子程序的编写、报警子程序以及各中断初始化子程序的编写。
系统构建和性能测试部分需完成的任务包括：对已设计好的系统进行硬件搭建、系统硬件和软件的调试、对调试好的系统进行性能测试以及误差分析。
2 超声波测距技术
2.1何谓超声波
超声波是指振动频率大于20kHz的声波，其每秒振动的次数很高，超出了人耳听觉的上限，人们将这种听不见的声波称作超声波。超声波具有聚束，定向，反射，透射等特性。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离测量领域，例如测距仪和物位测量仪都可以通过超声波来实现。
摘要
为降低汽车驾驶者在汽车倒车过程中发生事故的概率，本课题采用模块化设计的方法构建了一款以单片机为控制核心的汽车倒车防撞仪。该仪器由51单片机、HC-SR04超声波测距传感器、键盘、显示、报警和供电等功能模块组成，可以在汽车倒车过程中实时准确的为汽车驾驶者提供车后方障碍物的位置、距离等信息。若距离小于一定的报警距离值，设备会以声光的形式向驾驶者发出警报。除此之外，为满足驾驶者个性化的需求，该装置还可以在设置模式下进行各项参数的调节如：报警距离、报警方式等。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:超声波单片机防撞HC-SR04报警
Keyword：Ultrasonic wave; MCU; Crash; HC-SR04; Alarm目 录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3课题研究内容 2
2 超声波测距技术 3
2.1何谓超声波 3
2.2超声波传感器 3
2.3超声波测距原理 4
3 系统硬件设计 5
3.1系统硬件总体设计 5
3.2系统各模块硬件设计 5
3.2.1单片机最小系统模块 5
3.2.2超声波测距模块 8
3.2.3显示模块 10
3.2.4键盘模块 12
3.2.5报警模块 13
3.2.6供电模块 14
4 系统软件设计 16
4.1系统软件总体设计 16
4.2软件主程序设计 16
4.2.1主体程序 16
4.2.2空闲模式程序 18
4.2.3倒车模式程序 19
4.2.4设置模式程序 22
4.3软件各功能模块子程序设计 23
4.3.1初始化子程序 23
4.3.2超声波测距子程序 24
4.3.3显示子程序 26
4.3.4按键扫描子程序 27
4.3.5声光报警子程序 27
4.3.6中断子程序 29
5 系统构建及调试测试 31
5.1系统构建 31
5.2系统调试与性能测试 31
5.2.1系统调试 31
5.2.2性能测试 32
5.3误差分析 33
6 总结及展望 34
参考文献 35
附录A 36
附录B 47
附录C 48
致 谢 49
1 绪论
1.1课题背景
自1979年以来，改革开放方针已在中国大陆如火如荼的进行了三十多个年头。中国人民的生活也随着这阵春风发生了翻天覆地的变化。这种变化在出行方面表现的尤为突出。据中国社科院发布的 《中国汽车社会发展报告2012—2013》预计，到今年第一季度，中国私人汽车拥有量将破亿，10年左右每百户汽车拥有量将达到或接近60辆。私车过亿，标志着中国汽车大国地位的进一步确立。但同时，道路拥堵、空气污染、能源短缺和交通安全等问题又使私车的快速增长让人忧心忡忡。这其中交通安全问题尤为突出。
众所周知，倒车环节是驾车过程中最难的一个环节，也是最容易出现事故的一个环节。而倒车发生事故最主要的一个原因就是倒车镜有死角，驾驶者无法准确判断车后状况。鉴于此种情况，一种专为汽车设计的倒车防撞仪便出现在市场上。倒车防撞仪是利用超声波测距的原理，制作而成的一种通过发送并接收反射回来的超声波来判断障碍物与车体之间距离的一种装置。加装了如此装置，便会大大降低驾驶者在倒车过程中发生事故的概率。本课题志在设计出一款性能优异，易于改装，适合于大众消费的倒车防撞仪。
1.2国内外研究现状
倒车防撞技术是一种基于超声波测距原理而形成的技术。要研究倒车防撞仪的发展首先需要了解的就是超声波。那么超声波又是何时被发现，何时为人类所用呢？据记载1876年F.Galton做了一个气哨实验,这是人类第一次如此近距离的接触超声波。在这之后超声波技术进入了一个比较缓慢的发展阶段。直到第一次世界大战的爆发，作为一项军事探测技术，超声波才又被人们重新研究。在二十世纪初，超声波技术在金属探伤领域取得较为快速的发展，这其中的代表人物包括首次提出利用超声波进行金属探伤的Sokolov、著有《ULTRASONIC》一书的德国人Bergrnann和号称这一领域中里程碑式人物的美国人Firestone。从Firestone造出第一台脉冲回波探伤仪到今天，在超声无损检测领域，脉冲回波检测仍是使用最为广泛的一种，因此说他是里程碑式的人物是毫不夸张的。
到了二十世纪80年代，计算机技术特别是嵌入式技术的飞速发展，使得超声波信号的数字化采集和分析成为可能。从此各类数字化的超声波测距设备如雨后春笋般出现在市场上。加之国内的许多学者在前人的基础上对于超声波测距技术作了许多的改进使得现在许多国产的超声波测距仪，不管是在测距精度，还是在测距智能化方面相较于许多国外先进产品来说，其差距都在进一步减小。也就是在这段时间倒车防撞仪成功走进了大众的视野，并且在短短的十几年时间之内经历了六代产品的发展。第一代倒车喇叭提醒，第二代蜂鸣器提示，第三代数码波段显示，第四代液晶屏幕显示，第五代魔幻倒车防撞仪，第六代无线倒车防撞仪。其中前四代产品除在报警方式和显示方式上有所不同之外，其它方面都较为相近，可以说都还是在上一代的基础上做稍许改进。但到了第五代第六代产品情况便有所不同了。这两代产品对于前一代产品都可以说是发生了质的飞跃。
1.魔幻倒车防撞仪，是将倒车防撞仪和汽车后视镜巧妙的结合在一起。在原有后视镜的位置安装一个兼具后视镜功能的倒车防撞仪。既拥有了原有后视功能还拥有了倒车防撞功能，可以说是一举两得。此外此类防撞仪还兼具了免提电话，车内污染检测，温度显示等功能，可以说是名如其“人”。
2.无线倒车防撞仪，简单来说就是将超声波检测探头和高速控制器之间的连线去除，取而代之的是无线信号传输。除此之外他还增加了彩色液晶显示，BP警示音，监控视频等等功能。无线化，视频化，智能化是此类倒车防撞仪今后发展的一个趋势。
1.3课题研究内容
本课题旨在设计出一款以51单片机为控制器，结合HC-SR04超声波测距模块，利用超声波测距原理测距的倒车防撞仪。本防撞仪能够在驾驶员倒车的过程中实时的显示车体后部是否有障碍物，并且显示出障碍物与车体的距离以及障碍物在车后的位置。当距离小于一定值时，倒车防撞仪便会进行声光报警。本设计研究内容主要包括三个部分：硬件设计、软件设计和系统构建性能测试。
硬件电路设计部分需要完成的任务包括：硬件总体设计方案的确定、单片机最小系统的设计、测距模块的确定、显示模块的设计、键盘模块的设计、报警电路以及供电电路的设计。
软件设计部分需要完成的任务包括：软件总体设计方案的确定、主程序的编写、测距子程序的编写、显示子程序的编写、按键扫描子程序的编写、报警子程序以及各中断初始化子程序的编写。
系统构建和性能测试部分需完成的任务包括：对已设计好的系统进行硬件搭建、系统硬件和软件的调试、对调试好的系统进行性能测试以及误差分析。
2 超声波测距技术
2.1何谓超声波
超声波是指振动频率大于20kHz的声波，其每秒振动的次数很高，超出了人耳听觉的上限，人们将这种听不见的声波称作超声波。超声波具有聚束，定向，反射，透射等特性。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离测量领域，例如测距仪和物位测量仪都可以通过超声波来实现。
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