基于单片机的汽车倒车防撞报警系统设计.docx

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1、摘要伴随我国汽车数量越来越多，汽车倒车引起的碰撞事故频发，尤其大货车司机倒车时盲区极大，造成磕碰或者堵车的现象。针对这种现实状况，需要研究一种安装在汽车上的能够辅助驾驶员倒车的系统，能够在司机倒车时进行尾部障碍物距离探测，并在达到危险距离时提示司机。本文设计了一种基于单片机的汽车倒车防撞报警系统，该系统采用STC89C52单片机作为主控制器，1CDI602作为显示器，利用超声波测距原理，实现汽车倒车时对尾部障碍物测距、实时显示、危险时刻进行报警的功能，并给出了系统的硬件电路和软件部分设计。该系统能够很好的满足防撞报警的需求，具有结构简单，操作便捷，成本低廉的特点，具有一定的实用价值。关键词：S

2、TC89C52单片机；超声波测距；防撞系统AbstractWiththeincreasingnumberofcarsinChina,theco11isionaccidentscausedbycarreversingoccurfrequent1y,especia11ywhenthebigtruckdriverswhenreversingtheb1indareaisgreat,resu1tinginthephenomenonofbumportrafficjam.Inviewofthisrea1isticsituation,itisnecessarytostudyasysteminsta11edon

3、thecarthatcanassistthedriverinreversing,whichcandetectthetai1obstac1edistancewhenthedriverisreversing,andpromptthedriverwhenthedangerousdistanceisreached.Thispaperdesignsacaranti-co11isiona1armsystembasedonSCM,thesystemusesSTC89C52microcontro11erasthemaincontro11er,1CD1602asthedisp1ay,usingu1trasoni

4、crangingprincip1e,rea1izetherearobstac1eranging,rea1-timedisp1ay,dangerousmomenta1armfunction,andgivesthehardwarecircuitandsoftwaredesignofthesystem.Thesystemcanwe11meettheneedsofanti-co11isiona1arm,withasimp1estructure,convenientoperation,1owcostcharacteristics,hasacertainpractica1va1ue.Keywords:ST

5、C89C52CM;u1trasonicranging;anti-co11isionsystem目录1绪论11.1 研究背景11.2 研究意义11.3 国内外发展现状21.4 本设计完成的任务42系统方案和需求42.1 系统主要功能设计42.2 本文设计任务52.3 硬件模块的选择52.3.1 主控芯片的选择52.3.2 1CD显示器模块的选择6233测距模块的选择72.3.4 独立按键的选择8235蜂鸣器模块的选择93基于单片机的系统硬件设计103.1 硬件系统开发环境103.2 系统硬件总体设计103.3 主控制单元设计113.4 1CD1602显示器的单元设计123.5 超声波测距模块的单

6、元设计133.5.1 超声波测距模块的特性介绍133.5.2 超声波测距模块的工作原理介绍143.5.3 超声波测距模块的硬件电路设计143.6 蜂鸣器模块的单元设计153.7 独立按键的单元设计164基于单片机的软件设计174.1 系统软件开发环境KEI1介绍174.2 程序烧录软件STC-ZIP184.3 系统主程序软件介绍184.4 系统子程序设计194.4.1 1CD1602显示器子程序194.4.2 超声波测距模块的子程序204.4.3 蜂鸣器模块的子程序224.4.4 独立按键的子程序235基于单片机超声波防撞报警系统调试分析235.1 调试方案235.2 调试结果及分析245.2

7、.1 硬件调试245.2.2 软件调试24结论25致谢错误!未定义书签。参考文献26附录A27附录B281绪论1.1 研究背景随着国民经济近几十年的迅猛发展，广大中国人民家庭收入越来越高，曾经汽车这一老百姓羡慕而不可得的奢侈品已经走入了家家户户，现如今中华大地上遍地都是汽车,几乎每个家庭都有甚至不止一辆。2023年公安部对我国现有的汽车数量做了调查，调查结果高达2.7亿辆尽管政府每年投入巨资建设了庞大的公路网络，但在这巨量的车流下仍旧不堪重负，公路建设速度远不及汽车数量增长速度，尤其在中大城市的上下班高峰期，城市交通近乎瘫痪。公路上稠密的车流也致使了溜车、撞车、擦碰等交通意外频繁发生。我国汽车

8、数量越来越多，司机数量也日益增加，但存在许多司机技术不熟练，在狭小环境下无法完成倒车，掉头等动作，尤其大货车司机倒车时盲区极大，造成磕碰或者堵车的现象。针对这种现实状况，需要研究一种安装在汽车上的能够帮助驾驶员倒车的系统，此系统需要自主探测障碍物并测量距离，当与障碍物距离小于安全距离时及时对司机进行预警，从而达到协助司机操作防止磕碰的目的。伴随着社会人口增加和工业发展，智慧交通系统在降低交通事故发生率，增大公路输送效率，减少能源消耗等一些重要方面发挥了很大作用，已得到世界各个国家政府的普遍认可。我国政府也已经调动资源对智能交通系统进行研究，并积极向社会进行大范围推广与应用，而汽车倒车防撞报警系

9、统作为该体系的一个重要组成部分，它的技术程度是否满足生活生产需求对智能交通系统有着很重要的影响。1.2 研究意义汽车倒车防撞报警系统便是人们俗称的汽车倒车报警器，它可以帮助驾驶员进行倒车，当司机驾驶着汽车向后倒车的时候，该系统会自主使用超声波测距模块并利用超声波测距原理对汽车尾部的障碍物距离进行实时探测，当汽车后面的人或物进入到探测器最大探测距离之内的时候，该系统会首先在车内屏幕上实时显示此时车尾和障碍物的距离数值，当汽车尾部与车后障碍物的距离过小，小于提前设定的最小值的时候，该系统的报警模块会进行报警，提醒驾驶员车尾有障碍物并且距离很近，小心碰撞。一些高配车型已经配置了多种类型的汽车倒车的防

10、撞系统，但由于经济成本方面的考量，经济性的家用轿车大多数都未配备倒车防撞报警系统，由此看来，该系统还有很大的市场空白，有市场就会吸引各个公司进行研发以抢占市场，汽车倒车防撞报警系统的种类有很多，本文介绍一种基于单片机的汽车倒车防撞报警系统。该系统使用单片机作为主控制器，采用超声波测距的方法完成倒车预警的工作。对协助驾驶员操控车辆具有一定的帮助。超声波在空气中传播距离足够远，容易分辨，并且能耗低，计算简便，操作简捷,精度也可满足生产生活需求，超声波不受颜色、光、电、磁场影响，抗干扰能力较强,除此之外他还有具有较高可靠性，结构不复杂，成本便宜等优点，设计一种汽车倒车防撞系统对社会交通安全以及生产运

11、输效能来说都具有很高的现实意义，通过对司机的提示从而避免事故的发生，频繁的汽车倒车碾人事件也就不会再发生，对社会和谐发展以及减少资源消耗，保障人身安全都有很大作用。1.3 国内外发展现状世界上对于汽车防撞的研究在二十世纪六十年代最先由以美、德、日为代表开始研究，经过多家公司的联合研发，研制出世界上第一个汽车防撞报警器，但由于当时世界的技术不够先进，难以实现防撞报警器的小型化，并且结构十分复杂，成本高昂，抗干扰能力差，实用效果并不能令人满意。自上个世纪八十年代开始，计算机的技术水平有了非常大的进步，同时超声波测距技术也伴随着计算机的发展得到了极大进步，超声波探测设备正式开始应用于人们的生产生活。

12、汽车倒车防撞系统在二十世纪九十年代真正的应用于汽车之上，具有代表性的由德尔福在二十世纪末期推出的“防撞系统”。二十世纪末，由大众集团牵头准备把其中涉及的各项技术全部整合进同一个系统中，从而降低了汽车防撞报警器的购买门槛，并且使得其在使用时更安全，缩小的体积也提高了它的实用价值，通过这次研发制造出了性能满足需求的汽车防撞报警器，从而为发展更低成本，更高性能的汽车倒车防撞报警系统打好了基础。在国内的一些汽车倒车防撞系统研究中，已经开始使用了数字无盲区可视倒车雷达系统，比如尼桑天籁就采用了倒车影像设计，做到真正无盲区探测，声音和图像，倒车显示屏显示。成都泰信电子科技有限公司研发的“探路神叫到车雷达系

13、统，填补了货运车无倒车雷达的空白。又如广东铁将军红蝙蝠倒车雷达3066采用3CPU（外理器）设计，厘米能精密探测，防水、防霜、防风沙，探测器探头自检，异常提示。还有清华同方1ED三色灯报警显示雷达（四个探头）CRD-H01通过装在车尾部的超声波探测器，探测汽车尾部与障碍物之间的距离，并提供1ED三色灯报警显示和数码距离显示，三级警报提小音O在国外日本马自达研究的汽车超声波传感器等等，这些均是汽车倒车防撞系统较早应用的例子其他一些汽车厂商在汽车倒车防撞雷达研究中也有不错的汽车产品，如上海通用06款别克凯越系列除三厢1.61XMT以外，其他的车型都加装了倒车雷达。另外，另有许很多厂家在新推出的中低

14、档车型中装备了倒车雷达，如：北京现代的伊兰特、索纳塔、途胜；上海通用的别克1aCRoSSE君越；东南汽车的三菱戈蓝、三菱蓝瑟；上海大众的帕萨特增值版Po1o劲情；广州本田的雅阁、奥德赛、两厢飞度；神龙汽车的东风雪铁龙C6、新萨拉毕加索、爱丽舍、塞纳;江淮汽车的瑞风祥和;奇瑞汽车的A51.6；千里马汽车的RIO千里马；长安福特汽车的蒙迪欧、两厢福克斯等。现下我国国内的多家高校和研究团队都与各汽车品牌合作研发汽车倒车防撞报警系统，川大、成都电科、西安交大等高等院校实验室具有近十年的研发、生产超声波传感器和探头的经验。汽车倒车防撞报警系统已经被我国政府列为重点研究内容。现有的报警方式有蜂鸣报警，闪光

15、报警，语音报警等多种报警方式。当倒车距离障碍物过近时就会触发报警。许多项目中所设计的系统中使用了很多昂贵的元件，价格过高导致无法向市场推广,本设计使用的价格较廉的元件，有助于市场推广。本文将以上功能结合起来加以改进，使其在全部倒车过程当中自动探测车尾到障碍物的间隔，并用数字显示出来，在倒车到极限距离时会发出频率短促的提示声，提示驾驶员及时刹车，若是和制动系统结合在一起也可以进行主动刹车。人们现在越来越意识到汽车的方便性，汽车几乎成了家家户户都必备的代步工具，设计本系统，可用于安装在轿车，客车等车辆上，提高行驶安全性，而倒车防撞系统也是日后发展无人驾驶系统所不可缺少的一部分，因此具有很广阔的应用

16、前景。1.4 本设计完成的任务要从无到有实现本次避障系统的设计，不仅仅要经过理论可行性的分析和对比，还需要对硬件部分中传感器的选取、焊接，软件程序的调试与烧录，三者结合才能实现本次设计的功能需求，本文具体研究工作概述如下：1、市场调查、对现有目前市场上现有的倒车防撞的工作原理进行深入的研究调查，并建立项目的总体框架，提出多种可行性的方案，包括对所需的主控单片机，电源驱动等相关器件进行选型和分析，再根据分析的结果挑选出最适合的实行方案。2、方案分析、接着寻找更细节的相关手册，对选定的单片机和相关传感器进行工作原理上的研究，包括其硬件结构，软件驱动控制方式和内部资源以及数据计算公式等,可为后期的硬件原理图设计和程序编写做参考