基于單片機的倒車

基于單片機的倒車報警器設計班級:學生：目錄系統(tǒng)方案設計

緒論

系統(tǒng)硬件設計

系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)調試與數(shù)據(jù)分析1234倒車報警器設計研究內(nèi)容意義目的任務要求緒論倒車報警器設計意義目的超聲波測距是一種非接觸檢測技術，利用超聲波原理制成的倒車報警器檢測迅速方便、計算簡單、易于實現(xiàn)和控制所以安全性更高更加符合當今社會對倒車報警的要求。研究內(nèi)容倒車報警器包括：1.HC-SR04超聲波模塊2.LCD1602顯示模塊3.鍵盤輸入模塊4.報警模塊5.單片機控制模塊任務要求1.通過鍵盤可以設定危險警報距離。2.LCD1602可以顯示危險警報距離和系統(tǒng)實時測得的距離。3.系統(tǒng)測得的距離小于危險警報距離時警報裝置啟動實現(xiàn)報警功能。

第1章系統(tǒng)方案設計

綜合以上論述：我們選擇方案2由超聲波發(fā)射換能器TCT40-16構成發(fā)射電路，用集成電路CX20106A接收超聲波作為超聲波接收電路。采用現(xiàn)成的HC-SR04超聲波模塊，該模塊能夠實現(xiàn)2cm-300cm的非接觸式超聲波感應測距的功能，最高精度達到5mm。方案1：方案2：方案1：電路復雜，成本較高，故精確度不高，焊接困難，而且元器件太多，不利于實行。方案2：電路組成簡單、精確度高、控制方便、實現(xiàn)容易，可較好地滿足實際要求，且使用集成電路簡單便利，故選擇該方案。方案的比較論證1.1方案的選擇與論證

第1章系統(tǒng)方案設計

雙擊添加標題文字1.2系統(tǒng)結構框圖設計（1）單片機：采用AT89C52單片機為控制中心，利用Keil作為開發(fā)平臺，形成倒車報警的完整系統(tǒng)；（2）測距模塊：采用現(xiàn)成的HC-SR04超聲波模塊，發(fā)射模塊完成超聲波的產(chǎn)生、發(fā)射功能；接收模塊實現(xiàn)從超聲波的接受和數(shù)據(jù)處理的功能；

第1章系統(tǒng)方案設計

雙擊添加標題文字（3）報警模塊：主要由無源蜂鳴器和發(fā)光二極管組成，駕駛員可以根據(jù)蜂鳴器是否鳴響和放光二極管的亮滅狀況，來判斷汽車后方距離障礙物的距離；（4）顯示模塊：主要由LCD1602液晶組成，起到實時顯示測量距離的功能，快速準確地提示距離障礙物的距離；（5）鍵盤模塊：采用4*4的鍵盤，可以調整危險的距離，實現(xiàn)啟動電源，控制功能的作用；（6）晶振模塊：為單片機正常運行提供12MHz的時鐘信號；（7）復位模塊：當單片機出現(xiàn)問題時，可以采用復位電路，按下復位鍵使程序重新開始執(zhí)行；

第2章系統(tǒng)硬件設計雙擊添加標題文字

2.1單片機晶振模塊設計單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。電路設計如下圖單片機晶振電路所示：

第2章系統(tǒng)硬件設計雙擊添加標題文字

2.2單片機復位電路設計

單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。我們上電時自動復位，也可以手動按鍵復位，通電后回到初始化。電路如下圖單片機復位電路所示：

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2.3鍵盤模塊設計

本設計采用的是4*4的鍵盤，一共16個按鍵，0~9分別代表著阿拉伯常數(shù)用于設定初始的危險距離，達到修改設計參數(shù)的功能。10鍵表示進入測距模塊，11鍵表示進入修改參數(shù)的模塊，這是兩個模塊選擇的按鍵，14鍵是在10鍵按下的基礎上開始測距時所用到的。11鍵按下之后可以根據(jù)LCD1602上現(xiàn)實的setdangerousline通過連續(xù)按三次0~9中任意數(shù)值來設置參數(shù)，12為保存參數(shù)的按鍵，13為放棄操作，返回上一模塊的按鍵。電路如下圖4*4鍵盤電路所示：

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2.4顯示模塊設計1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。電路如下圖液晶顯示電路所示：

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2.5超聲波測試模塊

超聲波測距的原理是根據(jù)超聲波從發(fā)射到超聲波遇到障礙物后反射回波所經(jīng)歷的時間,然后根據(jù)距離計算公式S=CT/2計算可得（其中C為超聲波波速）。超聲波測模塊使用的是HC-SR04模塊，HC-SR04超聲波測距模塊實物圖如下圖超聲波模塊實物圖所示：

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2.6報警電路模塊設計當S8550三極管的基極為低電平時，三極管則導通，然后蜂鳴器的上端變?yōu)楦唠娖絼t可以進行危險報警。電路中還有兩個發(fā)光二極管，綠色表示安全，紅色表示危險，當車的距離超過危險距離5cm時綠色燈亮，當當前距離在報警距離5cm之內(nèi)紅燈閃爍，當當前距離小于危險距離則紅燈亮，電路如下圖報警電路所示：

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3.1主程序設計

主程序設計采用模塊化設計的思想進行程序編寫，主程序設計主要完成單片機系統(tǒng)初始化、LCD1602液晶初始化、蜂鳴器和發(fā)光二極管初始化、各參數(shù)賦初始值的編程。系統(tǒng)主程序流程圖思路如下圖主程序流程圖所示：

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3.2子程序模塊1流程圖

模塊1是顯示初始值，并提示下一模塊的按鍵選擇，實際上是一個過渡的程序。其程序流程圖如下圖模塊1流程圖所示：

第3章系統(tǒng)軟件設計

3.3子程序模塊2流程圖

模塊2是測距模塊，在模塊2的狀態(tài)下按下14鍵即可進行距離的測量，此模塊包括測量，顯示，報警三個子部分。其程序流程圖如右圖模塊2流程圖所示：

第3章系統(tǒng)軟件設計

3.4子程序模塊3流程圖

模塊3是修改初始值的程序，進入這個模式后需要按三次鍵盤，賦一個初始值給程序，當初始值超過量程時，程序會有提示overrange，初始值設定完畢也會有是否保存的提示，確定修改后報警線就會改變?yōu)樽约涸O定的值，其程序流程圖如右圖模塊3流程圖所示：

第4章系統(tǒng)調試與數(shù)據(jù)分析雙擊添加標題文字

4.1硬件電路的制作

進行電路的焊接，進行靜態(tài)調試，用萬用表檢測線路連接是否正確，確保無短路、開路等問題。電路連接正確后，進行通電調試，找到所要用的AT89C52RC單片機然后打開計算機上KeiluVision2開發(fā)環(huán)境，將超聲波測距報警程序寫入進去，然后下載到單片機。其實物圖如下圖倒車報警器實物圖所示：

第4章系統(tǒng)調試與數(shù)據(jù)分析雙擊添加標題文字

4.2軟硬件功能分析

根據(jù)上述圖倒車報警器實物圖中LCD1602液晶的提示來看，當前的危險警報距離為50cm，我們可以按下按鍵11進入手動修改參數(shù)階段,界面顯示如下圖倒車報警參數(shù)修改，所示：

第4章系統(tǒng)調試與數(shù)據(jù)分析雙擊添加標題文字

4.2軟硬件功能分析

此時，按照LCD1602液晶上的提示，需要連續(xù)按三次鍵盤設定危險警報距離的參數(shù)值，三次按完之后系統(tǒng)會顯示重新修改后的數(shù)值，如下圖危險警報線新值，所示：

第4章系統(tǒng)調試與數(shù)據(jù)分析雙擊添加標題文字

4.2軟硬件功能分析

由于本次系統(tǒng)所用的超聲波測量儀器為HC-SR04模塊，考慮到它的測量量程，我們將重新設定的參數(shù)大小控制在450cm之內(nèi)，如果設定的新值在量程之內(nèi)則LCD1602顯示結果如圖危險警報線新值，通過按12鍵或13鍵即可選擇保存修改的參數(shù)或放棄修改，當選擇為12時系統(tǒng)顯示如圖保存修改新參數(shù)，所示：

第4章系統(tǒng)調試與數(shù)據(jù)分析雙擊添加標題文字

4.2軟硬件功能分析

當手動設定的參數(shù)超過系統(tǒng)的量程時，倒車報警器也會給出提示OverRange，界面顯示如下圖新值超過量程，所示：

第4章系統(tǒng)調試與數(shù)據(jù)分析雙擊添加標題文字

4.2軟硬件功能分析

數(shù)值修改完畢之后，按下10measure鍵，即可進入測距模塊，測距模塊顯示界面如下圖測距模塊，所示：

第4章系統(tǒng)調試與數(shù)據(jù)分析雙擊添加標題文字

4.2軟硬件功能分析

根據(jù)LCD1602液晶上的提示，按下14begin鍵，則倒車報警器開始測距離，安全時發(fā)光二極管綠燈亮，接近危險線