电创实验设计报告题目：汽车倒车防装警报器团队成员：近年来，随着人民生活水平的提高，越来越多的人选择购买汽车作为交通工具，我国的汽车数量正逐年增加。

然而，也随之产生一系列问题，倒车时的后视问题就是其中一个非常重要的问题。

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故,从而造成经济损失和人员伤亡。

针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车倒车防撞预警系统势在必行。

为此，我这次设计了以单片机为核心，利用超声波实现无接触测距的倒车雷达防撞警报系统。

倒车雷达是一种辅助车主泊车或者倒车的装置，当车主将档位挂入倒档，启动倒车雷达系统时，它能通过发射和接收超声波来探测周围障碍物的情况，并以声音或者影像告知车主，帮助车主了解汽车尾部倒车情况，解除车主视角死角，提高驾驶的安全性，其利用的原理是超声波非接触测距技术。

利用超声波作为探测猎物的技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御以及捕捉猎物的生存手段，也就是生物体发出不被人们所听到的超声波，借助空气媒介传播，由被捕捉的猎物或障碍物反射回来的超声波时间间隔长短判断猎物或障碍物位置的方法。

由于超声波的速度相对于光速要小得多，其传播时间就比较容易检测，并且易于定位发射，方向性好，因而人类采用仿真技能开始利用超声波测距。

随着汽车的迅速增加，停车难已经是不争的事实，狭小的停车场地常常令有车一族无所适从，稍不慎，则闯祸，烦事又烦人。

虽然每辆车都有后视镜，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，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆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角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。

倒车雷达的发明是迫在眉睫的，是必不可少的设备。

超声波测距由于其能够进行非接触测量和具有相对较高的测量精度，越来越被人们所重视。

就目前形势来看，汽车市场的快速发展将带动倒车雷达的发展。

国内倒车雷达主流市场已经开始由高档汽车向中低档汽车发展，技术上向着单芯片功能的灵敏度更高、可视化发展，设备趋于小型化、人性化、智能化等方向发展。

由此可见，超声波汽车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，为人类的发展作出重要贡献。

采用51系列单片机中的简易型STC89C52作为中央处理器，选用专用配置的超声波模块，进行超声波信号和电信号的相互转换，对超声波信号进行幅值判断，从而达到不同距离的选择和报警目的。

超声波测距的原理是利用超声波在发射后碰到障碍物后会反射回来，记录其从发射到反射的时间，然后以时间的一半乘以超声波在空气中传播的速度就可得出及障碍物的距离。

超声波测距在中长距离的精度高，易于控制方向，能量消耗低。

声波在空气中的速度为340m/s，距离公式为d=340*t/2。

超声波传感器的特性超声波传感器的基本特性有频率特性和指向特性：（1）频率特性如图2.2是超声波发射传感器的频率特性曲线。

其中，f0＝40KHz 为超声发射传感器的中心频率，在f0处，超声发射传感器所产生的超声机械波最强，也就是说在f0处所产生的超声声压能级最高。

而在f0两侧，声压能级迅速衰减。

因此，超声波发射传感器一定要使用非常接近中心频率f0的交流电压来激励。

另外，超声波接收传感器的频率特性及发射传感器的频率特性类似。

曲线在f0处曲线最尖锐，输出电信号的幅度最大，即在f0处接收灵敏度最高。

35951001051101154045f(KHz)发射灵敏度（dB ）超声发射传感器频率特性因此，超声波接收传感器具有很好的频率选择特性。

超声接收传感器的频率特性曲线和输出端外接电阻R 也有很大关系，如果 R 很大，频率特性是尖锐共振的，并且在这个共振频率上灵敏度很高。

如果 R 较小，频率特性变得光滑而具有较宽得带宽，同时灵敏度也随之降低。

并且最大灵敏度向稍低的频率移动。

因此，超声接收传感器应及输入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有较高得接收灵敏度。

(2) 指向特性实际的超声波传感器中的压电晶片是一个小圆片，可以把表面上每个点看成一个振荡源，辐射出一个半球面波（子波），这些子波没有指向性。

但离开超声传感器的空间某一点的声压是这些子波迭加的结果（衍射），却有指向性。

超声波的测距原理及实现超声波测距的原理一般采用渡越时间法TOF（time of flight）。

首先测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间，再乘以超声波的速度就得到二倍的声源及障碍物之间的距离。

测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。

因为超声波在标准空气中的传播速度为340米/秒，由单片机负责计时，单片机使用11.0592M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。

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的测量。

利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。

超声波发生器可以分为两类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。

本设计属于近距离测量，可以采用常用的压电式超声波换能器来实现触发单元。

利用超声波测距的工作，就可以根据测量发射波及反射波之间的时间间隔，从而达到测量距离的作用。

其主要有三种测距方法：（1）相位检测法，相位检测法虽然精度高，但检测范围有限；（2）声波幅值检测法，声波幅值检测法易受反射波的影响；（3）渡越时间检测法，渡越时间检测法的工作方式简单，直观，在硬件控制和软件设计上都非常容易实现。

其原理为：检测从发射传感器发射超声波，经气体介质传播到接收传感器的时间，这个时间就是渡越时间。

其原理图如图。

超声波测距原理本设计的超声波测距就是使用了渡越时间检测法。

在移动车辆中应用的超声波传感器，是利用超声波在空气中的定向传播和固体反射特性（纵波），通过接收自身发射的超声波反射信号，根据超声波发出及回波接收的时间差和传播速度，计算传播距离，从而得到障碍物到车辆的距离。

由于超声波也是一种声波，其声速C 及温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。

超声波速度及温度关系表由于我国大部分地区四季温差不超过40（-10到30）摄氏度，且本系统测距范围（车后4到5米）比较小，单片机以微秒计时，故温度影响可以不予考虑。

系统设计要求 温度（℃）-30 -20 -10 0 10 20 30 100 声速（m/s ）313 319 325 323 338 344 349 386按照系统所需功能，系统硬件结构可以划分为三大主要模块：测距系统、控制系统以及显示和语音报警系统。

本系统的主要功能是：当车挂入倒档后，超声波发射电路开始连续不断的发出超声波，遇到障碍物后反射，超声波接收电路接收，控制电路通过相应的计算，可以计算出相应的距离，并送至显示电路进行显示。

如果所测距离小于预先设置好的报警距离，那么，报警电路则会发出一定的声音进行报警提醒驾驶者。

其中测距系统有超声波发射、接收子系统构成；控制部分以STC89C52单片机为核心，其P2.0口输出10us的触发信号制超声波发射电路产生40KHz的超声波，利用外部中断监测超声波接收电路输出的返回信号；显示报警部分由显示系统及语音系统构成，其中显示系统采用简单实用的4位共阳8段数码管。

单片机的选择一般在系统的设计当中，能否完成设计任务最重要的就在于系统的核心器件是否选择合适，而单片机更是是系统控制的核心，所以对单片机的选择更是异常重要。

如果选择了一个合适的单片机不仅可以最大地简化系统的操作，而且其功能可能是最好的，可靠性也比较高，对整个系统来说更方便。

目前，市面上的单片机的种类繁多，并且他们在功能方面也是各自有各自的特点。

在一般的情况下来讲，在选择单片机时要需要考虑的几个方面有：（1）单片机最基本性能参数指标。

例如：执行一条指令的速度、程序存储器的容量，I/O口的引脚数量等。

（2）单片机的某些增强的功能。

（3）单片机的存储介质。

例如：对于程序存储器来说，最好选用的是Flash的存储器。

（4）单片机的封装形式。

封装的形式多种多样，例如：双列直插封装、PLCC封装及表面贴附等。

（5）单片机对工作的温度范围的要求。

例如：在进行设计户外的产品时，就必须要选用工业级的芯片，以达到温度范围的要求。

（6）单片机的功耗。

例如，如果信号线取电只能提供几mA的电流，所以为了能满足低功耗的要求这个时候选用STC的单片机是最合适的。

（7）单片机在市面上的销售渠道是否畅通、其价格是否便宜。

（8）单片机技术的支持网站如何，卖家提供的芯片资料是否足够完善，是否包含了用户手册，设计方案举例，相关范例程序等。

（9）单片机的保密性是否很好，单片机的抗干扰的性能如何等。

综合考虑以上因素，选择STC89C52作为本系统的控制部件。

STC89C52单片机简介1.STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，及工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

单片机(STC89C52)外观如图：单片机(STC89C52)引脚功能图如图2．STC89C52引脚具体介绍如下：①主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源GND(Pin20)：接地线②外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)和XTAL2(Pin20)为了产生时钟信号，在STC89C52单片机的芯片内部已经设置了一个反相放大器，其中XTAL1端口就是片内反相放大器的输入端，XTAL2端则是片内振荡器反相放大器的输出端。

单片机使用的工作方式是自激振荡的方式，XTAL1和XTAL2外接的是11.0592MHz的石英晶振，使内部振荡器按照石英晶振的频率频率进行振荡，从而就可以产生时钟信号。

它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率。

单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率上。

时钟信号电路如图所示。

晶振电路控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

复位电路如图：复位电路ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号④可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。