2009届本科毕业设计汽车倒车防撞报警器姓名：系别：专业：学号：指导教师：2009年4月10日商丘师范学院学士学位毕业设计目录摘要 (3)关键词 (3)0引言 (4)1工作原理 (4)1.1At89C2051单片机性能及特点 (4)1.1.1 89122051主要特点 (4)1.1.2硬件结构 (4)1.2霍尔传感器的测速原理 (4)1.2.1霍尔效应 (5)1.2.2工作原理 (5)1.2.3 测量磁场及工作设置 (5)1.2.4霍尔电路设计 (6)2 总体结构设计 (6)2.2 单片机系统电路设计 (7)2.2.1 超声波发射电路设计和超声波接收电路 (7)2.2.2 测速电路 (8)2.2.3 报警电路 (8)2.2.4LED显示电路 (9)2.2.5报警器外围接口电路如图五 (10)2.3软件设计 (10)2.4 程序设计 (10)3结束语 (12)参考文献： (12)致谢 (12)2商丘师范学院学士学位毕业设计汽车倒车防撞报警器摘要设计了一种汽车倒车防撞系统。

该系统以AT89C2051单片机为控制核心，工作时，超声波传感器采集的教据，由控制核心快速计算出汽车车尾与障碍物的距离，并通过LED 显示提醒信息，该系统主要利用单片机的实时控制和数据处理功能，完成系统的控制。

最后阐述了报警器的硬件电路原理及软件设计。

关键词AT89C2051 ;超声波;传感器Develop and research a system which based on AT89C2051 microchip and alarm avoid cars crashingwhen back-offAbstractFor purpose of develop a system which avoid cars crashing when back-off ,the system based on AT89C2051 microchip .First,the ultrasound sensor collect data .Then,the microchip process the Date to get the distance between rear end of car and obstacle.When the distance beyond safe distance.The LED display alarm to alert drivers. The system make use of microchip a rear-time control and processing function.At last ,the paper also state the hardware circuit principle of alarm and software design.KeywordAT89C2051;ultrasonic;sensor3商丘师范学院学士学位毕业设计0引言本课题属于设计性课题。

21世纪揉已进入信息社会，汽车及交通也已迈入信息时代。

当前信息技术在汽车及交通领域中的应用项目相当多，发展速度可以说是“新月异”,各种媒体多有报道。

可大致归纳为4个方面，即车辆安全系统，网络、通讯及导航系统，智能交通系统和移动多媒体系统。

随着汽车的益普及, 停车场越来越拥挤, 车辆常常需要在停车场穿行、掉头或倒车。

由于这些低速行驶的车辆与其它车辆非常接近, 驾驶员的视野颇受限制, 碰撞和拖挂的事故时有发生, 在夜间时则更显突出。

车辆安全系统通过应用电子信息技术，使车辆实现高智能化，极大地改善车辆人机系统的安全性，以避免事故的发生和减少伤害程度。

1工作原理1.1At89C2051单片机性能及特点1.1.1 89122051主要特点(1)指令与MCS一51芯片兼容。

(2)内含2k字节的可反复电气烧录及擦除内存。

(3)工作电压2 7v至6V。

(4)sE作频率最高至24 MHz。

(5)内含128字节RAM。

(6)15条可编程控制I／O线。

(7)一个模拟电压比较器。

1.1.2硬件结构(1)端口PI可以用作为8位双向I／O引脚控制，P12至P17提供内部提升电阻，P1.0及P1.1则需要外加提升电阻 P10也作为内部模拟比较器的负端输入，P1的输出缓冲器可以吸入20mA 而直接驱动LED显示器，P3 6是比较器输出端。

(2)端口引脚P30～ P3.5及 P37可以作为7位双向I／0引脚控制，并提供内部提升电阻，P36位用于内部比较器输出控制，无法做一般I／O控制，P3口输出缓冲器可以吸人20 mA电流。

1.2霍尔传感器的测速原理霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。

对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。

发电机转速的检测方案可分成两类：用测速发电机检测或用脉冲发生器检测。

测速发电机的工作原理是将转速转变为电压信号，它运行可靠，但体积大，精度低，且由于测量值是模拟量，必须经过A/D转换后读入计算机。

脉冲发生器的工作原理是按发电机转速高低，每转发出相应数目的脉冲信号。

按要求选择或设计脉冲发生器，能够实现高性能检测。

所设计的基于霍尔元件的脉冲发生器要求成本低，构造简单，性能好。

在机车电气系统4商丘师范学院学士学位毕业设计图一：At89C2051管脚图中存在着较为恶劣的电磁环境，因此要求产品本身要具有较强的抗干扰能力。

1.2.1霍尔效应在一块半导体薄片上，其长度为l，宽度为b，厚度为d,当它被置于磁感应强度为B的磁场中，如果在它相对的两边通以控制电流I，且磁场方向与电流方向正交，则在半导体另外两边将产生一个大小与控制电流I和磁感应强度B乘积成正比的电势UH，即UH=KHIB，其中kH为霍尔元件的灵敏度。

该电势称为霍尔电势，半导体薄片就是霍尔元件。

1.2.2工作原理霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压UH放大后再经信号变换器、驱动器进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信号。

1.2.3 测量磁场及工作设置1.2.3.1测量磁场使用霍尔器件检测磁场的方法极为简单，将霍尔器件作成各种形式的探头，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直子霍尔片表面的磁感应强度敏感，磁力线必须和器件表面垂直，通电后即可由输出电压得到被测磁场的磁感应强度。

若不垂直，则应求出其垂直分量来计算被测磁场的磁感应强度值。

而且，因霍尔元件的尺寸极小，可以进行多点检测，由计算机进行数据处理，可以得到电场的分布状态，并可对狭缝、小孔中的磁场进行检测。

1.2.3.2.工作磁体的设置用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用永久磁钢来产生工作磁场。

在遮断方式中，工作磁体和霍尔器件以适当的间隙相对固定，用一软磁（例如软铁）翼片作为运动工作部件，当冀片进入间隙时，作用到霍尔器件上的磁力线被部分或全部遮断，以此来调节工作磁场。

被传感的运动信息加在冀片上。

这种方法的检测精度很高，在125℃的温度范围内，冀片的位置重复精度可达50μm。

当两齿之间的空隙正对霍尔元件时，穿过霍尔元件的磁力线分散，磁场相对较弱；而当某一齿对准霍尔元件时，穿过霍尔元件的磁力线集中，磁场相对较强。

齿轮转动时，使得穿过霍尔元件的磁力线密度发生变化，因而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一个mV级的准方波电压。

此信号还需由电子电路转换成标准的脉冲电压，当外加磁场的S极接近霍尔电路外壳上打有标志的一面时，作用到霍尔电路上的磁场方向为正。

5商丘师范学院学士学位毕业设计6也可将工作磁体固定在霍尔器件（外壳上没打标志的一面），让被检的铁磁物体（例如钢齿轮）从它们近旁通过，检测出物体上的特殊标志（如齿、凸缘、缺口等），得出物体的运动参数。

在图2的霍尔效应速度传感器中，当测速的靶转到霍尔效应传感器的位置，即霍尔传感器位于靶及磁铁之间，霍尔效应传感器检测到靶感应的磁通量变化。

霍尔效应传感器感测的是磁通量的大小。

1.2.4霍尔电路设计1.2.4.1工作方法当该霍尔器件处在任何极性的恒定磁场中时，其上的两个霍尔传感器将产生同样的输出信号。

无论该磁场的绝对强度有多大，它们之间的差值总为零。

然而，由于一个单元面向磁场集中的轮齿，另一个单元则面向一个齿隙，如果两个霍尔单元之间存在磁场梯度，那么将产生一个差值信号，并在芯片上放大。

实际上，这个差值体现了一个小偏移，它可由相应集成的控制电路来修正。

这种动态差分原理使传感器表面与齿轮之间存在较大气隙的条件下能保持高灵敏度。

1.2.4.2齿轮、感应距离和角精度一个齿轮可由其模数来表征：m ＝d/z 。

其中d 是齿轮直径，Z 是轮齿数量。

轮齿到轮齿的距离为T ，齿距的计算公式为T=πm 、当一个霍尔传感器面对一个轮齿而另一个霍尔传感器面对一个齿隙时，感应到的差值最大。

该器件内两个霍尔传感器的间隔为2.5mm ，在模数为1，对应的齿距为3.14win 的条件下，该器件都可以感应到差值。

如果该模数大于3或者齿轮不规则，将可能在一段较长时间内检测不到足够的差值，这意味着输出信号将不确定。

传感器和齿轮之间允许的最大距离是温度、模数、磁体和速度的一个函数，速度可以用每次轮齿/齿隙转变时在输出端出现一个脉冲来表征。

如果减小距离，将产生较大的有用信号。

因此，切换精度可以随传感器低／高转变次数的增加而增加，这种低／高转变可以代表齿轮的一个旋转角度。

1.2.4.3电路图设计当霍尔元件输出高电平时，V2导通，V1截止，信号输出端输出方波的低电平；当霍尔元件输出低电平时，V1导通，V2截止，输出端为方波的高电平。

信号输出端每输出一个周期的方波，代表转过了一个齿。

单位时间内输出的脉冲数N ，因此可求出单位时间内的速度V ＝NT （T ＝πm ）。

2 总体结构设计2.1系统结构框图如下图二图二：汽车倒车防撞报警器系统结构框图汽车倒车防撞报警器的组成： 汽车倒车防撞报警器主要由超声波发生器、超声波发射电路、超声波接收电路、信号放大电路、直流控制电路、中央处理单元、数字显示商丘师范学院学士学位毕业设计电路、报警电路和距离选择电路等部分组成。

发射电路发送超声波信号，当的射的信号被物体挡住时，反射回来的信号经接收器接收，进行两级放大后，再经倍压整流，形成一个直流控制电压，当这个电压值大于设定值时，表示物体离汽车的距离已小于设定距离，比较器输出低电平信号，系统据此判断出达到报警距离，驱动蜂鸣器进行报警。

2.2 单片机系统电路设计对于产生40KHz的驱动信号，方法有多种，可以选用电感、电容振荡元件来完成驱动信号的发生器，但是其频率稳定性较差，不容易调准，因此制作成功的可能性相对较小。