1、 I 摘 要 随着社会经济的发展交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通拥 挤状况也日趋严重， 撞车事件屡屡发生， 造成了不可避免的人身伤亡和经济损失， 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防撞预警系统势在 必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，本文介绍的就是利用超声波 测距法设计的一种倒车防撞报警系统。 论文的内容是基于 AT89C51 单片机倒车防撞系统的设计， 主要是利用超声波 的特点和优势，将超声波测距系统和 AT89C51 单片机结合于一体，设计出一种基 于 AT89C51 单片机的倒车防撞报警系统。该系统采用软、硬件结合的方法，具有 模块化和多用化的
2、特点。 论文概述了超声波检测的发展及基本原理， 阐述了超声波传感器的原理及特 性。对于系统的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距系统功能的基 础上，提出了系统的总体构成。通过多种发射接收电路设计方案比较，得出了最 佳设计方案，并对系统各个设计单元的原理进行了介绍。对组成各系统电路的芯 片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。论文介绍了系统的软件结构，通过编 程来实现系统功能。最后，通过对系统的误差分析，给出了系统的改进方案。 关键字：单片机 超声波 AT89C51 II 目 录 第 1 章 绪论 .1 1.1 超声检测发展综述 1 1.2 论文主要内容和章节安排 3 1.3 本设计时间安
3、排 3 第 2 章 超声波测距原理 .5 2.1 超声波传感器介绍 5 2.1.1 超声波传感器特性 .6 2.2 超声波检测概述 7 2.2.1 超声探伤 .8 2.3 超声测距原理及实现 9 第 3 章 单片机超声波测距系统构想 .10 3.1 超声波测距系统总体方案 10 3.2 系统主要参数考虑 11 3.2.1 传感器指向角 . 11 3.2.2 测距仪的工作频率 .12 3.2.3 声速 .12 3.2.4 发射脉冲宽度 .12 3.2.5 测量盲区 .13 第 4 章 单片机倒车防撞报警系统各组成单元方案设计 .14 4.1 发射接收电路方案设计 14 4.2 显示报警单元方案设
4、计 22 4.2.1 系统显示电路设计 .22 4.2.2 系统报警电路设计 .23 4.3 单片机复位电路 24 4.4 时钟电路 25 4.5 稳压电源 25 第 5 章 系统硬件及软件实现 .27 5.1 单片机硬件介绍 27 5.1.1 单片机 AT89C51 介绍27 5.1.2 8155 芯片介绍 28 5.1.3 74LS244 芯片介绍 .29 5.1.4 74LS06 芯片介绍 .30 5.2 运算放大器 31 5.3 LM567 芯片介绍 .32 5.4 探头 UCM 介绍 .33 III 5.5 系统软件结构 34 5.5.1 主程序 .34 5.5.2 显示子程序和蜂鸣
5、报警子程序 .37 第 6 章 系统误差分析及改进 .39 6.1 误差产生原因分析 39 6.1.1 温度对超声声速的影响 .39 6.1.2 回波检测对时间测量的影响 .40 6.1.3 超声传感器所加脉冲电压对测量范围和精度的影响 .40 6.2 针对误差产生原因的系统改进方案 40 参考文献 .42 致谢 .43 1 第 1 章 绪 论 随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通 拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损 失，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防撞报警系统 势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离
6、测距方法，应用于汽车停车的前后 左右防撞的近距离，低速状况，以及在汽车倒车防撞报警系统中，超声波作为一 种特殊的声波，同样具有声波传输的基本物理特性折射，反射，干涉，衍射， 散射。超声波测距即是利用其反射特性，当车辆后退时，超声波距离传感器利用 超声波检测车辆后方的障碍物位置， 并利用指示灯及蜂鸣器把车辆到障碍物的距 离及位置通知驾驶人员，起到安全的作用。 1.1 超声波检测发展综述 高速度，高效率是现代工业的标志，而这是建立在高质量的基础之上的。设 计和工艺人员理应了解：非均一的组织结构，随机出现的微观，宏观缺陷，常常 可以有时甚至是只能依靠无损检测技术的运用方可予以发现，评价。当然，这与 数十年来多方的重视和广大从业人员的艰辛努力， 使无损检测技术在这方面已具 有一定的能力有关。现在，在工业发达国家，无损检测在产品的设计，研制，使 用部门已被卓有成效的运用，1981 年美国前总统里根在给美国无损检测学会成 立 40 周年大会的贺信中就说过： “你们能够给飞机和空间飞行器，发电厂，船 舶，汽车和建筑物等带来更大程度的可靠性。没有无损检测，我们就不可能享有 目前在这些领域和其他
