基于51單片機倒車雷達防撞系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

湖南商務職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計

目錄

1產(chǎn)品功能分析....................................................1

2設(shè)計方案遴選....................................................1

2.1單片機的選擇...............................................1

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計...............................................1

2.3產(chǎn)品功能..................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計....................................................2

3.1STC89C51RC單片機核心電路設(shè)計...............................2

3.2按鍵電路設(shè)計...............................................3

3.3數(shù)碼管顯示模塊電路.........................................4

3.4超聲波模塊電路.............................................4

4產(chǎn)品軟件設(shè)計....................................................6

4.1主程序流程圖...............................................6

4.2產(chǎn)品程序軟件清單...........................................7

5產(chǎn)品使用說明....................................................7

5.1產(chǎn)品裝配圖.................................................8

6產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)標準................................................8

附錄...............................................................9

附錄1元器件清單..............................................9

附錄2電路原理圖.............................................10

附錄3PCB設(shè)計圖.............................................11

附錄4產(chǎn)品實物圖.............................................14

附錄5主程序代碼.............................................16

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基于51單片機倒車雷達防撞系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

1產(chǎn)品功能分析

倒車雷達防撞系統(tǒng)是汽車在正常行駛、倒車、停車過程中的安全輔助裝置。

是能夠通過安全距離顯示和聲音警示的方式為駕駛員提供輔助作用，可以解決

駕駛員在正常行駛、倒車、停車過程中通過左右后視鏡觀察不到的視野盲區(qū)而

導致引發(fā)的一系列交通安全事故帶來的困擾。該產(chǎn)品主要用到超聲波測距系統(tǒng)，

通過超聲波傳感器實現(xiàn)汽車前部保險杠或者后部尾燈到車前車后障礙物的距離

小于設(shè)置距離時通過顯示器和聲音警示發(fā)出警告的效果。

2設(shè)計方案遴選

根據(jù)指導老師的指導，并且根據(jù)選擇的畢業(yè)設(shè)計選題，聯(lián)系實際，結(jié)合所

學的移動互聯(lián)應用技術(shù)的專業(yè)知識，對51單片機倒車雷達防撞系統(tǒng)產(chǎn)品進行產(chǎn)

品設(shè)計與制作。

2.1單片機的選擇

本設(shè)計是基于STC89C51RC單片機設(shè)計的倒車雷達防撞系統(tǒng)設(shè)計，包括51

單片機最小系統(tǒng)電路、顯示器電路和蜂鳴器電路等來實現(xiàn)倒車雷達防撞系統(tǒng)。

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計

圖1系統(tǒng)框圖

1

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2.3產(chǎn)品功能

首先通過按鍵控制設(shè)置超聲波檢測的安全距離，移動開發(fā)板，當超聲波傳

感器模塊檢測到距障礙物的距離大于設(shè)置的安全距離時，數(shù)碼管顯示屏顯示超

聲波傳感器模塊到障礙物的距離。當超聲波傳感器模塊檢測到距障礙物的距離

小于設(shè)置的安全距離時，數(shù)碼管顯示屏顯示超聲波傳感器模塊到障礙物的距離，

報警閃爍燈亮起，蜂鳴器發(fā)出聲響。

3產(chǎn)品硬件設(shè)計

由STC89C51RC單片機所組成的系統(tǒng)，其中包括超聲波模塊、顯示器模塊、

蜂鳴器模塊、LED閃爍燈。用超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)送超聲波，同時在放射

的時候開始計時，在超聲波遇到障礙物的時候反射回來，超聲波接收器在接收

到反射回來的超聲波時停止計時。通過公式S=VT/2可以測出汽車與障礙物之間

的距離通過數(shù)碼管顯示屏顯示出來。

3.1STC89C51RC單片機核心電路設(shè)計

51系列的單片機執(zhí)行速率快(最高時鐘頻率為90MHz)，功耗低，在系統(tǒng)、

在應用可編程,不占用用戶的資源。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計的實際要求，選擇

STC89C52RC單片機做為本設(shè)計的單片機使用，它是由ATMEL公司生產(chǎn)的高性能、

低功耗的CMOS8位單片機。STC89C52RC單片機具有以下幾個性能特點：4k字

節(jié)的閃存片內(nèi)程序存儲器，128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，32個外部輸入和輸出

口，2個全雙工串行通信口，看門狗電路，5個中斷源，2個16位可編程定

時計數(shù)器，片內(nèi)震蕩和時鐘電路且全靜態(tài)工作并由低功耗的閑置和掉電模

式。

2

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圖2STC89C51單片機核心電路原理圖

3.2按鍵電路設(shè)計

按鍵也是一種電子開關(guān)，實現(xiàn)開關(guān)接通僅需按下按鍵，斷開連接僅需松開

按鍵，輕觸按鍵內(nèi)部中金屬彈片受力彈動觸發(fā)來實現(xiàn)接通斷開功能，本設(shè)計中

這三個按鍵是最重要的部分控制著整個產(chǎn)品。

圖3STC89C51單片機按鍵電路原理圖

3

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3.3數(shù)碼管顯示模塊電路

數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。能顯示4位數(shù)

字的叫四位數(shù)碼管，當然也有多位和只有一位的數(shù)碼管，他們的電氣原理相同。

數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個

發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽

極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起

形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，

當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰

極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接

到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到

地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當

某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。

圖4STC89C51單片機數(shù)碼管顯示電路原理圖

3.4超聲波模塊電路

由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超

聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物體測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。

利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在

測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在移動機器人研制上也得到了廣泛

的應用。HC-SR04超聲波測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，

測距精度3mm，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。

4

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圖5STC89C51單片機超聲波模塊電路原理圖

5

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4產(chǎn)品軟件設(shè)計

4.1主程序流程圖

圖6主程序流程圖

6

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4.2產(chǎn)品程序軟件清單

圖7產(chǎn)品程序軟件清單圖

5產(chǎn)品使用說明

用USB數(shù)據(jù)線連接使電路板通電，然后通過按鍵控制設(shè)置超聲波檢測的安

全距離，移動開發(fā)板，當超聲波傳感器模塊檢測到距障礙物的距離大于設(shè)置的

安全距離時，數(shù)碼管顯示屏顯示超聲波傳感器模塊到障礙物的距離。當超聲波

傳感器模塊檢測到距障礙物的距離小于設(shè)置的安全距離時，數(shù)碼管顯示屏顯示

超聲波傳感器模塊到障礙物的距離，報警閃爍燈亮起，蜂鳴器發(fā)出聲響。

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5.1產(chǎn)品裝配圖

圖8產(chǎn)品裝配圖

6產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)標準

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語；

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標準；

[6]GB/T8567-2006計算機軟件文檔編制規(guī)范。

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附錄

附錄1元器件清單

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附錄2電路原理圖

10

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附錄3PCB設(shè)計圖

11

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附錄4產(chǎn)品實物圖

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附錄5主程序代碼

#include<reg52.H>//器件配置文件

#include<intrins.h>

#include"eeprom52.h"

//傳感器接口

sbitRX=P2^3;

sbitTX=P2^2;

//按鍵聲明

sbitS1=P1^4;

sbitS2=P1^5;

sbitS3=P1^6;

sbitDIAN=P0^5;

//蜂鳴器

sbitFeng=P2^0;

//變量聲明

unsignedinttime=0;

unsignedinttimer=0;

unsignedcharposit=0;

unsignedlongS=0;

unsignedlongBJS;//報警距離

charnum=0;

//模式0正常模式1調(diào)整

charMode=0;

bitflag=0,flag_BJ;

unsignedcharconstdiscode[]

={0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7,0x80};//數(shù)碼管顯

示碼0123456789-和不顯示

unsignedchardisbuff[4]={0,0,0,0};//數(shù)組用于存放距離信息

unsignedchardisbuff_BJ[4]={0,0,0,0};//報警信息

sbitW0=P2^4;

sbitW1=P2^5;

sbitW2=P2^6;

sbitW3=P2^7;

/******************把數(shù)據(jù)保存到單片機內(nèi)部eeprom中******************/

voidwrite_eeprom()

{

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SectorErase(0x2000);

byte_write(0x2000,BJS%255);

byte_write(0x2001,BJS/255);

byte_write(0x2060,a_a);

}

/******************把數(shù)據(jù)從單片機內(nèi)部eeprom中讀出來*****************/

voidread_eeprom()

{

BJS=(byte_read(0x2001)*255)+byte_read(0x2000);

a_a=byte_read(0x2060);

}

/**************開機自檢eeprom初始化*****************/

voidinit_eeprom()

{

read_eeprom();//先讀

if(a_a!=1)//新的單片機初始單片機內(nèi)問eeprom

{

BJS=50;

a_a=1;

write_eeprom();//保存數(shù)據(jù)

}

}

//延時100ms（不精確）

voiddelay(void)

{

unsignedchara,b,c;

for(c=10;c>0;c--)

for(b=38;b>0;b--)

for(a=130;a>0;a--);

}

//按鍵掃描

voidKey_()

{

//+

if(S1==0)

{

delay();//延時去抖

delay();//延時去抖

while(S1==0)

{

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P1=P1|0x0f;

}

BJS++;//報警值加

if(BJS>500)//最大500

{

BJS=1;

}

write_eeprom();//保存數(shù)據(jù)

}

//-

elseif(S2==0)

{

delay();

delay();//延時去抖

while(S2==0)

{

P1=P1|0x0f;

}

BJS--;//報警值減

if(BJS<1)//最小1

{

BJS=500;

}

write_eeprom();//保存數(shù)據(jù)

}

//功能

elseif(S3==0)//設(shè)置鍵

{

delay();

delay();//延時去抖

while(S3==0)

{

P1=P1|0x0f;

}

Mode++;//模式加

num=0;

if(Mode>=2)//加到2時清零

{

Mode=0;

}

}

}

/********************************************************************

18

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**************************************/

//掃描數(shù)碼管

voidDisplay(void)

{

//正常顯示

if(Mode==0)

{

num++;

if(num==1)

{

W3=1;

W0=1;

P0=~discode[disbuff[0]];

DIAN=0;

W1=0;

}

elseif(num==2)

{

W1=1;

P0=~discode[disbuff[1]];

W2=0;

}

elseif(num>=3)

{

W2=1;

P0=~discode[disbuff[2]];

W3=0;

num=0;

}

}

//報警顯示

else

{

num++;

if(num==1)

{

W3=1;

P0=~0xCE;//11001110

W0=0;

}

elseif(num==2)

{

W0=1;

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P0=~discode[disbuff_BJ[0]];

DIAN=0;

W1=0;

}

elseif(num==3)

{

W1=1;

P0=~discode[disbuff_BJ[1]];

W2=0;

}

elseif(num>=4)

{

W2=1;

P0=~discode[disbuff_BJ[2]];

W3=0;

num=0;

}

}

}

/********************************************************************

**************************************/

//計算

voidConut(void)

{

time=TH0*256+TL0;//讀出T0的計時數(shù)值

TH0=0;

TL0=0;//清空計時器

S=(time*1.7)/100;//算出來是CM

if(Mode==0)//非設(shè)置狀態(tài)時

{

if((S>=700)||flag==1)//超出測量范圍顯示“-”

{

flag=0;

disbuff[0]=10;//“-”

disbuff[1]=10;//“-”

disbuff[2]=10;//“-”

}

else

{

//距離小于報警距

if(S<=BJS)//距離小于報警值

{

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flag_BJ=1;//報警變量置一，定時器開始報警

}

else//距離大于報警值

{

flag_BJ=0;//關(guān)閉報警

Feng=1;//蜂鳴器關(guān)閉

}

disbuff[0]=S%1000/100;//將距離數(shù)據(jù)拆成單個位賦值

disbuff[1]=S%100/10;

disbuff[2]=S%10;

}

}

else

{

Feng=1;

flag_BJ=0;//報警關(guān)閉

disbuff_BJ[0]=BJS%1000/100;

disbuff_BJ[1]=BJS%100/10;

disbuff_BJ[2]=BJS%10;

}

}

/********************************************************************

**************************************/

//定時器0

voidzd0()interrupt1//T0中斷用來計數(shù)器溢出,超過測距范圍

{

flag=1;//中斷溢出標志

}

/********************************************************************

**************************************/

//定時器1

voidzd3()interrupt3//T1中斷用來掃描數(shù)碼管和計800MS啟動模塊

{

TH1=0xf8;

TL1=0x30;//定時2ms

Key_();//掃描按鍵

Display();//掃描顯示

timer++;//變量加

if(flag_BJ==1