毕业设计（论文）-基于单片机的汽车倒车雷达系统的设计.docx

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1、1.绪论1.1 选题背景自从1886年2月9日卡尔本茨发明了人类第一辆汽车，至今世界汽车工业经过了近122年的发展，当代汽车已经非常成熟和普遍了。汽车已经渗透于国防建设、国民经济以及人类生活的各个领域之中，成为人类生存必不可少的、最主要的交通工具，为人类生存和社会的发展与进步起到了至关重要的作用。当今，汽车已经成为人们生活中不可缺少的一部分，它给人们带来方便快捷的同时，也出现了许多问题。如越来越多的汽车使道路上有效的使用空间越来越小，新手也越来越多，由此引起的刮伤事件也越来越多，由此引起的纠纷也在不断地增加。原来不是问题的倒车也逐渐变成了问题。尽管每辆车都有后视镜，但不可避免地都存在一个后视盲

2、区，倒车雷达则可以在一定程度上帮助驾驶员扫除视角死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性，减少刮、擦事件。因此，提出了基于超声波测距的汽车用倒车雷达的设计。1.2 发展历程和现状倒车雷达(Car Reversing System)全称“倒车防撞雷达”，又称“泊车辅外测距和声波测距等。人能听到的声音频率为20Hz20kHz,即为可听声波，超出此频率范围的声音，即20Hz以下的声音称为低频声波，20kHz以上的声音称为超声波。它是一种只有少数生物（如蝙螭、海豚）才能感觉的机械波，它的波长短、绕射小、能定向传播（它是以直线传播的）。它的频率越高，绕射能力越弱,但反射能力就越强。超声波在空气中的传播速度

3、为340米/秒（因温度大小会有规律变化），因此,如果能测出超声波在空气中的传播时间，就能算出其传播的距离。超声波测距是一种利用声波特性、电子计数、光电开关相结合来实现非接触式距离测量的方法。它在很多距离探测应用中有很重要的用途，包括非损害测量、过程测量、机器人检测和定位、以及流体液面高度测量等。所谓的时间测距法，即通过测定超声波传播的时间间隔来测出声波传送的距离就是超声波测距的一种。单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O（Input/Output） 口电路等主要微型机部件，集成在一块芯片上。虽然单片机只

4、是一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性。单片机主要2 .总体方案论证与设计本系统以STC89c52单片机为控制核心，对系统进行初始化，主要完成对键盘的响应、数码管显示等功能的控制，起到总控和协调各模块之间工作的作用。单片机通过驱动蜂鸣器发响声。图2.1硬件结构框图本系统结构如图2.1所示，本设计可分为以下模块：单片机主控模块、键盘模块、超声波模块、液晶模块。下面对各个模块的设计方案逐一进行论证分析。2.1主控模块STC89C52单片机最初是由Intel公司开发设计的，但后来Intel公司把51核的设计方案卖给了几家大的电子设计生产商，譬如SST、Philip、Atmel等大

5、公司。如是市面上出现了各式各样的但均以51为内核的单片机，倒是Intel公司自己的单片机却显得逊色了。这些各大电子生产商推出的单片机都兼容51指令、并在51的基础上扩展一些功能而内部结构是与51 一致的。STC89c52有40个引脚，4个8位并行I/O 口，1个全双工异步串行口，同时内含5个中断源，2个优先级，2个16位定时/计数器。STC89c52的存储器系统由4K的程序存储器(掩膜ROM),和128B的数据存储器(RAM)组成。STC89C52单片机的基本组成框图见图2. 2。图2. 2 STC89C52单片机结构图2.1.1 STC89C52单片机主要特性1 . 一个8位的微处理器(CP

6、U)。2 .片内数据存储器RAM(128B),用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等，SST89系列单片机最多提供1K的RAM。3 .片内程序存储器ROM(4KB),用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM,如8031, 8032, 80C31等。目前单片机的发展趋势是将RAM和ROM都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST公司推出的89系列单片机分别集成了 16K、32K、64KFlash存储器，可供用户根据需要选用。4 .四个8位并行I/O接口P0P3,每个口既可以用作输入，也可以用作输出

7、。5 .两个定时器/计数器，每个定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的52系列单片机都会提供3个16位定时器/计数器。6 .五个中断源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只5个中断源，例如SST89E58RD就有9个中断源。7 . 一个全双工UART （通用异步接收发送器）的串行I/O ，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。8 .片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHz。SST89V58RD最高允许振荡频率达40MHz,因而大大

8、的提高了指令的执行速度。2. 1.2 STC89C52单片机管脚图XTAL1XTAL2RSTPO.O/ADOP0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD723-工31PSENALEEAP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P3.0JRXDP3.1/TXDP3.2NT0PSNT?P3.4/T02 .控制信号引脚RST, ALE, PSEN和EA：RST/VPD（9脚）：RST是复位信号输入端，高电平有效。当

9、此输入端保持备用电源的输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，将+ 5V电源自动两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能是VPD,即接入RST端,为RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不丢失，从而合复位后能继续正常运行。ALE/PR0GC30脚）：地址锁存允许信号端。当8051上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率fOSC的l/6o CPU访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。平时不访问片外存储器时，ALE端也以振荡频率的1/6固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输

10、出时钟或定时信号。如果想确定8051/8031芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出。如有脉冲信号输出，则8051/8031基本上是好的。ALE端的负载驱动能力为8个LS型TTL （低功耗甚高速TTL）负载。此引脚的第二功能PROG在对片内带有4KB EPROM的8751编程写入（固化程序）时，作为编程脉冲输入端。PSENC29脚）：程序存储允许输出信号端。在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引肢接EPROM的0E端（见后面几章任何一个小系统硬件图）。PSEN端有效，即允许读出EPROM/ROM中的指令码。PSEN端同样可驱动8个LS型TTL负

11、载。要检查一个8051/8031小系统上电后CPU能否正常到EPROM/ROM中读取指令码，也可用示波器看PSEN端有无脉冲输出。如有则说明基本上工作正常。EA/Vpp（31脚）：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当EA引脚接高电平时,CPU只访问片内EPROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令,但当PC （程序计数器）的值超过0FFFH （对8751/8051为4K）时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。当输入信号EA引脚接低电平（接地）时，CPU只访问外部EPROM/ROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。对于无片内ROM的8031或8032,

12、需外扩EPROM,此时必须将EA引脚接地。此引脚的第二功能是Vpp是对8751片内EPROM固化编程时，作为施加较高编程电压(一般12v21V)的输入端。3 .输入/输出端口 P0/P1/P2/P3：PO (P0.0P0.7, 3932脚)：P0 口是一个漏极开路的8位准双向I/O 口。作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8个LS型TTL负载。当P0 作为输入口使用时，应先向口锁存器(地址80H)写入全1,此时P0 口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作输入口使用时要先写1,这就是准双向口的含义。在CPU访问片外存储器时，P0 口分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。在此期间，P0 内部上拉电

13、阻有效。Pl n(P1.0P1.7, 18脚):P1 口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O o Pl 口每位能驱动4个LS型TTL负载。在P1 作为输入口使用时，应先向P1 口锁存地址(90H)写入全1,此时P1 口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。P2 口(P2.0P2,7, 228脚)：P2 口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O 口。P 口每位能驱动4个LS型TTL负载。在访问片外EPROM/RAM时，它输出高8位地址。P3 n(P3.0P3.7, 1017脚)：P3 口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O 口。P3 口每位能驱动4个LS型TTL负载。P3 口与其它I/O端口有很大的

14、区别，它的每个引脚都有第二功能，如下：P3.0： (RXD)串行数据接收。P3. 1： (RXD)串行数据发送。P3. 2： (INTO#)外部中断0输入。P3.3： (INT1#)外部中断1输入。P3. 4： (T0)定时/计数器0的外部计数输入。P3. 5： (T1)定时/计数器1的外部计数输入。P3. 6： (WR#)外部数据存储器写选通。P3. 7： (RD#)外部数据存储器读选通。2.1.3 STC89C52单片机的中断系统STC89c52系列单片机的中断系统有5个中断源，2个优先级，可以实现二级中断服务嵌套。由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器IE控制CPU是否响应中断请求；由中

15、断优先级寄存器IP安排各中断源的优先级；同一优先级内各中断同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。2.1.4 STC89C52单片机的定时/计数器在单片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如定时输出、定时检测、定时扫描等；也经常要对外部事件进行计数。89C52单片机内集成有两个可编程的定时/计数器：TO和T1,它们既可以工作于定时模式，也可以工作于外部事件计数模式，此外，T1还可以作为串行口的波特率发生器。2. 2 LCD液晶显示器简介2.2.1 液晶原理介绍显示器是人与机器沟通的重要界面，早期以显像管(CRT/Cathode Ray Tube)显示器为主，但随着科技不断进步，各种显示技术如雨后春笋般诞生，近来由于液晶(LCD)显示器具有轻薄短小、耗电量低、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，在近年来价格不断下跌的吸引下，逐渐取代CRT之主流地位,显示器明日之星架势十足。液晶是一种既具有液体的