基于单片机的倒车防撞报警系统的设计

基于单片机的倒车防撞报警系统的设计内容摘要：

出报警声时，时基电路 CC7555 处于暂稳态，此时电源向电容充电，从而使 CC7555 结束暂稳态回复到稳定状态，输出低电平，使扬声器停止发出报警声，直到下一次测距结束产生新的报警声。 LED 显示电路由数码管和驱动电路组成。 用两个数码管显示距离，数码管采用静态显示，由芯片 MCS14495 驱动显示， 、 分别作为驱动芯片 MCS14495的锁存 信号，用于控制产生的 BCD(Binary Code Decimal，二进制编码表示的十进制数码 )是显示高位还是低位 [8]。 图 32 AT89C2051 外围接口电路图 主控单片机 AT89C2051 主要 是 完成程序的执行、数据的处理和对外部电路的实时控制。 内部定时器 T0 工作在定时方式， T0 在超声波发射时开始计数，当 引脚收到回波后，停止计数， T0 所计时间即为超声波往返传输时间，单片机对该数据进行处理，即可测出距离。 内部定时器 T1 工作在计数方式，由 引脚输入的脉冲信号控制 T1 计数，由 T1 所计数值确 定汽车的车速 [9]。 单片机根据所测距离和车速进行比较，判断是否驱动报警电路报警，如设定： 平顶山学院 2020 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防 撞 报警系统的设计 张部兴 7 当车速小于等于 30km/min 时，安全距离应大于等于 1m；当车速小于等于 80km/min时，安全距离应大于等于 2m；当车速大于 80km/min 时，安全距离应大于等于 5m 等。 主控单片机 外围接口电路图如 上 图 32 所示。 AT89C2051 单片机的性能及特点 AT89C205 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 2K 的系统可编程Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指 令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89C205 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89C205 具有以下标准功能：2K 字节 Flash， 128 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，两个数据指针，三个 16 位定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 AT89C2051是一个低功耗、高性能的 CMOS 8位微处理器，与 MCS51系列指令集和引脚兼容，具有以下特点 ： 128bytes内部 RAM， 2kbytes EPROM， 15根 I/O线， 2个 16位定时 /计数器， 5个两级中断源， 1个全双工串行口，一个片内精密模拟比较器和片内振荡器，低功耗的闲置和掉电模式。 工作电压范围 ~，工作频率取12MH[10]。 AT89C2051中 的 两个 16位定时 /计数器寄存器 T0和 T1，作定时器时，可计数机器周期，计数频率为振荡频率的 1/12；作计数器时，可对外部输入引脚 上出现从 1至 0的变化时增 1，计数频率为振荡频率的 1/24。 T89C2051的 引 脚排列如图33所 示。 其 主要功能特性如表 31所示。 对 管脚 的 说明如下： (1)端口 P1可以用作为 8位双向 I/O引脚控制， 内部提升电阻， 及 ， (AIN1)输入， P1的输出缓冲器可以吸入 20mA而直接驱动 LED显示器，。 (2)端口引脚 ~ 7位双向 I/O引脚控制，并提供内部提升电阻， ，无法做一般 I/O控制， P3口输出缓冲器可以吸入 20mA电 流。 超声波传感器 超声波传感器是超声波倒车防撞雷达中的重要部件，每套 含 1 个发射头 (T)和 1 平顶山学院 2020 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防 撞 报警系统的设计 张部兴 8 个接收头 (R)，应配对使用。 为防止泥水污染宜选用防水型结构。 超声波传感器的主要参数有 ： 发射、接收的中心频率通常为 177。 1kHz、带宽 1kHz(3dB)；发射头的最大余振时间 ~(因生产厂家、型号不同而异 )。 图 33 标准工作模式引脚图 表 31 AT89C2051主要功能特性 由于车后障碍物 (或人 )的反射面积或大或小，为提高检测的可靠 性、不留盲区，需要在车辆后尾架或底盘上安装左、中、右 3 套超声波传感器。 超声波谐振频率发生与调理电路设计 超声波谐振频率 的 发生与调理电路如图 34 所示。 NE555 和电容电阻组成的电路产生 40KHz 的方波，以使超声波传感器产生谐振；而后面的 CD4049 则对 40KHz兼容 MCS51 指令系统 2K 可反复擦写 (1000 次 ) Flash ROM 15 个双向 I/O 接口 6 个中断源 两个 16 位可编程定时 /计数器 时钟频率 0~24MHz 两个外部中断源 可直接驱动 LED 低功耗睡眠功能 可编程 UARL 通道 ~ 的宽工作电压范围 128*8bit 内部 RAM 两个串行中断 两级加密位 内置一个模拟比较放大器 软件设置睡眠和唤醒功能 平顶山学院 2020 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防 撞 报警系统的设计 张部兴 9 频率信号进行调理。 PLUS_EN1 是超声波信号发射的使能控制端口，当该端口接低电平时，模组将不能发射超声波信号，即 40KHz 的方波 [2]。 图 34 超声波谐振频率发生与调理电路 超声波回波接收与处理电路设计 超声波回波接收与处理电路如图 35 所示。 超声波接收处理部分电路前级采用NE5532 构成 10000 倍放大器，对接收信号进行放大；后级采用 LM311 比较器对接收信号进行调整，比较电压为 LM311 的 3 管脚处，可由 J1 跳线选择不同的比较电压以选择不同的测距模式。 在放大器与比较器之间用 PNP 三极管 (8550)作为通路选择，本方案需要将此通路选择跳线短接上，即把 J2 短接，固定使三极管导通即可 [5]。 显示电路和报警电路设计 电路如图 36所示。 由于系统用到单片机的输入 /输出端口不多，在不考虑功能扩展时，从功能够用和低成本的角度考虑，采用 AT89C2051单片机作为控制电路的核心器件。 AT89C2051单片机共有 20个引脚，其中有 15个 I/O端口 ( )。 两个16位定时器 /计数器，其体积小、价格低。 采用 12 MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。 单片机的 P3． 3端口周期性的输出一串 40 kHz的矩形脉冲，通过双路四选一模拟开关 CD4052周期性地加到四路超声波发射与回波接收电路。 单片机的 CD4052的选通信号。 单片机的 端口为外部中断 0中断申请信号输入端。 三位 LED数码 管采用动态扫描显示。 U4的小 平顶山学院 2020 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防 撞 报警系统的设计 张部兴 10 数点常亮， U4的单位为 m， U5的单位为 dm， U6的单位为 cm。 采用有源蜂鸣器作为报警发音器件，一是器件成本低，二是便于动态扫描显示的软件编程。 图 35 超声波回波接受处理电路 图 36 单片机控制、显示与报警电路 平顶山学院 2020 届本科生毕业设计 基于单片机的倒车防 撞。