论文总字数：24715字

摘 要

在二十一世纪前十年里中国的汽车销售量相继超过了德国，日本，美国等传统汽车大国强国。2009年在长春一汽下线中国的第一千万辆汽车。中国成为了世界上第三汽车产量超过一千万，第二的市场销售一千万的超级市场。而随之而来的交通事故也逐年递增，而在倒车泊车和启动汽车由于驾驶员的视野盲区，观察左右后视镜而忽略另一侧带来的交通事故越发严重。其造成的安全事故和由此引发的社会财富的损失，对人无可弥补的伤害，这对社会和千千万万的家庭来说都是不能接受的。

综上所述设计一种简单，可靠，物美价廉的倒车时安全距离预警的系统就很有必要了。倒车雷达安全距离预警系统，是一种通过红外线摄像头，超声波测距雷达或者毫米波雷达等通过红外线，超声波，毫米波测量汽车盲区与障碍物距离，为驾驶员提供安全提醒的辅助系统。

驾驶员驾驶车辆在起步时、倒车泊车等有视觉盲区时，安装在车辆尾部或者侧边的超声波雷达、红外线摄像头、毫米波雷达开始工作，其检测到障碍物在系统设计的安全距离之内时，将信号传递会单片机处理信号，整个倒车预警系统通过系统设计如显示屏，蜂鸣器，语音播报系统等多种方式来提醒警示驾驶员，安全辅助驾驶员起步，倒车泊车。

本系统是基于单片机STC89C52RC来设计构造整体倒车安全预警系统，其余使用HC-SR04超声波测距模块,LCD1602显示器，蜂鸣器等模块部件搭建硬件系统。使用模块集成器件可以降低设计难度，单一部件损坏也能方便更换。整体系统设计达到原件简单可靠、价格实惠、电路测试简单、系统维护便捷，满足产品的商品化生产和大规模应用。

通过protrus软件实验仿真测试结果表明，该系统在汽车倒车时正常需要的安全距离内具有很高的测距精度和稳定性，并具有声光警报设备和距离显示功能。关键技术和参数也基本满足系统初期设计的指标要求。

关键词： 汽车倒车雷达；超声波测距技术；电路仿真；STC89C52RC芯片；

Design of Reversing Early Warning System Based on Single Chip Computer

Abstract

In the first ten years of the 21st World, China's automobile sales have successively surpassed that of traditional automobile powers such as Germany, Japan, and the United States.  In 2009, Changchun FAW rolled off China's 10 millionth car.  China has become the only supermarket in the world with a production volume of more than 10 million cars and the only market with a sales volume of 10 million.  The subsequent traffic accidents are also increasing year by year, and the traffic accidents caused by the driver's blind area of vision, observing the left and right rearview mirrors and ignoring the other side in the reversing parking and starting the car are getting more and more serious.  The resulting safety accidents and the resulting loss of social wealth are irreparable harm to people, which is unacceptable to society and thousands of families.

In summary, it is necessary to design a simple, reliable, inexpensive and safe distance warning system when reversing.  The reversing radar safety distance warning system is an auxiliary system that uses infrared cameras, ultrasonic ranging radars or millimeter wave radars to measure the distance between blind spots and obstacles in the car through infrared, ultrasonic, and millimeter waves, and to provide drivers with safety reminders.

When the driver is driving the vehicle when there is a blind spot such as when starting, reversing and parking, the ultrasonic radar, infrared camera, and millimeter wave radar installed at the rear or side of the vehicle begin to work, and it detects that the obstacle is within the safe distance of the system  When the signal is transmitted, the signal will be processed by the single-chip microcomputer. The entire reversing early warning system reminds and warns the driver through system design such as display screen, buzzer, voice broadcast system and other methods, and safely assists the driver to start and reverse parking.

This system is based on the single-chip microcomputer STC89C52RC to design and construct the overall reversing safety warning system, and the rest uses HC-SR04 ultrasonic ranging module, LCD1602 display, buzzer and other module components to build the hardware system.  The use of modular integrated devices can reduce the design difficulty, and a single component can be easily replaced if it is damaged.  The overall system design achieves simple and reliable originals, affordable prices, simple circuit testing, and convenient system maintenance, which can meet the commercial production and large-scale applications of products.

The experimental simulation test results of the protrus software show that the system has high ranging accuracy and stability within the safe distance normally required when the car is reversing, and has the functions of sound and light alarm equipment and distance display.  The key technologies and parameters basically meet the index requirements of the initial design of the system.

Keywords : Car reversing radar,Ultrasonic ranging technology,Circuit simulation,STC89C52RCchip

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题研究的目的及意义 2

1.3 汽车倒车雷达预警系统分类和的国内外研究现状 2

1.3.1 雷达分类 2

1.3.2 倒车雷达预警系统的现状研究 3

第二章 系统总体方案设计 5

2.1 总体设计方案 5

2.2 STC89C52RC单片机模块 6

2.3 LCD1602显示器模块 7

2.4 蜂鸣器报警模块 7

2.5 LCD灯光报警模块 8

2.6 程序加载电路 8

2.7 传感器的选用 9

2.8 电源开关模块 10

第三章 系统硬件设计 11

3.1 系统测距系统原理与分析 11

3.1.1 渡越时间法 11

3.1.2 倒车预警系统理论分析 12

3.2 超声波发射与回波接收电路 13

3.3 超声波电信号放大电路 14

3.4 电路PCB设计 15

第四章 系统软件设计 17

4.1 主程序 17

4.2 T0中断程序 18

4.3 外部中断0程序 19

4.4 超声波发生子程序 19

第五章 系统功能测试 21

5.1 仿真软件 21

5.2 HC-SR04模块测距仿真 21

5.3 结论 23

第六章 结论 24

6.1 实现应用分析 24

6.2 结语 25

致谢 26

参考文献 27

附录 29

绪论

课题研究背景

正如摘要叙述的那样，在二十一世纪头二十年，中国的经济突飞猛进，汽车产量从100万到1000万用了近20年，而产量从1000万到2000万只用前者五分之一的时间。短短4年时间中国汽车产量和汽车保有量、汽车年销售量均已跃居世界第一，万千家庭拥有自己的车。但是中国短时间的汽车产业的迅速繁荣，给基础设施建设造成的压力是惊人的，一方面汽车保有量的增长速度远远超过道路等基础公共设施建设的速度、另一方面日渐破旧的道路公共设施越发不满足现在汽车驾驶、泊车、倒车的需求。汽车保有量的急速增加，大量新手司机上路驾驶车辆。在道路条件越发不满足现有车量条件，大量新手驾驶员缺乏驾驶经验，因为停车、泊车、倒车，起步等有视觉盲区造成的交通事故激增。根据政府相关部门的数据统计，近10年来汽车安全事故中，汽车在泊车倒车、起步等有视距盲区而引发的事故占到所有安全事故的一半以上。所以设计一种可靠安全的倒车安全距离预警的雷达系统就迫在眉睫了。有相关调查，驾驶员在面临这些事故的时候，如果能提前获得提醒有足够的反应时间，根据车辆研究所的研究，车辆在时速40km/h时，安全距离在20m;车辆时速60km/h时，与前车的安全距离上升到60m左右;其安全距离的控制大概成正比例函数关系。大量事故都集中在中低速这个区间内，通过换算遇到事故司机获得反应时间不需要太长，只要有0.5秒左右驾驶员就能将事故的发生概率降低40%到70%，其分别是制动不及时造成的追尾的三分之一，倒车事故的一半，碰撞事故的一半以上。

超声波倒车雷达测距系统的设计思路是根据蝙蝠在夜间捕食且在高速飞行的情况下能准确锁定猎物位置且不与障碍物发生碰撞的原理设计制造。通过超声波模块发射和接收的超声波信号来判断物体大小、位置、距离等功能。倒车安全距离预警系统简称“倒车雷达系统”，该系统由超声波测距传感器、LCD显示器、蜂鸣器、灯光多模块组成，多管齐下、多种提醒方式来警示和提醒驾驶员驾驶汽车与周围障碍物的距离，这样驾驶员不必在观察左右后视镜来获取周边情况，将所有注意力放在倒车上，有效减少因为倒车而引发的各种事故。超声波倒车安全距离预警系统，主要功能是将车辆和障碍物之间的测得距离转换为显示屏上的数字显示，并将其反馈给驾驶员。该系统由STC89C5RC单片机控制，并控制整个超声倒车雷达系统。STC89C5RC芯片提供当前温度在空气中的超声波传播速度，以实现计数时间，超声波测距模块的发送和返回时间差以及系统距离的测量，来实现系统对距离的测量。此时芯片再计算汽车的倒车速度，与当前车速下车身与障碍物的距离的远近由芯片判断蜂鸣器是否发出预警警报。

课题研究的目的及意义

倒车安全距离预警的雷达系统、倒车防撞雷达系统、倒车泊车辅助雷达系统等这些在倒车、泊车等有视力盲区使用的安全辅助系统在车机电子系统中均为倒车雷达的细分。均为驾驶员在无法判断车身与障碍物安全距离而设计开发的。此次课程设计的研究就是汽车倒车预警系统，其实现的目的主要就两个，有为驾驶者提供倒车提示；二是给予倒车安全距离警示报警。通过此次设计主要希望在生活中实现以下目标：

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