基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统论文设计,

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毕业设计势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，本毕业设计基于AT89C51单片机倒车防撞报警毕业设计设计介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警毕业设计。本毕业设计内容是基于AT89C51单片机倒车防撞毕业设计的设计，主要是利用超声波的特点和优势，将超声波测距毕业设计和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毕业设计。该毕业设计采用软、硬件结合的方法，具有模块化和多用化的特点。本毕业设计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。对于毕业设计的一些主要参数进行了讨论，并且在介绍超声波测距毕业设计功能的基础上，提出了毕业设计的总体构成。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，并对毕业设计各个设计单元的原理进行了介绍。对组成各毕业设计电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。本毕业设计介绍了毕业设计的毕业设计结构，通过编程来实现毕业设计功能。最后，通过对毕业设计的误差分析，给出了毕业设计的改进方案。 [来源：http://www.think58.com]
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关键字：单片机  超声波  AT89C51
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目    录
第1章  绪论 1
1.1  超声检测发展综述 1
1.2  毕业设计主要内容和章节安排 3
1.3  本毕业设计时间安排 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  单片机超声波测距毕业设计构想 10
3.1  超声波测距毕业设计总体方案 10
3.2  毕业设计主要参数考虑 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毕业设计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计 22
4.2.1  毕业设计显示电路设计 22
4.2.2  毕业设计报警电路设计 23

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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  毕业设计硬件及毕业设计实现 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
5.5  毕业设计毕业设计结构  34
5.5.1  主程序  34
5.5.2  显示子程序和蜂鸣报警子程序  37
第6章  毕业设计误差分析及改进 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毕业设计改进方案 40
参考文献 42
致谢 43
 

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部分毕业设计：

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领域的领先地位。”无损检测正在以迅猛之势向纵深发展，客观的需要毕竟是一种专业可以发展的最大动力。

我国无损检测技术是从无到有，从低级阶段逐渐发展到应用普及的现阶段水平。超声波检测仪器的研制生产，也大致按此规律发展变化。
五十年代，我国开始从国外引进超声波仪器，多是笨重的电子管式仪器。如英国的 UCT-2 超声波检测仪，重达 24Kg，各单位积极开展试验研究工作，在一些工程检测中取得了较好的效果。

五十年代末六十年代初，国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生产。随后，上海同济大学研制出 CTS-10 型非金属超声检测仪，也是电子管式，仪器重约20Hg。该仪器性能稳定，波形清晰。但当时这种仪器只有个别科研单位使用，建工部门使用不多。直至七十年代中期，因无损检测技术仍处于试验阶段，未推广普及，所以仪器没有多大发展，仍使用电子管式的 UCT-2，CTS-10 型仪器。

1976 年，国家建委科技司主持召开全国建筑工程检测技术交流会后，国家建委将混凝土无损检测技术列为重点攻关项目，组织全国 6 个单位协作攻关。从此，无损检测技术开始进入有计划，有目的的研究阶段。随着电子工业的飞速发展，半导体元件逐渐代替了电子管器件，更有利于无损检测技术的推广普及。如罗马尼亚 N2701 型超声波测试仪，是由晶体管分立元件组成，具有波形和数码显示，仪器重量 10Kg。七十年代，英国 C.N.S 公司推出仅有 3.5Kg 重的 PUNDIT 便携式超声仪。

1978 年 10 月，中国建筑科学院研制出 JC-2 型便携式超声波检测仪。该仪器采用TTL 线路，数码显示，仪器重量为 5Kg。同期研制出的超声检测仪器还有 SC-2 型，CTS-25 型，SYC-2 型超声波检测仪。从此，我国有了自己生产的超声波仪器，为推广应用无损检测技术奠定了良好的基础。

超声波检测技术是我国重点发展和推广的新技术，其具有高精度，无损，非接触等优点。目前，已经广泛地应用在机械制造，电子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工业领域。此外，在材料科学，医学，生物科学等领域中也占具重要地位。国外在提高超声波测距方面做了大量研究，国内一些学者也做了相关研究。对超声波测距精度主要取决于所测的超声波传播时间和超声波在介质中的传播速度，二者中以传播时间的精度影响较大，所以大部分文献采用降低传播时间的不确定度来提高测距精度。目前，相位探测法和声谱轮廓分析法或二者结合起来的方法是主要的降低探测传输不确定度的方法。

超声波检测技术作为无损检测技术的重要手段之一，在其发展过程中起着重要的作用，它提供了评价固体材料的微观组织及相关力学性能、检测其微观和宏观不连续性的有效通用方法。由于其信号的高频特性，超声波检测早期仅使用模拟量信号的分析，大部分检测设备仅有A扫描形式，需要通过有经验的无损检测人员对信号进行人工分析才能得出正确的结论，对检测和分析人员的要求较高，因此，人为因素对检测的结果影响较大，波形也不易记录和保存，不适宜完成自动化检测。

八十年代后期，由于计算机技术和高速器件的不断发展，使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了各类数字化超声波检测设备，并已成为超声波检测的发展方向。厦门大学的某位学者研究了一种回波轮廓分析法。该方法在测距中通过两次探测求取回波包络曲线来得到回波的起点，通过这样处理后超声波传播时间的精度得到了很大的提高。意大利的Carullo等人介绍了一种自适应毕业设计，采用特殊的发射波形来获得好的回波包络，同时采用对环境噪声进行估测，设置一定的回波开平电路，且采用自动增益的控制放大器，通过这些措施来提高超声波的探测精度。另外，也有大量的文献研究采用数字信号处理技术和小波变换理论来提高传输时间的精度。这些处理方法都取得了较好的效果。 [资料来源：http://THINK58.com]

目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展，数字式超声波检测仪器的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析毕业设计。国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视，国外生产类似产品和研究的公司有美国的泛美（PANAMETRICS）公司、METEC公司，加拿大的R/D TECH公司，德国的K-K公司、法国的SOFRATEST公司和西班牙的TECNATOM公司等等，上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理毕业设计的技术水平较高，在世界上处于领先水平。

随着检测技术研究的不断深入，对超声检测仪器的功能要求越来越高，单数码显示的超声检测仪测读会带来较大的测试误差。进一步要求以后生产的超声仪能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。随后具有检测，记录，存储，数据处理与分析等多项功能的智能化检测分析仪相继研制成功。超声仪研制呈现一派繁荣景象。其中，煤炭科学研究院研制的 2000A 型超声分析检测仪，是一种内带微处理器的智能化测量仪器，全部操作都处于微处理器的控制管理之下，所有测量值，处理结果，状态信息都在显像管上显示出来，并可接微型打印机打印。其数字和波形都比较清晰稳定，操作简单，可靠性高，具有断电存储功能，其串口可以方便用户对仪器的测试数据进行后处理及有关程序的开发。与国内同类产品相比，设计新颖合理，功能齐全，在仪器设计上有重大突破和创新，达到了国际先进水平。

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目前，计算机市场价格大幅度下降，采用非一体化超声波检测仪器，计算机可发挥它一机多用的各种功能，实际上是最大的节约。过去那种全功能的仪器设置，还不如单独的超声仪，计算机可充分发挥各自特点。高智能化检测仪器只能满足检测条件，使用环境，重复性测试内容等基本情况一样，才可充分发挥其特有功能。仪器设计也应从实际情况出发，才能满足用户的要求。综上所述，我国超声波仪器的研制与生产，有较大发展，有的型号已超过国外同类仪器水平。 [资料来源：http://www.THINK58.com]

 

第4章 单片机倒车防撞报警毕业设计各组成单元设计

该超声波测距毕业设计由超声波发射与接收电路、单片机硬件接口电路、显示报警电路组成，下面主要通过各个模块的各种方案比较，确定设计的最终方案。该毕业设计的核心部分采用性能较好的AT89C51单片机。
 

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4.1发射与接收电路的设计方案
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超声波发射与接收电路是整个毕业设计的重要部分，因此确定一种好的设计方案关系整个毕业设计的精确性和安全可靠性。本毕业设计通过多种方案比较，以达到最佳方案确定。 [资料来源：http://www.THINK58.com]

设计方案一： [资料来源：http://THINK58.com]

由施密特振荡器和数字功放电路组成，由P1.0口发出的同步脉冲信号如图4.1。它启动振荡器，输出40KHz的高频信号，经整形及功放电路，加至发射换能器，发出40kHz的超声波。

参考文献
[1] 朱月秀.单片机原理与应用（第2版） 北京：科学出版社2004.2
[2] 周良权,傅恩锡,李世馨.模拟电子技术基础 第二版 北京：高等教育出版社   2001.12 3.
[3] 陈莹.基于单片机的超声波测距毕业设计.华中科技大学硕士学位毕业设计 2004.4        
[4] 邱平. 略论我国非金属超声波检测仪器的发展状况.工程质量1998.1
[5] 超声波探伤编写组编著.超声波探伤.北京：电力工业出版社， 1980 年
[6] 李鸣华，余水宝.单片机在超声波料位测量中的应用. 电子技术应用，1998年
[7] 李丽霞.单片机在超声波测距中的应用.电子技术，2002 年第 6 期
[8] 荀殿栋.数字电路设计实用手册.北京：电子工业出版社， 2003 年
[9] 戴曰章.基于AT89C51单片机的超声波测距毕业设计.电气时代，2005年第7期
[10] 董敏学.汽车倒车碰撞防止毕业设计设计.上海汽车，2001.11
 

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