毕 业 论 文
汽车倒车防撞报警器
Car to car crash alarm design
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指
导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作 者 签 名： 日 期： -
指导教师签名： 日 期：
使用授权说明
本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计
（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前
提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名： 日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进
行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名： 日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规
定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名： 日期： 年 月 日
导师签名： 日期： 年 月 日
注 意 事 项
1. 设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2. 论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包
括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3. 附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4. 文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，
无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，
所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须
使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5. 装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次
序装订
3）其它
毕业设计（论文）任务书
系（院） 电气与信息工程系 专业 机电一体化 班级 11机电（2）班
一、题 目： 汽车倒车防撞报警器设计
二、内容与要求：
三、设计（论文）起止日期：
任务下达日期： 年 月 日
完成日期： 年 月 日
指导教师签名： 年 月 日
四、教研室审查意见：
教研室负责人签名：
年
月 日
汽车倒车防撞报警器设计
摘要 设计了一种汽车倒车防撞系统。该系统以AT89C2051单片机为控制核心，工作时，超声波传感器采集的数据，由控制核心快速计算出汽车车尾与障碍物的距离，并通过LED 显示提醒信息，该系统主要利用单片机的实时控制和数据处理功能，完成系统的控制。最后阐述了报警器的硬件电路原理及软件设计。一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，使倒车变得更轻松。本方案采用语音提示的方式，本文介绍了以SPCE061A 单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。利用SPCE061A 单片机所具备的单芯片语音功能，外接三个超声波测距模组，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（0.35m~1.5m）范围内的障碍物。
关键词AT89C2051 超声波 传感器
Car to car crash alarm design
Abstract
Design a car reversing anti-collision system. With AT89C2051 single chip processor as the core, for the system to work, teach according to the ultrasonic sensors, the control core to quickly calculate the vehicle to the rear of the distance and obstacles, and through the LED display to remind information, this system mainly using single chip microcomputer real-time control and data processing functions, complete control of the system. Finally expounds the hardware circuit principle and software design of the alarm. Generally by the ultrasonic sensor (commonly known as probe), controller and display parts, under the control of the controller, the device
on the rear bumper send ultrasonic probe, encountered obstacles, produce echo signal, the sensor receives the echo signal from the controller for data processing, determine the position of the obstacles, the display shows distance and issued a warning signal, get timely warning, made back more easily. This scheme adopts the voice prompt, this paper introduces the SPCE061A as the core of a low cost, high precision, miniaturization, and has the function of digital display and sound and light alarm, reversing radar system. Using the SPCE061A single chip has voice function, external three ultrasonic ranging module, to form a sample reversing radar system, voice alarm (0.35 m ~ 1.5 m) within the scope of the obstacles.
Keyword AT89C2051 ultrasonic sensor
目 录
引 言 .............................................................................................................................................. 1
第一章 方案选择与分析 .............................................................................................................. 2
............................................................................................................................. 2
............................................................................................................. 3
第二章 系统硬件设计 .................................................................................................................. 4
.............................................................................................................. 5
........................................................................................................... 5
.................................................................................................................... 6
............................................................................................................................. 7
............................................................................................................................. 8
................................................................................................................. 9
.................................................................... 9
...................................................................................... 10
...................................................................................... 10
...................................................................................... 11
............................................................................................................................... 11
.............................................................................................................. 11
.................................................................................................................. 12
第三章 系统软件设计 ................................................................................................................ 13
........................................................................................................................... 13
3.2 超声波测距原理 ............................................................................................................... 14
............................................................................................................... 15
...................................................................................................... 15
.......................................................................................................... 20
.......................................................................................................... 21
...................................................................................................................... 23
第四章 连接操作与说明 ............................................................................................................ 26
结 论 ............................................................................................................................................ 28 参考文献 ........................................................................................................................................ 29
致 谢 ............................................................................................................................................ 29
引 言
倒车报警又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。
一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车报警大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车报警，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒 车时做到心中有数，使倒车变得更轻松的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控。
倒车报警的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。本方案采用语音提示的方式，利用SPCE061A 单片机所具备的单芯片语音功能，外接三个超声波测距模组，组成一个示例的倒车报警系统，语音提示报警（0.35m~1.5m）范围内的障碍物。
第一章 方案选择与分析
1.1 实现功能
利用SPCE061A 单片机、三个超声波测距模组实现超声波倒车报警，要求具有下述功能：
1. 可以语音提示模组探测范围内（0.35m~1.5m）的障碍物；
2. 语音提示可指明哪一个方向（或区域）有障碍物在探测范围内；
3. 利用三个LED 发光二极管表示三个传感器探测范围内是否有障碍物，当在探测范围内有障碍物时，发光二极管以一定频率闪烁，闪烁的频率以距离定，距离越近频率越高。
本当检查到中间的传感器探测范围内有障碍特时，语音播放：“后方”。而连续播放提示的间隔，要大于或等于3秒，以免过于频繁的播报语音。方案要求所有的语音资源、程序代码都存放在一颗SPCE061A 片内Flash 当中；当语音播报时，如检测到左后方有障碍物，则用语音播放：“左后方”，如右后方有障碍物，则语音播方“右后方”；
霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。发电机转速的检测方案可分成两类：用测速发电机检测或
用脉冲发生器检测。测速发电机的工作原理是将转速转变为电压信号，它运行可靠，但体积大，精度低，且由于测量值是模拟量，必须经过A/D转换后读入计算机。脉冲发生器的工作原理是按发电机转速高低，每转发出相应数目的脉冲信号。按要求选择或设计脉冲发生器，能够实现高性能检测。
At89C2051管脚图
1.2 系统总体方案介绍
本系统以SPCE061A 为核心，使用凌阳科技教育推广中心的61板，三个超声波测距模组依次排布，组成线阵的传感器阵列；另外，接有转接板、发光二极管显示模块。系统组成以下图所示：
图1.1系统硬件结构图
SPCE061A单片机作为主控芯片，通过I/O端口来控制CD4052，以选择不同的传感器通道；本方案采用IOB0和IOB1控制CD4052的A0和A1，而IOB2作为检测超声波模组返回的信号，IOB3作为控制超声波模组发射超声波信号的使能控制端口。这样通过CD4052的通道切换，就可以利用较少的端口来完成多个模组的切换使用了。
另外，超声波测距模组采用的是脉冲测量法，其实是测量发射超声波的时刻与接收到反射回波信号的时刻之间的时差，利用超声波在空气中传播速度已知的条件，计算出被测目标与传感器之间的距离。而为了保证测量的可靠，检测回波信号时，采用SPCE061A 的外部中断对回波的上升沿进行检测，而且利用定时器B 进行计时。在显示控制方面，系统分别利用IOA8、IOA9、IOA10三个端口控制三个发光二极管。
第二章 系统硬件设计
本系统采用SPCE061A 单片机作为主控制器，传感器模块采用“超声波测距模组”。另外，为了使这三个传感器模块能够组合在一起，并且可靠
的工作，还需要一个转接板，可以利用4052模拟开关器件制作； 需要外接三个发光二极管。下面分别介绍这些模块的特性。
2.1 SPCE061芯片特性
2.1.1 SPCE061简介
SPCE061A 是性价比很高的一款十六位单片机，具有易学易用、效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准C 语言，可以实现C 语言与汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放和语音识别的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件：
SPCE061A 片内还集成了一个ICE （在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而ICE 接口不占用芯片上的硬件资源，用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；而程序的下载也是通过该接口实现。
下图为SPCE061A 单片机的内部结构框图
图2.1SPCE061内部结构图
2.1.2 芯片特性
1.16位μ’nSP 微处理器；
2. 工作电压：内核工作电压VDD 为3.0~3.6V(CPU)，IO 口工作电压VDDH 为VDD~5.5V(I/O)；
3.CPU 时钟：0.32MHz~49.152MHz；
4. 内置2K 字SRAM ；
5. 内置32K 闪存ROM ；
6. 可编程音频处理；
7. 晶体振荡器；
9.2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值) ； 10.2个10位DAC(数-模转换) 输出通道；
12.32位通用可编程输入/输出端口；
13.14个中断源可来自定时器A / B ，时基，2个外部时钟源输入，键
毕 业 论 文
汽车倒车防撞报警器
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作 者 签 名： 日 期： -
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本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进
行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名： 日期： 年 月 日
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1. 设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2. 论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包
括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3. 附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4. 文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，
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2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，
所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须
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1）设计（论文）
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序装订
3）其它
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一、题 目： 汽车倒车防撞报警器设计
二、内容与要求：
三、设计（论文）起止日期：
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完成日期： 年 月 日
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四、教研室审查意见：
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年
月 日
汽车倒车防撞报警器设计
摘要 设计了一种汽车倒车防撞系统。该系统以AT89C2051单片机为控制核心，工作时，超声波传感器采集的数据，由控制核心快速计算出汽车车尾与障碍物的距离，并通过LED 显示提醒信息，该系统主要利用单片机的实时控制和数据处理功能，完成系统的控制。最后阐述了报警器的硬件电路原理及软件设计。一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，使倒车变得更轻松。本方案采用语音提示的方式，本文介绍了以SPCE061A 单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统。利用SPCE061A 单片机所具备的单芯片语音功能，外接三个超声波测距模组，组成一个示例的倒车雷达系统，语音提示报警（0.35m~1.5m）范围内的障碍物。
关键词AT89C2051 超声波 传感器
Car to car crash alarm design
Abstract
Design a car reversing anti-collision system. With AT89C2051 single chip processor as the core, for the system to work, teach according to the ultrasonic sensors, the control core to quickly calculate the vehicle to the rear of the distance and obstacles, and through the LED display to remind information, this system mainly using single chip microcomputer real-time control and data processing functions, complete control of the system. Finally expounds the hardware circuit principle and software design of the alarm. Generally by the ultrasonic sensor (commonly known as probe), controller and display parts, under the control of the controller, the device
on the rear bumper send ultrasonic probe, encountered obstacles, produce echo signal, the sensor receives the echo signal from the controller for data processing, determine the position of the obstacles, the display shows distance and issued a warning signal, get timely warning, made back more easily. This scheme adopts the voice prompt, this paper introduces the SPCE061A as the core of a low cost, high precision, miniaturization, and has the function of digital display and sound and light alarm, reversing radar system. Using the SPCE061A single chip has voice function, external three ultrasonic ranging module, to form a sample reversing radar system, voice alarm (0.35 m ~ 1.5 m) within the scope of the obstacles.
Keyword AT89C2051 ultrasonic sensor
目 录
引 言 .............................................................................................................................................. 1
第一章 方案选择与分析 .............................................................................................................. 2
............................................................................................................................. 2
............................................................................................................. 3
第二章 系统硬件设计 .................................................................................................................. 4
.............................................................................................................. 5
........................................................................................................... 5
.................................................................................................................... 6
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.............................................................................................................. 11
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第三章 系统软件设计 ................................................................................................................ 13
........................................................................................................................... 13
3.2 超声波测距原理 ............................................................................................................... 14
............................................................................................................... 15
...................................................................................................... 15
.......................................................................................................... 20
.......................................................................................................... 21
...................................................................................................................... 23
第四章 连接操作与说明 ............................................................................................................ 26
结 论 ............................................................................................................................................ 28 参考文献 ........................................................................................................................................ 29
致 谢 ............................................................................................................................................ 29
引 言
倒车报警又称泊车辅助系统，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高了安全性。
一般由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器等部分组成，现在市场上的倒车报警大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，启动倒车报警，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上制器进行数据处理，判断出障碍物的位置，由显示器显示距离并发出警示信号，得到及时警示，从而使驾驶者倒 车时做到心中有数，使倒车变得更轻松的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控。
倒车报警的提示方式可分为液晶、语言和声音三种；接收方式有无线传输和有线传输等。本方案采用语音提示的方式，利用SPCE061A 单片机所具备的单芯片语音功能，外接三个超声波测距模组，组成一个示例的倒车报警系统，语音提示报警（0.35m~1.5m）范围内的障碍物。
第一章 方案选择与分析
1.1 实现功能
利用SPCE061A 单片机、三个超声波测距模组实现超声波倒车报警，要求具有下述功能：
1. 可以语音提示模组探测范围内（0.35m~1.5m）的障碍物；
2. 语音提示可指明哪一个方向（或区域）有障碍物在探测范围内；
3. 利用三个LED 发光二极管表示三个传感器探测范围内是否有障碍物，当在探测范围内有障碍物时，发光二极管以一定频率闪烁，闪烁的频率以距离定，距离越近频率越高。
本当检查到中间的传感器探测范围内有障碍特时，语音播放：“后方”。而连续播放提示的间隔，要大于或等于3秒，以免过于频繁的播报语音。方案要求所有的语音资源、程序代码都存放在一颗SPCE061A 片内Flash 当中；当语音播报时，如检测到左后方有障碍物，则用语音播放：“左后方”，如右后方有障碍物，则语音播方“右后方”；
霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。发电机转速的检测方案可分成两类：用测速发电机检测或
用脉冲发生器检测。测速发电机的工作原理是将转速转变为电压信号，它运行可靠，但体积大，精度低，且由于测量值是模拟量，必须经过A/D转换后读入计算机。脉冲发生器的工作原理是按发电机转速高低，每转发出相应数目的脉冲信号。按要求选择或设计脉冲发生器，能够实现高性能检测。
At89C2051管脚图
1.2 系统总体方案介绍
本系统以SPCE061A 为核心，使用凌阳科技教育推广中心的61板，三个超声波测距模组依次排布，组成线阵的传感器阵列；另外，接有转接板、发光二极管显示模块。系统组成以下图所示：
图1.1系统硬件结构图
SPCE061A单片机作为主控芯片，通过I/O端口来控制CD4052，以选择不同的传感器通道；本方案采用IOB0和IOB1控制CD4052的A0和A1，而IOB2作为检测超声波模组返回的信号，IOB3作为控制超声波模组发射超声波信号的使能控制端口。这样通过CD4052的通道切换，就可以利用较少的端口来完成多个模组的切换使用了。
另外，超声波测距模组采用的是脉冲测量法，其实是测量发射超声波的时刻与接收到反射回波信号的时刻之间的时差，利用超声波在空气中传播速度已知的条件，计算出被测目标与传感器之间的距离。而为了保证测量的可靠，检测回波信号时，采用SPCE061A 的外部中断对回波的上升沿进行检测，而且利用定时器B 进行计时。在显示控制方面，系统分别利用IOA8、IOA9、IOA10三个端口控制三个发光二极管。
第二章 系统硬件设计
本系统采用SPCE061A 单片机作为主控制器，传感器模块采用“超声波测距模组”。另外，为了使这三个传感器模块能够组合在一起，并且可靠
的工作，还需要一个转接板，可以利用4052模拟开关器件制作； 需要外接三个发光二极管。下面分别介绍这些模块的特性。
2.1 SPCE061芯片特性
2.1.1 SPCE061简介
SPCE061A 是性价比很高的一款十六位单片机，具有易学易用、效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准C 语言，可以实现C 语言与汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放和语音识别的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件：
SPCE061A 片内还集成了一个ICE （在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而ICE 接口不占用芯片上的硬件资源，用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；而程序的下载也是通过该接口实现。
下图为SPCE061A 单片机的内部结构框图
图2.1SPCE061内部结构图
2.1.2 芯片特性
1.16位μ’nSP 微处理器；
2. 工作电压：内核工作电压VDD 为3.0~3.6V(CPU)，IO 口工作电压VDDH 为VDD~5.5V(I/O)；
3.CPU 时钟：0.32MHz~49.152MHz；
4. 内置2K 字SRAM ；
5. 内置32K 闪存ROM ；
6. 可编程音频处理；
7. 晶体振荡器；
9.2个16位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值) ； 10.2个10位DAC(数-模转换) 输出通道；
12.32位通用可编程输入/输出端口；
13.14个中断源可来自定时器A / B ，时基，2个外部时钟源输入，键