毕业设计(论文)-MCU控制的倒车雷达报警系统.docx
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1、西南民族大学2012年毕业论-MCU控制的倒车雷达报警系统2012毕业论文MCU控制的倒车雷达报警系统 指导教师:小组成员: 目录1、引言32、倒车雷达的意义33、倒车雷达的基本原理33.1、硬件原理33.1.1、电路图和PCB33.1.2、超声波模块33.1.3、1602简介33.1.4、89S52简介33.2、软件部分33.2.1、DS1302程序33.2.2、keyscan程序33.2.3、LCD1602程序33.2.4、时钟超声波测距程序3 1、引言自2002年以来,家用轿车成为继购房之后的又一大消费热点。据新华社报道,自2003年4月份以来中国轿车产量高达16.69万辆,同比增长83
2、%;中国国家汽车行业“十五”规划研究组预测,2005年和2010年,全国轿车保有量将分别达到843-869万辆和1423-1542万辆,轿车需求量为110-121万辆和193-220万辆;国际汽车制造商协会(DICA)也在最近预测,中国今年将成为第三大汽车市场,同时也证明中国将成为全球汽车配套服务产业的第四大市场,汽车用品及服务行业正赶上历史上从未有过的空前繁荣期。另据有关专业机构统计,目前有车一族用于每辆新购汽车的平均装潢费用4500元。现在汽车越来越多,因倒车事故引发的纠纷越来越多。以上的事实及数字读起来索然无味,但却实实在在的告诉我们一种消费的趋势正在形成,一片近乎空白的市场已凸现眼前。
3、现在汽车出厂大多都不配倒车雷达,有安装倒车雷达的车也是和倒车雷达厂家合作生产,基于此,我们打算利用自己在学校所学的知识,自主开发设计一种小型倒车雷达系统。提升大家在驾驶过程中的安全性。2、倒车雷达的意义由于倒车过程中产生视觉盲区,无法看清车后的障碍物,司机在倒车时很容易刮伤汽车,甚至发生事故。为了减少因此带来的损失,需要一种专门的辅助装置帮助司机安全倒车。倒车雷达是汽车泊车安全辅助装置,当汽车离障碍物一定的距离内,雷达系统就会产生警报,同时如果汽车脱离安全区,雷达系统也会发出警报,从而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,提高驾驶员的
4、安全性。3、倒车雷达的基本原理3.1、硬件原理3.1.1、电路图和PCB 见下页 3.1.2、超声波模块1、产品特点:HC-SR04 超声波测距模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能, 测距精度可达高到 3mm;模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理:(1)采用 IO 口 TRIG 触发测距,给至少 10us 的高电平信号; (2)模块自动发送 8 个40khz 的方波,自动检测是否有信号返回; (3)有信号返回,通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平,高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S)/2。实物如图*所示
5、,其中VCC 供5V 电源,GND 为地 线,TRIG 触发控制 信号输入,ECHO 回 响 信 号 输 出 等 四 支 线。系统原理图如图*所示。 图* 系统原理图3、电气参数:电气参数HC-SR04 超声波模块工作电压DC 5 V工作电流15mA工作频率40Hz最远射程4m最近射程2cm测量角度15 度输入触发信号10uS 的 TTL 脉冲输出回响信号输出 TTL 电平信号,与射程成比例规格尺寸45*20*15mm4、超声波时序图:图二、 超声波时序图 以上时序图表明你只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号,该模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回
6、响信号回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式uS/58=厘米或者uS/148=英寸;或是:距离=高电平时间*声速(340M/S)/2;建议测量周期为 60ms以上,以防止发射信号对回响信号的影响。注:1、此模块不宜带电连接,若要带电连接,则先让模块的 GND 端先连接,否则会影响模块的正常工作。2、测距时,被测物体的面积不少于 0.5平方米且平面尽量要求平整,否则影响测量的结果.3.1.3、1602简介3.1.3.1、LCD液晶显示器简介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
7、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流动性又具有光学特性的有机化合物,它的透明程度和呈现的颜色受外加电场的影响,利用这特点便可做成字符显示器。液晶显示器(LCD)英文全称为Liquid Crystal Display,它一种是采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。和CRT显示器相比,LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗,当色彩不变时,液晶也保持不变,
8、这样就无须考虑刷新率的问题。显示接口用来显示系统的状态,命令或采集的电压数据。本系统显示部分用的是LCD液晶模块,采用一个161的字符型液晶显示模块。 点阵图形式液晶由 M 行N 列个显示单元组成,假设 LCD 显示屏有64行,每行有 128列,每 8列对应 1 个字节的 8 个位,即每行由 16 字节,共 168=128个点组成,屏上 6416 个显示单元和显示 RAM 区 1024 个字节相对应,每一字节的内容和屏上相应位置的亮暗对应。一个字符由 68 或 88点阵组成,即要找到和屏上某几个位置对应的显示 RAM区的 8 个字节,并且要使每个字节的不同的位为1,其它的为0,为1的点亮,为0
9、的点暗,这样一来就组成某个字符。但对于内带字符发生器的控制器来说,显示字符就比较简单了,可让控制器工作在文本方式,根据在LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM对应的地址,设立光标,在此送上该字符对应的代码即可。3.1.3.2液晶模块简介LCD1602的结构及功能:LCD1602液晶模块采用HD44780控制器,hd44780具有简单而功能较强的指令集,可以实现字符移动,闪烁等功能,LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式,hd44780控制器由两个8位寄存器,指令寄存器(IR)和数据寄存器(DR)忙标志(BF),显示数RAM(DDRAM),字符发生器ROM
10、A(CGOROM)字符发生器RAM(CGRAM),地址计数器RAM(AC)。IR用于寄存指令码,只能写入不能读出,DR用于寄存数据,数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM,或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据,BF为1时,液晶模块处于内部模式,不响应外部操作指令和接受数据,DDTAM用来存储显示的字符,能存储80个字符码,CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160中和5*10点阵字符32种.8位字符编码和字符的对应关系,可以查看参考文献(30)中的表4.CGRAM是为用户编写特殊字符留用的,它的容量仅64字节,可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符,AC可以存储D
11、DRAM和CGRAM的地址,如果地址码随指令写入IR,则IR自动把地址码装入AC,同时选择DDRAM或CGRAM但愿,LCD1602液晶模块的引脚图如图4-3所示。LCD1602引脚介绍:Vss(1脚):一般接地。Vdd(2脚):接电源。Vee(3脚):液晶显示器对比度调整端,接电源时对比度最弱,接地时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。RS(4脚):RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。R/W(5脚):R/W为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。E(6脚):E(或EN)端为使能(en
12、able)端,下降沿使能。DB0(7脚):底4位三态、 双向数据总线 0位(最低位)。DB1(8脚):底4位三态、 双向数据总线 1位。DB2(9脚):底4位三态、 双向数据总线 2位。DB3(10脚):底4位三态、 双向数据总线 3位。DB4(11脚):高4位三态、 双向数据总线 4位。DB5(12脚):高4位三态、 双向数据总线 5位。DB6(13脚):高4位三态、 双向数据总线 6位。DB7(14脚):高4位三态、 双向数据总线 7位(最高位)(也是busy flang)。寄存器选择控制如表4-1。表4-1寄存器选择控制RSR/W操作说明00写入指令寄存器(清除屏等)01读busy fl
13、ag(DB7),以及读取位址计数器(DB0DB6)值10写入数据寄存器(显示各字型等)11从数据寄存器读取数据3.1.3.3、液晶显示部分与89S52的接口如图3-2所示。用89C51的P2口作为数据线,用P3.2、P3.1、P3.0分别作为LCD的E、R/W、RS。其中E是下降沿触发的片选信号,R/W是读写信号,RS是寄存器选择信号本模块设计要点如下:显示模块初始化:首先清屏,再设置接口数据位为8位,显示行数为1行,字型为57点阵,然后设置为整体显示,取消光标和字体闪烁,最后设置为正向增量方式且不移位。向LCD的显示缓冲区中送字符,程序中采用2个字符数组,一个显示字符,另一个显示电压数据,要
14、显示的字符或数据被送到相应的数组中,完成后再统一显示.首先取一个要显示的字符或数据送到LCD的显示缓冲区,程序延时2.5ms,判断是否够显示的个数,不够则地址加一取下一个要显示的字符或数据。图3-2 液晶与89S52的接口3.1.4、89S52简介3.1.4.1、89S52单片机的介绍89S52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
15、 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。89S52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。89S52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。【3】 89S52单片机的基本组成框图见图4-1。【3】图4-1 89S52单片机结由图4-1可见,89S52单片机主要由以下几部分组成:cpu系统 8位cpu,含布尔处理器; 时钟电路; 总线控制逻辑。存储器系统 4K字节的程序存储器(ROM/EPROM/Flash,可外扩至64KB); 128字节的数据存储器(
16、RAM,可再外扩64KB); 特殊功能寄存器SFR。I/O口和其他功能单元 4个并行I/O口; 2个16位定时计数器; 1个全双工异步串行口;中断系统(5个中断源,2个优先级)。3.1.4.2、89S52单片机主要特性1. 一个8 位的微处理器(CPU)。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
17、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、64K Flash 存储器,可供用户根据需要选用。4. 四个8 位并行IO 接口P0P3,每个口既可以用作输入,也可以用作输出。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
18、中断源。7. 一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行IO 口,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,因而大大的提高了指令的执行速度。【3】3.1.4.3、89S52单片机管脚图 图4-2 89S52单片机管脚图部分引脚说明:时钟电路引脚XTAL1 和XTAL2:XTAL2(18 脚):接外部晶体和微调电容的一端;在8051 片内它是振荡电路反相放大器的输出端,振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时,该引脚输入外部时钟脉冲
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