基于89C51单片机的汽车倒车测距仪的毕业设计.doc

东莞职业技术学院 毕 业 论 文 汽车倒车测距仪的设计 学生姓名：黄瑜学 号：201330140307年级专业：2013级电子信息工程技术指导老师：胡叶容系 部：电子工程系 广东·东莞 提交日期：2016年5月 目 录 目 录I摘要II1前言11.1课题研究的意义和背景11.2国内的发展现状11.3设计思想及方案论证21.3.1设计要求21.3.2总体方案论证与选择22 硬路设计32.1系统硬件设计及组成32.1.1总体方案组成框图32.1.2超声波测距模块32.1.2单片机最小系统42.1.3时钟电路82.1.4复位电路82.1.5 蜂鸣器报警模块82.1.6 显示模块92.1.7 键盘接口模块102.2 焊接103 软件设计123.1程序流程123.2数据处理（距离计算）、显示以及报警函数124调试及误差分析144.1硬件调试144.2硬软件联调144.3测试结果分析164.3.1测试中仪器仪表164.3.2 数据分析164.3.3超声波测距误差分析165总结18参考文献19致谢20汽车倒车测距仪的设计作 者：黄瑜指导老师：胡叶容 (东莞职业技术学院2013级电子信息工程技术，东莞 523808)摘要随着汽车的日益普及，由于人为原因而产生的碰撞问题也日益增多，而倒车碰撞占碰撞事故的大部分。为提高汽车驾驶和倒车的安全性，设计了一种基于AT89C52的汽车倒车测距仪的系统。该系统利用超声波在空气中传播遇障碍物反射的原理，以超声波传感器为借口部件，应用AT89C52单片机利用超声波在空气中的时间差来数据处理设计出了能精确测量点间距离的超声波测距仪，利用所设计出的汽车倒车仪能精确测量车后障碍物的距离，实时发出报警信号，使驾驶员能时刻链接倒车时车后的环境并采取积极有效的处理措施，从而实现汽车驾驶的安全。本文在介绍超声波测距系统功能的基础上，提出了系统的总体设计方案，分析了基于超声波测距的汽车报警系统各部分的硬件及软件实现。硬件部分主要由超声波发射电路、超声波接收电路、LCD显示电路、蜂鸣器报警电路等。软件部分采用模块化设计思想，整个程序的编写分主程序、显示子程序、蜂鸣器报警程序等模块。关键词：单片机 超声波传感器 测距仪II1 前言1.1课题研究的意义和背景随着我国经济的飞速发展，交通运输车辆的不断增多，由此产生的交通问题越来越为人们所关注。由于倒车后视镜有死角，驾车者目测距离有误差，视线模糊等原因，倒车事故发生的频率远大于汽车前进时的事故率。倒车事故不仅会对自己的车和他人财物造成损伤如果伤及儿童更是不堪设想。有鉴于此，汽车产品家族中，专为倒车泊车而设计的“倒车测距仪”应运而生。经过调查，绝大部分非职业汽车驾驶员都希望有一种能发现汽车尾部障碍物的“后视眼”。倒车测距仪的加装可以解决驾驶人员的后顾之忧，大大降低倒车事故的发生。 倒车测距仪是一个由单片机控制的汽车泊车安全辅助装置。该测距仪讲单片机的实时控制及数据处理功能，与超声波的测距技术、传感器技术相结合，能够测量并显示车辆后部障碍物里车辆的距离，同时用间歇的“嘟嘟”声发出警报，“嘟嘟”声间隙随障碍物距离的缩小而缩短，驾驶员不但可以直接观察到显示的距离，还可以凭听觉判断车后障碍物离车辆的远近，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，并可以帮助驾驶员扫除视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。1.2国内的发展现状超声波倒车防装系统是倒车雷达的一种，倒车雷达在车挂倒挡时开始工作，由探头、主机和显示器三部分构成。倒车雷达系统经历了三个阶段，六代的技术改良，从早期的倒车防撞仪，只能测试车后有限范围的障碍物，并发出警报，发展到根据距离远近程度分段报警，前两个阶段的倒车雷达一般采用专用集成电路，功能较简单。随着人们对汽车驾驶辅助系统求的提高，以及单片机价格不断下降和汽车电子系统网络化发展的要求，新型的倒车雷达都是以单片机为核心的智能测距传感系统。要求倒车雷达连续测距并显示障碍物距离，并采用不同间歇呜叫频率的声音报警提示距离，让驾驶员全神贯注地注视场景。汽车电子系统网络化发展还要求作为驾驶辅助系统子系统的倒车雷达具有通信功能，能够把数据发送到汽车总线上。如最为先进的倒车雷达系统为“智能可视倒车雷达系统”，它在车尾部装上针孔摄像头，倒车时可以在DVD显示屏上显示车后的广角真实图像。 德国大众公司将超声波测距技术应用在倒车雷达上。日本、美国和欧洲等国的大汽车公司都投入了相当的人力、物力，采用先进的毫米波雷达、CCD摄像机、GPS和高档微机等制成安全预警系统，使用在其所开发的高级汽车上。戴姆勒克莱斯勒公司成功开发出供商用车(尤指卡车)使用的电子刹车系统，它与其他刹车系统的区别在于，其在卡车车头设有雷达感应器，感应器在车前观察四周环境，并将所有收集的信息交由一控制器加上处理，形成一虚拟景象，再借助演算法的辅助来判断所发生状况是否需要利用刹车。未来两三年内这种新型刹车系统即可量产上市，但价格昂贵，其过高的成本限制了它应用的普遍性。通用公司的Precept概念车装了Donnelly公司生产的以摄像机为基础的后视镜系统。该系统用一个内后视镜和两个外后视镜采集汽车周围的景象，三个景象合成一个全景图像在中控台的视屏上显示出来，还用文字说明来传达信息。摄像机也可在倒车时使用，当车后近处有消火栓等障碍物时，就及时让驾驶员知晓。东风汽车有限公司乘用车公司推出的全新一代“蓝鸟智尊”配备了倒车影像显示和NAVI卫星导航系统，直接将高级别汽车的智能化从“概念”引入了“应用”。在驾驶者挂入倒挡时，中控台上的液晶显示屏会自动切换画面，将车尾摄像头拍下的环境状况展示在驾驶者眼前，最大程度地方便泊车，这项功能在夜间尤其具有价值。1.3设计思想及方案论证1.3.1设计要求1、计算出障碍物与车尾的距离，并进行数字显示。2、根据障碍物与车尾的距离远近情况发出不同等级的报警声。1.3.2总体方案论证与选择方案一:纯硬件电路系统，各功能采用分离的硬件电路模块实现。用时序逻辑电路实现但这种实现方法可靠性差、控制精度低线路复杂、安装调试不方便，而且不方便实现对系统的扩展。 方案二:采用STC公司及51系列单片机作为系统的控制核心，由于使用了单片机，整个系统可编程，系统的灵活性大大增加了。 经过以上的比较论证，选用方案二来完成项目设计的要求。172 硬路设计2.1系统硬件设计及组成2.1.1总体方案组成框图由超声波模块、单片机最小电路、液晶显示模块、报警模块、按键模块构成。如图2.1所示。液晶显示STC89C52障碍物报警模块超声波模块按键输入图2.1总体方案组成框图2.1.2超声波测距模块目前常见的测距传感器，主要有红外传感器、激光传感器、超声波传感器。按照常规技术的应用有以下三种方案可供选择：方案一：红外传感器测距 其原理是传感器的红外发光管发出红外光，光敏接收管接收前方物体的反射光，接收管接收的光强随反射物体的距离变化，据此判断前方是否有障碍物并根据接收信号的强弱判断物体的距离。 方案二：激光传感器测距 它是利用激光的单色性和相干性好、方向性强等特点，以实现高精度的计量和检测，如测量长度、距离、速度、角度等。激光测距在技术途径上可分为脉冲式激光测距仪和连续波相位式激光测距。脉冲式激光测距原理与雷达测距相似，测距仪向目标发射激光信号，碰到目标就要被反射回来，由于光的传播速度是已知的，所以只要记录下光信号的往返时间，用光速乘以往返时间的二分之一，就是所要测量的距离。方案三：超声波测距超声波就是空气中传播的超过人类听觉频率极限的声波。其原理犹如蝙蝠，从嘴里发出超声波，当超声波遇到小昆虫时，它的耳朵能够接收反射回波，从而判断昆虫的位置并予以捕杀。超声波传感器的工作方式是通过发送器发射出来的超声波被物体反射后传到接收器接受来判断是否检测到物体的。 根据以上的性能比较，我们能看出激光传感器是比较理想的选择，但是其价格较高，不易为大众所接受。考虑到车辆行驶过程中，测距应当有较强的抗干扰能力和较短的响应时间，最终选择方案三。HC-SR04超声波测距模块是将超声波发射探头、超声波接收探头、MAX232、TL074C及STC11等器件与超声波收发电路集成到的一起的一个超声波测距模块。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。HC-SR04基本工作原理：(1) 采用IO口TRIG触发测距，给最少10s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。(4) 模块接线图2.2如下：图2.2 HC-SR04模块接线图一个控制口发出一个10s以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出。一有输出就可以开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，此时间就为此次测距的时间，通过运算即可得出距离。这样不断的循环周期测量，就可以在不停地移动的过程中测量距离值了。但是，为防止发射信号对回收信号的影响，HC-SR04超声波测距模块的测量周期最好定在60ms以上，所以本设计将测量周期定在80ms。2.1.2单片机最小系统本系统中央控制器采用的单片机STC89C52，复位电路采用上电复位电路。由于本系统不进行远距离的数据传输通信，所以外接的晶振先12MHz晶振。系统的最小系统电路图如图2.3所示。图2.3最小系统电路图STC89C52单片的引脚图和逻辑图如图2.4所示，逻辑符号如图所示，它有40个引脚。AT89C52单片机引脚和封装定义表格如表2.1所示。图2.4 STC89C52单片的引脚图和逻辑图表2.1 AT89C52单片机引脚和封装定义引脚名称F226,F230,48F221,F231,32类型说明VDD11,318数字电源GND5,6,8,139地XTAL1156模拟输入为晶体或陶瓷谐振器的内部振荡电路XTAL2147模拟输出为晶体或陶瓷谐振器的激励驱动器P0.0/TX3928数字I/O口模拟输入端口0位0P0.1/RX3827数字I/O口模拟输入端口0位1P0.2/INTO3726数字I/O口模拟输入端口0位2P0.3/INTI3625数字I/O口模拟输入端口0位3P0.4/TO3524数字I/O口模拟输入端口0位4P0.5/T13423数字I/O口模拟输入端口0位5P0.6/T23322数字I/O口模拟输入端口0位6P0.73221数字I/O口模拟输入端口0位7P2.02116数字I/O口模拟输入端口2位0P2.12215数字I/O口模拟输入端口2位1P2.22314数字I/O口模拟输入端口2位2P2.32413数字I/O口模拟输入端口2位3P2.42511数字I/O口模拟输入端口2位4P2.52612数字I/O口模拟输入端口2位5P2.627数字I/O口模拟输入端口2位6P2.728数字I/O口模拟输入端口2位7(1) 主要电源引脚 VCC 电源端 GND 接地端(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时发生器的输入端。 XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。(3) 控制或与其它电源复用引脚RST、ALE/、和/VPP 复位输入端。当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/当访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的1/6）周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。在对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（）。 程序存储允许（）输出是外部程序存储器的读选通信号。当STC89C54由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次有效（既输出2个脉冲）。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。/VPP 外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），则端必须保持低电平（接到GND端）。当端保持高电平（接VSS端）时，CPU则执行内部程序存储器中的程序。(4) 输入/输出引脚 P0.0 P0.7、P1.0P1.7、P2.0 P2.7 和P3.0P3.7 P0端口（P0.0 P0.7） P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。P1端口（P1.0 P1.7） P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P2端口 （P2.0P2.7） P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P3端口（P3.0P3.7） P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C54的一些特殊功能，这些特殊功能见表。表2.2 P3端口的特殊功能 端口引脚 兼 用 功 能 P3.0RXD （串行输入口） P3.1TXD （串行输出口） P3.2 （外部中断0） P3.3 （外部中断1） P3.4T0 （ 定时器0的外部输入） P3.5T1 （定时器1的外部输入） P3.6 （外部数据存储器写选通） P3.7 （外部数据存储器读选通）2.1.3时钟电路单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种方式为外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器，如图3-11是内部时钟方式的振荡器电路。电路中的电容典型值通常选择为30pF左右，电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率的范围通常是在1.212MHz之间选择。图2.5 时钟电路2.1.4复位电路复位是单片机的初始化操作，只需给复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平就可以使单片机复位。复位电路通常采用上电自动复位和按键复位两种方式，此设计中采用上电自动复位方式，复位电路如图所示。图2.6复位电路2.1.5 蜂鸣器报警模块 报警模块可选择蜂鸣器或者语音模块。蜂鸣器比较简单，只能发出不同频率的蜂鸣声音；语音模块可根据需求发出各种不同的语音。本次设计仅需在车后障碍物与车尾距离到达预先设定不同距离范围内时发出不同频率的警报音，蜂鸣器完全可以满足设计要求，故选择蜂鸣器来实现报警功能。本设计采用峰鸣音报警电路。峰鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电式蜂鸣器，然后通过单片机的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用一个晶体三极管驱动。本设计中，P20输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器两端获得约+5V电压而发出蜂鸣；当P20输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发声。报警电路如图2.7所示。 图2.7报警电路 2.1.6 显示模块 方案一：LED数码显示管是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED显示管，其中7个用于显示字符，1个用来显示小数点，故通常称之为八段发光二极管数码显示器。对LED数码显示器的控制可以采用按时间向它提供具有一定驱动能力的位选和段选信号。LED数码显示有动态扫描显示法和静态显示。 方案二：LCD液晶显示电路采用LCD1602液晶显示模块，它可以显示2行*16个字符，因此可相当于32 个LED 数码管，而且比数码管显示的信息还多。采用单+5V 电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。完全可以满足我们的设计要求。它独有的蓝色背光电路可以在环境光线较弱的条件下应用，显示清晰，颜色靓丽，价格便宜的特点，是很好的显示设备。同时，还能够根据情况来调节显示的亮度。由于本系统可以不用显示汉字，介于设计成本上的需要，我们采用了这个显示方案。LCD液晶显示电路采用LCD1602液晶显示模块，它可以显示2行*16个字符，因此可相当于32 个LED 数码管，而且比数码管显示的信息还多。采用单+5V 电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比。完全可以满足我们的设计要求。它独有的蓝色背光电路可以在环境光线较弱的条件下应用，显示清晰，颜色靓丽，价格便宜的特点，是很好的显示设备。同时，还能够根据情况来调节显示的亮度。由于本系统可以不用显示汉字，介于设计成本上的需要，我们采用了这个显示方案。LCD显示电路如图2.8所示。图2.8 LCD1602显示电路2.1.7 键盘接口模块方案一：采用独立式按键电路，每个键单独占有一根I/O接口线，每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。但是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多。 方案二：采用阵列式键盘，此类键盘是采用行列扫描方式，当按键较多时可以降低占用单片机的I/O口数目。 由于本系统所使用的按键不多（4个按键足以满足设置要求）因此采用1*4键盘，采用独立式按键电路。本设计中的键盘输入系统由4个IO口和4个按键开关组成，开关的另一端连接到地线上。当无键按下时IO口输入为高电平，有键按下时P1口所对应I/O口会被拉低，电平改变。具体的键盘输入电路如图2.9所示。图2.9键盘输入电路2.2 焊接 焊接就是利用电烙铁等工具在预先制作好的印制电路板或万用板上，将电路原器件连接在一起的过程。为了提高效率，对大规模的电子产品的生产过程中，一般采用自动化流水线波峰焊接技术；而对于小规模的小型电子电路或产品的生产，则多数采用手工焊接。我采用的就是手工焊接，其质量的好坏取决于四个方面的条件：焊接工具，焊料，焊剂和焊接技术。 焊接时，首先进行排版，器件的摆放尽量做到科学，美观，并且方便。为了好区分，我将单片机控制电路和液晶显示电路放在一块板子上，将发射电路和接受电路放在一块板子上。将各个器件的位置定好后，就可以进行焊接了。我先焊的是单片机控制部分和液晶显示部分，然后再是发射电路和接受电路，最后用导线将发射电路和接受电路分别连接到各自需对应的单片机的管脚。 焊接步骤：把焊接烙铁推向引脚；将少量的焊锡放在烙铁尖上，可以使热度从烙铁传到金属铂上，焊锡从电烙铁对面送到焊件上，在另一面焊锡，元件和烙铁的热度就可以熔化焊锡；焊完后切断多余的引脚。 良好的焊接应具备以下特点：可靠的电气连接；足够的机械强度；光洁整齐的外观，即金属表面焊锡适量，外表具有金属光泽，没有拉尖、裂纹现象，表面平滑有半弓下凹。最终焊接实物如图所示： 3 软件设计3.1程序流程程序主要由系统主程序和中断程序构成。主程序完成单片机的初始化，超声波的发射和接收、计算超声波发射点与障碍物之间的距离、数码显示和蜂鸣器报警等。系统程序设计的主要的功能是发射超声波、接受超声波、计算测量距离、数据计算、蜂鸣器报警和LCD显示。系统软件设计整体介绍：本系统的软件设计采用了目前比较流行的编程语言C语言，由于C语言是面对使用者的高级语言，它通俗易懂，书写方便，给我们的编程设计带有很大的方便，我们的编程速度与效率与得到了很大的提高。尤其是在数据运算处理方面，C语言显示出了巨大的优越性。 程序首先要初始化要用到的寄存器，内存单元，设置中断触发方式，并初始18B20和1602液晶模块，然后控制P3.1口输出12US的高电平，再输出13US的低电平，循环15次便可发射15个频率为40K的方波信号，此后单片机马上启动定时器计时，过一段时间的延时后，CPU开放中断。当中断产生后，马上关闭定时器，并由单片机处理数据，并将计算结果显示出来。以下图3.1是程序设计的流程图。图3.1程序流程图3.2数据处理（距离计算）、显示以及报警函数 void Conut(void) /距离计算 time=TH0*256+TL0; TH0=0; TL0=0; S=(time*1.7)/100; /算出来是CM if(S>=700)|flag=1) /超出测量范围显示“-” flag=0; DisplayOneChar(0, 1, ASCII11); DisplayOneChar(1, 1, ASCII10);/显示点 DisplayOneChar(2, 1, ASCII11); DisplayOneChar(3, 1, ASCII11); DisplayOneChar(4, 1, ASCII12);/显示M else disbuff0=S%1000/100; disbuff1=S%1000%100/10; disbuff2=S%1000%10 %10; BB=S%1000/100; SS=S%1000%100/10; GG=S%1000%10 %10; DisplayOneChar(0, 1, ASCIIdisbuff0); /百 DisplayOneChar(1, 1, ASCII10); /显示小数点 DisplayOneChar(2, 1, ASCIIdisbuff1); /十 DisplayOneChar(3, 1, ASCIIdisbuff2); /个 DisplayOneChar(4, 1, ASCII12); /显示M if(BB=0&&SS=0&&GG<10) /小于10CM报警 FM=0; else FM=1; 4 调试及误差分析4.1硬件调试超声波测距仪的硬件安装时应保持两换能器中心轴线平行两者之间的距离在3-5cm之内，其余元件没有特殊要求。若能将超声波电路用金属壳屏蔽起来，可以提高抗干扰能力。根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。硬件调试中，首先是线路的检查。焊接完实验后检查是否有错焊、漏焊、虚焊，电解电容是否接反，走线是否正确。检查无误后，再次就是上电检查，这时，AT89S52、CD4049、CX20106不要插上。在正式上电前，用万用表测量一下电源与地是否短路，短路的话，要耐心检查、排除故障。然后进行显示电路，用同样的方法对显示部分进行调试后，给单片机与数码管段码连接的输出的各个引脚加不同的高低电平，再用一个高电平分别对位码进行选择，数码管能够显示，说明显示部分电路没有问题。最后是对发射和接收电路，用函数发生器吧40kHZ的方波直接加到发射电路的输入端后，用示波器检测超声波发射的换能器，检差是不是有方波信号，再用函数发生器对超声波接收的换能器直接加40kHZ的方波信号，用示波器对接收电路输出端进行检测。通过这些过程，硬件部分的调试就基本完成了，剩下的就只有软件和硬件的联调了。4.2硬软件联调硬件测试好后，便可通过ISP将程序编译下载到单片机试运行。根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为0.042.10m，测距仪最大误差不超过1cm。系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。图4.1为在keil_uVision3里编译的情况图。图4.2为ISP编译下载图。图4.1 程序在keil_uVision4软件中调试界面图4.2为ISP编译下载图4.3测试结果分析4.3.1测试中仪器仪表 所用仪器仪表 ：1、直尺 精度：0.1cm 2、万用表 3、数字示波器4.3.2 数据分析 基于上面设计的硬件电路和软件，焊接好电路后，经过调试，对系统进行测试，测试的距离数据如下表。测量单位：cm。 实际距离5101520253035404550556065测量距离591420253134404651556066误差1110011011001实际距离707580859095100105110115120125130测量距离717681848891102109113117122126130误差1111242432210实物测试如图：图4.3实物测试图1图4.4 实物测试图24.3.3超声波测距误差分析 超声波测距在实际应用也有局限性，其中对超声波测距的精度要求挺高。一是超声波在空气中衰减极大，因为测量距离的不同，造成回波信号的起伏，使回波到达时间的测量产生了较大的误差；二是超声波脉冲回波在接收过程中展宽，影响了测距的分辨率，尤其是对近距离造成较大的影响，还有一些因素，诸如环境温度、风速等也会对测量造成一定地影响，这些因素都限制了超声波测距在一些对测距精度要求较高的场合的应用，如何解决这些问题，提高超声波测距的精度，具有较大的现实意义。本系统最大测距误差在4cm左右，测距的盲区为4cm。5 总结本设计是基于单片机的汽车倒车测距仪，文中给出了具体的硬件和软件的设计思路方案，而超声波测距模块是设计中的关键模块，采用了HC-SR04超声波测距模块，将信号输出到单片机相应端口并执行中断程序。本设计的测距显示模块采用的是LCD1602显示出来，并利用蜂鸣器报警电路对设置好的报警距离进行报警。设计的程序是利用KEIL变成软件来完成的，程序所用语言为C语言，程序内容包括读取超声波传送回拨的时间，计算距离，LCD显示，蜂鸣器报警等模块。测距盲区在5CM左右，基本可以达到设计要求。本设计在测距方面能基本满足汽车倒车测距的要求，但其精度还不是很高。原因是没有考虑温度变化对测距的英雄，如果将温度补偿模块加入到设计中，系统将更加完善。在测距移动的过程中，稳定性不高，移动速度过快误差也会比较大。但本系统作为汽车倒车测距还是有很广阔的前景。在本次设计的过程中，我发现很多的问题，给我的感觉就是很难，很不顺手，看似很简单的电路，要动手把它给设计出来，是很难的一件事，主要原因是我们没有经常动手设计过电路以及在设计过程中用到的知识我学得不是很扎实，还有资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的学习和工作中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来，这不论是对我们以后的就业还是学习，都会起到很大的促进和帮助。不过本次设计中仍有不足之处，其中主要的不足之处就是回波的设计要求。其主要原因是设计条件不够。同时，通过毕业设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的工作中得以改进、提高。通过使用电路设计软件Altium Designer提高了工作效率。参考文献1 张富:C/C+程序设计，人民邮电出版社，2008.10， 2 李群芳、肖看：单片微型计算机与接口技术，电子工业出版社，2011.11，3 李群芳、肖看：单片机原理接口与应用，清华大学出版社，2005.11，4 谢瑞和：串行技术大全，清华大学出版社，2005.6， 5 康华光：电子技术基础，高等教育出版社，2006.10， 6孟立凡：传感器原理及技术M,北京，国防工艺出版社，2005. 7杨永瑞,刘振起：电子测量技术基础M,西安：西安电子科技大学出版社,2004. 8栾桂东：传感器及其应用M，西安，西安电子科技大学出版社，1996. 9王子芳：传感器应用技术M，西安，西北工业大学出版社，1996. 10 张国勋，孙海:单片机原理及应用（第二版）M,北京,中国电力出版社,2007.11 朱爱红,朱宁文:基于AT89C2051的超声波测距系统J,信息技术与信息化,2006,No5.致谢本论文是在指导老师胡叶容老师的悉心指导和大力支持下完成的，在整个做毕业设计的各个阶段，不管是查阅相关资料还是设计系统的方案的修改，还是硬件功能设计过程思路的确定，以及最后实物的装配等整个过程胡老师递给了我悉心的知道。对于我的每个问题，老师总是耐心地解答，使我能够顺利地完成毕业设计。除了敬佩胡叶容老师的专业水平外，她严谨负责的工作态度也是非常值得学习的，并且对今后的学习和工作都将产生影响。其次感谢薛胜朋同学，他在毕业设计过程中给予我很大的帮助，在软件设计出现问题时，帮助我分析原因，不断调试，解决了在系统软件设计时遇到的很多问题。由于实际设计经验的匮乏，在很多地方难免有考虑不周全的，如果没有老师的指导和督促，以及其他老师和同学的帮助和支持，完成这个设计是有一定的难度的。所以要感谢东莞职业技术学院电子工程系给予我学习的机会，感谢所有给我授过课的老师，感谢父母无私的付出，让我能够在大学里面得到学习和锻炼的机会，拥有美好的大学生活。