**單片機設(shè)計介紹， 基于51單片機超聲波測距汽車避障系統(tǒng)

文章目錄

• 一 概要
• 二、功能設(shè)計
• • 設(shè)計思路
• 三、 軟件設(shè)計
• • 原理圖
• 五、 程序
• 六、 文章目錄

一 概要

??基于51單片機的超聲波測距汽車避障系統(tǒng)是一種用于幫助汽車避免碰撞和發(fā)生事故的設(shè)備，以下是一個基本的設(shè)計介紹：

硬件部分：

1. 51單片機：選擇適合的51系列單片機，如AT89S52。
2. 超聲波傳感器：使用超聲波傳感器模塊（如HC-SR04），用于測量與障礙物的距離。
3. 轉(zhuǎn)向電機：用于控制汽車的方向，使其能夠自動避開障礙物。
4. 驅(qū)動電路：用于驅(qū)動轉(zhuǎn)向電機和超聲波傳感器。
5. 其他組件：電源、連接線、繼電器等。

軟件部分：

1. 程序設(shè)計：使用匯編語言或C語言編寫嵌入式程序。
2. 超聲波測距：通過超聲波傳感器模塊測量與障礙物的距離。
3. 障礙物檢測：根據(jù)測量到的距離數(shù)據(jù)，判斷是否存在障礙物，并確定障礙物的位置和距離。
4. 轉(zhuǎn)向控制：根據(jù)障礙物的位置和距離，通過控制轉(zhuǎn)向電機調(diào)整汽車的方向，使其自動避開障礙物。
5. 報警策略：在接近障礙物時，可以通過蜂鳴器或LED燈發(fā)出報警信號，提醒駕駛員注意。

系統(tǒng)工作流程：

1. 超聲波傳感器發(fā)送超聲波信號，并接收回波。
2. 單片機獲取傳感器返回的回波信號，并計算與障礙物之間的距離。
3. 判斷距離是否小于設(shè)定的安全距離，如果小于，則認為有障礙物存在。
4. 根據(jù)障礙物的位置和距離，調(diào)整轉(zhuǎn)向電機使汽車避開障礙物。
5. 若距離過近或存在危險情況，可以觸發(fā)報警信號或緊急制動系統(tǒng)。

需要注意的是，汽車避障系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮到系統(tǒng)的靈敏性、準(zhǔn)確性和可靠性，以確保及時準(zhǔn)確地檢測和避開障礙物。同時，還應(yīng)根據(jù)實際情況調(diào)整安全距離和轉(zhuǎn)向控制策略，確保系統(tǒng)能夠在多種情況下有效工作。此外，確保駕駛員仍然保持警覺，不完全依賴避障系統(tǒng)，仍然需要進行自主駕駛。

二、功能設(shè)計

一、設(shè)計要求
1、提供2cm—400cm的非接觸式距離測量功能，測距精度達到3mm。

2、測量結(jié)果通過液晶屏實時顯示。

3、當(dāng)測量距離小于20cm時，進行聲音和燈光報警。

二、超聲波測距原理
測量距離的方法有很多種，短距離的可以用米尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因為超聲波在標(biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機負責(zé)計時，系統(tǒng)的測量精度理論上可以達到毫米級。

設(shè)計思路

設(shè)計思路
文獻研究法：搜集整理相關(guān)單片機系統(tǒng)相關(guān)研究資料，認真閱讀文獻，為研究做準(zhǔn)備；

調(diào)查研究法：通過調(diào)查、分析、具體試用等方法，發(fā)現(xiàn)單片機系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在問題和解決辦法；

比較分析法：比較不同系統(tǒng)的具體原理，以及同一類傳感器性能的區(qū)別，分析系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景；

軟硬件設(shè)計法：通過軟硬件設(shè)計實現(xiàn)具體硬件實物，最后測試各項功能是否滿足要求。

三、 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)原理圖設(shè)計采用Altium Designer19，具體如圖。在本科單片機設(shè)計中，設(shè)計電路使用的軟件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能強大，可以設(shè)計硬件電路的原理圖、PCB圖，且界面簡單，易操作，上手快。Altium Designer19是一款專業(yè)的整的端到端電子印刷電路板設(shè)計環(huán)境，用于電子印刷電路板設(shè)計。它結(jié)合了原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、多種管理及仿真技術(shù)，能夠很好的滿足本次設(shè)計需求。

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仿真實現(xiàn)
本設(shè)計利用protues8.7軟件實現(xiàn)仿真設(shè)計，具體如圖。

Protues也是在單片機仿真設(shè)計中常用的設(shè)計軟件之一，通過設(shè)計出硬件電路圖，及寫入驅(qū)動程序，就能在不實現(xiàn)硬件的情況進行電路調(diào)試。另外，protues還能實現(xiàn)PCB的設(shè)計，在仿真中也可以與KEIL實現(xiàn)聯(lián)調(diào)，便于程序的調(diào)試，且支持多種平臺，使用簡單便捷。
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原理圖

五、 程序

本設(shè)計利用KEIL5軟件實現(xiàn)程序設(shè)計，具體如圖。作為本科期間學(xué)習(xí)的第一門編程語言，C語言是我們最熟悉的編程語言之一。當(dāng)然，由于其功能強大，C語言是當(dāng)前世界上使用最廣泛、最受歡迎的編程語言。在單片機設(shè)計中，C語言已經(jīng)逐步完全取代匯編語言，因為相比于匯編語言，C語言編譯與運行、調(diào)試十分方便，且可移植性高，可讀性好，便于燒錄與寫入硬件系統(tǒng)，因此C語言被廣泛應(yīng)用在單片機設(shè)計中。keil軟件由于其兼容單片機的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)快速調(diào)試，并生成燒錄文件，被廣泛應(yīng)用于C語言的編寫和單片機的設(shè)計。

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六、 文章目錄

目 錄

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系統(tǒng)設(shè)計 2
1.1 主控系統(tǒng)方案設(shè)計 2
1.2 傳感器方案設(shè)計 3
1.3 系統(tǒng)工作原理 5
2 硬件設(shè)計 6
2.1 主電路 6
2.1.1 單片機的選擇 6
2.2 驅(qū)動電路 8
2.2.1 比較器的介紹 8
2.3放大電路 8
2.4最小系統(tǒng) 11
3 軟件設(shè)計 13
3.1編程語言的選擇 13
4 系統(tǒng)調(diào)試 16
4.1 系統(tǒng)硬件調(diào)試 16
4.2 系統(tǒng)軟件調(diào)試 16
結(jié) 論 17
參考文獻 18
附錄1 總體原理圖設(shè)計 20
附錄2 源程序清單 21
致 謝 25