**单片机设计介绍， 基于51单片机超声波测距汽车避障系统

文章目录

  • 一 概要
  • 二、功能设计
    • 设计思路
  • 三、 软件设计
    • 原理图
  • 五、 程序
  • 六、 文章目录

一 概要

  基于51单片机的超声波测距汽车避障系统是一种用于帮助汽车避免碰撞和发生事故的设备，以下是一个基本的设计介绍：

硬件部分：

  1. 51单片机：选择适合的51系列单片机，如AT89S52。
  2. 超声波传感器：使用超声波传感器模块（如HC-SR04），用于测量与障碍物的距离。
  3. 转向电机：用于控制汽车的方向，使其能够自动避开障碍物。
  4. 驱动电路：用于驱动转向电机和超声波传感器。
  5. 其他组件：电源、连接线、继电器等。

软件部分：

  1. 程序设计：使用汇编语言或C语言编写嵌入式程序。
  2. 超声波测距：通过超声波传感器模块测量与障碍物的距离。
  3. 障碍物检测：根据测量到的距离数据，判断是否存在障碍物，并确定障碍物的位置和距离。
  4. 转向控制：根据障碍物的位置和距离，通过控制转向电机调整汽车的方向，使其自动避开障碍物。
  5. 报警策略：在接近障碍物时，可以通过蜂鸣器或LED灯发出报警信号，提醒驾驶员注意。

系统工作流程：

  1. 超声波传感器发送超声波信号，并接收回波。
  2. 单片机获取传感器返回的回波信号，并计算与障碍物之间的距离。
  3. 判断距离是否小于设定的安全距离，如果小于，则认为有障碍物存在。
  4. 根据障碍物的位置和距离，调整转向电机使汽车避开障碍物。
  5. 若距离过近或存在危险情况，可以触发报警信号或紧急制动系统。

需要注意的是，汽车避障系统的设计应考虑到系统的灵敏性、准确性和可靠性，以确保及时准确地检测和避开障碍物。同时，还应根据实际情况调整安全距离和转向控制策略，确保系统能够在多种情况下有效工作。此外，确保驾驶员仍然保持警觉，不完全依赖避障系统，仍然需要进行自主驾驶。

二、功能设计

一、设计要求
1、提供2cm—400cm的非接触式距离测量功能，测距精度达到3mm。

2、测量结果通过液晶屏实时显示。

3、当测量距离小于20cm时，进行声音和灯光报警。

二、超声波测距原理
测量距离的方法有很多种，短距离的可以用米尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，系统的测量精度理论上可以达到毫米级。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25