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单片机汽车倒车防撞报警电路源程序与PCB设计 带温度补偿

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ID:308674 发表于 2018-4-21 20:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
给大家分享一个很全面的基于单片机的汽车倒车防撞报警电路设计
运用超声波测距原理，有led和蜂鸣器报警，报警频率随距离的越近越快。
带有protues仿真，pcb电路图，C语言源程序

Altium Designer画的汽车倒车防撞报警器原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)
0.jpg 0.png

汽车倒车防撞报警仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）
01、未上电.jpg

单片机源程序如下:
  1. #include <reg52.h>
  2. #include <intrins.h>

  4. #define uchar unsigned char        // 以后unsigned char就可以用uchar代替
  5. #define uint  unsigned int        // 以后unsigned int 就可以用uint 代替

  7. sfr ISP_DATA  = 0xe2;                        // 数据寄存器
  8. sfr ISP_ADDRH = 0xe3;                        // 地址寄存器高八位
  9. sfr ISP_ADDRL = 0xe4;                        // 地址寄存器低八位
  10. sfr ISP_CMD   = 0xe5;                        // 命令寄存器
  11. sfr ISP_TRIG  = 0xe6;                        // 命令触发寄存器
  12. sfr ISP_CONTR = 0xe7;                        // 命令寄存器


  15. sbit LcdRs_P   = P2^7;                // 1602液晶的RS管脚      
  16. sbit LcdRw_P   = P2^6;                // 1602液晶的RW管脚
  17. sbit LcdEn_P   = P2^5;                // 1602液晶的EN管脚
  18. sbit Trig_P    = P2^2;                // 超声波模块的Trig管脚
  19. sbit Echo_P    = P2^3;                // 超声波模块的Echo管脚
  20. sbit KeySet_P  = P3^2;                // “设置”按键的管脚
  21. sbit KeyDown_P = P3^3;                // “减”按键的管脚
  22. sbit KeyUp_P   = P3^4;                // “加”按键的管脚
  23. sbit Buzzer_P  = P2^1;                // 蜂鸣器的管脚
  24. sbit Led_P     = P2^0;                // LED报警灯的管脚
  25. sbit DQ        = P1^0;                // 温度传感器的引脚定义


  28. uint  gAlarm;                                                        // 报警距离变量
  29. float gSpeed;                                                        // 保存超声波的速度值



  33. /*********************************************************/
  34. // 单片机内部EEPROM不使能
  35. /*********************************************************/
  36. void ISP_Disable()
  37. {
  38.         ISP_CONTR = 0;
  39.         ISP_ADDRH = 0;
  40.         ISP_ADDRL = 0;
  41. }


  44. /*********************************************************/
  45. // 从单片机内部EEPROM读一个字节，从0x2000地址开始
  46. /*********************************************************/
  47. unsigned char EEPROM_Read(unsigned int add)
  48. {
  49.         ISP_DATA  = 0x00;
  50.         ISP_CONTR = 0x83;
  51.         ISP_CMD   = 0x01;
  52.         ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
  53.         ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
  54.         // 对STC89C51系列来说，每次要写入0x46，再写入0xB9,ISP/IAP才会生效
  55.         ISP_TRIG  = 0x46;           
  56.         ISP_TRIG  = 0xB9;
  57.         _nop_();
  58.         ISP_Disable();
  59.         return (ISP_DATA);
  60. }


  63. /*********************************************************/
  64. // 往单片机内部EEPROM写一个字节，从0x2000地址开始
  65. /*********************************************************/
  66. void EEPROM_Write(unsigned int add,unsigned char ch)
  67. {
  68.         ISP_CONTR = 0x83;
  69.         ISP_CMD   = 0x02;
  70.         ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
  71.         ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
  72.         ISP_DATA  = ch;
  73.         ISP_TRIG  = 0x46;
  74.         ISP_TRIG  = 0xB9;
  75.         _nop_();
  76.         ISP_Disable();
  77. }


  80. /*********************************************************/
  81. // 擦除单片机内部EEPROM的一个扇区
  82. // 写8个扇区中随便一个的地址，便擦除该扇区，写入前要先擦除
  83. /*********************************************************/
  84. void Sector_Erase(unsigned int add)         
  85. {
  86.         ISP_CONTR = 0x83;
  87.         ISP_CMD   = 0x03;
  88.         ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
  89.         ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
  90.         ISP_TRIG  = 0x46;
  91.         ISP_TRIG  = 0xB9;
  92.         _nop_();
  93.         ISP_Disable();
  94. }



  98. /*********************************************************/
  99. // 毫秒级的延时函数，time是要延时的毫秒数
  100. /*********************************************************/
  101. void DelayMs(uint time)
  102. {
  103.         uint i,j;
  104.         for(i=0;i<time;i++)
  105.                 for(j=0;j<112;j++);
  106. }


  109. /*********************************************************/
  110. // 延时15微秒
  111. /*********************************************************/
  112. void Delay15us(void)
  113. {
  114.         _nop_();
  115.         _nop_();
  116.         _nop_();
  117.         _nop_();
  118.         _nop_();
  119.         _nop_();
  120.         _nop_();
  121.         _nop_();
  122.         _nop_();
  123.         _nop_();
  124.         _nop_();
  125.         _nop_();
  126.         _nop_();
  127.         _nop_();
  128.         _nop_();
  129. }


  132. /*********************************************************/
  133. // 1602液晶写命令函数，cmd就是要写入的命令
  134. /*********************************************************/
  135. void LcdWriteCmd(uchar cmd)
  136. {
  137.         LcdRs_P = 0;
  138.         LcdRw_P = 0;
  139.         LcdEn_P = 0;
  140.         P0=cmd;
  141.         DelayMs(2);
  142.         LcdEn_P = 1;   
  143.         DelayMs(2);
  144.         LcdEn_P = 0;        
  145. }


  148. /*********************************************************/
  149. // 1602液晶写数据函数，dat就是要写入的数据
  150. /*********************************************************/
  151. void LcdWriteData(uchar dat)
  152. {
  153.         LcdRs_P = 1;
  154.         LcdRw_P = 0;
  155.         LcdEn_P = 0;
  156.         P0=dat;
  157.         DelayMs(2);
  158.         LcdEn_P = 1;   
  159.         DelayMs(2);
  160.         LcdEn_P = 0;
  161. }


  164. /*********************************************************/
  165. // 1602液晶初始化函数
  166. /*********************************************************/
  167. void LcdInit()
  168. {
  169.         LcdWriteCmd(0x38);        // 16*2显示，5*7点阵，8位数据口
  170.         LcdWriteCmd(0x0C);        // 开显示，不显示光标
  171.         LcdWriteCmd(0x06);        // 地址加1，当写入数据后光标右移
  172.         LcdWriteCmd(0x01);        // 清屏
  173. }


  176. /*********************************************************/
  177. // 液晶光标定位函数
  178. /*********************************************************/
  179. void LcdGotoXY(uchar line,uchar column)
  180. {
  181.         // 第一行
  182.         if(line==0)        
  183.                 LcdWriteCmd(0x80+column);
  184.         // 第二行
  185.         if(line==1)        
  186.                 LcdWriteCmd(0x80+0x40+column);
  187. }



  191. /*********************************************************/
  192. // 液晶输出字符串函数
  193. /*********************************************************/
  194. void LcdPrintStr(uchar *str)
  195. {
  196.         while(*str!='\0')
  197.                         LcdWriteData(*str++);
  198. }


  201. /*********************************************************/
  202. // 液晶输出数字
  203. /*********************************************************/
  204. void LcdPrintNum(uint num)
  205. {
  206.         LcdWriteData(num/100+0x30);                                // 百位
  207.         LcdWriteData(num%100/10+0x30);                // 十位
  208.         LcdWriteData(num%10+0x30);                                // 个位
  209. }


  212. /*********************************************************/
  213. // 在液晶上显示温度
  214. /*********************************************************/
  215. void LcdPrintTemp(int temp)
  216. {
  217.         if(temp<0)                                                                 
  218.         {
  219.                 LcdWriteData('-');                                                        // 负号        
  220.                 temp=0-temp;                                                                                // 负数转为正数
  221.         }
  222.         if(temp>999)                                                                  
  223.         {
  224.                 LcdWriteData(temp/1000+0x30);                // 百位        
  225.         }
  226.         LcdWriteData(temp%1000/100+0x30);        // 十位
  227.         LcdWriteData(temp%100/10+0x30);                // 个位
  228.         LcdWriteData('.');                                                                 // 小数点
  229.         LcdWriteData(temp%10+0x30);                                // 小数后一位
  230.         LcdWriteData(0xdf);                                                                // 摄氏度符号
  231.         LcdWriteData('C');
  232.         LcdWriteData(' ');
  233. }



  237. /*********************************************************/
  238. // 复位DS18B20（初始化）
  239. /*********************************************************/
  240. void DS18B20_ReSet(void)
  241. {
  242.         uchar i;
  243.         DQ=0;
  244.         i=240;
  245.         while(--i);
  246.         DQ=1;
  247.         i=30;
  248.         while(--i);
  249.         while(~DQ);
  250.         i=4;
  251.         while(--i);
  252. }


  255. /*********************************************************/
  256. // 向DS18B20写入一个字节
  257. /*********************************************************/
  258. void DS18B20_WriteByte(uchar dat)
  259. {
  260.         uchar j;
  261.         uchar btmp;
  262.         
  263.         for(j=0;j<8;j++)
  264.         {
  265.                 btmp=0x01;
  266.                 btmp=btmp<<j;
  267.                 btmp=btmp&dat;
  268.                
  269.                 if(btmp>0)                // 写1
  270.                 {
  271.                         DQ=0;
  272.                         Delay15us();
  273.                         DQ=1;
  274.                         Delay15us();
  275.                         Delay15us();
  276.                         Delay15us();
  277.                         Delay15us();
  278.                 }
  279.                 else                        // 写0
  280.                 {
  281.                         DQ=0;
  282.                         Delay15us();
  283.                         Delay15us();
  284.                         Delay15us();
  285.                         Delay15us();
  286.                         DQ=1;
  287.                         Delay15us();
  288.                 }
  289.         }
  290. }


  293. /*********************************************************/
  294. // 读取温度值
  295. /*********************************************************/
  296. int DS18B20_ReadTemp(void)
  297. {
  298.         uchar j;
  299.         int b,temp=0;        

  301.         DS18B20_ReSet();                                                        // 产生复位脉
  302.         DS18B20_WriteByte(0xcc);                        // 忽略ROM指令
  303.         DS18B20_WriteByte(0x44);                        // 启动温度转换指令

  305.         DS18B20_ReSet();                                                        // 产生复位脉
  306.         DS18B20_WriteByte(0xcc);                        // 忽略ROM指令
  307.         DS18B20_WriteByte(0xbe);                        // 读取温度指令

  309.         for(j=0;j<16;j++)                                                        // 读取温度数量
  310.         {                                                
  311.                 DQ=0;
  312.                 _nop_();
  313.                 _nop_();
  314.                 DQ=1;        
  315.                 Delay15us();
  316.                 b=DQ;
  317.                 Delay15us();
  318.                 Delay15us();
  319.                 Delay15us();
  320.                 b=b<<j;
  321.                 temp=temp|b;
  322.         }
  323.         
  324.         temp=temp*0.0625*10;                                        // 合成温度值并放大10倍                                       
  325.         return (temp);                                                                // 返回检测到的温度值
  326. }



  330. /*********************************************************/
  331. // 计算测到的距离
  332. /*********************************************************/
  333. uint GetDistance(void)
  334. {
  335.         uint ss;                                        // 用于记录测得的距离

  337.         TH0=0;
  338.         TL0=0;

  340.         Trig_P=1;                                        // 给超声波模块一个开始脉冲
  341.         DelayMs(1);
  342.         Trig_P=0;

  344.         while(!Echo_P);                // 等待超声波模块的返回脉冲
  345.         TR0=1;                                                // 启动定时器，开始计时
  346.         while(Echo_P);                // 等待超声波模块的返回脉冲结束
  347.         TR0=0;                                                // 停止定时器，停止计时

  349.         ss=((TH0*256+TL0)*gSpeed)/2;                // 距离cm=（时间us * 速度cm/us）/2

  351.         if(ss>999)                                // 把检测结果限制999厘米内
  352.                 ss=999;
  353.         
  354.         return ss;
  355. }


  358. /*********************************************************/
  359. // 按键扫描
  360. /*********************************************************/
  361. void KeyScanf()
  362. {
  363.         uchar i;
  364.         uchar dat1,dat2;

  366.         if(KeySet_P==0)                                                                // 判断是否有按键按下
  367.         {
  368.                 LcdGotoXY(1,0);                                                        // 液晶第二行刷新显示
  369.                 LcdPrintStr("  alarm=   cm   ");
  370.                 LcdGotoXY(1,8);                                                        // 显示当前的报警值
  371.                 LcdPrintNum(gAlarm);                                
  372.                
  373.                 DelayMs(10);                                                                // 消除按键按下的抖动
  374.                 while(!KeySet_P);                                                // 等待按键释放
  375.                 DelayMs(10);                                                                // 消除按键松开的抖动

  377.                 i=1;

  379.                 while(i)
  380.                 {                                                         
  381.                         if(KeyDown_P==0)                // 报警值减的处理
  382.                         {
  383.                                 if(gAlarm>2)
  384.                                         gAlarm--;
  385.                                 LcdGotoXY(1,8);
  386.                                 LcdPrintNum(gAlarm);        
  387.                                 DelayMs(300);
  388.                         }

  390.                         if(KeyUp_P==0)                        // 报警值加的处理
  391.                         {
  392.                                 if(gAlarm<400)
  393.                                         gAlarm++;
  394.                                 LcdGotoXY(1,8);
  395.                                 LcdPrintNum(gAlarm);
  396.                                 DelayMs(300);
  397.                         }
  398.                         
  399.                         if(KeySet_P==0)                        // 再次按下设置键的判断
  400.                         {
  401.                                 LcdGotoXY(1,0);                                                // 液晶恢复测量时的内容显示
  402.                                 LcdPrintStr("  dist=   cm    ");
  403.                                 DelayMs(10);                                                  // 消除按键按下的抖动
  404.                                 while(!KeySet_P);                                        // 等待按键释放
  405.                                 DelayMs(10);                                                  // 消除按键松开的抖动
  406.                                 i=0;
  407.                         }                           
  408.                 }
  409.                
  410.                 dat1=gAlarm/100;
  411.                 dat2=gAlarm%100;
  412.                 Sector_Erase(0x2000);
  413.                 EEPROM_Write(0x2000,dat1);
  414.                 EEPROM_Write(0x2001,dat2);
  415.         }        
  416. }


  419. /*********************************************************/
  420. // 报警判断
  421. /*********************************************************/
  422. void AlarmJudge(uint ss)
  423. {
  424.         uchar i;
  425.         float alr1,alr2,alr3,alr4;

  427.         alr1=gAlarm/4.00*1;
  428.         alr2=gAlarm/4.00*2;
  429.         alr3=gAlarm/4.00*3;
  430.         alr4=gAlarm/4.00*4;


  433.         // 报警频率最快
  434.         if(ss<alr1)                        
  435.         {
  436.                 for(i=0;i<10;i++)
  437.                 {
  438.                         Led_P=0;
  439.                         Buzzer_P=0;
  440.                         DelayMs(50);
  441.                         Led_P=1;
  442.                         Buzzer_P=1;
  443.                         DelayMs(50);
  444.                         KeyScanf();
  445.                 }
  446.         }
  447.         // 报警频率第二快
  448.         else if(ss<alr2)               
  449.         {
  450.                 for(i=0;i<5;i++)
  451.                 {
  452.                         Led_P=0;
  453.                         Buzzer_P=0;
  454.                         DelayMs(100);
  455.                         Led_P=1;
  456.                         Buzzer_P=1;
  457.                         DelayMs(100);
  458.                         KeyScanf();
  459.                 }        
  460.         }
  461.         // 报警频率第三快
  462.         else if(ss<alr3)         
  463.         {
  464.                 for(i=0;i<2;i++)
  465.                 {
  466.                         Led_P=0;
  467.                         Buzzer_P=0;
  468.                         DelayMs(200);
  469.                         Led_P=1;
  470.                         Buzzer_P=1;
  471.                         DelayMs(200);
  472.                         KeyScanf();
  473.                 }        
  474.         }
  475.         // 报警频率最慢
  476.         else if(ss<alr4)        
  477.         {
  478.                 for(i=0;i<2;i++)
  479.                 {
  480.                         Led_P=0;
  481.                         Buzzer_P=0;
  482.                         DelayMs(300);
  483.                         Led_P=1;
  484.                         Buzzer_P=1;
  485.                         DelayMs(300);
  486.                         KeyScanf();
  487.                 }        
  488.         }
  489.         // 不报警
  490.         else
  491.         {
  492.                 Led_P=1;
  493.                 Buzzer_P=1;
  494.                 for(i=0;i<100;i++)
  495.                 {
  496.                         KeyScanf();
  497.                         DelayMs(10);
  498.                 }        
  499.         }
  500. }


  503. /*********************************************************/
  504. // 主函数
  505. /*********************************************************/
  506. void main()
  507. {
  508.         uchar dat1,dat2;
  509.         uint dist;                                                                                                // 保存超声波模块测量到的结果
  510.         int  temp;                                                                                                // 保存温度传感器测量到的结果

  512.         Trig_P=0;
  513.         
  514.         LcdInit();                                                                                                // 执行液晶初始化
  515.         TMOD = 0x01;                                                                                        // 选择定时器0，并且确定是工作方式1（为了超声波模块测量距离计时用的）
  516.         
  517.         LcdGotoXY(0,0);                                                                    // 定位到第0行第0列
  518.         LcdPrintStr("  temp=         ");        // 第0行显示“  temp=         ”
  519.         LcdGotoXY(1,0);                                                                    // 定位到第1行第0列
  520.         LcdPrintStr("  dist=   cm    ");        // 第1行显示“  dist=   cm    ”

  522.         while(DS18B20_ReadTemp()==850)                // 等待温度传感器初始化完成
  523.         {
  524.                 DelayMs(10);
  525.         }
  526.         
  527.         dat1=EEPROM_Read(0x2000);                                        // 从EEPROM读取报警值
  528.         dat2=EEPROM_Read(0x2001);
  529.         gAlarm=dat1*100+dat2;

  531.         if((gAlarm==0)||(gAlarm>400))                        // 如果读取到的报警值异常（等于0或大于400则认为异常）
  532.         {
  533.                 gAlarm=25;                                                                                        // 重新赋值报警值为25
  534.         }

  536.         while(1)
  537.         {
  538.                 temp=DS18B20_ReadTemp();                                // 获取温度传感器的温度值
  539.                 LcdGotoXY(0,7);                                                                        // 定位到第0行第7列
  540.                 LcdPrintTemp(temp);                                                        // 显示当前的温度值
  541.                
  542.                 gSpeed=0.607*(temp/10)+331.4;                // 根据公式 v=0.607T+331.4 计算出当前温度值对应的超声波速度，这时的单位是“米/秒”
  543.                 gSpeed=gSpeed/10000;                                                // 将超声波的速度从单位“m/s”转为“cm/us”，方便后面的计算
  544.                
  545.                 dist=GetDistance();                                                        // 通过超声波模块获取距离
  546.                 LcdGotoXY(1,7);                                                            // 光标定位
  547.                 LcdPrintNum(dist);                                                        // 将获取到的距离在液晶上面显示

  549.                 AlarmJudge(dist);                                                                // 判断一下是否需要报警，是的话则报警        
  550. ……………………

  552. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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ID:489394 发表于 2019-8-11 19:15 | 显示全部楼层
好帖子，终于找到一个能用的~
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ID:599361 发表于 2019-8-12 15:06 | 显示全部楼层
好帖，必须赞一个。
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ID:562609 发表于 2021-5-19 15:40 | 显示全部楼层
楼主分享的project.pdsprj仿真工程只能用Proteus8.8打开,有人能分享个7.5版本的吗?
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ID:315554 发表于 2021-5-21 17:00 | 显示全部楼层
谢谢分享，以前买了一只超声器，一直没用上，正好可以试试
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ID:28992 发表于 2021-5-22 08:39 | 显示全部楼层
Thank you Sir!
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ID:928437 发表于 2021-5-27 23:34 | 显示全部楼层
谢谢大牛的分享，很有用处
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