摘 要

在如今的社会，驻车监控模拟系统在我们的生活中扮演的地位越来越重要，人们需要通过模拟驻车监控系统来监视车辆驻车时的情况，并在车辆可能受损时进行报警，来保障车辆的安全。

本次模拟驻车监控采用的系统基于STC89C52单片机微处理器，选用HC-SR04超声波测距模块进行超声波测距。选用了DS18B20温度传感器补偿模块进行温度补偿来实现测量的准确性。选用了WT588D语音模块进行语音的实时播报，以完成监控的全能性和实时性。声光报警模块的加入是为了使实时监控性，并可以在必要时提供报警，起到提醒作用。超声波测距技术是通过检测超声波模块发出的超声波遇到障碍物反射回来的回波，从而得到发出超声波和接收超声波的时间差t，并根据公式S=Ct/2，求出距离S（其中C为声速）。

驻车监控系统的研究是当今社会不可或缺的一部分，随着车辆越来越多，驻车安全问题也在生活中扮演越来越重要的部分，所以，对于驻车监控的研究可以给当今社会的安全和经济都带来显著作用。

关键词：驻车监控，超声波测距，语音播报，温度补偿

Abstract

In today's society, the parking monitoring simulation system plays an increasingly important role in our lives. People need to monitor the parking condition of the vehicle through a simulated parking monitoring system and make an alarm when the vehicle may be damaged. To ensure the safety of vehicles.

The system used in this simulation of parking monitoring is based on the microprocessor of STC89C52 single-chip microcomputer. The HC-SR04 ultrasonic ranging module is used for ultrasonic distance measurement. DS18B20 temperature sensor compensation module was selected for temperature compensation to achieve measurement accuracy. The WT588D voice module was used to broadcast the voice in real time so as to complete the monitoring's omnipotence and real-time performance. The sound and light alarm module is added to enable real-time monitoring, and can provide alarms when necessary to play a reminder. Ultrasonic distance measurement technology is to detect the echo reflected by the ultrasonic wave emitted by the ultrasonic module when it encounters obstacles, so as to obtain the time difference t between the emitted ultrasonic wave and the received ultrasonic wave. According to the formula S=Ct/2, the distance S is obtained (where C is Sound speed).

Research on parking monitoring systems is an integral part of today’s society. With more and more vehicles, parking safety issues are playing an increasingly important part of life. Therefore, the study of parking monitoring can give today’s research. Social security and economics all have a significant effect.

Key words: Parking monitoring, ultrasonic ranging, voice broadcast, temperature compensation

目录

第一章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 课题的研究内容 2

1.4论文的研究内容 2

1.5 本章小节 3

第二章 总体设计方案及论证 4

2.1方案选择 4

2.2方案设计 4

2.3本章小节 5

第三章 硬件部分设计 6

3.1电路总设计 6

3.2 STC89C52单片机 6

3.3 单片机最小系统 7

3.4 电源电路设计 9

3.5 超声波模块 9

3.5.1超声波的特性 10

3.5.2超声波测距分析 12

3.6 时钟电路 14

3.7 复位电路 14

3.8 多路报警电路 15

3.9 温度补偿电路 16

3.10 LCD1602显示电路 17

3.11 语音播报模块 17

3.12 本章小结 18

第四章 软件部分设计 19

4.1 程序整体设计 19

4.2 超声波探测程序 20

4.3 温度补偿程序 22

4.4 本章小结 23

第五章 实物演示及误差分析、处理 24

5.1 实物演示 24

5.2 误差分析 24

5.3 误差补偿方法 25

第六章 总结与展望 26

6.1 总结 26

6.2 展望 27

参考文献 28

附录A 电路原理图 30

附录B 元件清单 31

附录C 程序清单 32

致谢 58

第一章 绪论

1.1目的及意义

自从1886年1月29日卡尔本茨发明了人类第一辆汽车以来，汽车行业在世界上也已经发展了130多年，汽车的技术已经非常成熟，但是每年发生的关于汽车的安全事故随着汽车数量的增加而不断增加^[1]。尽管从2002年以来，我国发生的交通事故不断减少，但我国仍然是世界上交通事故最多的国家之一，我国每一万量车的死亡数量是6.2，这一数据仍是发达国家的4-8倍，这也从侧面反映了我国汽车的安全问题仍然是一个重大问题。汽车安全问题又分为很多种类，本文讨论的则是关于汽车驻车监控的问题，虽然车辆在停车时所受到的危险不如在行驶过程中的大，但这仍然是我们需要密切关注的问题^[2]。尤其是在停车的时候，由于人不在车内，车体很容易受到意外伤害，给车主的生活造成不必要的麻烦。本文所涉及的驻车监控，是汽车驻车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知前方或者后方的驾驶员，提高了安全性^[3]。

1.2 国内外研究现状

汽车已经慢慢在21世纪初象征着一个国家现在物质文明，它是人类生活重要的组成部分，而且汽车也作为一项体育运动也活跃在人们的视线中，例如大家熟悉的F1、达喀尔拉力赛、这也丰富了人们的生活。而且汽车在人们大众的普及程度也可以侧面反映着一个国家的工业化水平，而在当今的年代，随着改革开放后中国的蓬勃发展，中国已经成为了仅次于美国、日本，成为世界上第三大汽车市场^[4]。

但在驻车监控这个问题上，我国显得并不是那么领先。国外的一些大公司，比如日本的丰田，皇冠，德国的梅赛德斯奔驰和宝马对于驻车监控这一块研究开展的很早，而我国对于这一块的研究稍显落后，国内汽车技术受到经济还有其他一些问题，开展的相对较晚。但是随着现在我国经济飞速发展，国家对汽车工业发展的重视以及汽车市场的稳定，加之日渐提高的人们生活水平，我国对于驻车监控这一块的研究正处于蓬勃发展，尤其是在中国沿海地区，例如上海、山东、广东、浙江等。”驻车监控”系统尽管价格只占据车的很小一部分，但“细节决定成败”让这一部分也成为了衡量一辆车性能是否优越的标志。所以”驻车监控”系统的研究十分具有潜力^[5]。

1.3 课题的研究内容

本次毕业设计课题的主要研究内容如下所示：

1. 对于驻车监控模拟系统进行初步的了解，了解研究该题目的意义和目的，并对国内外关于驻车监控这一块的现状及未来发展方向进行了了解。
2. 通过对于精度、价格、实物体积大小、功耗、安全可靠性进行权衡之后，我选择了STC89C52单片机为核心处理器，HC-SR04超声波测距传感器实现超声波的发送与接受，选用DS18B20温度传感器进行温度补偿。为了实现更加全面的驻车监控报警功能，我还在设计中增加了语音播报功能，语音播报的模块我选用的性价比高的Wt558D模块。
3. 硬件部分的设计，为了实现驻车监控的模拟系统，超声波测距系统成了本次设计的核心部分，为了让本次设计更加真实，辅助添加了温度补偿和语音播报模块对模拟驻车监控的设计进行了完善，并根据设计绘制电路图，根据绘制的电路图进行搭建与焊接。

（4） 通过编程主要实现了，LCD显示部分、按键电路部分、温度补偿、和语音播报等等功能。

1.4论文的研究内容

本次论文的章节内容安排如下所示：

第一章绪论部分主要介绍国内和国际上关于驻车监控方面的研究现状，并且理解和研究本课题的目的及意义。

第二章主要介绍方案的选择以及方案选择的可行性，并给出设计原理图。

第三章主要介绍单片机系统及超声波测距还有一些其他硬件的介绍。

第四章主要介绍系统软件设计部分，并给出主程序和超声波测距的流程图。

第五章主要介绍的是实物演示部分及超声波测距的误差分析并对误差补偿的方法。

第六章介绍了本次论文的总结和展望，总结了完成的内容，并分析了本次设计所存在的不足之处。

1.5 本章小节

本章节我详细介绍了驻车监控的目的及意义，驻车监控系统在国内外的重要性不断上升，越来越成为了人们关注的对象，虽然驻车监控系统的花费相对于整个车辆的价值而言不占重比，但是往往细节决定成败，汽车驻车监控的重要性不言而喻。另外分析了国内外的驻车监控系统的驻车监控系统的目前状况，国外的驻车监控系统的发展还是领先国内不少，不过国内对于驻车监控系统的研发正在蒸蒸日上。最后，我大概规划了一下本论文的设计内容，给予了文章一个清晰的脉络。

第二章 总体设计方案及论证

2.1方案选择

“驻车监控”系统通常为了测距功能，而测距方法有超声波测距、激光测距、微波雷达测距。激光测距的优点是精确性好，距离可近可远，反应时间快，但是缺点也很明显，就是容易受空气中的雾霾，水滴和烟尘的干扰。微波雷达测距测量损失小于超声波测距，但由于花费大，比较适合用于军事及长距离测量。”驻车监控”的距离都在10米以内，选用超声波测距是更好的选择，超声波技术成本低，操作简便，受外界影响小，工作稳定。同时超声波测距电路设计简单，易实现，且超声波通过声速传播更是方便计算^[5]。

然而超声波测距也有自己的不足之处，这些限制都会影响超声波的准确性。一个是超声波本身在空气中会衰减非常之大。另外一个则是超声波脉冲回波在接收过程中很容易扩大，,这会影响距离测量的准确性,特别是对近距离的测量^[6]。这些误差会造成较大的影响，这两个是主要影响倒车预警系统的精度因素。当然，还有一些其他的因素也会影响超声波测距，譬如环境温度、湿度、超声波入射角的大小等，这些因素也会对测量造成一些影响,所以超声波测距并不能适合用在要求极其高精度的测量^[7]。但是由于汽车驻车监控系统对精度要求没有那么严格，这些误差也是在我们的允许范围之内。同时在本次设计中，我加入了温度补偿的功能，能够减小因为环境温度的改变而造成的误差^[8]。

2.2方案设计

该设计分为硬件和软件。超声波测距系统由超声波模块、最小芯片系统、电源模块、语音播报模块WT588D、温度传感器补偿模块DS18B20和液晶LCD1602显示模块和声光报警模块组成。该系统的核心控制单元采用使用STC89C52微控制器。,测量时，单片机会将测量的距离和设定的阈值进行比较，当任意一个方向的阈值小于设置的阈值时，则蜂鸣器会响起，该方向的指示灯也会亮起。整个系统设计框图如下图2-1所示。

图2-1 系统方框图

2.3本章小节

本章中，我详细介绍了有关于方案的论证与选择。关于驻车监控系统的可选方案有很多，例如激光测距、微波测距、超声波测距等方案。经过分析各种测距方法的可行性并且权衡了利弊之后，我最终选择了超声波测距的方案。在第二部分，我对于方案设计进行了大致讲解，并给出了系统总体设计的方框图。

第三章 硬件部分设计

3.1电路总设计

硬件电路如下图3-2所示，由之前电路方案设计可知在本次设计中要用到器件如下所示：超声波传感器、 STC89C52、按键模块、LCD1602液晶显示屏、蜂鸣器声光报警电路、温度传感器、语音播报等一些单片机外围应用电路。电路中用到4个按键，一个重置键、一个是加键, 一个减键以及一个设置键。电路中有4个指示灯，分别对应4个方向。

图3-1 电路设计总图

3.2 STC89C52单片机

STC89C52是一种CMOS8位微控制器，它具有高性能、低功耗的特点，且具有8K 在系统可编程Flash 存储器。STC89C52使用高密度存储器技术制造，具有非易失性的特点，且与工业80C51 产品的指令和引脚完美兼容。片上的Flash部分可允许程序存储器在系统中可编程，这亦适用于其他常规编程器。STC89C52在单芯片上也拥有在系统可编程Flash和灵巧的8 位CPU ，这使得STC89C52可以为众多的嵌入式控制应用系统提供高效、高灵活的解决方案。

STC89C52还具有以下标准功能：看门狗定时器，512字节RAM，内置4KB EEPROM， 8k字节Flash3个16 位定时器/计数器，MAX810复位电路，4个外部中断，32 位I/O 口线，，全双工串行口。另外，在空闲模式下，CPU停止工作，STC89C52会允许中断、串口、定时器/计数器、RAM继续工作。在掉电保护的方式下，RAM的内容可以被保存，它的振荡器被冻结，单片机将停止一切正在进行的工作，直到下一个硬件复位或者中断指令到来为止。STC89C52的最高运作频率为35MHz，有6T/12T两个可供选择。

‘

图3-2 STC89C52引脚图

3.3 单片机最小系统

单片机的最小系统部分有电源部分、振荡电路、复位电路丶单片机本身。

STC89C52单片机本身采用是5V的直流电源，其中20脚VSS接的是GND，也就是电源的地端，而40脚VCC则接的是 5V正极部分

振荡电路，也就是俗称的时针电路，它必须提供脉冲信号才能进行正常的工作，因为单片机是一种时序电路。在STC89C52单片机的内部已经集成了振荡器，只需使用晶体振荡器接在单片机的18脚和19脚，也就是XTAL1和XTAL2两个引脚，只需要买来电容和和晶振就可以连接，电容的大小可以引起震动频率的不同。

复位电路的工作就上用来确定单片机工作的起始状态，它可以完成单片机的启动。单片机在接通了电源之后就可以产生复位信号，复位电路就是在这时可以实现启动单片机的工作，并且可以开始确定单片机的起始工作状态。当单片机正在运行的时候，如果出现程序错乱或者其他突发的情况导致单片机不能正常工作，这个时候可以按下单片机上的复位按钮，使单片机内部的程序从头开始自动再次执行。复位电路大致可以分为2种，一般可以分为手动外部按键复位和电路自动复位。单片机上的时间电路开始工作以后，可以持续将两个周期的高电平输送给RESET端，就可以完成复位的操作。本次设计我采用的是手动按键复位电路，为了提高输出的电平值，需要接上上拉电路来实现。

图3-3 单片机主控部分电路

3.4 电源电路设计

电源部分的设计我采用的是USB供电线进行供电，USB供电线相比传统的电池供电，电压更稳定，且更环保，更适应当代社会节能减排的要求。经过大量实验的验证系统工作时，传感器和单片机的工作电压足够稳定，这能够满足系统的要求，而且使用移动电源很方便，达到了简单、方便，同时稳定的作用。该电路部分由电源开关、电容器、电阻器和发光二极管组成。其中电容的主要作用是针对单片机和超声波模块的滤波所使用，并且提供稳定的电源。具体的电路图如下图所示：

图3-4 电源电路部分

3.5 超声波模块

关于超声波模块，我采用的是现成的HC-SR04超声波模块，HC-SR04模块优点突出，测量精度高，测量距离合适（2cm-4m），价格便宜。HC-SR04超声波模块，不仅有超声波发生器，还有超声波接收器以及必要的控制电路。要想使HC-SR04超声波探测启动，必须让IO口置1，并且给予至少10us的时间给Trig口（控制输入端）。当超声波探测启动时，需要关闭定时器0，并且将计数器清零。通过模块发送方波遇到障碍物回来后，通过IO口ECHO（返回输出端）就会收到一个高电平，则定时器开始计时，高电平持续时间就是探测的时间，当echo端无法收到高电平时，则停止计时。测试距离=(高电平时间t*声速C)/2（其中声速C默认为340m/s）。实物如下图所示，其中VCC 所提供的电源为5V，GND 为地，ECHO 为返回输出端，TRIG 是控制输入端^[9]。下图3-5为HC-SR04超声波

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：