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ATmega16超声波倒车雷达设计课程报告

1. 项目背景

随着汽车数量的增加，停车场景变得更加复杂，尤其是在狭窄的空间内停车时，司机往往难以判断车尾与障碍物之间的距离。超声波倒车雷达通过超声波传感器检测障碍物距离，并通过蜂鸣器和显示屏提示司机，有效地提高了倒车的安全性。本项目使用ATmega16单片机实现一个简单的超声波倒车雷达系统，通过超声波测距传感器获取距离数据，并在LCD显示屏上显示距离，同时通过蜂鸣器提示距离的远近。

2. 系统概述

2.1 系统组成

ATmega16单片机：核心控制器，负责超声波测距、数据处理和显示控制。
超声波传感器：用于发射和接收超声波信号，测量障碍物距离。
LCD1602显示屏：显示障碍物距离信息。
蜂鸣器：根据距离的远近发出不同频率的报警声，提示司机。

2.2 系统原理

超声波测距：超声波传感器通过发射超声波并接收反射波，计算超声波往返时间，从而得到障碍物的距离。
数据处理：ATmega16单片机通过计时器记录超声波信号的往返时间，并根据公式计算距离。
显示与报警：距离数据通过LCD1602显示屏实时显示，同时根据距离的远近通过蜂鸣器发出不同频率的报警声。

3. 硬件设计

3.1 硬件连接

超声波传感器：
- TRIG（触发端）连接到ATmega16的PB1，用于发射超声波。
- ECHO（回波端）连接到ATmega16的PB0，用于接收反射回来的超声波信号。
LCD1602显示屏：
- 数据端口和控制端口连接到单片机的PORTD，用于显示距离信息。
蜂鸣器：
- 连接到ATmega16的PD0，用于发出报警声。

3.2 硬件配置

I/O口配置：
- 将PB1配置为输出模式，用于触发超声波发射。
- 将PB0配置为输入模式，用于接收超声波反射信号。
- 将PORTD配置为输出模式，用于驱动LCD显示屏和蜂鸣器。
定时器配置：
- 使用定时器0进行计时，记录超声波信号的往返时间。

4. 软件设计

4.1 功能模块

初始化模块：初始化LCD显示屏、超声波传感器及定时器。
测距模块：通过超声波传感器测量障碍物距离。
显示模块：在LCD1602显示屏上实时显示障碍物距离。
报警模块：根据距离的远近，通过蜂鸣器发出不同频率的报警声。

4.2 主要函数

delay_ms()：毫秒级延时函数，用于实现延时操作。
delay_10us()：微秒级延时函数，用于超声波触发信号。
dispaly()：显示距离信息到LCD1602显示屏上。
timer0_ovf()：定时器0溢出中断服务函数，用于记录计时器溢出次数。
main()：主函数，初始化系统并实现主控制流程。

4.3 系统流程

系统初始化：初始化LCD显示屏、超声波传感器及定时器，并显示初始信息。
距离测量：通过触发超声波传感器，测量障碍物距离，并计算距离值。
显示距离：将计算的距离值显示在LCD1602显示屏上。
报警控制：根据距离的远近，通过蜂鸣器发出不同频率的报警声。

5. 详细实现

5.1 延时函数

实现毫秒级和微秒级延时，用于控制超声波触发信号和系统延时：

c
void delay_ms(int time) {
    int i;
    for (; time > 0; time--)
        for (i = 0; i < 1000; i++)
            ;
}
void delay_10us(void) {
    int i;
    for (i = 0; i < 500; i++)
        ;
}

5.2 显示函数

将距离值显示在LCD1602显示屏上：

c
void dispaly(void) {
    unsigned char cnt;
    LCD_write_str(0, 0, "Distance:");
    cnt = 0;
    xianshi[cnt++] = distance % 100000 / 10000 + '0';
    xianshi[cnt++] = distance % 10000 / 1000 + '0';
    xianshi[cnt++] = distance % 1000 / 100 + '0';
    xianshi[cnt++] = distance % 100 / 10 + '0';
    xianshi[cnt++] = distance % 10 + '0';
    xianshi[cnt++] = 'c';
    xianshi[cnt++] = 'm';
    xianshi[cnt++] = 0;
    LCD_write_str(4, 1, xianshi);
}

5.3 定时器中断服务函数

记录定时器溢出次数，用于计算超声波信号的往返时间：

c
#pragma interrupt_handler timer0_ovf:10
void timer0_ovf(void) {
    sr4_time_cnt++;
    if (sr4_time_cnt == 1000)
        sr4_time_cnt = 0;
}

5.4 主函数

初始化系统，测量距离并控制显示和报警：

c
void main(void) {
    while (1) {
        delay_ms(10);
        sys_t++;
        if (sys_t == 20) {
            sys_t = 0;
            sr4_time_cnt = 0; // 中断溢出次数
            sr4_time = 0; // 时间
            TCNT0 = 0; // 给定时器赋初值
            PORTB |= 0x02; // PB1输出高电平 trig
            delay_10us(); // 延时10us
            PORTB &= (~0x02); // PB1输出低电平 trig
            while ((PINB & 0x01) == 0); // PB0 echo==0的时候一直停在这里等
            TCCR0 = 0x01; // 配置定时器工作普通模式
            while (PINB & 0x01); // PB0 echo==1的时候一直停在这里等
            TCCR0 = 0x00; // 配置定时器 不工作
            sr4_time = 255 * sr4_time_cnt + TCNT0; // 往返时间 单位us
            distance = sr4_time * 0.0173 + 1; // 计算距离 单位cm
            dispaly();
            if (distance < 200) {
                prio = distance / 20; // prio就是档次 每20cm是一个档次
            }
        }
        if (distance < 200) {
            sys_tt++;
            if (sys_tt > prio) { // prio越小 声音就越急促
                sys_tt = 0;
                PORTD &= ~0X01; // 打开蜂鸣器
                delay_ms(10);
                PORTD |= 0X01; // 关闭蜂鸣器
            }
        } else {
            PORTD |= 0X01; // 打开蜂鸣器
        }
    }
}

6. 总结

通过本项目的设计与实现，学习者可以深入理解超声波测距的原理和应用，掌握ATmega16单片机的硬件配置及编

资源


https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2

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