汽車倒車防撞雷達(dá)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　論文題目：</p><p>　姓名：</p><p>　學(xué)號(hào)：</p><p>　班級(jí)：</p><p>　年級(jí)：</p><p>　專業(yè)：</p><p>　學(xué)院：</p><p&g

2、t;　指導(dǎo)教師：</p><p>　完成時(shí)間：</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，汽車已逐漸成為人們不可或缺的交通工具。然而，由于汽車的普及，因汽車所引起的一系列問題正漸漸凸顯出來。倒車事故發(fā)生的頻率極高，從而引起了會(huì)和交通部門的高度重視。倒車事故發(fā)生的原因是有多方面的，倒車鏡有死角，不容易看

3、到，駕車者目測(cè)距離也有誤差，視線模糊等原因都容易造成倒車時(shí)的事故率發(fā)生，有鑒于此，本設(shè)計(jì)了以AT89C52單片機(jī)為核心，用超聲波實(shí)現(xiàn)測(cè)距的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)介紹了超聲波汽車倒車防撞系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原理和目前國內(nèi)外的應(yīng)用和發(fā)展情況，詳細(xì)地介紹超聲波的發(fā)射，接收，顯示，語音報(bào)警等模塊的設(shè)計(jì)原理、方法和步驟。通過超聲波傳感器發(fā)射超聲波，但接收裝置接收到超聲波，通過這時(shí)間差，在根據(jù)此時(shí)超聲波的速度，可以計(jì)算出車體到障礙物的距離，在顯示出來，如果

4、是到了危險(xiǎn)距離就會(huì)發(fā)出語音報(bào)警，提醒司機(jī)安全倒車。本設(shè)計(jì)利用國內(nèi)生產(chǎn)的通用元件，成本比較低，性能可靠，實(shí)用性強(qiáng)，有利于推廣。</p><p>　　關(guān)鍵詞：超聲波；超聲波傳感器；單片機(jī)；語音報(bào)警</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Along with the rapid development of eco

5、nomy of our country, more and more people have their own cars, However, due to the popularity of cars, a series of problems caused by cars is gradually highlighted. Astern of the accident frequency is too high, which cau

6、sed the will and traffic department attaches great importance to. , in many ways the reverse the cause of the accident is the mirror has a blind Angle, is not easy to see, drivers visual distance error, blurred vision an

7、d other reasons are l</p><p>　　Key words：Ultrasonic ; Ultrasonic sensors ; SCM；Voice call the police</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p>

8、<p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究意義1</p><p>　　1.2 汽車倒車防撞雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 本文的主要工作2</p><p>　　第二章

9、 設(shè)計(jì)方案分析4</p><p>　　2.1 方案的構(gòu)建4</p><p>　　2.2 測(cè)距方式4</p><p>　　2.3 超聲波測(cè)距誤差分析6</p><p>　　2.3.1 溫度誤差6</p><p>　　2.3.2 時(shí)間誤差7</p><p>　　2.4 影響超

10、聲波探測(cè)的因素7</p><p>　　第三章 硬件電路10</p><p>　　3.1 器件說明10</p><p>　　3.1.1 AT89C52單片機(jī)10</p><p>　　3.1.2 數(shù)字溫度傳感器 DS18B2010</p><p>　　3.1.3 超聲波傳感器11</p>

11、<p>　　3.1.4 ISD2560 語音芯片的結(jié)構(gòu)和引腳功能11</p><p><b>　　3.2 硬件13</b></p><p>　　3.2.1 硬件框圖13</p><p>　　3.2.2 時(shí)鐘電路14</p><p>　　3.2.3 復(fù)位電路15</p><

12、p>　　3.2.4 發(fā)射電路15</p><p>　　3.2.5 接收電路16</p><p>　　3.2.7 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)18</p><p>　　第四章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1 主程序21</p><p>　　4.2 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收程序22<

13、;/p><p>　　4.2.1 軟件產(chǎn)生40KHZ方波子程序23</p><p>　　4.2.2 超聲波接收程序23</p><p>　　4.3 實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算24</p><p>　　4.4 顯示程序24</p><p>　　4.5 實(shí)現(xiàn)錄放音功能26</p><p>　　4.6

14、 語音報(bào)警程序26</p><p>　　4.7 溫度測(cè)量28</p><p>　　第五章 總結(jié)與展望31</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　致 謝33</b></p><p>　　附件1 整體電路圖34<

15、/p><p>　　附件2 主要程序代碼35</p><p>　　超聲波發(fā)射，接收，顯示35</p><p><b>　　溫度測(cè)量40</b></p><p><b>　　語音報(bào)警47</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b><

16、;/p><p>　　1.1 課題研究意義</p><p>　　隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的人擁有了自己的汽車，汽車成為繼購房之后的又一大消費(fèi)熱點(diǎn)。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國2012年累計(jì)生產(chǎn)汽車1927.18萬輛，同比增長4.6%，銷售汽車1930.64萬輛，同比增長4.3%，產(chǎn)銷同比增長率較2011年分別提高了3.8和1.8個(gè)百分點(diǎn)。 隨著汽車逐年的增加，需要的停車位越來越多，然而泊位

17、卻是越來越小，停車的技術(shù)要求更高了。新司機(jī)不斷增加，刮蹭，碰撞等倒車事故越來越多，導(dǎo)致了很多人和財(cái)產(chǎn)損失，從而由倒車事故所引發(fā)的糾紛不斷增多，給很多人帶來了不便。然而我們又如何去避免這些問題呢?</p><p>　　“往后倒一點(diǎn)，再往后，打方向盤，在往左到一點(diǎn)，好，?！?。相信很多車主在大型停車場(chǎng)泊位時(shí)，都會(huì)遇到車輛保管員的提示。然而并不是每個(gè)地方都有人工指引的，有時(shí)候晚上回家比較晚一個(gè)人在哪里慢慢倒車，不小心很容

18、易磕磕碰碰，更有甚者，倒車時(shí)撞倒別人的車或人時(shí)就更麻煩了。如果有一種裝置能夠隨時(shí)讓車主“看到”汽車的后方場(chǎng)景，那么在倒車就能夠提示人們汽車后方是否有障礙物，同時(shí)讓車主知道離障礙物離汽車的大致距離，那樣車主在倒車時(shí)就能避免很多問題，也讓車主方便多了。</p><p>　　有鑒于此,出現(xiàn)了超聲波汽車倒車防撞雷達(dá)，它的出現(xiàn)就解決了倒車的很多問題。超聲波汽車倒車防撞雷達(dá)是一種人們用在汽車泊車的安全輔助裝置，它能在到危險(xiǎn)距

19、離時(shí)通過語音來提醒駕駛員，或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員在泊車時(shí)往往因看不到后方所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了后方視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。</p><p>　　1.2 汽車倒車防撞雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　由于倒車防撞雷達(dá)在實(shí)際中需求量大，實(shí)用性很強(qiáng)，經(jīng)過這些年的不斷發(fā)展，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的技術(shù)不斷改良，從結(jié)構(gòu)外觀上看是越來越

20、精美，功能更加多樣，價(jià)格越來越低了，倒車防撞雷達(dá)的產(chǎn)品都越來越成熟了。</p><p>　　第一代 倒車?yán)忍嵝?lt;/p><p>　　“倒車請(qǐng)注意”！這就是倒車?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在很多車都不在用了。司機(jī)只要掛上倒車檔，車上的喇叭就會(huì)響起，提醒車體周圍的人注意。從某種意義上說，它是提醒路人避讓，對(duì)司機(jī)并沒有直接的幫助，可以說并不是真正的倒車?yán)走_(dá)。</p><p>

21、　　第二代 轟鳴器提示</p><p>　　這就是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開始。倒車的時(shí)候，如果車后到危險(xiǎn)距離時(shí)，然后轟鳴器就會(huì)開始工作。通過轟鳴聲急促，來判斷車輛離障礙物距離的遠(yuǎn)近，聲音越急促，離障礙物越近。</p><p>　　第三 代數(shù)碼波段顯示</p><p>　　比第二代進(jìn)步很多，可以顯示車體后方與障礙物的具體距離。然后在通過顏色來判斷是否安全，綠色代表安全

22、距離，是指車體離障礙物離距離在80cm以上；黃色代表警告距離，是離障礙物的距離只有60cm到80cm；紅色代表危險(xiǎn)距離，是指車體離障礙物只有不足60cm的距離，必須要停止倒車了。</p><p>　　第四 代液晶熒屏顯示</p><p>　　這一代產(chǎn)品有一個(gè)是質(zhì)的飛躍，熒屏可以顯示出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。與第一代相比不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車，顯示器上就會(huì)出現(xiàn)一些圖形以及車輛周圍障礙物離車體的距

23、離。</p><p>　　第五 代魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)</p><p>　　魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)是把倒車?yán)走_(dá)、免提電話、后視鏡、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并且增加了語音功能，是目前市面上比較先進(jìn)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。</p><p>　　第六代 無線倒車?yán)走_(dá)</p><p>　　無線倒車?yán)走_(dá)，融無線連接、 倒車?yán)走_(dá)、彩色液晶顯示、BP

24、警示音、融合于一體。解決了車后雷達(dá)主機(jī)到車前儀表臺(tái)上顯示器布線問題，直接將車后主機(jī)和顯示器之間無線連接，方便快捷。</p><p>　　第七代 MP3倒車?yán)走_(dá)</p><p>　　MP3倒車?yán)走_(dá)是將倒車?yán)走_(dá)與車載MP3完美結(jié)合,使其具有倒車?yán)走_(dá)的功能和MP3的功能。當(dāng)進(jìn)入MP3播放時(shí)兩邊的色條停止顯示，數(shù)字屏顯示當(dāng)前MP3發(fā)射頻率；當(dāng)車進(jìn)入倒車狀態(tài)時(shí)，MP3播放就自動(dòng)停止，色條指示開啟，

25、數(shù)字屏就會(huì)顯示障礙物離車體的距離，屏幕進(jìn)入倒車指示狀態(tài)。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)是在第四代的基礎(chǔ)上結(jié)合了溫度測(cè)量，語音報(bào)警的功能而設(shè)計(jì)出來的。</p><p>　　1.3 本文的主要工作</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的超聲波倒車防撞雷達(dá)是用超聲波傳感器發(fā)射和接收超聲波測(cè)量距離，AT89C52單片機(jī)做處理器，處理數(shù)據(jù)并計(jì)算聲速及距離，ISD2560語音

26、芯片用于語音報(bào)警，DS1820芯片測(cè)量溫度，用LED數(shù)碼管顯示距離。</p><p>　　本文的主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:</p><p>　　(1) 簡述了超聲波倒車防撞雷達(dá)的意義，以及應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r。</p><p>　　(2) 簡述了汽車倒車防撞雷達(dá)的系統(tǒng)方案，基本組成，工作原理、誤差分析。</p><p>　　(3) 重點(diǎn)對(duì)汽車倒車

27、防撞雷達(dá)硬件部分進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。主要是對(duì)超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、語音報(bào)警電路、溫度測(cè)量電路，及顯示電路的分析與設(shè)計(jì)。</p><p>　　(4) 詳細(xì)的說明了系統(tǒng)軟件流程，關(guān)鍵部分還給出了流程圖和相關(guān)流程。</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)方案分析</p><p><b>　　2.1 方案的構(gòu)建</b></p><

28、;p>　　超聲波倒車防撞雷達(dá)系統(tǒng)（如圖2.1所示）由以下幾部分組成：控制系統(tǒng)部分、溫度測(cè)量部分、語音報(bào)警部分、測(cè)距部分和數(shù)據(jù)顯示部分組成。</p><p>　　各模塊所完成的具體功能如下：</p><p>　　(1) 測(cè)距系統(tǒng)模塊：由超聲波傳感器的發(fā)送模塊、接收模塊和控制系統(tǒng)共同完成測(cè)距功能。</p><p>　　(2) 控制系統(tǒng)模塊：本文以AT89C52單片

29、機(jī)為控制核心，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)各個(gè)接口電路進(jìn)行控制，發(fā)射脈沖，檢測(cè)到回波后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測(cè)出從超聲波發(fā)射到接收回波信號(hào)的時(shí)間差，從而測(cè)出距離。</p><p>　　(3) 溫度測(cè)量系統(tǒng)模塊：用DS1820芯片測(cè)出溫度，校正超聲波的速度，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。</p><p>　?。?) 語音報(bào)警系統(tǒng)模塊：到危險(xiǎn)距離用語音的方式提醒駕駛員</p><p>　　(5

30、) 數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)模塊：顯示到后方障礙物距離，以提醒駕駛員。</p><p>　　圖2.1 超聲波倒車防撞雷達(dá)系統(tǒng)</p><p><b>　　2.2 測(cè)距方式</b></p><p>　　選擇不同測(cè)距方式就會(huì)出現(xiàn)不同的精度和穩(wěn)定性，所以選擇合適的測(cè)距方式對(duì)測(cè)量結(jié)果很重要，目前汽車倒車防撞雷達(dá)使用的距離測(cè)量方式有激光測(cè)距、紅外線測(cè)距、CCD攝

31、象機(jī)和超聲波測(cè)距這幾種，每種都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，下面對(duì)它們各自的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析和比較。</p><p><b>　　(1) 激光測(cè)距</b></p><p>　　激光測(cè)距裝置也是一種光子雷達(dá)系統(tǒng)，它具有相干性好、高單色性、時(shí)間短、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，在很多領(lǐng)域都有了廣泛運(yùn)用。脈沖式激光測(cè)距的原理是：測(cè)距儀發(fā)射出的激光經(jīng)障礙物反射回來后被接收儀接收，測(cè)距儀記錄下這段時(shí)間差

32、，在由光在介質(zhì)中的傳播速度，可以計(jì)算出車體到障礙物的距離。相位式激光測(cè)距儀是利用無線電段的頻率，采用對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制后，測(cè)定調(diào)制光往返一次所產(chǎn)生的相位調(diào)制，再根據(jù)調(diào)制光的波長，換算出相位延遲所代表的距離。</p><p>　　由于激光雷達(dá)測(cè)距儀是在高速運(yùn)動(dòng)的車體中工作，環(huán)境振動(dòng)很大，將會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性、可靠性都提出了比較高的要求，同時(shí)其體積也受到了一定的限制，往往還要考慮省電、低價(jià)、對(duì)人眼安全等因素。目前，在汽車

33、上，激光雷達(dá)測(cè)距儀也有應(yīng)用。</p><p><b>　　(2) 紅外線測(cè)距</b></p><p>　　紅外線是我們?nèi)庋蹮o法看見的光，它波長比可見光光線要長，其波長為0.75～1000μm。有較強(qiáng)的穿透云霧的能力還有顯著的熱效應(yīng)。同時(shí)任何物體在任何的時(shí)候都會(huì)發(fā)出紅外線。紅外線測(cè)距是用車載傳感器通過發(fā)射紅外線并且接收障礙物物體反射回來的紅外線，在根據(jù)其信號(hào)的強(qiáng)弱以及波

34、長的不同，還有在分析時(shí)間差，這樣就可以知道障礙物物體與汽車的距離。但是因?yàn)槠洳ㄩL以及大小很難準(zhǔn)確分辯，所以紅外傳感器角度分辨率是很高的，然而距離分辨率低。該種測(cè)距儀主要應(yīng)用在軍用汽車上，是因紅外線人類肉眼感覺不到，具有極強(qiáng)的隱蔽性，同時(shí)夜間也同樣可以工作。但是,它比較容易受到光源和熱源影響。</p><p><b>　　(3) 超聲波測(cè)距</b></p><p>　　

35、超聲波一般指頻率在40KHz以上的機(jī)械波，具有穿透性較強(qiáng)、反射能力強(qiáng)、衰減小等特點(diǎn)，超聲波測(cè)距儀器一般由發(fā)射器、接收器和信號(hào)處理裝置三部分組成。工作時(shí)，超聲波發(fā)射器是會(huì)不斷發(fā)出一系列連續(xù)的脈沖，超聲波接收器則在接收到遇障礙物反射回來的反射波后，然后由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)的時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車與障礙物之間的距離。</p><p>　　超聲波在空氣中傳播的速度會(huì)受到濕度、溫度、大氣壓力等因素的影響，在這些

36、因素中，對(duì)速度的影響最大是溫度，而且環(huán)境的溫度經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化。經(jīng)過研究表明，聲速c與熱力學(xué)溫度θ的平方根成正比，超聲波的傳播速度會(huì)隨著溫度的升高而變大。0℃時(shí)空氣中聲速的實(shí)驗(yàn)值為331.45m/s，而空氣中聲速的近似表達(dá)式為：(m/s)，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，可以計(jì)算出車體與距障礙物的距離s，即: 。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。</p><p>　　超聲波測(cè)距儀原理比較簡單，容易掌握，在自身特性諧振點(diǎn)40KHz附

37、近可獲得較高的靈敏度；波束角、諧振帶寬可以通過制作工藝控制得很窄，有利于抗聲波干擾設(shè)計(jì)；不會(huì)受到無線電頻譜資源限制，易于抗電磁干擾設(shè)計(jì)；超聲波測(cè)距系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠、成本低、應(yīng)用前景好。但是在高速行駛的汽車上的應(yīng)用有一定局限性，這是因?yàn)槌暡ǖ膫鬏斔俣仁芴鞖庥绊戄^大，不同的天氣條件下傳播速度不一樣；另一方面是對(duì)于遠(yuǎn)距離的障礙物，由于反射波過于微弱，使得靈敏度下降。故超聲波測(cè)距常用于在短距離測(cè)距，最佳距離為4-5m，一般應(yīng)用在汽車倒車防撞系

38、統(tǒng)上。</p><p>　　通過對(duì)以上幾種測(cè)距方式的分析比較，可以看出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但是超聲波測(cè)距方式在短距和低速測(cè)量方面比上述其它幾種技術(shù)更具優(yōu)越性。而倒車防撞雷達(dá)符合這一特性，因此本設(shè)計(jì)采用超聲波測(cè)距方式。</p><p>　　2.3 超聲波測(cè)距誤差分析</p><p>　　根據(jù)超聲波測(cè)距公式:，超聲波在空氣中的速度與環(huán)境溫度近似為：(m/s)，可知測(cè)距的誤

39、差主要是由時(shí)間誤差、溫度誤差引起的。</p><p>　　2.3.1 溫度誤差</p><p>　　由于超聲波也是一種聲波。其聲速C與溫度有關(guān)。表2.2列出了幾種不同溫度下的聲速</p><p>　　表2.2 超聲波傳播速度與溫度關(guān)系</p><p>　　由上表可以看出溫度對(duì)超聲波傳播速度影響蠻大的，因此要精確測(cè)量與某個(gè)物體之間的距離時(shí)，

40、則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?lt;/p><p><b>　　溫度補(bǔ)償法方法簡介</b></p><p>　　由表2.2可以看出溫度與超聲波的傳播速度存在明顯的線性關(guān)系，本設(shè)計(jì)對(duì)以上數(shù)據(jù)采用一元線性回歸分析進(jìn)行擬合?？傻玫饺缦玛P(guān)系式C=0.607t+331.5式中C為超聲波傳播速度，T為溫度。當(dāng)溫度知道的情況下，通過該式就可以知道該溫度下超聲波的傳播速度了。用溫度去校

41、正超聲波的傳播速度，這就是溫度補(bǔ)償法。</p><p><b>　　可行性分析：</b></p><p>　　根據(jù)溫度與超聲波的傳播速度的線性關(guān)系，先由溫度傳感器測(cè)出溫度，然后在用測(cè)出的溫度帶入關(guān)系式c=0.607t+331.5，便找到了在該溫度下對(duì)應(yīng)的超聲波傳播速度C，再由便可以得出被測(cè)量距離。</p><p>　　設(shè)環(huán)境溫度為T0=25攝氏

42、度，此時(shí)超聲波傳播速度為C0=346.285m/s</p><p>　　測(cè)量5m的距離用時(shí)t1=14438.97us（取t1=14439us）</p><p>　　1 設(shè)數(shù)字溫度傳感器給出的溫度為T=24.5攝氏度,得出超聲波傳播速度為：C=345.9m/s速度誤差為：ΔV=－0.3m/s測(cè)量5m產(chǎn)生的距離誤差為：Δd=ΔV×t1=－4.3mm</p><p&

43、gt;　　2 設(shè)數(shù)字溫度傳感器給出的溫度為T=25.5攝氏度，得出超聲波傳播速度為：C=346.5m/s速度誤差為：ΔV=＋0.3m/s測(cè)量5m產(chǎn)生的距離誤差為：Δd=ΔV×t1=＋4.3mm</p><p>　　由以上可知溫度補(bǔ)償法測(cè)量出的距離精度高，可行強(qiáng)，使用方便。由此選擇這方案測(cè)距是理想方案。</p><p>　　2.3.2 時(shí)間誤差 </p><p

44、>　　當(dāng)要求測(cè)距的誤差小于1毫米時(shí)，假設(shè)已知在20℃室溫下的超聲波速度C=344m/s ，忽略聲速的傳播誤差。測(cè)距誤差s△t<(0.001/344) ≈0.000002907s 即2.907ms。 </p><p>　　如果在超聲波的傳播速度是正確的前提下，那么測(cè)量距離的傳播時(shí)間差值精度只要在達(dá)到微秒級(jí)，就能保證測(cè)距的誤差小于1毫米的誤差。使用的12MHz晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的89C52單片機(jī)定時(shí)器能方便的

45、計(jì)數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用89C52定時(shí)器能保證時(shí)間誤差在1mm的測(cè)量范圍內(nèi)。 </p><p>　　2.4 影響超聲波探測(cè)的因素</p><p>　　在圖2.3中，用超聲波傳感器中的發(fā)射探頭來發(fā)射超聲波，同時(shí)用另一個(gè)接收探頭接收到回波。一般采用超聲波頻率為40KHZ。根據(jù)以上原理，所算出的障礙物距離都是指障礙物到傳感器的距離。</p><p>　　圖2.3

46、 超聲波測(cè)距示意圖</p><p>　　傳感器發(fā)射超聲波的角度不同，對(duì)測(cè)量的結(jié)果也有不同的影響，圖2.4為常用傳感器的探測(cè)角度。</p><p>　　圖2.4 探測(cè)范圍</p><p>　　以上菱形區(qū)域就是發(fā)射超聲波的所覆蓋的區(qū)域，覆蓋區(qū)域之外的障礙物是不容易被探測(cè)到的，而覆蓋區(qū)域內(nèi)的障礙物是否能被探測(cè)到，則與下面的因素有關(guān)(見圖2.5示):</p>

47、<p>　　1） 從反射原理可知:反射角是等于入射角，所以反射面的角度的大小，決定了反射波是否能被傳感器捕捉到。垂直面是最理想測(cè)量。</p><p>　　2） 反射面的面積太小，會(huì)造成部分超聲波不會(huì)被反射回去。所以反射面的大小不同，也會(huì)影響反射波的強(qiáng)度。</p><p>　　3）超聲波也是會(huì)被障礙物吸收掉一部分，反射回去的只是其中一部分，而吸收多少，反射又是多少，則與障礙物的

48、材質(zhì)和表面處理相關(guān)。疏松、多孔的表面較易吸收超音波而導(dǎo)致反射效率較低，不易被偵測(cè)。</p><p>　　圖2.5 超聲波探測(cè)障礙物</p><p>　　4） 超聲波在空氣中的傳播也是會(huì)衰減的，所以在反射面、角度都是相同的話，那么距離越遠(yuǎn)，發(fā)射和反射的超聲波衰減越大，越不容易被測(cè)到。</p><p>　　5） 以上幾點(diǎn)簡單的說，就是:角度、大小、表面材質(zhì)和距離。以上

49、這些因素決定障礙物是否能被探測(cè)到。</p><p>　　根據(jù)以上原理可知，在下列環(huán)境下，易造成無法偵測(cè)及偵測(cè)不良的情況。</p><p>　?。?）鐵絲網(wǎng)，繩索類細(xì)小物體。</p><p>　?。?）草地行車或崎嶇不平路面。</p><p>　?。?）棉質(zhì)或表面易吸收聲波之物質(zhì)。</p><p>　　（4）傳感器表面附

50、著異物。</p><p>　?。?）障礙物為銳角反射體，錐狀物體。</p><p><b>　　第三章 硬件電路</b></p><p><b>　　3.1 器件說明</b></p><p>　　3.1.1 AT89C52單片機(jī)</p><p>　　AT89C52是一個(gè)

51、低電壓，高性能的CMOS位單片機(jī)，片內(nèi)含256 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和8kb的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，2個(gè)I／O口線，3個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口,片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路,同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM ，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作

52、并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C52具有語言簡潔、可移植性好、表達(dá)能力強(qiáng)、表達(dá)方式靈活、可進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、可以直接控制計(jì)算機(jī)硬件、生成代碼質(zhì)量高、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。器件采用的是ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)來生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用的8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元。 適用許多較復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>　　3.1.2 數(shù)字溫度傳感器 DS1

53、8B20</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用了一種低價(jià)格﹑數(shù)字化﹑高性能的溫度傳感器DS18B20用來采集溫度，DSl8B20是單線數(shù)字溫度傳感器是由DALLAS公司生產(chǎn)的，他具有獨(dú)特</p><p>　　圖3.1 DS18B20溫度傳感器</p><p>　　的單線總線接口方式。它體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、易與微處理器連結(jié)。它無需任何外圍硬件即可方便地進(jìn)行溫度測(cè)

54、量，與單片機(jī)交換信息僅需要一根I/O線。該數(shù)字溫度傳感器具有精度高（提供9—12位溫度讀數(shù)）﹑溫度測(cè)量快﹑操作簡單，測(cè)量溫度范圍為－55到125攝氏度，在－10到85攝氏度范圍內(nèi)精度為±0.5攝氏度等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　DS18B20的供電方式有兩種,外部電源和寄生供電。寄生供電就是從DQ數(shù)據(jù)獲取電源，采用這種方式供電時(shí)，需要V接地，這種供電方式可能使得DQ線沒有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，因此本文使用的是

55、第二種供電方式，即將V直接接外部電源（3～5.5V）。DSl8B20的管腳圖如下圖所示：DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出端，GND接地，V接高電平，同時(shí)接10k的上拉電阻以增加該I／O的驅(qū)動(dòng)能力。</p><p>　　3.1.3 超聲波傳感器</p><p>　　超聲波傳感器又叫超聲波探頭，習(xí)慣上也稱為超聲換能器（如圖3.2所示），它的功能是通過它發(fā)射超聲波和接收超聲波。超聲換能器的核心是其塑料外套或

56、者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料有許多種。如果晶片的大小，比如直徑和</p><p>　　圖3.2 超聲波換能器</p><p>　　厚度也各不相同，那么每個(gè)超聲波傳感器的性能都是不同的。在本設(shè)計(jì)中我們選用壓電式超聲波傳感器。它的探頭常用材料是壓電陶瓷和壓電晶體，往往是利用壓電材料的壓電效應(yīng)來進(jìn)行工作的。逆壓電效應(yīng)就是將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探

57、頭,然而利用正壓電效應(yīng)，將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可作為接收探頭。一般常用的超聲波傳感器有兩種：兼用型和專用型。專用型是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接收器用作接收超聲波；兼用型就是發(fā)送器和接收器是一體的傳感器，既可以發(fā)送超聲波，也可以接收超聲波。本設(shè)計(jì)選用的專用型的超聲波傳感器，其型號(hào)為TCT40-16T和TCT40-16R，其中40表示傳感器工作的中心頻率為40KHz,16表示傳感器的外徑為16mm，T和R分別表示發(fā)射器和接收器。</

58、p><p>　　3.1.4 ISD2560 語音芯片的結(jié)構(gòu)和引腳功能</p><p>　　ISD2560 共有三種封裝形式：32 引腳的TSOP 封裝，28 引腳的DIP 封裝和28引腳的SOIC 封裝。本設(shè)計(jì)選用SOIC 封裝，其引腳功能如下：</p><p>　　電源（VCCA，VCCD）：為了最大限度的減小噪聲，芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分

59、別引到外封裝上。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，并應(yīng)盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容則應(yīng)盡量靠近芯片。</p><p>　　地線（VSSA，VSSD）：由于芯片內(nèi)部使用不同的模擬和數(shù)字地線，因此，這兩腳最好通過低阻抗通路連接到地。</p><p>　　節(jié)電控制（PD）：該端拉高可使芯片停止工作而進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。</p><p>　　片選（CE）：該端變低且PD也為低

60、電平時(shí)，允許進(jìn)行錄、放操作。。</p><p>　　錄放模式（P/R）：該端狀態(tài)一般在CE的下降沿鎖存。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。錄音時(shí)，由地址端提供起始地址，直到錄音持續(xù)到CE或PD變高，或內(nèi)存溢出；如果是前一種情況，芯片將自動(dòng)在錄音結(jié)束處寫入EOM標(biāo)志。放音時(shí)，由地址端提供起始地址，放音持續(xù)到EOM標(biāo)志。如果CE一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音則會(huì)忽略EOM而繼續(xù)進(jìn)行下去，直到發(fā)生溢出為止。&l

61、t;/p><p>　　信息結(jié)尾標(biāo)志（EOM）：EOM標(biāo)志在錄音時(shí)由芯片自動(dòng)插入到該信息段的結(jié)尾。當(dāng)放音遇到EOM時(shí)，該端輸出低電平脈沖。另外，ISD2560芯片內(nèi)部會(huì)自動(dòng)檢測(cè)電源電壓以維護(hù)信息的完整性，當(dāng)電壓低于3.5Ｖ時(shí)，該端變低，此時(shí)芯片只能放音。在模式狀態(tài)下，可用來驅(qū)動(dòng)LED，以指示芯片當(dāng)前的工作狀態(tài)。  溢出標(biāo)志（OVF)：芯片處于存儲(chǔ)空間末尾時(shí)，該端輸出低電平脈沖以表示溢出，之后該端狀

62、態(tài)跟隨ＣＥ端的狀態(tài)，直到PD端變高。此外，該端還可用于級(jí)聯(lián)多個(gè)語音芯片來延長放音時(shí)間。</p><p>　　話筒輸入（MIC）：該端連至片內(nèi)前置放大器。片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路（AGC）可將增益控制在－１５～２４ｄＢ。外接話筒應(yīng)通過串聯(lián)電容耦合到該端。耦合電容值和該端的１０ｋΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。</p><p>　　話筒參考（MIC REF）：該端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以

63、差分形式連接話筒時(shí)，可減小噪聲，并提高共模抑制比。</p><p>　　自動(dòng)增益控制（AGC）：AGC可動(dòng)態(tài)調(diào)整前置增益以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，這樣在錄制變化很大的音量（從耳語到喧囂聲）時(shí)就能保持最小失真。響應(yīng)時(shí)間取決于該端內(nèi)置的5ｋΩ電阻和從該端到VSSA端所接電容的時(shí)間常數(shù)。釋放時(shí)間則取決于該端外接的并聯(lián)對(duì)地電容和電阻設(shè)定的時(shí)間常數(shù)。選用標(biāo)稱值分別為470ｋΩ和4.7μＦ的電阻、電容可以得到滿意的效果。

64、</p><p>　　模擬輸出(ANA OUT)：前置放大器輸出。其前置電壓增益取決于AGC端電平。</p><p>　　模擬輸入(ANA IN)：該端為芯片錄音信號(hào)輸入。對(duì)話筒輸入來說，ANA OUT端應(yīng)通過外接電容連至該端，該電容和本端的３ｋΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截止頻率。其它音源可通過交流耦合直接連至該端。</p><p>　　揚(yáng)聲器輸出（SP+、

65、SP-）：可驅(qū)動(dòng)16Ω以上的喇叭（內(nèi)存放音時(shí)功率為１２．２ｍＷ AUX IN放音時(shí)功率為５０ｍＷ）。單端輸出時(shí)必須在輸出端和喇叭間接耦合電容 而雙端輸出則不用電容就能將功率提高至４倍。 輔助輸入(AUX IN)：當(dāng)CE和P/R為高，不進(jìn)行放音或處入放音溢出狀態(tài)時(shí) 該端的輸入信號(hào)將通過內(nèi)部功放驅(qū)動(dòng)喇叭輸出端。當(dāng)多個(gè)ISD2560芯片級(jí)聯(lián)時(shí) 后級(jí)的喇叭輸出將通過該端連接到本級(jí)的輸出放大器。為防止噪聲 建議在存放內(nèi)存信息時(shí) 該端不要有

66、驅(qū)動(dòng)信號(hào)。</p><p>　　外部時(shí)鐘(XCLK)：該端內(nèi)部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。</p><p><b>　　3.2 硬件</b></p><p>　　3.2.1 硬件框圖</p><p>　　單片機(jī)AT89C52作為主控器，復(fù)位端接上電+按鈕復(fù)位電路。XTAL1和XTAL2接12MHZ晶振構(gòu)成的時(shí)鐘電路。P2

67、.0腳控制DS1820芯片并接收所測(cè)得的溫度數(shù)據(jù)。P2.1控制由超聲波傳感器 TCT40-16T組成的發(fā)射電路發(fā)射超聲波。超聲波信號(hào)碰到障礙物時(shí)信號(hào)就會(huì)立刻返回，傳感器，濾波電容，放大器，電壓比較器傳給單片機(jī)的INT0口一個(gè)低電平。P1.0-P1.7，P3.0-P3.1控制語音報(bào)警電路。P0.0-P0.7，P2.4-P2.7控制數(shù)碼管顯示電路。硬件框圖如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 硬件框圖&l

68、t;/p><p>　　3.2.2 時(shí)鐘電路</p><p>　　單片機(jī)各種功能部件能有條不紊地地工作，是因?yàn)楦鞑考际且詴r(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)。時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量影響單片機(jī)系統(tǒng)的</p><p>　　圖3.4 時(shí)鐘電路圖</p><p>　　穩(wěn)定性。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)方式主要有：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本文采用的是內(nèi)部時(shí)鐘

69、方式，其電路圖如圖3.4所示。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)由反相放大器構(gòu)成的震蕩電路，芯片上的XTAL1和XTAL2該高分別為震蕩電路的和輸出端。只要在這兩個(gè)引腳上跨接一個(gè)石英振蕩器Y1和微調(diào)電容C14和C16就構(gòu)成了內(nèi)部方式的振蕩器電路，由震蕩器產(chǎn)生自激振蕩，便構(gòu)成一個(gè)完整的震蕩信號(hào)發(fā)生器。電容的大小會(huì)影響振蕩的頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，使用溫度特性好的電容，可以提供溫度穩(wěn)定性。所以電容選擇很重要，本文的時(shí)鐘電路采用了所提供的22

70、pF電容可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器電路。</p><p>　　3.2.3 復(fù)位電路</p><p>　　復(fù)位電路是采用手動(dòng)按鍵電平來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位的。復(fù)位電平是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的其復(fù)位電路圖如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 復(fù)位電路圖</p><p>　　復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位、手動(dòng)按鍵復(fù)位和看

71、門狗電路復(fù)位三種方式。手動(dòng)復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端加一個(gè)高電平，一般采用一個(gè)按鍵接在RET端與電源V之間。因此，系統(tǒng)接通電源時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)上電復(fù)位后進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)問題時(shí)，可以人為按下復(fù)位按鍵，使V的+5V電平直接加到RST端，迫使單片機(jī)復(fù)位，本文就是采用手動(dòng)按鍵復(fù)位。</p><p>　　3.2.4 發(fā)射電路</p><p>　　超聲波發(fā)射電路原理圖如圖3.6所示。本設(shè)

72、計(jì)發(fā)射電路由74LS04反向器、超聲波發(fā)射換能器T等構(gòu)成，單片機(jī)用P2.1端口輸出的40kHz方波信號(hào)。其中一路信號(hào)經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另外一路信號(hào)經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極。本設(shè)計(jì)是用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，這樣可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端是采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，這樣可以提高驅(qū)動(dòng)能力。上拉電阻R17、R18有兩個(gè)作用，其一可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，其二

73、可以增加超聲波換能器的阻尼效果，自由振蕩的時(shí)間就縮短了。壓電式超聲波換能器能工作是利用壓電晶體的諧振來的。超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由一個(gè)共振板和兩個(gè)壓電晶片組成的。當(dāng)超聲波換能器的兩級(jí)外加脈沖信號(hào)的時(shí)候，如果外加脈沖信號(hào)的頻率和壓電晶片的固有振蕩頻率相同的時(shí)候，壓電晶片則會(huì)發(fā)生共振的，還將會(huì)帶動(dòng)共振板振動(dòng)來發(fā)生超聲波的，這樣的時(shí)候就會(huì)是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩級(jí)間并沒有外加電壓，那么當(dāng)共振板接收到超聲波的時(shí)候，就將會(huì)壓迫壓電晶片產(chǎn)生

74、振動(dòng)，就將會(huì)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這樣的時(shí)候就會(huì)成為超聲波接收換能器了。超聲波接</p><p>　　圖3.6 超聲波發(fā)射電路原理圖</p><p>　　3.2.5 接收電路</p><p>　　超聲波接收包括接收探頭，信號(hào)放大和波形變換電路三部分組成，超聲波接收探頭和發(fā)送探頭必須是相同的型號(hào)，否則可能導(dǎo)致接收效果不怎么好，也可能不能接收到。超聲波接收探頭接收到

75、超聲波的信號(hào)是非常弱，所以必須用放大電路放大，放大后的正弦波是不能被微處理器處理，這樣就必須經(jīng)過波形變換。這里我們用到了超聲波接收專用芯片CX20106。紅外線檢波接收的專用芯片就是該芯片來完成的，電視機(jī)紅外遙控接收器人們常就用此芯片。紅外遙控的載波頻率就是38kHz 與設(shè)計(jì)中測(cè)距超聲波頻率40kHz 是很接近的，所以往往可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路，超聲波接收頭是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。但這個(gè)電信號(hào)是很微弱，所以必須經(jīng)過放大，CX201

76、06芯片就有完成放大調(diào)制的功能。同時(shí)，CX20106芯片具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。內(nèi)部電路由前置放大器、自動(dòng)偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成。接收到的回波信號(hào)是先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，這樣就能將信號(hào)調(diào)整到合適的幅值；然后經(jīng)過帶通濾波器濾波就會(huì)得到有用信號(hào)，濾除了干擾信號(hào)；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)。當(dāng)CX</p><p>　　圖

77、3.7 超聲波接收電路</p><p>　　圖3.8 芯片CX20106</p><p>　　3.2.6 LED數(shù)字顯示部分</p><p>　　單片機(jī)用P2.1端口輸出超聲波所需的40KHz方波信號(hào)，在利用外中斷口檢測(cè)超聲波接收電路是否有返回信號(hào)，在輸出的返回信號(hào)，送入顯示電路。顯示電路采是用4位共陽LED數(shù)碼管，三極管，單片機(jī)構(gòu)成顯示部分。每個(gè)數(shù)碼管一個(gè)位

78、選線和8跟斷碼線，斷碼線連接數(shù)據(jù)線，控制顯示輸出數(shù)字或字符的字形代碼，而位選線是各個(gè)數(shù)碼管的公共端，通過控制接通電流，從而控制各個(gè)數(shù)碼管顯示或不顯示。根據(jù)連接方式不同分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，本文采用的是動(dòng)態(tài)顯示，是指一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管顯示，即每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管。動(dòng)態(tài)顯示時(shí)數(shù)碼顯示的亮度與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與導(dǎo)通時(shí)間和間隔時(shí)間比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)顯示穩(wěn)定、亮度提高。顯示電路如下圖3.8所示 &l

79、t;/p><p>　　圖3.8 單片機(jī)及顯示電路原理圖 </p><p>　　3.2.7 溫度測(cè)量電路設(shè)計(jì)</p><p>　　溫度不同時(shí)超聲波傳播速度也不同，由超聲波傳播速度C與環(huán)境溫度的關(guān)系有如下公式： (m/s)，所以溫度對(duì)超聲波傳播速度影響是很大的，溫度幾乎每變化1℃，聲波的速度變化就約為0.16m /s 。當(dāng)溫度從0℃變化到40℃時(shí)，就會(huì)有大約7

80、％ 的聲速變化，在超聲波測(cè)距中，超聲波的傳播速度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，所以為了獲得較精確的聲速，本文引入溫度補(bǔ)償是必要的。本設(shè)計(jì)采用DS1820芯片進(jìn)行測(cè)溫。然后通過不同的溫度找出對(duì)應(yīng)的傳播速度，在帶入公式，計(jì)算出距離。</p><p>　　實(shí)際測(cè)溫電路如圖3.9所示，圖中DS1820管腳2與單片機(jī)P2.0口相連，單片機(jī)通過它以串口數(shù)據(jù)傳誦方式讀取測(cè)溫結(jié)果。DS1820利用單線控制信號(hào)在總線上與單片機(jī)進(jìn)行通信。往往

81、會(huì)控制線連接一個(gè)上拉電阻，是因?yàn)樵O(shè)備是通過漏極開路端（2腳）連接在總線上的 </p><p>　　圖3.9 測(cè)溫電路</p><p>　　3.2.8 語音報(bào)警電路</p><p>　　本文的語音報(bào)警電路硬件主要由AT89C52單片機(jī)，ISD2560語音芯片，揚(yáng)聲器等器件構(gòu)成，如下圖3.10所示。由AT89C52單片機(jī)控制語音芯片ISD2560對(duì)聲音

82、的存儲(chǔ)和播放。單片機(jī)的P1口和P3.1、3.2引腳提供語音芯片ISD2560地址/模式輸入，通過P3.1和3.2，單片機(jī)可以配置ISD2560的操作模式。單片機(jī)的P3.3腳控制語音芯片ISD2560的錄/放模式選擇，低電平置ISD2560為錄音狀態(tài)，高電平置ISD2560為放音狀態(tài)。單片機(jī)的P3.5腳和ISD2560的節(jié)電控制輸入相連，單片機(jī)通過此腳可以控制芯片的開關(guān)。單片機(jī)的P3.6用于控制語音芯片的片選，低電平時(shí)選中芯片。由于ISD

83、2560是數(shù)?；旌系男酒虼藢?duì)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的處理是PCB設(shè)計(jì)需要著重考慮的問題。在芯片內(nèi)部使用不同的模擬地和數(shù)字地、模擬電源和數(shù)字電源，它們分別通過VSSA、VSSD、VCCA和VCCD引出。VSSA、VSSD兩引腳最好通過低阻抗通路連接到地平面；VCCA和VCCD最好也分別走線，并且應(yīng)盡可能在靠近供電端處的地方相連，電源腳的附件的去耦電容應(yīng)盡可能的靠近芯片。</p><p>　　圖3.10 語音報(bào)警部

84、分電路</p><p>　　超聲波倒車防撞雷達(dá)在其偵測(cè)區(qū)內(nèi)檢測(cè)到障礙物時(shí)，揚(yáng)聲器會(huì)根據(jù)車與障礙物的不同距離發(fā)出相應(yīng)報(bào)警聲。同時(shí)數(shù)碼管顯示相應(yīng)距離。這樣用戶可以從視覺，聽覺知道障礙物的距離。</p><p>　　障礙距離與報(bào)警器響應(yīng)方式：</p><p>　　1段：200cm時(shí)播出“請(qǐng)注意，后方200cm處有障礙物”</p><p>　　2段：

85、120cm時(shí)播出“請(qǐng)注意，后方120cm處有障礙物”</p><p>　　3段：70cm時(shí)播出“請(qǐng)注意，后方70cm處有障礙物”</p><p>　　4段：30cm時(shí)播出“停車，停車，停車”</p><p>　　第四章 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) </p><p><b>　　4.1 主程序</b></p><

86、;p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　該系統(tǒng)的主程序處于循環(huán)工作方式，當(dāng)汽車掛倒檔時(shí)，主程序開始調(diào)用測(cè)溫程序、發(fā)射子程序、中斷程序、并把測(cè)量結(jié)果用顯示子程序及報(bào)警程序表示出來。 主程序是單片機(jī)程序的主體，整個(gè)單

87、片機(jī)系統(tǒng)軟件的功能實(shí)現(xiàn)都是在其中完成的，在此過程中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。如圖4.1所示為系統(tǒng)的主程序流程。系統(tǒng)上電以后，首先對(duì)T0，各I/0口等進(jìn)行初始化編程。P1.3輸出啟動(dòng)信號(hào)，發(fā)射超聲波，同時(shí)使T0計(jì)數(shù)器開始記數(shù)。如果沒有收到回波信號(hào)，T0將溢出，同時(shí)顯示器將顯示錯(cuò)誤報(bào)警以說明沒有收到回波信號(hào)。如果收到回波信號(hào)，則INT0發(fā)出中斷請(qǐng)求，執(zhí)行中斷程序。計(jì)數(shù)器T0停止計(jì)數(shù)，CPU讀取T0計(jì)數(shù)值N并送存RAM。同時(shí)讀取溫度傳

88、感器DS1820的溫度。根據(jù)溫度的讀數(shù)及時(shí)間算出距離并啟動(dòng)報(bào)警及顯示電路。如圖4.1所示</p><p>　　4.2 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收程序</p><p>　　超聲波產(chǎn)生是通過單片機(jī)的P2.0端口發(fā)送超聲波信號(hào)頻率約40KHz的方波，脈沖寬度是12us左右，在同時(shí)把計(jì)數(shù)器的T0打開并開始進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波測(cè)距主程序是利用外中斷T0來檢測(cè)返回的超聲波信號(hào)，返回超聲波信號(hào)一旦接收到

89、（INT0引腳就會(huì)出現(xiàn)低電平），就立即進(jìn)入了中斷程序。進(jìn)入了該中斷后就要立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器T0，停止計(jì)時(shí)，就要把測(cè)距成功的標(biāo)志字賦值1。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)，還沒有檢測(cè)到超聲波的返回信號(hào)，則定時(shí)器T0就會(huì)溢出中斷，將外不中斷T0關(guān)閉，并且把測(cè)距成功的標(biāo)志字賦值2，用以表示此次測(cè)距不成功。如圖4.2所示。 </p><p>　　4.2 超聲波測(cè)距流程圖</p><p>　　4.2.1

90、 軟件產(chǎn)生40KHZ方波子程序</p><p>　　;----------------------------------------------------</p><p>　　;超聲波發(fā)生子程序（12MHz晶振38.5Hz）</p><p><b>　　NAME CS_T</b></p><p>　　?PR?CS_T

91、?CS_T SEG MENT CODE</p><p>　　PUBLIC CS_T</p><p>　　RSEG ?PR?CS_T?CS_T</p><p>　　CS_T: PUSH ACC</p><p>　　MOV TH0,#00H</p><p>　　MOV TL0,#00H</p&g

92、t;<p>　　MOV A,#4D</p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p>　　CS_T1: CPL P2.0</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><

93、p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p>

94、<p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZACC,CS_T1</p><p><b>　　POP ACC</b></p>

95、;<p><b>　　RET</b></p><p>　　END方波子程序中的_nop為空操作，目的是起到延時(shí)作用。nop的的個(gè)數(shù)越多延時(shí)越長，經(jīng)過測(cè)試此子程序中的nop個(gè)數(shù)剛好使單片機(jī)產(chǎn)生大約40KHZ的方波信號(hào)。</p><p>　　4.2.2 超聲波接收程序</p><p>　　void cs_r(void) interr

96、upt 0</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　ET0=0;</b></p><p><b>　　EX0=0;</b></p><p><b&g

97、t;　　testok=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3 實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算</p><p>　　if(1==testok)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　time=TH0;

98、</b></p><p>　　time=(time<<8)|TL0;</p><p><b>　　time*=c;</b></p><p>　　C=331.5+0.607*t</p><p>　　time/=20000;</p><p>　　dispram[0]=(ucha

99、r)(time % 10);</p><p><b>　　time/=10;</b></p><p>　　dispram[1]=(uchar)(time % 10);</p><p><b>　　time/=10;</b></p><p>　　dispram[2]=(uchar)(time % 10

100、);</p><p>　　dispram[3]=(uchar)(time/10);</p><p>　　if (0==dispram[3])</p><p>　　dispram[3]=17;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4.4 顯示程序</

101、b></p><p>　　四位共陽LED動(dòng)態(tài)掃描顯示程序</p><p>　　;P0為段碼口，P2為選口（高電平有效）</p><p>　　;參數(shù)為要顯示的字符串指針</p><p>　　;---------------------------------------------------</p><p>　　

102、NAME DISPLAY</p><p>　　?PR?_DISPLAY?DISPLAY SEGMENT CODE</p><p>　　?CO?_DISPLAY?DISPLAY SEGMENT DATA</p><p>　　EXTRN CODE (_DELAY)</p><p>　　PUBLIC _DISPLAY</p>

103、<p>　　RSEG ?CO?_DISPLAY?DISPLAY</p><p>　　?_DISPLAY?BYTE:</p><p>　　DISPBIT: DS 1</p><p>　　DISPNUM: DS 1</p><p>　　RSEG ?PR?_DISPLAY?DISPLAY</p><p>　　_D

104、ISPLAY: PUSH ACC</p><p><b>　　PUSH DPH</b></p><p><b>　　PUSH DPL</b></p><p><b>　　PUSH PSW</b></p><p>　　INC DISPNUM</p><p>

105、;　　MOV A,DISPNUM</p><p>　　CJNE A,#4D,DISP1</p><p>　　DISP1: JC DISP2</p><p>　　MOV DISPNUM,#00H</p><p>　　MOV DISPBIT,#0FEH</p><p>　　DISP2:MOV A,R1</p>

106、<p>　　ADD A,DISPNUM</p><p><b>　　MOV R0,A</b></p><p><b>　　MOV A,@R0</b></p><p>　　MOV DPTR,#DISPTABLE</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p>&l

107、t;p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　MOV A,DISPNUM</p><p>　　CJNE A,#2D,DISP3</p><p><b>　　CLR P0.7</b></p><p>　　DISP3:MOV P2,DISPBIT</p><

108、;p>　　MOV R6,#00H</p><p>　　MOV R7,#0AH</p><p>　　LCALL _DELAY</p><p>　　MOV P0,#0FFH</p><p>　　MOV P2,#0FFH</p><p>　　MOV A,DISPBIT</p><p><b

109、>　　RL A</b></p><p>　　MOV DISPBIT,A</p><p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　POP DPL</b></p><p><b>　　POP DPH</b></p><p

110、><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DISPTABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,</p><p>　　86H,8EH,0BFH,0FFH&

111、lt;/p><p>　　; “0”, “1”, “2”, “3”, “4”, “5”, “6”, “7”, “8”, “9”, “A”, “B”, “C”, “D”, “E”, “F”, “-”, “ ”</p><p><b>　　END</b></p><p>　　4.5  實(shí)現(xiàn)錄放音功能</p><p>&

112、lt;b>　　(1)錄音子程序</b></p><p>　　void record(void) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　Do</b></p><p><b>　　{</b></p><p>

113、;　　P2=p2&0xFC; //A8=A9=0</p><p>　　P0=p0&0x00; //起始地址為0</p><p>　　CE=0; //錄音開始，存放在地址0處</p><p><b>　　PD=0;</b></p><p><b>　　PR=0;<

114、;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　While(START); //開始鍵松開</p><p>　　StartFlag=0;</p><p>　　PR=1; //結(jié)束錄音</p><p>　　PD=1;

115、//進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　錄音時(shí),單片機(jī)通過P1 口線設(shè)置語音信息的起始地址,再使PR端 置低電平啟動(dòng)錄音,經(jīng)過一段延時(shí),單片機(jī)使PR端置高電平,即完成一段語音的錄制。同樣的方法可錄取第二段、第三段……。需要注意的是,錄音時(shí)間不能超過預(yù)先設(shè)定的每一段語音時(shí)間,本設(shè)計(jì)是將所有的語音信息錄入芯片中。</p>

116、<p>　　4.6 語音報(bào)警程序</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是語音報(bào)警，當(dāng)距離計(jì)算出來時(shí)會(huì)判斷是否為危險(xiǎn)距離，當(dāng)為危險(xiǎn)距離時(shí)就打開外部中斷，調(diào)用對(duì)應(yīng)的放音地址，啟動(dòng)放音程序，放音結(jié)束接著判斷是否為危險(xiǎn)距離。流程圖如4.3所示。</p><p><b>　　報(bào)警電路子程序</b></p><p>　　Void bao_co