畢業(yè)論文--汽車倒車測距儀

1、<p><b>　　汽車倒車測距儀</b></p><p><b>　　——超聲波測距</b></p><p>　　系 別： 汽車與電氣工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 機電一體化 </p><p>　　班 級： 08機電（1）

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　完成時間：2011年05月20日 </p><p>　　目

3、 錄</p><p><b>　　第1章 緒論6</b></p><p>　　1.1 超聲檢測發(fā)展綜述6</p><p>　　第2章 超聲波測距原理6</p><p>　　2.1 超聲波傳感器介紹7</p><p>　　2.1.1 超聲波傳感器特性8</p>

4、<p>　　2.2 超聲波檢測概述9</p><p>　　2.3 超聲測距原理及實現(xiàn) 9</p><p>　　第3章 單片機超聲波測距系統(tǒng)構想10</p><p>　　3.1 超聲波測距系統(tǒng)總體方案10</p><p>　　3.2 系統(tǒng)主要參數(shù)考慮11</p><p>　　3.2.1

5、 傳感器指向角11</p><p>　　3.2.2 測距儀的工作頻率12</p><p>　　3.2.3 聲速12</p><p>　　3.2.4 發(fā)射脈沖寬度12</p><p>　　3.2.5 測量盲區(qū)13</p><p>　　第4章 單片機倒車防撞報警系統(tǒng)各組成單元方案設計14</p&

6、gt;<p>　　4.1 發(fā)射接收電路方案設計14</p><p>　　4.2 顯示報警單元方案設計22</p><p>　　4.2.1 系統(tǒng)顯示電路設計22</p><p>　　4.2.2 系統(tǒng)報警電路設計23</p><p>　　4.3 單片機復位電路24</p><p>　　4.

7、4 時鐘電路25</p><p>　　4.5 穩(wěn)壓電源25</p><p>　　第5章 系統(tǒng)硬件及軟件實現(xiàn)27</p><p>　　5.1 單片機硬件介紹27</p><p>　　5.1.1 單片機AT89C51介紹27</p><p>　　5.1.2 8155芯片介紹28</p>

8、<p>　　5.1.3 74LS244芯片介紹29</p><p>　　5.1.4 74LS04芯片介紹 30</p><p>　　5.2 運算放大器31</p><p>　　5.3 探頭UCM介紹 33</p><p>　　5.4 系統(tǒng)軟件結構 34</p><p>　　5.4.1

9、主程序 34</p><p>　　5.4.2 顯示子程序和蜂鳴報警子程序 37</p><p>　　第6章 系統(tǒng)誤差分析及改進39</p><p>　　6.1 誤差產生原因分析39</p><p>　　6.1.1 溫度對超聲聲速的影響39</p><p>　　6.1.2 回波檢測對時間測量的影響4

10、0</p><p>　　6.1.3 超聲傳感器所加脈沖電壓對測量范圍和精度的影響40</p><p>　　6.2 針對誤差產生原因的系統(tǒng)改進方案41</p><p><b>　　參考文獻44</b></p><p><b>　　附表45</b></p><p>&

11、lt;b>　　致謝47</b></p><p>　　基于單片機汽車倒車測距儀的設計</p><p>　　摘要：隨著社會經濟的發(fā)展交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量在大副攀升。交通擁擠狀況也日趨嚴重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經濟損失，針對這種情況，設計一種響應快，可靠性高且較為經濟的汽車防撞預警系統(tǒng)勢在必行，超聲波測距法是最常見的一種距離測距方法，本文介紹

12、的就是利用超聲波測距法設計的一種倒車防撞報警系統(tǒng)。</p><p>　　論文的內容是基于AT89C51單片機倒車防撞系統(tǒng)的設計，主要是利用超聲波的特點和優(yōu)勢，將超聲波測距系統(tǒng)和AT89C51單片機結合于一體，設計出一種基于AT89C51單片機的倒車防撞報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用軟、硬件結合的方法，具有模塊化和多用化的特點。</p><p>　　論文概述了超聲波檢測的發(fā)展及基本原理，闡述了超聲波傳

13、感器的原理及特性。對于系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進行了討論，并且在介紹超聲波測距系統(tǒng)功能的基礎上，提出了系統(tǒng)的總體構成。通過多種發(fā)射接收電路設計方案比較，得出了最佳設計方案，并對系統(tǒng)各個設計單元的原理進行了介紹。對組成各系統(tǒng)電路的芯片進行了介紹，并闡述了它們的工作原理。論文介紹了系統(tǒng)的軟件結構，通過編程來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。最后，通過對系統(tǒng)的誤差分析，給出了系統(tǒng)的改進方案。</p><p>　　關鍵字：單片機 超聲波 AT

14、89C51</p><p>　　The design of car parking rangefinder</p><p>　　Abstract:With the development of social economy is booming and transportation in chief climb the number of cars. Traffic congestion

15、has become more and more serious, crash ongoing, caused the inevitable personal casualty and economic losses, in this kind of situation, design a kind of fast response, high reliability and cheaper the automotive anti-co

16、llision warning system imperative, ultrasonic ranging method is one of the most common distance method, this paper introduces rangefinder is using u</p><p>　　Paper based on AT89C51 is the content of the desi

17、gn of the system, tie-down reversing mainly using ultrasonic features and advantages, will ultrasonic ranging system and AT89C51 combining at an organic whole, design a kind of reversing based on AT89C51 collision-proof

18、alarm system. This system USES software and hardware of the method of combining, has the characteristics of modularization and multi-purpose change.</p><p>　　This paper summarizes the ultrasonic detection de

19、velopment and basic principle, this paper expounds the principle and characteristics of ultrasonic sensor. Some of the main parameters for system is discussed, and introduces the function of ultrasonic ranging system was

20、 put forward on the basis of the overall system formed. Through a variety of emission receiving circuit design scheme comparison, the conclusion of the best design scheme of system, and the principle of every design unit

21、 are introd</p><p>　　Key words: ultrasonic AT89C51 microcontroller</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　隨著社會經濟的發(fā)展,交通運輸業(yè)日益興旺，汽車的數(shù)量在大副攀升。交通擁擠狀況也日趨嚴重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經濟損

22、失，針對這種情況，設計一種響應快，可靠性高且較為經濟的汽車防撞報警系統(tǒng)勢在必行，超聲波測距法是最常見的一種距離測距方法，應用于汽車停車的前后左右防撞的近距離，低速狀況，以及在汽車倒車防撞報警系統(tǒng)中，超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦浴凵?，反射，干涉，衍射，散射。超聲波測距即是利用其反射特性，當車輛后退時，超聲波距離傳感器利用超聲波檢測車輛后方的障礙物位置，并利用指示燈及蜂鳴器把車輛到障礙物的距離及位置通知駕駛人

23、員，起到安全的作用。</p><p><b>　　超聲波檢測發(fā)展綜述</b></p><p>　　超聲波檢測技術作為無損檢測技術的重要手段之一，在其發(fā)展過程中起著重要的作用，它提供了評價固體材料的微觀組織及相關力學性能、檢測其微觀和宏觀不連續(xù)性的有效通用方法。</p><p>　　第2章 超聲波測距原理</p><p>

24、　　2.1超聲波傳感器介紹</p><p>　　超聲波由于其指向性強、能量消耗緩慢、傳播距離較遠等優(yōu)點，而經常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。超聲波測距主要應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，例如液位、井深、管道長度等場合。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在測控系統(tǒng)的研制上得到了廣泛應用。</p

25、><p>　　壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。探頭由壓電晶片、楔塊、接頭等組成，是超聲檢測中最常用的實現(xiàn)電能和聲能相互轉換的一種傳感器件，是超聲波檢測裝置的重要組成部分。</p><p>　　傳感器的主要組成部分是壓電晶片。當壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵后產生振動，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應。當超聲波作用于晶片時，晶片受迫振動引起的形變可轉換成相應的電信號，是正壓電效應。前者用于超聲波的

26、發(fā)射，后者即為超聲波的接收。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。</p><p>　　圖2.1壓電式超聲波傳感器結構圖</p><p>　　壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的，超聲波發(fā)生器內部結構如圖2.1所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板，當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電

27、極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉化為電信號，這時它就成為超聲波傳感器。</p><p>　　壓電陶瓷晶片有一個固定的諧振頻率，即中心頻率 f0。發(fā)射超聲波時，加在其上面的交變電壓的頻率要與它的固有諧振頻率一致。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。當所用壓電材料不變時，改變壓電陶瓷晶片的幾何尺寸，就可非常方便的改變其固有諧振頻率。利用這一特性可制成各種頻率的超聲傳感器。<

28、/p><p>　　超聲波傳感器的內部結構由壓電陶瓷晶片、錐形輻射喇叭、底座、引線、金屬殼及金屬網構成，其中，壓電陶瓷晶片是傳感器的核心，錐形輻射喇叭使發(fā)射和接收超聲波能量集中，并使傳感器有一定的指向角，金屬殼可防止外界力量對壓電陶瓷晶片及錐形輻射喇叭的損壞。金屬網也是起保護作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波。</p><p>　　2.1.1超聲波傳感器的特性</p><p&g

29、t;　　超聲波傳感器的基本特性有頻率特性和指向特性，這里以SZW-S40-12M 發(fā)射型超聲波傳感器為例進行說明。</p><p><b>　　一、頻率特性</b></p><p>　　圖2.2超聲發(fā)射傳感器頻率特性</p><p>　　圖 2.2是超聲波發(fā)射傳感器的頻率特性曲線。其中，f0＝40KHz 為超聲發(fā)射傳感器的中心頻率，在 f0處，

30、超聲發(fā)射傳感器所產生的超聲機械波最強，也就是說在 f0處所產生的超聲聲壓能級最高。而在 f0兩側，聲壓能級迅速衰減。因此，超聲波發(fā)射傳感器一定要使用非常接近中心頻率 f0的交流電壓來激勵。</p><p>　　另外，超聲波接收傳感器的頻率特性與發(fā)射傳感器的頻率特性類似。曲線在 f0處曲線最尖銳，輸出電信號的幅度最大，即在 f0處接收靈敏度最高。因此，超聲波接收傳感器具有很好的頻率選擇特性。超聲接收傳感器的頻率特性

31、曲線和輸出端外接電阻R 也有很大關系，如果 R 很大，頻率特性是尖銳共振的，并且在這個共振頻率上靈敏度很高。如果 R 較小，頻率特性變得光滑而具有較寬得帶寬，同時靈敏度也隨之降低。并且最大靈敏度向稍低的頻率移動。因此，超聲接收傳感器應與輸入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有較高得接收靈敏度。</p><p><b>　　二、指向特性</b></p><p>　　實際的

32、超聲波傳感器中的壓電晶片是一個小圓片，可以把表面上每個點看成一個振蕩源，輻射出一個半球面波（子波），這些子波沒有指向性。但離開超聲傳感器的空間某一點的聲壓是這些子波迭加的結果（衍射），卻有指向性。</p><p>　　2.2 超聲波檢測概述</p><p>　　超聲波是一種頻率超過 20kHz 的機械波。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦浴瓷?、折射、干涉、衍射、?/p>

33、射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點，可產生較大力量，并且在不同的媒質介面，超聲波的大部分能量會反射。</p><p>　　2.3 超聲波測距的原理及實現(xiàn)</p><p>　　超聲測距從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種。由于應用要求限定，在這里使用脈沖反射式，即利用超聲的反射特性。超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射傳感器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣

34、中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就停止計時。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為 C=340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(S)，即：</p><p>　　S=C*t/2=C*t0 （2-1）</p><p>　　其中，t0就是所謂的渡越時間。</p><

35、p>　　可以看出主要部分有： </p><p>　　(1) 供應電能的脈沖發(fā)生器（發(fā)射電路）；</p><p>　　(2) 使接收和發(fā)射隔離的開關部分；</p><p>　　(3) 轉換電能為聲能，且將聲能透射到介質中的發(fā)射傳感器；</p><p>　　(4) 接收反射聲能（回波）和轉換聲能為電信號的接收傳感器；</p>

36、<p>　　(5) 接收放大器，可以使微弱的回聲放大到一定幅度，并使回聲激發(fā)記錄設備；</p><p>　　(6) 記錄/控制設備，通?？刂瓢l(fā)射到傳感器中的電能，并控制聲能脈沖發(fā)射到記錄回波的時間，存儲所要求的數(shù)據(jù)，并將時間間隔轉換成距離。</p><p>　　在超聲波測量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多；頻率取得太高，在傳播的過程中衰減較大。故在超聲波測量中，常使用 4

37、0KHz 的超聲波。目前超聲波測量的距離一般為幾米到幾十米，是一種適合室內測量的方式。由于超聲波發(fā)射與接收器件具有固有的頻率特性，具有很高的抗干擾性能。</p><p>　　距離測量系統(tǒng)常用的頻率范圍為 25KHz～300KHz 的脈沖壓力波，發(fā)射和接收的傳感器有時共用一個，或者兩個是分開使用的。發(fā)射電路一般由振蕩和功放兩部分組成，負責向傳感器輸出一個有一定寬度的高壓脈沖串，并由傳感器轉換成聲能發(fā)射出去；接收放大

38、器用于放大回聲信號以便記錄，同時為了使它能接收具有一定頻帶寬度的短脈沖信號，接收放大器要有足夠的頻帶寬度；收/發(fā)隔離則使接收裝置避開強大的發(fā)射信號；記錄/控制部分啟動或關閉發(fā)射電路并記錄發(fā)射的瞬時及接收的瞬時，并將時差換算成距離讀數(shù)并加以顯示或記錄。</p><p>　　第3章 單片機超聲波測距構想</p><p>　　該超聲測距系統(tǒng)的應用背景是基于 DSP 的超聲信號檢測中的先期部分。因

39、此初步計劃是在室內小范圍的測距，限定在 4 米之內。本章從整體結構角度討論了測距系統(tǒng)的組成及一些系統(tǒng)主要參數(shù)。</p><p>　　3.1超聲波測距系統(tǒng)的總體方案</p><p>　　系統(tǒng)的設計及器件的選擇也正是在這個基礎上進行的，系統(tǒng)結構圖 3.1所 示</p><p>　　圖 3.1 超聲波測距硬件電路圖</p><p>　　電子市場上常

40、見的超聲探頭是收發(fā)分體式，一般頻率為 40KHz。如果需要更高頻率的超聲探頭，比如幾百赫茲或者幾兆赫茲的頻率，就需要到專業(yè)經營超聲產品的廠商去購買或者定制。鑒于有限的條件，擬選用的探頭是 40KHz 的超聲傳感器，有一支接收傳感器 SZW-R40-10P和一支發(fā)射傳感器SZW-S40-12M，其特性參數(shù)如表 3.1所示。</p><p>　　發(fā)射電路通常有調諧式和非調諧式。在調諧式電路中有調諧線圈（有時裝在探頭內

41、），諧振頻率由調諧電路的電感、電容決定，發(fā)射出的超聲脈沖頻帶較窄。在非調諧式電路中沒有調諧元件，發(fā)射出的超聲頻率主要由壓電晶片的固有參數(shù)決定，頻帶較寬。為了將一定頻率、幅度的交流電壓加到發(fā)射傳感器的兩端，使其振動發(fā)出超聲。</p><p>　　電路頻率的選擇應該滿足發(fā)射傳感器的固有頻率 40KHz，這樣才能使其工作在諧振頻率，達到最優(yōu)的特性。</p><p>　　表3.1傳感器特性參數(shù)&l

42、t;/p><p>　　發(fā)射部分的點脈沖電壓很高，但是由障礙物回波引起的壓電晶片產生的射頻電壓不過幾十毫伏，要對這樣小的信號進行處理就必須放大到一定的幅度。接收部分就是由三級放大電路，檢波電路及門限判別電路構成的，其中包括雜波抑制電路。最終達到對回波進行放大檢測，產生一個單片機能夠識別的中斷信號作為回波到達的標志。但是由于超聲傳感器固有特性，即盲區(qū)的存在，對于回波的接收和處理造成了相當程度的影響。</p>

43、<p>　　3.2系統(tǒng)主要參數(shù)考慮</p><p>　　系統(tǒng)的主要參數(shù)有傳感器的指向角、測距的工作頻率、聲速、脈沖寬度、測量盲區(qū)等，下面做介紹并闡述。</p><p>　　3.2.1 傳感器的指向角θ</p><p>　　傳感器的指向角是聲束半功率點的夾角，是影響測距的一個重要技術參數(shù)，它直接影響測量的分辨率。對圓片傳感器來說，它的大小與工作波長λ，傳感

44、器半徑 r 有關。</p><p>　　由(2π/λ)*r*sin(θ/2)=1.615 (3-1)</p><p>　　選 f0=40KHz 時，λ＝C/f0=8.5mm。當 f0選定后，指向角θ近似與傳感器半徑成反比。指向角θ愈小，空間分辨率愈高，則要求傳感器半徑 r 愈大。鑒于目前電子市場的壓電傳感片規(guī)格有限，為降低成本，在不降低空間分辨率的條件下，選用國產

45、現(xiàn)有壓電傳感器片最大半徑 r=6.3mm，故θ=2*arcsin(1.615λ/2*π*r)=75°。</p><p>　　3.2.2 測距儀的工作頻率</p><p>　　由文獻[5]知，空氣中超聲波的衰減系數(shù)為α=αaαs=Af2+Bf4。所以，空氣中超聲波的衰減對頻率很敏感，要求合理選擇超聲波頻率，一般在 40KHz 左右。太高頻率的超聲波在空氣中是無法傳播開去的。傳感器的

46、工作頻率是測距系統(tǒng)的主要技術參數(shù)，它直接影響超聲波的擴散和吸收損失，障礙物反射損失，背景噪聲，并直接決定傳感器的尺寸。</p><p>　　工作頻率的確定主要基于以下幾點考慮：</p><p>　　(1) 如果測距的能力要求很大，聲波傳播損失就相對增加，由于介質對聲波的吸收與聲波頻率的平方成正比，為減小聲波的傳播損失，就必須降低工作頻率。</p><p>　　(2)

47、 工作頻率越高，對相同尺寸的換能器來說，傳感器的方向性越尖銳，測量障礙物復雜表面越準，而且波長短，尺寸分辨率高，“細節(jié)”容易辨識清楚，因此從測量復雜障礙物表面和測量精度來看，工作頻率要求提高。</p><p>　　(3) 從傳感器設計角度看，工作頻率越低，傳感器尺寸就越大，制造和安裝就越困難。</p><p>　　綜上所述，由于本測距儀最大測量量程不大，因而選擇測距儀工作頻率在 40KHz

48、，定為 44KHz。這樣傳感器方向性尖銳，且避開了噪聲，提高了信噪比；雖然傳播損失相對低頻有所增加，但不會給發(fā)射和接收帶來困難。</p><p><b>　　3.2.3 聲速</b></p><p>　　由公式(2-1)，聲速的精確程度線性的決定了測距系統(tǒng)的測量精度。傳播介質中聲波的傳播速度隨溫度，雜質含量，和介質壓力的變化而變化。聲速隨溫度變化公式為</p&g

49、t;<p>　　V=331.4＋0.607T(m/s) (3-2) </p><p>　　式中，T 是溫度。由于該測距系統(tǒng)用于室內測量，且量程也不大，溫度可以看作定值。在常溫下，聲音在空氣中的傳播速度可依據(jù)上式計算出為 340 m/s。</p><p>　　3.2.4發(fā)射脈沖寬度</p><p>　　發(fā)射脈沖寬度決定

50、了測距儀的測量盲區(qū)，也影響測量精度，同時與信號的發(fā)射能量有關。根據(jù)資料，減小發(fā)射脈沖寬度，可以提高測量精度，減小測量盲區(qū)，但同時也減小了發(fā)射能量，對接收回波不利。但是根據(jù)實際的經驗，過寬的脈沖寬度會增加測量盲區(qū)，對接收回波及比較電路都造成一定困難。</p><p>　　在具體設計中，比較了 24μs (1 個 40KHz 脈沖方波)，120μs( 5 個 40KHz 脈沖方波)，240μs (10 個 40KHz

51、 脈沖方波)，720μs( 30 個 40KHz 脈沖方波)的發(fā)射脈沖寬度作為發(fā)射信號后的接收信號，最終選用 120μs (5 個 40KHz 脈沖方波)的發(fā)射脈沖寬度。此時，從接收回波信號幅度和測量盲區(qū)兩個方面來衡量比較適中。</p><p><b>　　3.2.5測量盲區(qū)</b></p><p>　　在以傳感器脈沖反射方式工作的情況下，電壓很高的發(fā)射電脈沖在激勵傳

52、感器的同時也進入接收部分。此時，在短時間內放大器的放大倍數(shù)會降低，甚至沒有放大作用，這種現(xiàn)象稱為阻塞。不同的檢測儀阻塞程度不一樣。根據(jù)阻塞區(qū)內的缺陷回波高度對缺陷進行定量評價會使結果偏低，有時甚至不能發(fā)現(xiàn)障礙物，這是需要注意的。由于發(fā)射聲脈沖自身有一定的寬度，加上放大器有阻塞問題，在靠近發(fā)射脈沖一段時間范圍內，所要求發(fā)現(xiàn)的缺陷往往不能被發(fā)現(xiàn)，這段距離，稱為盲區(qū)，具體分析如下：</p><p>　　當發(fā)射超聲波時，

53、發(fā)射信號雖然只維持一個極短時間，但停止施加發(fā)射信號后，探頭上還存在一定余振（由于機械慣性作用）。因此，在一段較長時間內，加在接收放大器輸入端的發(fā)射信號幅值仍具一定幅值高度，可以達到限幅電路的限幅電平 VM ；另一方面，接收探頭上接收到的各種反射信號卻遠比發(fā)射信號小，即使是離探頭較近的表面反射回來的信號，也達不到限幅電路的限幅電平。當反射面離探頭愈來愈遠，接收和發(fā)射信號相隔時間愈來愈長，其幅值也愈來愈小。在超聲波檢測中，接收信號的衰減總是

54、比發(fā)射信號余振衰減慢的多。為保證一定的信噪比，接收信號幅值需達到規(guī)定的閾值 Vm ，亦即接收信號的幅值必須大于這一閾值才能使接受放大器有輸入信號。</p><p>　　第4章 單片機倒車防撞報警系統(tǒng)各組成單元設計</p><p>　　該超聲波測距系統(tǒng)由超聲波發(fā)射與接收電路、單片機硬件接口電路、顯示報警電路組成，下面主要通過各個模塊的各種方案比較，確定設計的最終方案。該系統(tǒng)的核心部分采用性能

55、較好的AT89C51單片機。</p><p>　　4.1發(fā)射與接收電路的設計方案</p><p>　　超聲波發(fā)射與接收電路是整個系統(tǒng)的重要部分，因此確定一種好的設計方案關系整個系統(tǒng)的精確性和安全可靠性。本文通過多種方案比較，以達到最佳方案確定。</p><p><b>　　設計方案一：</b></p><p>　　由施密

56、特振蕩器和數(shù)字功放電路組成，由P1.0口發(fā)出的同步脈沖信號如圖4.1。它啟動振蕩器，輸出40KHz的高頻信號，經整形及功放電路，加至發(fā)射換能器，發(fā)出40kHz的超聲波。</p><p>　　電路主要由回波放大接收及比較控制電路組成，如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 接收控制及接口電路</p><p>　　初始，比較器A1同相端已經通過調整Rr，使其

57、電壓略高于2.5V。因此A1應輸出高電平，但由于D1相位作用，A1輸出低電平，即RS觸發(fā)器的=0，Q=1， =1，= 0。當P1.0發(fā)出啟動信號，在A點形成正脈沖，經N1反相，= 0，D1相位釋放，= 1，Q=0，= 1（正跳），T0計數(shù)器開始計數(shù)。脈沖過后，= 1，=1，Q=0，= 1?；夭ㄐ盘柦浄糯鬄V波，送至比較器A1的反相端，它是疊加在2.5V電壓上的交變40kHz的信號。它的前沿使A1輸出低電平。=0，= 1，Q=1，= 0（負

58、跳），即獲得負跳沿信號，CPU響應中斷，T0計數(shù)停，計數(shù)值N1送存RAM。</p><p>　　由于發(fā)射探頭和接收探頭都是平行放置且距離較近，發(fā)射探頭發(fā)射超聲波時，接收探頭會引起強烈的感應信號，因此必須將其隱去。當P1.0輸出啟動信號，主控同步脈沖加至比較器A2時，A2輸出一個遠大于2.5V的電壓，經過D2降壓后約為7.5V左右，加至A1同相端，又C2的延遲作用，A1同相端產生一定寬度和高度的方波，它的幅度和寬度

59、均大于發(fā)射串擾信號，A1輸出端即RS觸發(fā)器的端仍為高電平，這樣串擾信號將被隱去。這段時間稱為盲區(qū)，約2ms。</p><p><b>　　設計方案二:</b></p><p>　　40KHz的超聲波發(fā)送脈沖信號由單片機的P1.0口送出，發(fā)出一系列的脈沖群，每一個脈沖群的持續(xù)時間大約為0.5ms左右。信號經過三極管放大，再經過阻抗匹配電路即變壓器（變壓器輸入輸出比為1：

60、10）后，驅動超聲波發(fā)射頭，發(fā)射換能器兩端就加上了高電壓，內部的壓電晶片開始震動，經過壓電換能器將發(fā)出40kHz的脈沖超聲波。當超聲波遇到障礙物時就會產生反射波，發(fā)射波返回到超聲波傳感器上，盡管發(fā)射部分的脈沖電壓比較高，但是由回波引起的接受壓電晶片產生的射頻電壓幅度近距離有幾毫伏，遠距離還不到幾毫伏，由于在較遠距離的情況下，聲的回波很弱，因而轉換為電信號的幅值也很小，為此要求將信號放大6000倍左右。信號經過放大整形電路產生一個負脈沖信

61、號，使單片機產生中斷。</p><p>　　在接收端第一級，要求其放大倍數(shù)為了C945這62倍左右，所以選擇只三極管，達到了放大倍數(shù)。第二三級選用了一枚集成放大器NE5532，它集成了兩個放大器，可達到預定放大倍數(shù)。</p><p><b>　　設計方案三:</b></p><p><b>　　1、發(fā)射電路</b><

62、/p><p>　　發(fā)射電路由555多諧振蕩器和數(shù)字功率放大器組成。采用555 多諧振蕩器可以實現(xiàn)寬范圍占空比的調節(jié)，并且電路設計簡單占用面積小。如圖4.2所示，由單片機.P1.0口發(fā)出同步脈沖信號，該同步脈沖啟動多諧振蕩器，使其輸出20KHz的高頻電壓信號，經過整形及功放電路加至超聲波換能器探頭，根據(jù)逆壓電效應，產生振動頻率為20KHz 的超聲波。</p><p><b>　　2、接

63、收電路</b></p><p>　　接收電路主要由回波放大接收電路及比較電路組成。如圖4.3所示，首先調節(jié)可調電阻使比較器A1 同相端電位高于2.5V。由于D1輸出低電平， 而反相器N 輸出高電平，所以有RS 觸發(fā)器的=0，=1，Q=1，=0當P1.0發(fā)出啟動信號（如圖4.2中的（1）所示）經過微分電路形成的同步脈沖信號通過反相器N 的反相功能，=0，D1 箝位釋放=1，Q=0，=1（正跳變），T0

64、計數(shù)器開始記數(shù)，脈沖經過之后==1，Q=0，=1。 回波信號經過放大濾波送至比較器A1的反相端，它是疊加在2.5V上的頻率為20KHz的高頻電壓信號。如圖4.2中的（3）所示，其前上升沿使A1輸出低電平，=0，=1，Q=1，=0（負跳變）；即獲得負跳沿信號，CPU 響應中斷請求，使T0計數(shù)器停止計數(shù)，記數(shù)值N 送存RAM。</p><p>　　3、盲區(qū)干擾信號的消隱</p><p>　　通

65、常發(fā)射換能器和接收換能器都是平行放置且距離較近。當發(fā)射探頭發(fā)射超聲波時接收換能器接收到的第一個波是串擾直通波，也稱泄漏波它是近源的波束旁瓣或通過繞射由發(fā)射換能器直接到達接收換能器而造成的。因此，通常接收探頭會引起強烈的感應信號。所以必須將其隱去,當P1.0輸出啟動信息,同步脈沖加至比較器A2時，A2 輸出一遠大于2.5V 的電壓， 經D2降壓后大約等于7.5V，加至A1同相端，由于C1延遲作用，A1同相端將產生一定寬度和高度的方波，如圖

66、4.2中的（4）所示。它的寬度和幅度都大于發(fā)射串擾信號，A1 輸出端即RS觸發(fā)器S端仍為高電平，這樣串擾信號將被隱去，這段時間稱為盲區(qū)，約2毫秒。</p><p>　　圖4.2 測距脈沖圖</p><p>　　圖4.3 超聲波回波接收電路</p><p><b>　　設計方案四:</b></p><p><b&g

67、t;　　1、發(fā)射電路</b></p><p>　　發(fā)射電路由脈沖產生電路和發(fā)射電路組成。脈沖產生電路的主要任務是產生40KHz 脈沖電壓。它由與非門和電阻電容構成振蕩電路，由單片機P1.1 口控制其是否工作。其電路圖如圖1所示。脈沖產生電路的輸出電壓經脈沖變壓器升壓后輸出到超聲傳感器。其中，脈沖變壓器對脈沖電壓變換值的大小直接影響測距范圍，應盡量提供脈沖變壓器副邊電壓幅值。</p>&l

68、t;p><b>　　2、接收電路</b></p><p>　　接收電路的主要任務是檢測回波，并向單片機發(fā)出中斷以停止計時。接收電路設計的好壞直接影響超聲波在空氣中傳播時間的測量。接收部分電路由檢波電路、濾波放大電路和整形電路組成。其電路如圖4.5所示。圖4.5 中，R11、R12、C13、C14、R15 和運算放大器Amp1A 組成了一級濾波放大電路；R21、R22、C23、C24、R

69、25 和運算放大器Amp1B 組成了二級濾波放大電路。</p><p>　　圖4.4 發(fā)射部分電路</p><p>　　圖4.5 一次和二次濾波放大電路</p><p>　　發(fā)射接收電路中應考慮的各種問題：</p><p>　　發(fā)射波形如圖 4.6，傳感器的振蕩波形要經過一段時間才能達到穩(wěn)定狀態(tài)，理論上信號的幅度時指數(shù)上升的，Q 各周期后達

70、到滿幅度的 95%，1.5Q 個周期后達到 99%。為提高傳感器的靈敏度，Q 值一般不能太低，為使傳感器充分振蕩起來，發(fā)射脈寬要求不能小于 Q 個振蕩周期，才能使發(fā)射幅度基本達到最大。考慮到測量“盲區(qū)”，這里選擇脈寬為 120μs，包含 5 個調制的 44KHz 的方波信號。</p><p>　　圖 4.6 發(fā)射波形</p><p>　　由文獻[3]知，測距儀的發(fā)射波形如圖 4.6，在規(guī)定

71、時刻將一持續(xù)時間為τ的正弦波加到傳感器上，然后關閉發(fā)射電路，打開接收通道，接收來自障礙物的反射波。 </p><p>　　傳感器發(fā)射電壓大小主要取決于發(fā)射信號損失及接收機的靈敏度，綜合各種損耗的因素，包括往返傳播損失，聲波傳輸損失，聲波反射損失，環(huán)境噪聲損失，接收預放大單元的作用是對有用的信號進行放大，并抑制其它的噪聲和干擾，從而達到最大信噪比，以利檢測單元的正確檢測。</p><p>　

72、　如何達到信號的最佳接收關系整個系統(tǒng)的準確性和安全性，所以也應考慮到影響接收信號的各方面問題。在傳感器接收到的信號中，除了障礙物反射的回波外，總混有雜波和干擾脈沖等環(huán)境噪聲。室內環(huán)境中噪聲主要集中在低頻段，遠離回波信號頻率，因此系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)主要有接收機的內部噪聲決定，其功率譜寬度遠大于接收機的通頻帶。我們可以近似的將其作為白噪聲處理，根據(jù)已有知識，輸入為已知信號加白噪聲的條件下，匹配濾波器的輸出信噪比最大。匹配 濾波器具有以下特

73、點：</p><p>　　(1) 輸出最大信噪比與信號波形無關</p><p>　　(2) 匹配濾波器對信號的幅度和時延具有適應性，即對只有幅度和出現(xiàn)時間不同的信號，它們的匹配濾波器是相同的。</p><p>　　(3) 匹配濾波器與相關接收和相關器具有等效性。</p><p>　　實際上很難得到精確的匹配濾波器，由于單個射頻脈沖的頻譜是連續(xù)

74、的，用普通的窄帶濾波器就能把其主峰部分(w 附近)濾波出來，適當?shù)倪x擇濾波器的通帶寬度就能取得與匹配濾波器相差不多的效果。</p><p>　　圖 4.7 信號放大器原理圖</p><p>　　接收放大器的作用是放大有用信號，并抑止其它噪聲與干擾，從而達到最大的信噪比，以利于檢測電路的正確檢測。放大器組成框圖如圖 4.7，采用三級放大電路。前置放大主要起阻抗匹配的作用，使輸入信號功率最大。

75、帶通放大器選擇最佳時間帶寬積，以達到匹配濾波的效果。模擬開關起收發(fā)隔離的作用。在測量近距離時，模擬開關閉合，發(fā)射信號可以進入接收通道；測量遠距離時，模擬開關斷開，發(fā)射信號不可以進入接收通道。程控放大器分為 2 檔，分別放大 10 倍和 100 倍，由控制端 A1，A0 控制。</p><p>　　綜合以上四種方案比較，最后確定超聲波發(fā)射接收電路如圖4.8所示。該電路簡單實用，通過兩極放大，增強接收信號，比較適合本

76、設計需要。</p><p>　　測距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用壓電陶瓷傳感器，他的工作電壓是40kHZ的脈沖信號，前方測距電路的輸入端接單片機P1.0端口，單片機執(zhí)行程序后，在P1.0端口輸出一個40kHZ的脈沖信號，經過三極管T放大，驅動超聲波發(fā)射頭UCM40T，發(fā)出40kHZ的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射200μs。右側和左側測距電路的輸入端分別接P1.1和P1.2端口，原理和前方測距相同。</p>&

77、lt;p>　　圖4.8基于AT89C51單片機的超聲波測距系統(tǒng)發(fā)射接收電路</p><p>　　由AT89C51單片機編程，執(zhí)行程序后P1.0 口產生40KHZ的脈沖信號，經三極管放大后來驅動超聲波發(fā)射探頭UCM40T，產生超聲波。接收頭采用和發(fā)射頭配對的UCM40R，將超聲波調制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?，經運算放大器兩級放大后加至IC2。IC2是帶有鎖定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567，內部的壓控振蕩器的中心頻率

78、f0=1/1.1R8C3,電容C4 決定其鎖定帶寬。調解R8在發(fā)射的載頻上，則LM567輸入信號大于25mv，輸出端8腳由高電平越變?yōu)榈碗娖剑鳛橹袛嗾埱笮盘?，送至單片機處理。</p><p>　　在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內部的定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產生一個負跳變，在INTO或INT1端產生一個中斷請求信號，單片機響應外部

79、中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。</p><p>　　發(fā)射電路電路圖如圖4.9所示：</p><p>　　圖4.9系統(tǒng)發(fā)射電路</p><p>　　此電路由一個9V的電源,R1=3.6K歐,R2=360歐,三極管T一個,激勵換能器T40-16一個。</p><p>　　其流程圖如圖4.10所示：</p>

80、<p><b>　　圖4.10流程圖</b></p><p>　　發(fā)射電路原理：當單片機AT89C51,通過P1.0這個I/O口,發(fā)送一系列的脈沖,經過三極管T進行放大,從而使T40-16這個激勵換能器發(fā)射出超聲波。</p><p>　　接收電路如4.11所示：</p><p>　　圖4.11接收電路圖</p><

81、p><b>　　其原理框圖如下：</b></p><p>　　圖4.12 原理框圖</p><p>　　此系統(tǒng)為了全方位測距，故有左、右、中三個測距電路，其電路都相同。</p><p>　　4.2 顯示報警單元方案設計</p><p>　　顯示報警單元是經過超聲波發(fā)射接收電路及單片機AT89C51處理后把信號轉化為

82、人為可以知覺的數(shù)字顯示和報警響應，以進一步避免事故發(fā)生。顯示報警電路由顯示和報警兩部分電路組成，主要實現(xiàn)在出現(xiàn)緊急情況下的顯示報警功能，以此提醒駕駛員。</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)顯示電路設計</p><p>　　顯示器是一個典型的輸出設備，而且其應用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結構類型不同而已。最簡單的顯示器可以使LED 發(fā)光二極管，給出一

83、個簡單的開關量信息，而復雜的較完整的顯示器應該是 CRT監(jiān)視器或者屏幕較大的 LCD 液晶屏。綜合課題的實際要求以及考慮單片機的接口資源，采用串行方式顯示的 LED 驅動輸出設備。由于全程顯示的距離范圍在 4 米之內，用 3 個 LED 數(shù)碼管表示距離的 cm數(shù)值。</p><p>　　在單片機應用系統(tǒng)中，發(fā)光二極管LED顯示器常用兩種驅動方式：靜態(tài)顯示驅動和動態(tài)顯示驅動。所謂靜態(tài)顯示驅動，就是給要點亮的LED通

84、以恒定的電流，即每一位LED顯示器各引腳都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口。單片機只需要把要顯示的字形段碼發(fā)送到接口電路并保持不變即可，如果要顯示新的數(shù)據(jù)，再發(fā)送新的字形段碼。因此，使用這種方法單片機中CPU開銷小，但這種驅動方法需要寄存器、譯碼器等硬件設備。本設計選用8155芯片作為單片機應用系統(tǒng)擴展的I/O口。8155的PA口作為LED的字形輸出口，為提高顯示亮度，采用8路反相驅動器74LS244驅動；PC口作為LED的位選控制

85、口，采用共陽極的LED顯示器，由于8段全亮時位控線的驅動電流較大，采用6路反相驅動器74LS06以提高驅動能力。</p><p>　　圖4.13系統(tǒng)顯示電路</p><p>　　4.2.2系統(tǒng)報警電路設計</p><p>　　系統(tǒng)報警電路由一個運算放大器、一個發(fā)光二極管和一個喇叭組成。R25的阻值為1K，R26的阻值為10K。對于二級運算放大,都采用F007芯片.兩

86、級放大電路均是負反饋接法,即反相比例運算電路.而反相比例運算電路中,輸入信號從反相輸入端輸入,同相輸入端接地.根據(jù)“虛短”和“虛斷”的特點，即u_=u+,i_=i+=0.可得u+=0.而所謂“虛短”是由于理想集成運放Au0。所以可以認為兩個輸入端之間的差模電壓近似為零，即Uid=u_=u+0.即u_=u+,而u0具有一定值。由于兩個輸入端間的電壓為零，而又不是短路，故稱為“虛短”。而“虛斷”是由于理想集成運放的輸入電阻Rid，故可以認為

87、輸入端不取電流，即i_=i+0.這樣，輸入端相當于斷路，而又不是斷開，稱為“虛斷”。而電路中，反相輸入端與地端等電位，但又不是真正接地，這種情況稱為“虛地”。</p><p>　　所以iI=,iF==，因為i_=0,iI=if,則可得u0=-uI.故可將信號進行放大。</p><p>　　圖4.14 系統(tǒng)報警電路</p><p>　　當單片機AT89C51通過P1.

88、0，P1.1，P1.2三個I/O口，發(fā)射出超聲波的信號，即輸出一個高電平給這三個I/O口，大約5V的電壓，同時單片機計數(shù)器T0開始計時。則信號經過三極管T1，T2，T3進行放大。使電流達到T40-16的工作電流，從而發(fā)射出超聲波。</p><p>　　當T40-16發(fā)射出去的超聲波遇到障礙物時會被反射回來，這時接收器R40-16便會將反射回來的超聲波接收，并轉換成電信號，經過運算放大器的兩極放大，將信號送給LM5

89、67的輸入端，當LM567的輸入端電流大于25mA時，其8號輸出引腳會產生一個信號，使得單片機AT89C51產生一個中斷。這樣，計數(shù)器便停止計數(shù)。單片機把計得的時間差進行運算，根據(jù)S=170*t這個公式來計算車與障礙物的距離，并把運算結果以十進制的方式送到七段LED顯示電路去顯示。如果距離小于0.5m，則單片機AT89C51便給P1.5口一個信號，使得報警電路工作，實現(xiàn)報警。</p><p>　　4.3單片機復位

90、電路</p><p>　　在單片機應用系統(tǒng)工作時，除了進入系統(tǒng)正常的初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵以重新啟動。所以，系統(tǒng)的復位電路必須準確、可靠地工作。</p><p>　　單片機的復位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的RST引腳上出現(xiàn)24個時鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復位。為了保證應用系統(tǒng)可靠

91、地復位，在設計復位電路時，通常使RST保持高電平。只要RST保持高電平，則單片機就循環(huán)復位。</p><p>　　單片機復位電路通常采用以下幾種方式：</p><p><b>　　a、上電自動復位</b></p><p>　　在通電瞬間，由于R·C電路充電過程中，RST端出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機復位。</p><p

92、>　　圖4.15上電復位電路</p><p><b>　　b、按鍵電平復位</b></p><p>　　通過使復位端經電阻與VCC電源接通而實現(xiàn)的。</p><p><b>　　c、系統(tǒng)復位</b></p><p>　　在實際應用系統(tǒng)中，為了保證復位電路可靠工作，常將RC電路接施密特電路后再接

93、入單片機復位端和外圍電路復位端。這特別適合于應用現(xiàn)場干擾大、電壓波動大的工作環(huán)境，并且，當系統(tǒng)有多個復位端時，能保證可靠地同步復位。</p><p>　　考慮本設計結構簡單，干擾小，故采用上電自動復位。</p><p><b>　　4.4時鐘電路</b></p><p>　　時鐘電路用于產生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同

94、步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在惟一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作 。該時鐘電路由兩個電容和一個晶體振蕩器組成。X1是接外部晶體管的一個引腳。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。輸出端為引腳X2，在芯片的外部通過這兩個引腳接晶體振蕩器和微調電容，形成反饋電路，構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。</p><p><b>　　圖4.16晶振電路</b&g

95、t;</p><p>　　電路中的C1和C2一般取30PF左右，而晶體振蕩器的頻率范圍通常是1.2～12MHz，而電路中采用6MHz，晶體振蕩器的頻率越高，振蕩頻率就越高。</p><p><b>　　4.5穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　大部分的電子電路與電子設備都需要有一個穩(wěn)定的直流電源提供能量，而且對于我們通常所接觸的控制器而言，一

96、般都是利用電網提供的交流電源，經過整流、濾波、穩(wěn)壓后，濾去其不穩(wěn)定的脈動、干擾成分，提供一個穩(wěn)定的直流電壓，來使電子電路與電子設備保持正常的工作。并且，我們目前絕大部分電子電路與電子設備都是使用線性電源，即通過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后提供穩(wěn)定的直流電壓給電子電路及芯片工作的。固定式三端穩(wěn)壓電源(7805)是由輸出腳Vo,輸入腳Vi和接地腳GND組成,它的穩(wěn)壓值為+5V,它屬于CW78xx系列的穩(wěn)壓器,輸入端接電容可以進一步的濾波,輸出端

97、也要接電容可以改善負載的瞬間影響,此電路的穩(wěn)定性也比較好。由于固定式三端穩(wěn)壓電源（7805）的輸出電流有1.5A，而本次設計電路電流在1A到2A之間，考慮到電路的一般余量在2倍到3倍左右。故本次設計電源電路需要采用擴流電路，如圖4-17。</p><p><b>　　圖 4-17</b></p><p>　　采用外接PNP型大功率管的方法，這是一種最基本的擴展電流電路

98、，擴展的輸出電流取決于外接功率管的電流負載量，電路中的R1是VT的偏置電阻，為VT1提壓導通時的基極偏壓，VT與集成穩(wěn)壓器內電路中的NPN型調整管組成復合管，設Ir為流過電阻R1中的電流，Ic為流過外接調整管的集電極電流，Td為7805的靜態(tài)工作電流，這時7805的輸出電流為Ioxx，可表示為式中為VT的電流放大系數(shù)，穩(wěn)壓擴展后的輸出電流Io可表示為。因為7805的的最大輸出電流為1.5A，當Io取1.5A時，則穩(wěn)壓器的擴展后的輸出電流

99、為3A，加一只二極管VD與R1并聯(lián)，把外接整流管的VT1的發(fā)射結電阻限制在0.7V以內，當輸出電流超過額定植時，保護電阻R2上的壓降增大，必然會使VT1的Vbe減小，從而使VT1的輸出電流減小，以至不導通，這樣便達到了保護外接管的目的。電路中的VT1可選用3CD6等PNP型硅低頻大功率管。</p><p>　　第5章 系統(tǒng)硬件及軟件實現(xiàn)</p><p>　　5.1 單片機硬件介紹</

100、p><p>　　5.1.1單片機 AT89C51介紹</p><p>　　AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含4kB的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內置功能強大的微型計算機的AT8

101、9C51提供了高性價比的解決方案。    AT89C51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。</p><

102、p>　　I/O 端口的編程實際上就是根據(jù)應用電路的具體功能和要求對 I/O 寄存器進行編程。具體步驟如下：</p><p>　　(1) 根據(jù)實際電路的要求，選擇要使用哪些 I/O 端口，用 EQU 偽指令定義其相應的寄存器；</p><p>　　(2) 初始化端口的數(shù)據(jù)輸出寄存器，應避免端口作為輸出時的開始階段出現(xiàn)不確定狀態(tài)，影響外圍電路正常工作；</p><p&

103、gt;　　(3) 根據(jù)外圍電路功能，確定 I/O 端口的方向，初始化端口的數(shù)據(jù)方向寄存器。對于用作輸入的端口可以不考慮方向初始化，因為 I/O 的復位缺省值為輸入；</p><p>　　(4) 用作輸入的 I/O 管腳，如需上拉，再通過輸入上拉使能寄存器為其內部配置上拉電阻；</p><p>　　(5) 最后對 I/O 端口進行輸出(寫數(shù)據(jù)輸出寄存器)和輸入(讀端口)編程，完成對外圍電路的

104、相應功能。</p><p>　　圖5.1 AT89C51單片機芯片</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)設計要求，各接口功能如下：</p><p>　　P1.0: 產生輸出一個40KHZ的脈沖信號。（用于前方測距電路）</p><p>　　P1.1: 產生輸出一個40KHZ的脈沖信號。（用于右側測距電路）</p><p>　　

105、P1.2: 產生輸出一個40KHZ的脈沖信號。（用于左側測距電路）</p><p>　　INT0: 產生中斷請求，接前方測距電路。</p><p>　　INT1: 產生中斷請求，接前方測距電路。</p><p>　　P1.3: 接ICA3輸入端，用于中斷優(yōu)先級的判斷。</p><p>　　P1.4: 接ICA3輸入端，用于中斷優(yōu)先級的判斷。&

106、lt;/p><p>　　P0.0: 用于顯示輸出，接顯示器。</p><p>　　P0.1: 用于顯示輸出，接顯示器。</p><p>　　P0.2: 用于顯示輸出，接顯示器。</p><p>　　P0.3: 用于顯示輸出，接顯示器。</p><p>　　P0.4: 用于顯示輸出，接顯示器。</p><

107、p>　　P0.5: 用于顯示輸出，接顯示器。</p><p>　　P0.6: 用于顯示輸出，接顯示器。</p><p>　　P0.7: 用于顯示輸出，接顯示器。</p><p>　　P2.7: 接報警電路</p><p>　　P2.0: 接報警電路</p><p>　　P2.1: 接報警電路</p>

108、<p>　　XTAL1：接外部晶振的一個引腳。在單片機內部，它是一反相放大器輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。它采用外部振蕩器時，些引腳應接地。</p><p>　　XTAL2：接外部晶振的一個引腳。在片內接至振蕩器的反相放大器輸出端和內部時鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。</p><p>　　RST：AT89C51 的復位信號輸入引腳，高電

109、位工作，當要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間，AT89C51 便能完成系統(tǒng)復位的各項工作，使得內部特殊功能寄存器的內容均被設成已知狀態(tài)。</p><p><b>　　8155芯片介紹</b></p><p>　　圖5.2 8155芯片</p><p><b>　　8155引腳功能：</b&