汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 通信工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p

3、><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)條件的不斷提升，人們的生活水平也不斷提高。基本上每家都會(huì)有一輛自己的小汽車，然而不是每家人都有很好的駕車技術(shù)。這樣交通事故發(fā)生的頻率也在增加。為了避免追尾事故，減少事故傷害，汽車自身必須有安裝配置方面的設(shè)備。隨之，汽車后視系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生了。</p><p>　　該系統(tǒng)是以AT89S52單片機(jī)為控制核心，使用時(shí)間差檢測(cè)進(jìn)行測(cè)距，從而實(shí)現(xiàn)汽車安全倒車目的。此外還包括超聲波發(fā)射

4、電路，超聲波接收電路，數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)等硬件部分。軟件部分則有主程序，顯示子程序，蜂鳴器程序等模塊。本文還對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析，說(shuō)明產(chǎn)生誤差的原因和解決方法。</p><p>　　經(jīng)過(guò)測(cè)試，該設(shè)計(jì)能通過(guò)各個(gè)模塊的運(yùn)行操作，基本能夠達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，可以達(dá)到汽車倒車測(cè)距的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；超聲波測(cè)距；倒車?yán)走_(dá)</p><p>&

5、lt;b>　　Abstract</b></p><p>　　As economic conditions continue to improve, people’s standard of living is also rising. Basically, each will have an own car, but not every family has a good driving tec

6、hniques. This also increases the frequency of traffic accidents. In order to avoid rear-end accidents, reduce accidents, car must have been installed its own configuration of the equipment. Following this, car rearview s

7、ystem also came into being.</p><p>　　In order to achieve the purpose of car parking, the system is based on AT89S52 microcontroller as the control center for distance measurement using the time difference de

8、tection. It also includes ultrasonic transmitter circuit, ultrasonic receiver circuit, the data display circuit, buzzer alarm circuit and other hardware parts. The software is made up by the main program, display routine

9、s module and procedures buzzer module. The thesis also analyzes the performance of the system and the errors o</p><p>　　After testing, the design runs through the operation of each module. The design achieve

10、s the desired requirements, rings up to the car parking requirements.</p><p>　　Key Words: Single Chip Microcomputer; Ultrasonic Ranging; Car Reversing Radar</p><p><b>　　目 錄</b></p

11、><p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1 課題的研究現(xiàn)狀及意義1</p><p>　　1.2 研究?jī)?nèi)容及論文構(gòu)成2</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)3</p><p>　　2.2 方案設(shè)

12、計(jì)與論證3</p><p>　　2.2.1 方案總體構(gòu)架3</p><p>　　2.2.2 器件選型4</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)6</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2 超聲波發(fā)射及接收電路設(shè)計(jì)8</p>

13、<p>　　3.2.1 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2.2 超聲波接收電路的設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3 電源模塊電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.4 LED顯示及報(bào)警電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.4.1 顯示模塊電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.4.2

14、報(bào)警電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.5 總體硬件電路圖13</p><p><b>　　3.6 小結(jié)14</b></p><p><b>　　4　軟件設(shè)計(jì)15</b></p><p>　　4.1 主程序的設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.2 中斷程序處理設(shè)計(jì)

15、16</p><p>　　4.3 測(cè)距模塊設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.4 顯示及報(bào)警模塊設(shè)計(jì)19</p><p><b>　　4.5 小結(jié)20</b></p><p>　　5　調(diào)試以及結(jié)果分析21</p><p><b>　　6　結(jié)論23</b></p&

16、gt;<p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p>　　附錄1 系統(tǒng)實(shí)物圖26</p><p>　　附錄2 實(shí)驗(yàn)原理圖27</p><p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書28</p><p><b>

17、;　　引言</b></p><p>　　1.1 課題的研究現(xiàn)狀及意義</p><p>　　近年來(lái)由于電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，使得相關(guān)技術(shù)日新月異。尤其是汽車電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得高度信息化、電子化的車輛研制有了基礎(chǔ)。近幾年我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入私家車時(shí)代，交通事故發(fā)生的頻率也在增加，為提高汽車云頂?shù)陌踩?，倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)不僅深受駕駛員的青睞，也逐漸成為汽車電子產(chǎn)業(yè)中新的增長(zhǎng)點(diǎn)。尤其是近幾

18、年，倒車?yán)走_(dá)成了商家的電子新愛，眾多生產(chǎn)防盜器的廠家紛紛涉足倒車?yán)走_(dá)，處在我國(guó)汽車電子行業(yè)環(huán)境的繁榮背景下倒車?yán)走_(dá)已經(jīng)成為一個(gè)較大的行業(yè)。</p><p>　　倒車?yán)走_(dá)（Car Reversing AidSystem）全稱“倒車防撞雷達(dá)”又稱“泊車輔助裝置”，它是汽車比車或者倒車時(shí)的安全輔助裝置，主要針對(duì)汽車倒車時(shí)無(wú)法目測(cè)到車尾的物體和距離車身的距離而設(shè)計(jì)開發(fā)的。倒車?yán)走_(dá)在車掛檔時(shí)開始工作，由探頭、主機(jī)和顯示器三

19、部分構(gòu)成，探頭可以根據(jù)需要安裝不同的數(shù)量，目前比較常見的是4探頭和6探頭的；除了一般的放置位置之外，顯示器也可以替代原來(lái)的后視鏡并兼顧這兩種功能，它可以顯示多種信息。倒車?yán)走_(dá)的提示方法也可以分為數(shù)碼顯示、聲音提示和語(yǔ)音提示等，國(guó)外汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)早期大多采用紅外線的發(fā)射與接收原理，不屬于雷達(dá)的產(chǎn)品，最大的缺點(diǎn)是紅外線波易受干擾，系統(tǒng)很容易會(huì)失效。后來(lái)歐美出現(xiàn)一種電磁感應(yīng)倒車?yán)走_(dá)。日本、美國(guó)和歐洲等國(guó)的大汽車公司先采用先進(jìn)的奧秘雷達(dá)、

20、CCD攝像機(jī)、GPS和高檔微機(jī)等制成安全預(yù)警系統(tǒng)，使用在所開發(fā)的汽車中[1]。</p><p>　　目前的汽車倒車測(cè)距儀主要是以數(shù)碼管或者液晶屏的精確顯示和精確的語(yǔ)音播報(bào)為主。這個(gè)時(shí)期主要是采用以單片機(jī)為核心的只能測(cè)距傳感系統(tǒng)，能夠使汽車駕駛輔助系統(tǒng)更加簡(jiǎn)便易用，而且達(dá)到了汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需求。 </p><p>　　隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，汽車倒車測(cè)距儀的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。各種

21、先進(jìn)的倒車測(cè)距設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，滿足了人們的生活需求。為了避免追尾事故，減少事故傷害，汽車自身必須有安裝配置方面的設(shè)備[2]。 </p><p>　　本課題主要是微機(jī)控制的汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì)，能測(cè)量并顯示車輛后部障礙物離車輛的距離，同時(shí)用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報(bào)，“嘟嘟”聲間隙隨障礙物距離縮短而縮短，駕駛員不但可以直接觀察到檢測(cè)的距離，還可以憑聽覺(jué)判斷車后障礙物離車輛距離的遠(yuǎn)近。本文主要從總體設(shè)計(jì)、硬件電路和軟

22、件、調(diào)試結(jié)果以及結(jié)果分析等方面展開敘述。</p><p>　　1.2 研究?jī)?nèi)容及論文構(gòu)成</p><p>　　本課題的主要研究?jī)?nèi)容是汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)綜合處理后，采用間歇不同的鳴叫聲進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警和顯示距離。它包括了超聲波測(cè)距模塊，控制單元89S52、蜂鳴器報(bào)警模塊和顯示模塊等。</p><p><b>　　論文構(gòu)成為如下：<

23、/b></p><p>　　第一章：研究背景、意義以及相關(guān)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀</p><p>　　第二章：系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。其中包括控制器的選擇，測(cè)距系統(tǒng)的選擇，顯示報(bào)警系統(tǒng)的方案，以及之后提出本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的中方案。</p><p>　　第三章：系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。分析了超聲波傳感器的工作原理，以及超聲波發(fā)射與接收模塊的設(shè)計(jì)，最后還介紹了系統(tǒng)顯示報(bào)警模塊的電路設(shè)計(jì)。&

24、lt;/p><p>　　第四章：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。在軟件中采用模塊化設(shè)計(jì)思想，分為主程序模塊，測(cè)距模塊，中斷檢測(cè)模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊和顯示模塊的程序進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　第五章：硬件組裝及性能分析。先對(duì)系統(tǒng)的硬件組裝和連接進(jìn)行分析，然后對(duì)系統(tǒng)性能誤差進(jìn)行討論。</p><p>　　第六章：總結(jié)。對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，指出不足之處，并提供解決的方案和對(duì)未來(lái)前景的展望

25、。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)</p><p>　　本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)是微機(jī)控制的汽車倒車測(cè)距儀的設(shè)計(jì)，能測(cè)量并顯示車輛后部障礙物離車輛的距離，同時(shí)用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報(bào)，“嘟嘟”聲間隙隨障礙物距離縮短而縮短，駕駛員不但可以直接觀察到檢測(cè)的距離，還可以憑聽覺(jué)判斷車后障礙物

26、離車輛距離的遠(yuǎn)近。</p><p>　　其具體設(shè)計(jì)要求：測(cè)量范圍在0.5-5米，測(cè)量精度為5cm，測(cè)量時(shí)與被測(cè)物體無(wú)直接接觸，且能夠清晰穩(wěn)定的顯示測(cè)量結(jié)果；根據(jù)距離遠(yuǎn)近發(fā)出報(bào)警聲并顯示距離，障礙物距離小于1m，距離值變化5cm更換顯示，否則不更換；距離在1m以上，新值與原值之差大于10cm更換，否則不更換。</p><p>　　2.2 方案設(shè)計(jì)與論證</p><p>

27、;　　2.2.1 方案總體構(gòu)架</p><p>　　經(jīng)分析和總結(jié)，汽車倒車測(cè)距系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成，分別為測(cè)距系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和顯示報(bào)警系統(tǒng)。其總體框圖見圖2-1。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖解析：1.單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)由AT89S52單片機(jī)及外圍電路組成，是整個(gè)超聲波測(cè)距儀的核心電路。2.發(fā)射電路：超聲波發(fā)

28、射電路的實(shí)現(xiàn)目的是為超聲波發(fā)射器提供它所需要的脈沖電信號(hào)。3.發(fā)射傳感器：系統(tǒng)中，超聲波傳感器的型號(hào)是T40-16T（發(fā)射探頭），超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波。4.接收傳感器：超聲波接收電路使用T40-16R（接收探頭）傳感器[3] 。在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。5.接收電路：接收電路完成了超聲波回波信號(hào)的換向識(shí)別、轉(zhuǎn)換、信號(hào)的放大和整形以及產(chǎn)生中斷信

29、號(hào)等功能。6.數(shù)據(jù)顯示：顯示模塊是主要把測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)LED顯示屏顯示出來(lái)。7.報(bào)警電路：當(dāng)接通電源后，多諧振蕩器起振，輸出音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。</p><p>　　2.2.2 器件選型</p><p>　　(1) 主控芯片選型</p><p>　　本設(shè)計(jì)中最主要的是距離的測(cè)量，其他都是圍繞著距離測(cè)量來(lái)展開，距離測(cè)量最主要的設(shè)備當(dāng)屬傳感器，選擇了

30、好的傳感器再經(jīng)由合適的核心芯片處理就能達(dá)到所需精度。在選擇核心芯片的時(shí)候，我們要注意選功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、軟硬件資源都比較豐富等特點(diǎn)的主控芯片。也要選外圍接口電路簡(jiǎn)單，性價(jià)比高的主控芯片[2] [3]。</p><p>　　該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用的是8051系列的AT89S52單片機(jī)為核心，開發(fā)超聲波測(cè)距系統(tǒng)。AT89S52是一個(gè)8K字節(jié)可編程FPEPROM的高性能微控器。具有內(nèi)存較大，功能強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，軟硬件資

31、源都比較豐富等特點(diǎn)，其外圍接口電路簡(jiǎn)單，具有很高的性價(jià)比，成本低，而且它經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，技術(shù)也相當(dāng)?shù)某墒臁Ｋ鼘?duì)很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個(gè)高度靈活有效的解決方案[4] [5] [6]。</p><p>　　總而言之，該單片機(jī)簡(jiǎn)單，體積小，安裝簡(jiǎn)易，成本低等特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)就采用了AT89S52為控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　(2) 傳感器選型</b><

32、/p><p>　　目前汽車倒車測(cè)距儀的測(cè)距技術(shù)主要有激光傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器等。</p><p>　　1．激光傳感器：它是一種光子雷達(dá)系統(tǒng)，它具有測(cè)量時(shí)間段、量程大、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在很多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前在汽車上應(yīng)用較廣的激光測(cè)距系統(tǒng)可分為非成象式激光雷達(dá)和成象式激光雷達(dá)。成象式激光雷達(dá)又可分為掃描成象激光雷達(dá)和非掃描成象激光雷達(dá)[7]。</p><p&g

33、t;　　2.紅外傳感器：這個(gè)原理是傳感器的紅外發(fā)光管發(fā)出紅外光，光敏接收管接收前方物體反射光，接收管接收的光強(qiáng)隨反射物體的距離變化，據(jù)此判斷前方是否有障礙物并根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)弱判斷物體距離。</p><p>　　3.超聲波測(cè)距傳感器：超聲波簡(jiǎn)單的說(shuō)就是音頻超過(guò)了人類耳朵所能夠聽到的范圍。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因而超聲波經(jīng)常用于多距離的測(cè)量。

34、超聲波的工作方式是通過(guò)發(fā)射器發(fā)射出來(lái)的超聲波被物體反射后傳到接收器接收來(lái)判斷是否檢測(cè)到物體[8]。</p><p>　　綜上所述，由于測(cè)量行駛過(guò)程中測(cè)距應(yīng)當(dāng)有較強(qiáng)的抗干擾和較短的響應(yīng)時(shí)間，我們就能看出要選擇的傳感器是超聲波傳感器作為這個(gè)方案的技術(shù)擴(kuò)展。</p><p>　　(3) 顯示系統(tǒng)選型</p><p>　　顯示器是一個(gè)輸出設(shè)備，在很多電子產(chǎn)品中都有使用到顯示

35、器。它的應(yīng)用很廣泛，在電子產(chǎn)品中運(yùn)用到的區(qū)別只是在于結(jié)構(gòu)類型不同。相對(duì)來(lái)說(shuō)，LED發(fā)光二極管的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，也容易安裝，成本也比較低，所以通常都用這款。但是這款給出的只是一個(gè)簡(jiǎn)單的開關(guān)量信息，而復(fù)雜的比較完整的顯示器應(yīng)該是CRT監(jiān)視器或者屏幕較大的LCD液晶屏，其成本在幾十元到百元不等。</p><p>　　結(jié)合課題的要求，成本以及考慮單片機(jī)的借口資源，本系統(tǒng)采用的是LED實(shí)現(xiàn)顯示功能。</p>&

36、lt;p>　　(4) 報(bào)警系統(tǒng)選型</p><p>　　由于在這個(gè)設(shè)計(jì)中報(bào)警聲音比較簡(jiǎn)單，可以直接用單片機(jī)的一個(gè)引腳產(chǎn)生一方波控制，所以我們就采用了有源蜂鳴器，根據(jù)距離遠(yuǎn)近進(jìn)行報(bào)警。</p><p>　　統(tǒng)由超聲波發(fā)射，回波信號(hào)接收，計(jì)時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和只能算法、顯示和報(bào)警等構(gòu)成。AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)是超聲波測(cè)距儀的核心部分，控制一個(gè)40KHz的脈沖驅(qū)動(dòng)振蕩電路。超聲波發(fā)射電路作

37、用是將振蕩電路振蕩出的脈沖信號(hào)，將驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射傳感器，發(fā)射電路[9]。超聲波接受電路主要是用來(lái)對(duì)接收到的回波進(jìn)行放大和整形，即將回波信號(hào)轉(zhuǎn)變成單片機(jī)的中斷信號(hào)。顯示報(bào)警系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單實(shí)用的3位共陽(yáng)極七段LED數(shù)碼管。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　汽車倒車測(cè)距系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)汽車尾部的障礙物之間的距離的測(cè)量。本系統(tǒng)硬件主要有單片

38、機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，測(cè)距系統(tǒng)和顯示報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要對(duì)AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；測(cè)距系統(tǒng)由超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊構(gòu)成；顯示報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要對(duì)數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、蜂鳴器和靜態(tài)顯示電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)由AT89S52單片機(jī)及外圍電路組成，是整個(gè)超聲波測(cè)距儀的核心電路。</p>

39、<p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能的含有8K字節(jié)快閃可編程/擦除只讀存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，具有內(nèi)存較大，功能強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)、軟硬件資源都比較豐富等特點(diǎn)。它的外圍接口電路簡(jiǎn)單，具有很高的性價(jià)比，成本低，價(jià)格僅為DSP的五分之一，而且它經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，技術(shù)也相當(dāng)?shù)某墒?。使用高密度、非易失存?chǔ)技術(shù)制造，并且與AT89S52指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。所以它是一種功能強(qiáng)大的微控制器，它對(duì)很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個(gè)

40、高度靈活有效的解決方案[10]。</p><p>　　AT89S52的主要性能包括：</p><p>　　（1）與MCS-52微控制器產(chǎn)品系列兼容；</p><p>　?。?）片內(nèi)有8K直接的可在線重復(fù)編程快閃擦寫存儲(chǔ)器；</p><p>　?。?）編程所需的所有時(shí)序和電壓，均不需外部電路供給；</p><p>　?。?/p>

41、4）存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入/擦除1000次；</p><p>　　（5）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年；</p><p>　　（6）寬工作電壓范圍，Vcc可由2.7V到6V；</p><p>　?。?）全靜態(tài)工作，可由0Hz到16MHz；</p><p>　　（8）程序存儲(chǔ)器具有3級(jí)鎖存保護(hù)；</p><p>　?。?）128X8

42、位內(nèi)部RAM；</p><p>　?。?0）32條可編程I/O線；</p><p>　?。?1）三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　?。?2）中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)；</p><p>　　（13）可編程全雙工串行通道；</p><p>　?。?4）空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲(chǔ)內(nèi)容。<

43、/p><p>　　AT89S52內(nèi)部有256個(gè)字節(jié)的RAM，地址范圍是00H~FFH，但實(shí)際提供給用戶使用的只有128個(gè)字節(jié)（00H~7FH），另128個(gè)字節(jié)（80H~FFH）是特殊寄存器區(qū)。芯片內(nèi)部還有三個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。在本系統(tǒng)中定時(shí)器T0用來(lái)計(jì)時(shí)，定時(shí)器T1用來(lái)做波特率發(fā)生器。時(shí)鐘電路采用12M晶振。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)及其外圍電路設(shè)計(jì)圖如圖3-1所示[11] [12]。</p>

44、<p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)是指能讓單片機(jī)工作的最簡(jiǎn)單的電路，包括電源電路、振蕩電路、復(fù)位電路，如圖3-1。</p><p>　　AT89S52單片機(jī)各個(gè)引腳分布如圖3-1所示，P2.7為控制超聲波發(fā)射；AC1,AC2通過(guò)接OUT1,OUT2控制電源模塊；P3.5接收超聲波回波信號(hào)，T0引腳為信號(hào)輸出供超聲波傳感器產(chǎn)生40KHz共振頻率的信號(hào)，使超聲波產(chǎn)生共振；P18和P19為單片機(jī)自身的11.0592M

45、Hz晶振； P2.0-P2.6、 P3.2-P3.4引腳對(duì)應(yīng)液晶顯示屏的DB0-DB7，控制液晶屏的寫入字符；P3.6、P3.7控制按鍵K1、K2；TXD引腳控制寫入下載程序；P3.1引腳輸出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)距離達(dá)到限值就啟動(dòng)蜂鳴器，開始鳴叫報(bào)警，以提示駕駛員注意倒車情況。</p><p>　　圖3-1 AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)及其外圍電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2 超聲波發(fā)射及接

46、收電路設(shè)計(jì)</p><p>　　超聲波也是一種聲波，是一種頻率超過(guò)20KHz的機(jī)械波。它沿直線傳播，方向性好，傳播距離較遠(yuǎn)，在介質(zhì)中傳播時(shí)在不同的分界面上會(huì)產(chǎn)生反射波。超聲波測(cè)距儀已經(jīng)應(yīng)用于某些領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的測(cè)距儀相比，它具有原理簡(jiǎn)單，易于控制，且具有非接觸測(cè)量、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。利用超聲波測(cè)量是一種有效的非接觸式測(cè)距方法。</p><p>　　超聲波測(cè)距儀的接收器可能接收到三種干擾信號(hào)：&

47、lt;/p><p><b>　　面反射的信號(hào)；</b></p><p>　　側(cè)面物體漫反射的信號(hào)；</p><p>　　直達(dá)信號(hào)，即從超聲波發(fā)射器自接接收信號(hào)。</p><p>　　當(dāng)三種信號(hào)幅值足夠大，放大后淹沒(méi)了有用信號(hào)時(shí)，將會(huì)使處理器產(chǎn)生誤解，輸出錯(cuò)誤結(jié)果。因此，設(shè)計(jì)中需避免此類信號(hào)進(jìn)入超聲波接收器，或者進(jìn)入接收器后濾

48、掉，或者處理器即使辨識(shí)，不予處理。</p><p>　　測(cè)距原理是通過(guò)超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接到超聲波時(shí)的時(shí)間差就可以知道距離了。這與雷達(dá)測(cè)距原理相似。 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。（超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s

49、)，即：s=340t/2。）</p><p>　　由于單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)時(shí)實(shí)際上是對(duì)機(jī)器周期T機(jī)的計(jì)數(shù)，設(shè)計(jì)中時(shí)鐘頻率f取12MHz，設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)值N，則 </p><p>　　T機(jī)=12/fosc=1µs，t=NT機(jī)=N 10-6（s）</p><p>　　S=170NT機(jī)=17010-6(m)</p><p>　　或 S=17N

50、/103=0.017N(cm)</p><p>　　超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時(shí)候，則將超生振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或者超聲波探頭（T40-16），見圖3-2。</p><p>　　圖3-2 超聲波探頭（T40-16）</p>

51、<p>　　3.2.1 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　超聲波發(fā)射電路的實(shí)現(xiàn)目的是為超聲波發(fā)射器提供它所需要的脈沖電信號(hào)。電路如圖3-3所示。該測(cè)距儀采用NE5532集成放大器實(shí)現(xiàn)兩級(jí)放大電路與T40-16R組成超聲波接收部分、采用CD4049集成器件組成整波電路與T40-16T組成發(fā)射部分[12] [13]。系統(tǒng)中，超聲波傳感器的型號(hào)是T40-16T（發(fā)射探頭）和T40-16R（接收探頭）

52、，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。</p><p>　　圖3-3 超聲波發(fā)射電路</p><p>　　3.2.2 超聲波接收電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于超聲波在空氣中傳播，其能量會(huì)隨傳輸距離的增大而減小，從遠(yuǎn)距離障礙物反射的回波信號(hào)一般比較弱，所

53、以在設(shè)計(jì)超聲波接收電路時(shí)，要有較大的放大倍數(shù)，為減小環(huán)境噪聲對(duì)回波信號(hào)的影響，也要考慮選用濾波特性叫好的電路，使回波易于檢測(cè)。超聲波接收電路圖3-4所示，使用T40-16R（接收探頭）傳感器。</p><p>　　圖3-4 超聲波接收電路</p><p>　　其中的前置放大器具有自動(dòng)增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠(yuǎn)反射信號(hào)輸出微弱電壓時(shí)，放大器有較高的增益，在近距離輸入信號(hào)強(qiáng)

54、時(shí)放大器不會(huì)過(guò)載；其帶通濾波器中心頻率可由芯片5腳的外接電阻調(diào)節(jié)，不需要外拉電感，可避免外磁場(chǎng)對(duì)電路的干擾，可靠性較高。</p><p>　　不同方向的超聲波接收器將接收到回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大以后，被送人電壓比較器進(jìn)行比較，電壓比較器輸出的方波信號(hào)直接輸入INT0中斷口，該低電平作為AT89S52外部中斷0的中斷信號(hào)使AT89S52產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中停止計(jì)數(shù)器T0的計(jì)時(shí)，并計(jì)算出有關(guān)數(shù)

55、據(jù)。由此可見，接收電路完成了超聲波回波信號(hào)的換向識(shí)別、轉(zhuǎn)換、信號(hào)的放大和整形以及產(chǎn)生中斷信號(hào)等功能。</p><p>　　3.3 電源模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　電源電路目的：給控制電路及其它電路提供電源。電源設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)圖3-5很重要的關(guān)節(jié)。它的穩(wěn)定與否涉及到電路是否能穩(wěn)定工作。本電源設(shè)計(jì)是采用L7805三端穩(wěn)壓集成電路。</p><p>　　圖3-5

56、電源模塊</p><p>　　三端穩(wěn)壓集成電路lm7805。電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的lm78 ×× 系列和負(fù)電壓輸出的lm79××系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有l(wèi)m9013樣子的TO-92封裝[14]。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集

57、成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率7805IC內(nèi)部電路圖.的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。</p><p>　　3.4 LED顯示及報(bào)警電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 顯示模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示模塊是主要把測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)LED顯示屏顯示出來(lái)。LED數(shù)碼管里有8個(gè)發(fā)光二極管，每一個(gè)發(fā)光二極管都有一根電極引

58、到外部引腳上，而另外一只引腳就連接在一起同樣也引到外部引腳上。</p><p>　　顯示模塊的電路原理圖如圖3-6。</p><p>　　圖3-6 顯示原理圖</p><p>　　由圖3-6可以看出這個(gè)顯示模塊選用了3個(gè)LED顯示屏。LED顯示屏的型號(hào)規(guī)格是HS310561K。</p><p>　　3.4.2 報(bào)警電路設(shè)計(jì)</p>

59、;<p>　　本系統(tǒng)在輸出電路上加上蜂鳴器作為聲音報(bào)警，當(dāng)距離小于1M時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出“滴滴”聲來(lái)作為報(bào)警聲。蜂鳴器是采用5V有源蜂鳴器[15] [16]。其報(bào)警輸出單元的原理圖如圖3-7。</p><p>　　圖3-7 報(bào)警聲響輸出原理圖</p><p>　　在圖3-7中，蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴器、阻抗匹配器及共鳴箱、發(fā)光二極管組成。當(dāng)接通電源后，多諧振蕩器起

60、振，輸出音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。蜂鳴器由單片機(jī)RD端控制。</p><p>　　3.5 總體硬件電路圖</p><p>　　在前面幾個(gè)章節(jié)的介紹描述，結(jié)合單片機(jī)各個(gè)引腳的功能。得到了總體硬件設(shè)計(jì)圖見圖3-8。</p><p>　　圖3-8 總體硬件設(shè)計(jì)圖</p><p><b>　　3.6 小結(jié)</b>

61、;</p><p>　　本章首先介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思想，然后分析了超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理和工作方式，最后根據(jù)超聲波測(cè)距的工作原理和理論分析，對(duì)超聲波發(fā)射模塊、超聲波接受模塊、電源模塊、顯示模塊以及報(bào)警模塊的硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。并對(duì)系統(tǒng)總硬件電路圖進(jìn)行了描述。</p><p><b>　　4　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　

62、　系統(tǒng)硬件電路構(gòu)建好了之后，我們接下來(lái)就要實(shí)現(xiàn)軟件的要求。軟件設(shè)計(jì)采用的是C語(yǔ)言編程，運(yùn)用模塊化程序設(shè)計(jì)的思想，主要是設(shè)計(jì)發(fā)送超聲波，對(duì)回波進(jìn)行檢測(cè)，計(jì)算測(cè)量距離，顯示測(cè)量距離，語(yǔ)音播報(bào)等。軟件主要包括主程序，中斷處理程序，測(cè)距模塊程序，顯示及報(bào)警模塊程序四個(gè)主要模塊組成。這樣的程序設(shè)計(jì)使軟件層次結(jié)構(gòu)清晰，有利于軟件的調(diào)試修改。</p><p>　　4.1 主程序的設(shè)計(jì)</p><p>　

63、　主程序?qū)ο到y(tǒng)環(huán)境初始化后，首先職位回波接受標(biāo)志和單片機(jī)P1.0口輸出一個(gè)低電平以啟動(dòng)超聲波發(fā)射電路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T0，然后調(diào)用計(jì)算距離子程序，根據(jù)定時(shí)器T0記錄的時(shí)間計(jì)算出待測(cè)距離，接著調(diào)用顯示子程序，將測(cè)出距離以十進(jìn)制BCD碼方式送LED顯示，同時(shí)也調(diào)用蜂鳴器的發(fā)生。最后主程序通過(guò)回波接收標(biāo)志位和在P1.0上發(fā)送低電平，如此往下運(yùn)行，循環(huán)重復(fù)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的核心技術(shù)在于距離的測(cè)量，精確

64、的測(cè)距后通過(guò)單片機(jī)來(lái)處理數(shù)據(jù)時(shí)比較容易實(shí)現(xiàn)。程序中對(duì)測(cè)距數(shù)據(jù)的處理方法是：距離按S=17N/103=0.017N(cm)進(jìn)行計(jì)算，其中N為計(jì)數(shù)器的值，此時(shí)聲速取為340m/s。</p><p>　　在開始發(fā)射超聲波的時(shí)刻T0開始計(jì)時(shí)，等待TNT0中斷，在TNT0中斷時(shí)停止T0計(jì)時(shí)，在中斷程序中讀出TH0、TL0時(shí)間值。定時(shí)器T1工作方式2，自動(dòng)裝載，用于串口通訊，接收數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)初始化的過(guò)程中，主要是設(shè)定定時(shí)器0

65、的工作方式，同時(shí)還要打開總中斷等。當(dāng)P1.0發(fā)出一個(gè)時(shí)長(zhǎng)為20us的低電平，便可啟動(dòng)超聲波發(fā)生器產(chǎn)生40KHz超聲波，同時(shí)打開定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)。當(dāng)超聲波接收到回波信號(hào)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平給INT0，之后進(jìn)入中斷處理程序。在主程序中會(huì)恢復(fù)定時(shí)器的初值等，依次進(jìn)行循環(huán)。</p><p>　　綜上所述，其系統(tǒng)主程序流程圖見圖4-1。</p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)主程序流程圖</p>

66、;<p>　　4.2 中斷程序處理設(shè)計(jì)</p><p>　　INT0中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)計(jì)算車尾距離障礙物的距離。在中斷處理程序中，主要是進(jìn)行距離的計(jì)算。首先是從定時(shí)器0里得到超聲波傳播的時(shí)間，再運(yùn)用公式計(jì)算出障礙物離車尾的距離，之后將距離值傳遞到其他模塊進(jìn)行處理。程序流程圖如圖4-2。</p><p>　　圖4-2 中斷處理程序流程圖</p><p>

67、　　在啟動(dòng)發(fā)射脈沖的同時(shí)，AT89S52的內(nèi)部計(jì)數(shù)器T0開始計(jì)數(shù)。T0的作用就是測(cè)量從超聲波發(fā)射至接收回波的時(shí)間。外部中斷的中斷源INT0接收超聲波接收電路的輸出比較器LM393的1端的下降沿中斷，進(jìn)入外部中斷處理子程序 。</p><p>　　void KeyAndDis_Time0(void) interrupt 1 using 1//定時(shí)器0中斷外理</p><p><b&g

68、t;　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　TH0=0xD8;</b></p><p>　　TL0=0xF0;</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>

69、<b>　　time(); }</b></p><p>　　4.3 測(cè)距模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　在公式S=17N/103=0.017N(cm)中，我們可以知道，要得到距離的具體值，只需得到從發(fā)送超聲波到接收超聲波這個(gè)過(guò)程中定時(shí)器0的計(jì)數(shù)次數(shù)。</p><p>　　void wdzh()//超聲波測(cè)量</p><

70、;p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　TH1=0x00;</b></p><p><b>　　TL1=0x00;</b></p><p><b>　　csbint=1;&

71、lt;/b></p><p><b>　　sx=0;</b></p><p>　　delay(1700);</p><p><b>　　csbfs();</b></p><p><b>　　csbout=1;</b></p><p><b&g

72、t;　　TR1=1;</b></p><p>　　i=yzsj;</p><p>　　while(i--)</p><p><b>　　{}</b></p><p><b>　　i=0;</b></p><p>　　while(csbint)

73、//判斷接收回路是否收到超聲波的回波</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　i++;</b></p><p>　　if(i>=3300)</p><p><b>　　csbint=0;</b></p><p>

74、<b>　　}</b></p><p><b>　　TR1=0;</b></p><p>　　s=TH1;</p><p>　　s=s*256+TL1;</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　c

75、sbint=1;</b></p><p>　　jsz=s*csbc;//計(jì)算測(cè)量結(jié)果</p><p>　　jsz=jsz/2; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　因此在主程序發(fā)送了信號(hào)給超聲波發(fā)生器后，就要打開總中斷和定時(shí)器0。當(dāng)接收到信號(hào)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平給INT0。在

76、檢測(cè)到該信號(hào)后，就停止定時(shí)器的計(jì)時(shí)，提取定時(shí)器的計(jì)數(shù)次數(shù)，就可以得到cm為單位的距離值。</p><p>　　4.4 顯示及報(bào)警模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示模塊的功能是用定時(shí)器將得到的最短距離在顯示屏上進(jìn)行顯示。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們采用的是LED來(lái)現(xiàn)實(shí)距離，LED采用共陽(yáng)極連接，同時(shí)與P0口連接進(jìn)行段掃描。這個(gè)現(xiàn)實(shí)過(guò)程是在外部中斷0發(fā)生后進(jìn)行的。</p><p>

77、;　　void scanLED() //顯示功能模塊</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=buffer[2];</p><p><b>　　LED1=0;</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p&g

78、t;<p><b>　　LED1=1;</b></p><p>　　delay(50);</p><p>　　P2=buffer[1];</p><p><b>　　LED2=0;</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p>

79、<p><b>　　LED2=1;</b></p><p>　　delay(50);</p><p>　　P2=buffer[0];</p><p><b>　　LED3=0;</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p>

80、<p><b>　　LED3=1;</b></p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果的大小，就可以控制蜂鳴器的鳴叫頻率。在距離小于1M時(shí)，蜂鳴器發(fā)出“滴滴”聲；當(dāng)距離小于0.5M時(shí)，蜂鳴器發(fā)出緊湊的“滴滴”聲。當(dāng)距離小于0.5m時(shí)，蜂鳴器連

81、續(xù)發(fā)出“滴滴”聲。LED顯示屏上不現(xiàn)實(shí)小于0.35M的數(shù)據(jù)。這個(gè)控制過(guò)程可通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)方波來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們采用單片機(jī)P2.0引腳產(chǎn)生一個(gè)不同頻率的方波來(lái)控制蜂鳴器不同頻率的“滴滴”。</p><p>　　if(jsz<100)//判斷是否達(dá)到報(bào)警值</p><p><b>　　{</b></p><p><b

82、>　　shx++;</b></p><p>　　if (jsz<50)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(shx<20){sx=1;}else sx=0;if(shx>40)shx=0;</p><p><b>　　}</b><

83、;/p><p>　　else if(jsz<55){if(shx<38){sx=1;}else sx=0;if(shx>76)shx=0;}</p><p>　　else if(jsz<60){if(shx<47){sx=1;}else sx=0;if(shx>94)shx=0;}</p><p>　　else if(jsz<6

84、5){if(shx<58){sx=1;}else sx=0;if(shx>116)shx=0;}</p><p>　　else if(jsz<70){if(shx<72){sx=1;}else sx=0;if(shx>144)shx=0;}</p><p>　　else if(jsz<80){if(shx<112){sx=1;}else sx=0;

85、if(shx>224)shx=0;}</p><p>　　else if(jsz<90){if(shx<175){sx=1;}else sx=0;if(shx>350)shx=0;}</p><p>　　else if(jsz<100){if(shx<272){sx=1;}else sx=0;if(shx>542)shx=0;}</p>

86、<p><b>　　}</b></p><p>　　else {sx=0;}</p><p><b>　　4.5 小結(jié)</b></p><p>　　本章首先對(duì)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了描述，介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)總體框圖及其軟件流程圖，以及在主程序中采取的軟件抗干擾措施。然后對(duì)系統(tǒng)的主程序，中斷處理程序，測(cè)距模

87、塊程序，顯示及報(bào)警模塊的實(shí)現(xiàn)分別進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。</p><p>　　5　調(diào)試以及結(jié)果分析</p><p>　　本次制作，先通過(guò)對(duì)汽車倒車系統(tǒng)的一個(gè)了解。在了解過(guò)程中，首先遇到的難題就是各個(gè)功能模塊的原理不清楚，通過(guò)網(wǎng)上搜索，找到超聲波測(cè)距的原理及各個(gè)小模塊的原理及原理圖。在網(wǎng)上還未找到的模塊，通過(guò)圖書館的書籍資料查詢和咨詢指導(dǎo)老師等途徑了解。在了解的前提下，再通過(guò)查找各個(gè)芯片和電路板來(lái)

88、焊接。在焊接的過(guò)程中，需特別留心元器件擺放的方向，以及把握焊接的時(shí)間，如果焊接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使溫度過(guò)高而燒壞元器件。同時(shí)要注意焊錫不能過(guò)多或過(guò)少，過(guò)多會(huì)使電路板上相鄰的引腳短接，過(guò)少會(huì)導(dǎo)致虛焊。為了防止出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象的出現(xiàn)，每個(gè)焊點(diǎn)我都謹(jǐn)慎操作。</p><p>　　所有元器件焊接好后，要對(duì)成型的電路板進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)，包括查看電路板上所焊接的元器件是否擺放正確，防止誤焊誤插，以及對(duì)各條線路進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)元器件各引腳是否

89、已正確的連接到電路板上，是否虛焊。測(cè)試完畢，接下來(lái)就是對(duì)電路進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。硬件處理完成后，我們進(jìn)行軟件的編寫，把主程序設(shè)計(jì)，中斷程序設(shè)計(jì)，測(cè)距模塊設(shè)計(jì)，顯示及蜂鳴器模塊設(shè)計(jì)的程序一一進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　在調(diào)試過(guò)程中，通過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)積累下來(lái)的數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)測(cè)試距離的遠(yuǎn)近，使LED顯示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。還要通過(guò)蜂鳴器的響聲的急促與否來(lái)判斷障礙物離超聲波探頭的遠(yuǎn)近。在調(diào)試過(guò)程中我們主要調(diào)試障礙物離探頭的距離，通過(guò)

90、顯示器顯示出來(lái)的數(shù)據(jù)結(jié)合蜂鳴器的響的頻率和實(shí)際距離是否一致。在通過(guò)多次的調(diào)試測(cè)試，發(fā)現(xiàn)基本可以完成課題要求，雖有些許誤差如表5-1所示，但基本不受影響。</p><p>　　表5-1 測(cè)試數(shù)據(jù)表</p><p>　　根據(jù)上表所示的數(shù)據(jù)，其有可能的誤差來(lái)源分析如下：</p><p>　　1.聲速對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響：聲波是機(jī)械波，在空氣中傳播時(shí)會(huì)衰減的，其衰減的程度受距

91、離，空氣的粉塵，空氣中溫度的影響。</p><p>　　2.時(shí)間測(cè)量的影響：接收脈沖的變化，例如當(dāng)發(fā)射10個(gè)脈沖后，經(jīng)過(guò)被測(cè)面反射后，反射回來(lái)10個(gè)脈沖接收。每個(gè)脈沖是25us，當(dāng)距離不遠(yuǎn)時(shí)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖到達(dá)時(shí)，即可使INTO產(chǎn)生中斷，此時(shí)誤差很小。但是距離較遠(yuǎn)時(shí)，只能接收到最高處的脈沖，這樣就會(huì)有幾個(gè)脈沖誤差。</p><p>　　3.直達(dá)波的影響：在超聲波發(fā)射頭振蕩出超聲波時(shí)，超聲波可

92、能直接傳到超聲波接收器，為了避免此類的誤差，在發(fā)射時(shí)要延時(shí)一段時(shí)間，在此段時(shí)間內(nèi)禁止中斷。延時(shí)結(jié)束后再開INTO中斷。</p><p><b>　　6　結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)按照任務(wù)書的要求，實(shí)現(xiàn)了汽車倒車測(cè)距的功能。這個(gè)設(shè)計(jì)是主要基于AT89S52單片機(jī)，以超聲波測(cè)距為主的報(bào)警系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了以單片機(jī)為控制核心，工作時(shí)通過(guò)測(cè)距傳感器采集數(shù)據(jù)，由控制核心

93、快速計(jì)算出汽車尾部與障礙物距離并顯示結(jié)果及進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，從而達(dá)到安全泊車的目的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)將原理與實(shí)際結(jié)合，將模糊的理論引入到超聲波倒車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，主要進(jìn)行了以下方面的工作：</p><p>　　（1）在了解測(cè)距技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理和超聲波傳感器工作原理的基礎(chǔ)上研究和分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并對(duì)測(cè)距系統(tǒng)的控制參數(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了分析；</p><p>　

94、　（2）完成倒車系統(tǒng)的硬件選型和電路設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）完成倒車系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和程序調(diào)試；</p><p>　　（4）對(duì)倒車系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)距實(shí)驗(yàn)；</p><p>　?。?）對(duì)誤差進(jìn)行分析，并針對(duì)相關(guān)誤差給出了軟件修正方法；</p><p>　　本設(shè)計(jì)還可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善，從而使得本設(shè)計(jì)的測(cè)距儀功能更 加完美：</p&

95、gt;<p>　?。?）探頭的使用受環(huán)境影響比較大，在高溫高壓等惡劣的環(huán)境下測(cè)量誤大，可以在測(cè)量時(shí)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)更換；</p><p>　?。?）在設(shè)計(jì)中沒(méi)有采用溫度補(bǔ)償，主要是設(shè)計(jì)對(duì)近距離的精確測(cè)量沒(méi)有高的要求，而是大概起到警報(bào)作用，如果加入溫度補(bǔ)償，使整個(gè)系統(tǒng)有一個(gè)很好的提升；</p><p>　?。?）在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒(méi)有語(yǔ)音播報(bào)功能，只是采用蜂鳴器來(lái)報(bào)警，可以通

96、 過(guò)語(yǔ)音播報(bào)，使駕駛員更加清楚準(zhǔn)確的知道離障礙物的具體距離；</p><p>　　（4）還有在汽車尾部加入一個(gè)攝像頭，這樣就可以使駕駛員更加清楚的看到汽車后部的情況；</p><p>　　汽車倒車測(cè)距儀設(shè)計(jì)很多學(xué)科的內(nèi)容，各個(gè)學(xué)科的不斷發(fā)展必將推動(dòng)本系統(tǒng)功能的日益強(qiáng)大，應(yīng)用更加廣泛。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><

97、;/p><p>　　[1]應(yīng)崇福，查濟(jì)璇等. 超聲波和它的眾多應(yīng)用[M]. 湖南：湖南教育出版. 1994.</p><p>　　[2]王景中，張朝杰. 基于AT89S51系列單片機(jī)實(shí)時(shí)語(yǔ)音播報(bào)的超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2010(04):28-31. </p><p>　　[3]郭海文，何震，隋小梅. MCS8031單片機(jī)在汽車倒車測(cè)距

98、儀中的應(yīng)用[J]. 華北科技學(xué)院學(xué)報(bào), 2004,(03):70-72 . </p><p>　　[4]李文玉，李玉玲.淺談LM317應(yīng)用與保護(hù)[J].電子制作，2003，(4)：54.</p><p>　　[5]胡敏強(qiáng)，金龍，顧菊平等. 超聲波電機(jī)原理與設(shè)計(jì)[J].2005.9:26-30. </p><p>　　[6]（英）西拉德

99、等.超聲波檢測(cè)新技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社.1991.4:48-52.</p><p>　　[7]高林奎，宋瑋.激光測(cè)距[M] .北京：人民鐵道出版社. 1977.4:78-80.</p><p>　　[8]吳新開等.超聲波電動(dòng)機(jī)原理與控制[M].北京：中國(guó)電力出版社.2009.</p><p>　　[9]侯媛彬等.凌陽(yáng)單片機(jī)原理及其畢業(yè)設(shè)計(jì)精選[M].科學(xué)出版社

100、，2006.</p><p>　　[10]潘琢金，施國(guó)君等. C8051F單片機(jī)應(yīng)用解析[M]. 北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2002，5. </p><p>　　[11]趙文龍，苑鴻驥等.汽車倒車測(cè)距儀中信號(hào)處理技術(shù)的研究[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2001(08):106-110. </p><p>　　[12]楊居義等.單片機(jī)課程

101、設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：清華大學(xué)出版社.2009. </p><p>　　[13]霍孟友等.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. </p><p>　　[14]姚中，虞給揚(yáng).濾波電感在電源抗干擾中的應(yīng)用.電源技術(shù)應(yīng)用. 1999. (5):22-28.</p><p>　　[15]霍孟友等.單片機(jī)原理與應(yīng)用學(xué)習(xí)概要[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20

102、05.</p><p>　　[16]Thom Hogan,The Programmer’s Sourcebook,Microsoft,1988.</p><p>　　[17]萬(wàn)光毅，孫九安等. SoC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐與應(yīng)用設(shè)計(jì)--基于C8051F系列[M]. 北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2006，5. </p><p>　　[18]Silico

103、n Laboratories. C8051F0XX datasheet[M].http//www.silicon.com. </p><p>　　[19]李光飛，李良兒，樓然苗等. 單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2007.7.</p><p>　　[20] Keil Sofrware.The Final World On t

104、he 8051.Germany;Keil Elektronik Gmbh and Keil software,1997.</p><p>　　[21]C.Stiller,J.Hippo.Multi-sensor obstacle detection and tracking.Image snd Vision Computing,2000:389-396. </p><p>　　附錄1 系

105、統(tǒng)實(shí)物圖</p><p><b>　　附錄圖2-1</b></p><p><b>　　附錄圖2-2</b></p><p>　　附錄2 實(shí)驗(yàn)原理圖</p><p><b>　　附錄圖3-1</b></p><p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書&l

106、t;/p><p><b>　　一、作品名稱</b></p><p><b>　　汽車倒車測(cè)距儀</b></p><p><b>　　二、作品功能</b></p><p>　　能測(cè)量并顯示車輛后部障礙物離車輛的距離，同時(shí)用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報(bào)，“嘟嘟”聲間隙隨障礙物距離縮短而縮短

107、，駕駛員不但可以直接觀察到檢測(cè)的距離，還可以憑聽覺(jué)判斷車后障礙物離車輛距離的遠(yuǎn)近。</p><p><b>　　三、運(yùn)行環(huán)境</b></p><p><b>　　1.硬件環(huán)境</b></p><p>　　PC機(jī)，還有實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電子綜合設(shè)計(jì)開發(fā)板</p><p><b>　　2.軟件環(huán)境&l

108、t;/b></p><p>　　在Windows XP操作系統(tǒng)下安裝有C軟件在其中運(yùn)行。</p><p><b>　　四、操作步驟</b></p><p>　　1、各參數(shù)設(shè)定順序?yàn)椋涵h(huán)境溫度、測(cè)量次數(shù)、測(cè)量上限、報(bào)警值。2、K1為功能鍵，K2為定值調(diào)整。3、設(shè)定方法：模塊接通工作電源處于工作狀態(tài)后，點(diǎn)動(dòng)功能鍵K1，顯示值顯示字符，之后

109、轉(zhuǎn)入顯示當(dāng)前定值，現(xiàn)次點(diǎn)動(dòng)K1鍵，閃動(dòng)顯示的位數(shù)為當(dāng)前要調(diào)整的值，按動(dòng)K2進(jìn)行定值設(shè)定，設(shè)定好一位后，點(diǎn)動(dòng)K1設(shè)定下一位。4、設(shè)定定值的流程：環(huán)境溫度、測(cè)量次數(shù)、測(cè)量上限、報(bào)警值。工作狀態(tài)→K1→顯示“t C”環(huán)境溫度→K1→K1→K2設(shè)定十位數(shù)→K1→K2設(shè)定個(gè)位數(shù)→K1→顯示“C S”測(cè)量次數(shù) → K1→K1→K2設(shè)定十位數(shù)→K1→K2設(shè)定個(gè)位數(shù)→K1→顯示“HHH”測(cè)量上限→ K2設(shè)定百位數(shù)→K1→ K2設(shè)定十位數(shù)→K1→K2設(shè)