基于單片機(jī)的小車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧
2025-06-12 19:40 本頁(yè)面
【正文】 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求[9]。 主要特性： 8031 CPU與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器(壽命：1000寫/擦循環(huán)) 全靜態(tài)工作：0Hz33MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32條可編程I/O線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 6個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 . 超聲波簡(jiǎn)介超聲波具有方向性好、在介質(zhì)中能量消耗緩慢且速度遠(yuǎn)小于光速等特點(diǎn)，因而可用于距離測(cè)定。超聲波測(cè)量的思想是從超聲波發(fā)射到接收到反射回波的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算距離。超聲波傳感器是實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換的裝置，又稱為超聲波換能器或者超聲波探頭。它是在超聲頻率的范圍內(nèi)將交變的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成聲信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件?？紤]到實(shí)際情況，利用超聲波測(cè)距時(shí)，選用頻率為40KHz的超聲波。采用異地反射式來(lái)測(cè)距，即所測(cè)距離是聲波傳輸距離的一半。測(cè)量發(fā)射和接收回波的時(shí)間差ΔT,在聲速V已知的情況下求出距離S[10]。距離的計(jì)算公式如下：S=(V*ΔT)/2 基于CX20106A超聲波測(cè)距的調(diào)試CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測(cè)距的超聲波頻率40KHz較為接近，所以把它用于超聲波檢測(cè)接收電路。實(shí)驗(yàn)證明用CX20106A接收超聲波，具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。當(dāng)超聲波接收頭接收到40KHz 方波信號(hào)時(shí)，將會(huì)將此信號(hào)通過(guò)CX20106A 驅(qū)動(dòng)放大送入單片機(jī)的外部中斷0 口。單片機(jī)在得到外部中斷0 的中斷請(qǐng)求后，會(huì)轉(zhuǎn)入外部中斷0 的中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理，在移動(dòng)機(jī)器人的避障工作中，可以在中斷服務(wù)程序設(shè)定需要單片機(jī)處理的最短距離。 m 的障礙物，可以不做處理直接跳出中斷服務(wù)程序[11]。3系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 圖2主程序流程圖圖3 按鍵中斷處理流程圖綜合考慮，控制模塊采用單片機(jī)AT89S51控制；發(fā)射模塊采用反向器74LS04；接收模塊采用CX20106A；顯示模塊采用液晶顯示器LED顯示；報(bào)警模塊采用蜂鳴器。其系統(tǒng)框圖如圖4所示。單片機(jī)AT89S51發(fā)送模塊接收模塊LED顯示報(bào)警 圖4超聲波系統(tǒng)框圖單片機(jī)外圍需要一個(gè)復(fù)位電路，復(fù)位電路的功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號(hào)。該設(shè)計(jì)采用含有電阻的復(fù)位電路，復(fù)位電路可以有效的解決電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等引起的問(wèn)題，在電源電壓瞬間下降時(shí)可以使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。復(fù)位電路的設(shè)計(jì)圖如圖5所示：圖5 復(fù)位電路 顯示電路采用的是共陽(yáng)極8位數(shù)碼管，該顯示器與驅(qū)動(dòng)電路相連用于控制LED的顯示。為使LED顯示，只需在S1，S2，S3，S4依次置為低電平信號(hào)，再給LED延時(shí)一段很小的時(shí)間，使數(shù)碼管分別顯示，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，數(shù)碼管就像同時(shí)顯示一樣。LED顯示電路的電路圖如圖6所示。圖6 LED顯示電路（1）主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，設(shè)置總中斷允許為EA，顯示器接P0口，P2接蜂鳴器。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發(fā)，（這是測(cè)距器會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距的原因），才打開(kāi)外中斷0接受返回的超聲波信號(hào)。由于采用12MHZ的晶振，機(jī)器周期為1us，當(dāng)主程序檢測(cè)到接受成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來(lái)回所用的時(shí)間），按下式計(jì)算即可得到被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離，,則S=(V*T0)/2(V為聲速，T0為聲波來(lái)回傳輸?shù)臅r(shí)間)。然后再用超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量。（2）超聲波發(fā)送子程序和超聲波接收中斷程序。，同時(shí)把計(jì)數(shù)器T0打開(kāi)并進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波測(cè)距離主程序利用外部中斷0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接受到返回超聲波信號(hào)（INT0引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入中斷程序。進(jìn)入中斷程序后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器T0停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志子賦值1[12]。超聲波發(fā)送和接收模塊如圖7，圖8所示。圖7 超聲波發(fā)送模塊圖8 超聲波接收模塊 報(bào)警模塊P2口接蜂鳴器，當(dāng)小車離障礙物的距離小于80cm時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警；當(dāng)小車距離障礙物的距離大于80 cm時(shí)，蜂鳴器停止報(bào)警。當(dāng)小車距離障礙物的距離50cm時(shí)，蜂鳴器放出長(zhǎng)報(bào)警。報(bào)警模塊如圖9所示。圖9 報(bào)警模塊4 調(diào)試及性能分析 硬件調(diào)試 此次制作外擴(kuò)超聲波的發(fā)送端和接收端，硬件調(diào)試采用WAVE6000/S仿真器，同時(shí)用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)沒(méi)有短路、虛焊和各個(gè)端口的電壓，各參數(shù)顯示正常。電路連接基本確定沒(méi)什么問(wèn)題，主要調(diào)整的地方在于接收電路的電阻電容的調(diào)整，將電阻電容參數(shù)調(diào)到合適大小，接收效果明顯增強(qiáng)。 軟件調(diào)試在WAVE編譯器和WAVE6000/S仿真器仿真下進(jìn)行軟件調(diào)試。使用WAVE編譯器時(shí)設(shè)定斷點(diǎn)，對(duì)各段函數(shù)的調(diào)試，還結(jié)合硬件用WAVE6000/S仿真器進(jìn)行仿真調(diào)試。軟件調(diào)試過(guò)程中的存在問(wèn)題就是測(cè)的不夠遠(yuǎn)。其主要原因在于發(fā)送波的發(fā)送頻率，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試確定最佳發(fā)送次數(shù)是4次，多一次少一次都影響測(cè)量距離。定時(shí)器1來(lái)定時(shí)控制發(fā)送40KHZ左右方波給超聲波發(fā)送端。定時(shí)器1的定時(shí)時(shí)間不能太小，如果在較短的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)送，那么也將影響接收 [13]。 硬件測(cè)試過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次測(cè)試其能測(cè)的最遠(yuǎn)且較穩(wěn)定的距離為426cm，最大誤差不超過(guò)1cm。由于場(chǎng)地有限，不可避免的受到干擾。各距離段測(cè)量的結(jié)果如下表1所示。誤差來(lái)源由于聲速與溫度有關(guān)，如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償方法加以校正。實(shí)際值(cm)80144測(cè)量值(cm)42507180100125144170197223實(shí)際值(cm)
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