【正文】 報警信號的頻率和車位距障礙物的距離有關(guān)系，距離越小則蜂鳴器發(fā)出的“滴滴滴”報警信號頻率越快，頻率越快越能引起司機的謹慎和緊張。設(shè)計以AT89C51單片機芯片、時鐘電路以及復位電路三個部分組成51單片機最小系統(tǒng)，負責系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)處理、超聲波模塊的驅(qū)動、LCD1602液晶屏驅(qū)動以及蜂鳴器報警模塊的驅(qū)動等。倒車雷達主要依托于超聲波的測距功能，當超聲波模塊發(fā)射出超聲波時，在傳播過程中如果遇到障礙物，超聲波會原路返回并被超聲波模塊接收到，單片機只需要對超聲波從發(fā)出到返回的這段時間進行計算，就可通過超聲波的速度計算出發(fā)射位置距離障礙物的大小。該過程能實現(xiàn)主要是因為超聲波在傳播過程具有不易發(fā)散的性能，即發(fā)射和接收回來的超聲波強度大小相等。AT89C51單片機通過其外部觸發(fā)中斷管腳()進行超聲波發(fā)射和接收的時間計算，當AT89C51單片機驅(qū)動HC—SR04超聲波模塊發(fā)射超聲波時，在INT0中斷時計時器T0被立即啟動，開始計時；當超聲波返回并被HC—SR04接收到時，在INT1中斷時立即停止計時器T0的工作，這樣51單片機就得到了超聲波發(fā)射和接收過程所用的時間，由于超聲波在空氣中的傳輸速度是340m/s，這樣將兩者相乘并除以2，就是車尾距障礙物的大小。為了實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的顯示，本系統(tǒng)選用LCD1602液晶屏作為顯示模塊，其清晰度高并且成本低的特點非常適合用于本系統(tǒng)。報警模塊主要由蜂鳴器和SI2302型MOS管組成，由于51單片機的最大輸出電流很微弱，不能夠直接驅(qū)動蜂鳴器，因此通過MOS的擴流作用，實現(xiàn)蜂鳴器的驅(qū)動，對于本課題的能力要求主要有以下幾點。熟練使用AT89C51單片機，掌握其外部中斷、定時器寄存器的配置以及51最小系統(tǒng)的設(shè)計。查閱HC—SR04模塊的Datasheet，根據(jù)官方資料進行其電路模塊設(shè)計。能夠通過Protel繪制電路圖和PCB圖，會使用Proteus對系統(tǒng)進行仿真。首先查閱AT89C51的官方資料，根據(jù)官方提供的資料進行電路設(shè)計，并查閱相關(guān)的文獻資料，通過大量的實驗來不斷改進。 方案選擇及元器件介紹（1） 主控核心選擇方案一：選擇學生群體使用最多的C51單片機作為本系統(tǒng)的主控核心，由于在大學期間對于C51單片機具有較為系統(tǒng)的學習，其內(nèi)功的結(jié)構(gòu)原理、模塊組成以及程序編寫，以及掌握了一套較為熟悉的流程，因此能夠為本設(shè)計的順利完成奠定夯實的基礎(chǔ)。另外C51單片機內(nèi)部已經(jīng)集成了一個容量為4K的加密型FLASH和一個大小為128字節(jié)的RAM，足以夠本系統(tǒng)的使用，再者C51單片機內(nèi)部的兩個8位定時器在經(jīng)過簡單的寄存器配置后，能夠靈活的在本系統(tǒng)中提供精準的定時，為一些需要精準時基的地方提供幫助。根據(jù)C51單片機的資料顯示，如果按鍵接在這兩個管腳上，經(jīng)過中斷服務(wù)程序，能夠方便的配置程序代碼的運行。雖然目前市面上C51單片機的生產(chǎn)廠家眾多，目前使用最多的是美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51和中國宏晶公司生產(chǎn)的STC89C51單片機，這兩款單片機目前已經(jīng)占據(jù)了C51單片機市場的主要份額，雖然生產(chǎn)廠家不同，然而這些C51單片機都可以相互替代，在使用上幾乎沒有任何區(qū)別，這也是使用C51單片機作為系統(tǒng)核心的另一個優(yōu)點。方案二：選擇意大利意法半導體（SST）公司推出的STM32系列單片機作為主控核心，STM32單片機的最大特色是采用了ARM結(jié)構(gòu)作為內(nèi)核，其32位的總線寬度使得它在處理一些數(shù)據(jù)時能夠表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢，由于采用ARM內(nèi)核，因此這種類型的單片機被業(yè)內(nèi)人士稱之為微處理器，同MCU有較大區(qū)別。STM32系列的低端芯片的主頻就已經(jīng)達到了72M，高端系列能夠達到168M，由于片內(nèi)集成了高性能的鎖相環(huán)（PLL），所以采用精度較高的低頻晶振（8M）就可以給芯片提供時鐘信號，經(jīng)過鎖相環(huán)的作用，能夠?qū)㈩l率倍頻到72M甚至更高。STM32采用了CortexM3或者CortexM4作為內(nèi)核，這種性能優(yōu)良的內(nèi)核結(jié)構(gòu)使得其對數(shù)據(jù)處理的能力顯得非常完善和高速，在一些需要處理大量數(shù)據(jù)的場合，如高像素液晶屏、MP3等應(yīng)用將顯得非常有優(yōu)勢。其優(yōu)勢已經(jīng)無以言表了，然而在學生試驗中，其缺點也是不可忽略的，STM32的性能之所以這么強大，要靠用戶對其繁多寄存器的熟練配置，然而對于普通學生來說，這將變得捉襟見肘，如果沒有相關(guān)STM32開發(fā)經(jīng)歷的學生，在面對這些寄存器時將無從下手。綜上所述兩種常用單片機的優(yōu)缺點，考慮到自身的學習經(jīng)歷以及知識掌握度，對于51單片機非常熟悉，雖然上文說到其內(nèi)部沒有集成AD轉(zhuǎn)換或者硬件IIC等模塊，但是在片外擴展這些模塊也非常容易，網(wǎng)上相關(guān)的程序和資料相當?shù)亩?，并不會給設(shè)計過程帶來極大的阻礙?？紤]到成本方面，上述所說的幾種單片機就成本來說只有51單片機的價格最低，并且非常容易買到，這給設(shè)計的成功性帶來了極大的保障，因此本系統(tǒng)選用51單片機作為主控核心。（2） AT89C51單片機介紹所謂的C51單片機或者S51單片機都是采用經(jīng)典的51內(nèi)核作為核心的微控制器，經(jīng)過各個廠家對51內(nèi)核的擴展，產(chǎn)生了各種C51單片機，比較著名的有美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機和中國臺灣宏晶公司推出的STC89C51單片機，本系統(tǒng)采用了AT89C51單片機來作為主控核心，這款C51單片機在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，非常簡潔，在采用51內(nèi)核的同時，外部擴展了兩個8位定時器、一個功能強大的UART模塊，是的這兩個管腳比其他普通管腳具有更高的性能，使用起來更加方便；通過數(shù)據(jù)總線和地址總線的連接，將內(nèi)核和外部的幾個模塊進行關(guān)聯(lián)，從而構(gòu)建了這款C51單片機，下圖21為AT89C51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。圖21 C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖C51單片機是一種FLASH型芯片，即它內(nèi)部的代碼存儲器件是FLASH，C51的資料表明其內(nèi)部的FLASH儲存容量為4K字節(jié)，這對于大多數(shù)的小型系統(tǒng)已經(jīng)足夠使用，當然在一些大型系統(tǒng)中，4K的存儲量已經(jīng)捉襟見肘，必須在外部擴展大容量的代碼存儲芯片。AT89C51單片機內(nèi)部的FLASH具有很高的保密性，也就是燒入進去的代碼很難夠被破解出來，由于器相對于過去的51產(chǎn)品，加入了熔斷絲技術(shù)，使得代碼一旦被燒錄進FLASH，熔絲將立即斷開，是的破解變得不可能。另外C51單片機內(nèi)部集成了一塊具有128字節(jié)的RAM，主要負責存儲一些高頻率使用的數(shù)據(jù)，128字節(jié)對于大多數(shù)應(yīng)用已經(jīng)足夠。C51單片機在運行速度方面，具有很寬的性能，這主要表現(xiàn)在其處理速度能夠完全由其外部的晶振頻率決定，在024M內(nèi)，其時鐘信號頻率可以自由選擇，當然高速的時鐘信號將帶來更高的功耗，因此不同的系統(tǒng)一定要選擇合適時鐘頻率，不能一味的追求高速度性。本系統(tǒng)的AT8C51單片機選用了40管腳封裝的芯片，其管腳定義如下圖所示，其中P0至P3的32個管腳是功能各異的GPIO管腳，每個管腳都具有輸入輸出功能，每組管腳在驅(qū)動方面具有差異，其中P1至P3的24個管腳內(nèi)部都集成了上拉電阻，因此輸出電流的能力很高，但是灌電流能力很弱；而P0的8個管腳內(nèi)部沒有集成上拉電阻，所以幾乎沒有任何輸出電流能力，而灌電流能力很強，這為不同的應(yīng)用創(chuàng)造了可能；，通過寄存器的