【正文】 西安郵電學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目： 院 （系）： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 　 導(dǎo)師姓名： 職稱： 摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展交通運(yùn)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(yán)重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)勢(shì)在必行，超聲波測(cè)距法是最常見(jiàn)的一種距離測(cè)距方法，本文介紹的就是利用超聲波測(cè)距法設(shè)計(jì)的一種倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)。論文的內(nèi)容是基于AT89C51單片機(jī)倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，將超聲波測(cè)距系統(tǒng)和AT89C51單片機(jī)結(jié)合于一體，設(shè)計(jì)出一種基于AT89C51單片機(jī)的倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點(diǎn)。論文概述了超聲波檢測(cè)的發(fā)展及基本原理，闡述了超聲波傳感器的原理及特性。對(duì)于系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行了討論，并且在介紹超聲波測(cè)距系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。通過(guò)多種發(fā)射接收電路設(shè)計(jì)方案比較，得出了最佳設(shè)計(jì)方案，并對(duì)系統(tǒng)各個(gè)設(shè)計(jì)單元的原理進(jìn)行了介紹。對(duì)組成各系統(tǒng)電路的芯片進(jìn)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(jié)構(gòu)，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。最后，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的誤差分析，給出了系統(tǒng)的改進(jìn)方案。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 超聲波 AT89C51 AbstractIs day by day prosperous along with the social economy development transportation shipping industry, the automobile quantity climbs in the first mate. Traffic congestion condition also day by day serious, the collision event occurred repeatedly, has caused the inevitable person casualties and the economic loss, in view of this kind of situation, designed one kind to respond quickly, the reliability was high also a more economical automobile guards against hits the early warning system imperative, the ultrasonic wave range finding was the most mon one distance range finder method, this article introduces is guards against using the ultrasonic wave range finding design one kind of backdraft hits the alarm system.The paper is based on the contents of the AT89C51 monolithic integrated circuit reverse collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89C51 monolithic integrated circuit, AT89C51 monolithic integrated circuit based on the design of a reverse collision avoidance warning systems. The system used software and hardware integrated approach of a modular and multiuse characteristics. The paper outlines the development and the basic principles of ultrasound tests on the principles and characteristics of ultrasound sensors. Some of the main parameters for the system were discussed, and introducing ultrasonic ranging system functions basis, the overall position of the system. Through multiple launch reception circuit design parison, the best designed programme drawn, and various system design modules principles introduced. On the position of the system circuit chip introduced and elaborated the principles of their work. Papers introduced system software architecture, through programming to achieve system function. Finally, through the analysis of system error, giving the system improvement programme. Key word：monolithic integrated circuit；ultrasonic wave；AT89C51目 錄第1章 緒論 1 超聲檢測(cè)發(fā)展綜述 1 論文主要內(nèi)容和章節(jié)安排 3 本設(shè)計(jì)時(shí)間安排 3第2章 超聲波測(cè)距原理 5 超聲波傳感器介紹 5 超聲波傳感器特性 6 超聲波檢測(cè)概述 7 超聲探傷 8 超聲測(cè)距原理及實(shí)現(xiàn) 9第3章 單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)構(gòu)想 10 超聲波測(cè)距系統(tǒng)總體方案 10 系統(tǒng)主要參數(shù)考慮 11 傳感器指向角 11 測(cè)距儀的工作頻率 12 聲速 12 發(fā)射脈沖寬度 12 測(cè)量盲區(qū) 13第4章 單片機(jī)倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì) 14 發(fā)射接收電路方案設(shè)計(jì) 14 顯示報(bào)警單元方案設(shè)計(jì) 22 系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì) 22 系統(tǒng)報(bào)警電路設(shè)計(jì) 23 單片機(jī)復(fù)位電路 24 時(shí)鐘電路 25 穩(wěn)壓電源 25第5章 系統(tǒng)硬件及軟件實(shí)現(xiàn) 27 單片機(jī)硬件介紹 27 單片機(jī)AT89C51介紹 27 8155芯片介紹 28 74LS244芯片介紹 29 74LS06芯片介紹 30 運(yùn)算放大器 31 LM567芯片介紹 32 探頭UCM介紹 33 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 34 主程序 34 顯示子程序和蜂鳴報(bào)警子程序 37第6章 系統(tǒng)誤差分析及改進(jìn) 39 誤差產(chǎn)生原因分析 39 溫度對(duì)超聲聲速的影響 39 回波檢測(cè)對(duì)時(shí)間測(cè)量的影響 40 超聲傳感器所加脈沖電壓對(duì)測(cè)量范圍和精度的影響 40 針對(duì)誤差產(chǎn)生原因的系統(tǒng)改進(jìn)方案 40參考文獻(xiàn) 42致謝 4341第1章 緒 論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,交通運(yùn)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(yán)重，撞車事件屢屢發(fā)生，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)一種響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)勢(shì)在必行，超聲波測(cè)距法是最常見(jiàn)的一種距離測(cè)距方法，應(yīng)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(bào)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凵洌瓷?，干涉，衍射，散射。超聲波測(cè)距即是利用其反射特性，當(dāng)車輛后退時(shí)，超聲波距離傳感器利用超聲波檢測(cè)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?cè)藛T，起到安全的作用。 超聲波檢測(cè)發(fā)展綜述高速度，高效率是現(xiàn)代工業(yè)的標(biāo)志，而這是建立在高質(zhì)量的基礎(chǔ)之上的。設(shè)計(jì)和工藝人員理應(yīng)了解：非均一的組織結(jié)構(gòu)，隨機(jī)出現(xiàn)的微觀，宏觀缺陷，常?？梢杂袝r(shí)甚至是只能依靠無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用方可予以發(fā)現(xiàn)，評(píng)價(jià)。當(dāng)然，這與數(shù)十年來(lái)多方的重視和廣大從業(yè)人員的艱辛努力，使無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在這方面已具有一定的能力有關(guān)。現(xiàn)在，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，無(wú)損檢測(cè)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，研制，使用部門已被卓有成效的運(yùn)用，1981 年美國(guó)前總統(tǒng)里根在給美國(guó)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì)成立 40 周年大會(huì)的賀信中就說(shuō)過(guò)：“你們能夠給飛機(jī)和空間飛行器，發(fā)電廠，船舶，汽車和建筑物等帶來(lái)更大程度的可靠性。沒(méi)有無(wú)損檢測(cè)，我們就不可能享有目前在這些領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的領(lǐng)先地位?！睙o(wú)損檢測(cè)正在以迅猛之勢(shì)向縱深發(fā)展，客觀的需要畢竟是一種專業(yè)可以發(fā)展的最大動(dòng)力。我國(guó)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是從無(wú)到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。超聲波檢測(cè)儀器的研制生產(chǎn)，也大致按此規(guī)律發(fā)展變化。五十年代，我國(guó)開始從國(guó)外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。如英國(guó)的 UCT2 超聲波檢測(cè)儀，重達(dá) 24Kg，各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測(cè)中取得了較好的效果。五十年代末六十年代初，國(guó)內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。隨后，上海同濟(jì)大學(xué)研制出 CTS10 型非金屬超聲檢測(cè)儀，也是電子管式，儀器重約20Hg。該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。直至七十年代中期，因無(wú)損檢測(cè)技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以儀器沒(méi)有多大發(fā)展，仍使用電子管式的 UCT2，CTS10 型儀器。1976 年，國(guó)家建委科技司主持召開全國(guó)建筑工程檢測(cè)技術(shù)交流會(huì)后，國(guó)家建委將混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，組織全國(guó) 6 個(gè)單位協(xié)作攻關(guān)。從此，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)開始進(jìn)入有計(jì)劃，有目的的研究階段。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元件逐漸代替了電子管器件，更有利于無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的推廣普及。如羅馬尼亞 N2701 型超聲波測(cè)試儀，是由晶體管分立元件組成，具有波形和數(shù)碼顯示，儀器重量 10Kg。七十年代，英國(guó) 公司推出僅有 重的 PUNDIT 便攜式超聲儀。1978 年 10 月，中國(guó)建筑科學(xué)院研制出 JC2 型便攜式超聲波檢測(cè)儀。該儀器采用TTL 線路，數(shù)碼顯示，儀器重量為 5Kg。同期研制出的超聲檢測(cè)儀器還有 SC2 型，CTS25 型，SYC2 型超聲波檢測(cè)儀。從此，我國(guó)有了自己生產(chǎn)的超聲波儀器，為推廣應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)。超聲波檢測(cè)技術(shù)是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展和推廣的新技術(shù)，其具有高精度，無(wú)損，非接觸等優(yōu)點(diǎn)。目前，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在機(jī)械制造，電子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工業(yè)領(lǐng)域。此外，在材料科學(xué)，醫(yī)學(xué)，生物科學(xué)等領(lǐng)域中也占具重要地位。國(guó)外在提高超聲波測(cè)距方面做了大量研究，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也做了相關(guān)研究。對(duì)超聲波測(cè)距精度主要取決于所測(cè)的超聲波傳播時(shí)間和超聲波在介質(zhì)中的傳播速度，二者中以傳播時(shí)間的精度影響較大，所以大部分文獻(xiàn)采用降低傳播時(shí)間的不確定度來(lái)提高測(cè)距精度。目前，相位探測(cè)法和聲譜輪廓分析法或二者結(jié)合起來(lái)的方法是主要的降低探測(cè)傳輸不確定度的方法。超聲波檢測(cè)技術(shù)作為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的重要手段之一，在其發(fā)展過(guò)程中起著重要的作用，它提供了評(píng)價(jià)固體材料的微觀組織及相關(guān)力學(xué)性能、檢測(cè)其微觀和宏觀不連續(xù)性的有效通用方法。由于其信號(hào)的高頻特性，超聲波檢測(cè)早期僅使用模擬量信號(hào)的分析，大部分檢測(cè)設(shè)備僅有A掃描形式，需要通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的無(wú)損檢測(cè)人員對(duì)信號(hào)進(jìn)行人工分析才能得出正確的結(jié)論，對(duì)檢測(cè)和分析人員的要求較高，因此，人為因素對(duì)檢測(cè)的結(jié)果影響較大，波形也不易記錄和保存，不適宜完成自動(dòng)化檢測(cè)。八十年代后期，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和高速器件的不斷發(fā)展，使超聲波信號(hào)的數(shù)字化采集和分析成為可能。目前國(guó)內(nèi)也相繼出現(xiàn)了各類數(shù)字化超聲波檢測(cè)設(shè)備，并已成為超聲波檢測(cè)的發(fā)展方向。廈門大學(xué)的某位學(xué)者研究了一種回波輪廓分析法。該方法在測(cè)距中通過(guò)兩次探測(cè)求取回波包絡(luò)曲線來(lái)得到回波的起點(diǎn)，通過(guò)這樣處理后超聲波傳播時(shí)間的精度得到了很大的提高。意大利的Carullo等人介紹了一種自適應(yīng)系統(tǒng)，采用特殊的發(fā)射波形來(lái)獲得好的回波包絡(luò)，同時(shí)采用對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行估測(cè)，設(shè)置一定的回波開平電路，且采用自動(dòng)增益的控制放大器，通過(guò)這些措施來(lái)提高超聲波的探測(cè)精度。另外，也有大量的文獻(xiàn)研究采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和小波變換理論來(lái)提高傳輸時(shí)間的精度。這些處理方法都取得了較好的效果。目前國(guó)內(nèi)外在超聲波檢測(cè)領(lǐng)域都向著數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字式超聲波檢測(cè)儀器的發(fā)展速度很快。國(guó)內(nèi)近幾年也相繼出現(xiàn)了許多數(shù)字式超聲波儀器和分析系統(tǒng)。國(guó)際上對(duì)超聲波檢測(cè)數(shù)字化技術(shù)的研究非常重視，國(guó)外生產(chǎn)類