【正文】 1 研究背景 世界各國(guó)汽車(chē)數(shù)量日益增多，車(chē)速逐年提高，盡管在車(chē)速、車(chē)距、制動(dòng)和駕駛?cè)藛T素質(zhì)等多方面有很多規(guī)定，仍接連發(fā)生撞車(chē)事故，因此非常需要一種有效的防撞裝置。許多國(guó)家都在研究汽車(chē)防撞技術(shù)，至今仍無(wú)產(chǎn)品問(wèn)世。我國(guó)的汽車(chē)除了加裝安全帶、倒車(chē)發(fā)聲警告以及很少一部分加裝氣囊外，沒(méi)有其它防撞措施。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路逐年增多，汽車(chē)交通愈來(lái)愈繁忙，汽車(chē)防撞已是一個(gè)十分值得重視的問(wèn)題。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)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，并且汽車(chē)防撞使用超聲波控測(cè)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)： 超聲波是機(jī)械波，波長(zhǎng)短，繞射小，可形成射線(xiàn)定向傳播； 超聲波穿透性好，可在濃霧、風(fēng)沙、陰雨、污染環(huán)境中工作； 超聲波抗干擾能力強(qiáng)，不受空間電磁波干擾，也不受一般機(jī)械振動(dòng)的干擾； 超聲波傳播速度低，用于短距離探測(cè)如100米以?xún)?nèi)容易實(shí)現(xiàn)；穩(wěn)定性好，可靠性高，造價(jià)低，便于推廣。 利用超聲波制作汽車(chē)防撞雷達(dá)可以幫助駕駛員及時(shí)了解車(chē)周?chē)璧K情況，防止汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎、倒車(chē)等情況下撞傷、劃傷。人能聽(tīng)到的聲音頻率為：20 Hz~20 kHz，即為可聽(tīng)聲波，超出此頻率范圍的聲音，即20 Hz以下的聲音稱(chēng)為低頻聲波，20 kHz以上的聲音稱(chēng)為超聲波。超聲波是一種只有少數(shù)生物（如蝙蝠、海豚）才能感覺(jué)的機(jī)械波，其頻率在20 kHz以上，波長(zhǎng)短，繞射小、能定向傳播。超聲波為直線(xiàn)傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)。為此，利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。近年來(lái)隨著微電子技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的小型價(jià)廉的微處理器（單片機(jī)）的出現(xiàn)，使超聲波測(cè)距傳感器的功能得到了提升。有了微處理器不僅使測(cè)距的精度大為提高，而且為超聲波測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)辟更大的空間。 綜上所述本系統(tǒng)我采用了超聲波測(cè)距用聲音和更為直觀的顯示來(lái)指示在倒車(chē)過(guò)程中汽車(chē)和周?chē)系K物的情況，這樣有利于解除了駕駛員泊車(chē)和起動(dòng)車(chē)輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線(xiàn)模糊的缺陷，提高了安全性，減少了事故的發(fā)生率。以往的汽車(chē)倒車(chē)測(cè)距一般有四種：嘀嘀聲加閃光，音樂(lè)聲加閃光，語(yǔ)音聲加閃光，倒車(chē)到危險(xiǎn)距離時(shí)發(fā)出警報(bào)聲的超聲波倒車(chē)報(bào)警器。本設(shè)計(jì)將以上功能結(jié)合起來(lái)加以改進(jìn)發(fā)展，使其在整個(gè)倒車(chē)過(guò)程中自動(dòng)測(cè)量車(chē)尾到最近障礙物的距離，并用數(shù)字顯示出來(lái)，提醒駕駛員注意剎車(chē)，如果和制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)系在一起也可以形成自動(dòng)剎車(chē)?？梢酝ㄟ^(guò)檢測(cè)超聲波的發(fā)射波與反射波之間的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量距離的功能，目前主要有三種測(cè)距方法： （1）相位檢測(cè)法，相位檢測(cè)法雖然精度高，但檢測(cè)范圍有限；（2）聲波幅值檢測(cè)法，聲波幅值檢測(cè)法易受反射波的影響；（3）渡越時(shí)間檢測(cè)法，渡越時(shí)間檢測(cè)法的工作方式簡(jiǎn)單，直觀，在硬件控制和軟件設(shè)計(jì)上都非常容易實(shí)現(xiàn)。其原理為：檢測(cè)從發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是渡越時(shí)間。目前超聲波測(cè)距技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，如：基于AT89C2051的超聲波泊車(chē)防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)；基于LM1812的超聲波汽車(chē)防撞報(bào)警器；毫米波汽車(chē)防撞雷達(dá)系統(tǒng)中數(shù)字信號(hào)處理機(jī)的設(shè)計(jì)；激光測(cè)距技術(shù)在汽車(chē)防碰撞領(lǐng)域中的應(yīng)用；偽碼數(shù)字相關(guān)在超聲波測(cè)距中的應(yīng)用；超聲定位技術(shù)在汽車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用；基于PIC單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。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、衍射和散射。超聲波測(cè)距即是利用其反射特性，當(dāng)車(chē)輛后退時(shí)，超聲波距離傳感器利用超聲波檢測(cè)車(chē)輛后方的障礙物位置，并利用指示燈及蜂鳴器把車(chē)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。 2 系統(tǒng)總體方案及工作原理超聲波發(fā)射 模 塊驅(qū)動(dòng)電路 AT89S52單片機(jī)復(fù)位電路時(shí)鐘電路LED數(shù)碼顯示距離部分報(bào)警電路放大超聲波接受 模 塊比較 圖一：系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖以上圖一為系統(tǒng)總框圖，包括復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，超聲波發(fā)射模塊，超聲波接受模塊，LED數(shù)碼管顯示部分，報(bào)警電路。這些模塊分別承擔(dān)著不同的功能，并且分別由不同的器件完成。系統(tǒng)的連接情況：AT89S52的P0口連接共陽(yáng)數(shù)碼管的ah；；；；。 AT89S52單片機(jī) 單片機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱(chēng)的CPU)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元，定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛[13]?？v觀我們現(xiàn)在生活的各個(gè)領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。以前沒(méi)有單片機(jī)時(shí)，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來(lái)的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長(zhǎng)期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會(huì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡(jiǎn)單的接口電路，核心部分只是由人為的寫(xiě)入程序來(lái)完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長(zhǎng)期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來(lái)將會(huì)有更多人來(lái)接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的單片機(jī)年容量已達(dá)1—3億片，且每年以大約16%的速度增長(zhǎng)，但相對(duì)于世界市場(chǎng)我國(guó)的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國(guó)是有著廣闊前景的。目前，單片機(jī)外圍電路正朝著單片集成化、數(shù)字化、智能化、多功能、微功耗、高可靠性的方向發(fā)展。 單片機(jī)選型[13]只要是MCS－51系列兼容單片機(jī)都符合本設(shè)計(jì)的要求。本設(shè)計(jì)選用AT89S52。由ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在線(xiàn)系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。而且，它還具有一個(gè)看門(mén)狗（WDT）定時(shí)/計(jì)數(shù)器，如果程序沒(méi)有正常工作，就會(huì)強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序陷入死循環(huán)的時(shí)候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個(gè)系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)硬件電路。AT89S52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。其芯片引腳圖如下：圖二：AT89S52引腳圖 AT89S52管腳說(shuō)明VCC：供電電壓；GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外