【正文】 [4] 孫瓊 . 嵌入式 L inux應(yīng)用程序開發(fā)詳解 [M ]. 人民郵電出版社 , 2020. [5] 馬忠梅 ,李善平 ,等 . ARMamp。該設(shè)計的電路設(shè)計合理簡單、工作穩(wěn)定、性能良好、檢測速度快、計算簡單、易于做到 實時控制，并且在測量誤差方面能夠達到簡單工業(yè)實用的要求。毋庸置疑，未來的超聲波測距儀將于自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。而通過研究汽車倒車雷達系統(tǒng)，可以達到很高的采集速率 和精度。 歷經(jīng)十多年的探索發(fā)展 ， 共計有六代的技術(shù)改良發(fā)生 ， 根據(jù)其“ 性能價格 ”和“ 結(jié)構(gòu)外觀 ” ，這 幾 代產(chǎn)品 分別 有 以下特點 —— 第一代：倒車時通過喇叭提醒。從某種意義上說，這對司機并沒有直接的幫助，不是真正的倒車雷達，只是在提示路人小心。倒車時在車后一定距離內(nèi)有障礙物，蜂 鳴器就會開始工作，蜂鳴聲音越急，表示車輛離障礙物越近。顯示車后障礙物和車體之間距離的方式有兩種：一種是數(shù)字顯示方式，通過 LED 顯示車體與障礙物間的距離；另一種是用顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，黃色代表警告距離，紅色代表危險距離。此類倒車雷達不用掛倒車檔，只要發(fā)動汽車，顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、倒車雷達 、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項功能整合在一起，并設(shè)計了語音功能。從外觀上來看，它比第五代倒車雷達更為精致典雅；從功能上來看，它除了具備第五代產(chǎn)品的所有功能之外，還整合了高檔轎車具備的影音系統(tǒng)，可以在顯示器上觀看DVD影像，但相應(yīng)的成本也更高。在倒車雷太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 達等輔助倒車研究領(lǐng)域，美國、 英 國、 德國 等發(fā)達國家的 此項 技術(shù)遠遠 領(lǐng)先于其他國家 。 奔馳車廠已經(jīng)在使用雷達探測技術(shù)來 輔助 駕駛 員 更快 捷 更安全地停車 入庫 。 倘若 駕駛 員暫停 倒車，導航系統(tǒng) 也可以重新 計算出新的最佳停車 角度 與 路線。 這以后 ，就 能夠 松開 剎 車、 方向盤，保持 合理 的速度。 設(shè)計 與論證 由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。整個系統(tǒng)由超聲波發(fā)射、超聲波接收、 51單片機控制系統(tǒng)、距離顯示等設(shè)備組成。 超聲波傳感器的選擇 決定了 測距儀的分辨率。他常常看到，很多蝙蝠靈活的在空中飛來飛去，卻從不會撞到墻壁上。斯帕拉捷的實驗，揭開了蝙蝠飛行的秘密。真正超聲波的研究和發(fā)展，與媒質(zhì)中超聲波的產(chǎn)生和接收的研究密切相關(guān)。 20世紀 初， 由于電子學的發(fā)展， 人們 可以應(yīng) 用 一 些材料的 “ 壓電效應(yīng) ” 和 “ 磁致伸縮效應(yīng) ”制造 各種 “ 機電換能器 ” 。 40年代末期超聲波治療在歐美興 起，直到 1949年召開的首屆 國際醫(yī)學超聲波學術(shù)會議上，才 第一次出現(xiàn) 了超聲治療方面的 學術(shù) 交流，為超聲治療學的發(fā)展奠定了 較為系統(tǒng)的理論 基礎(chǔ)。產(chǎn)生和檢測超聲波的頻率，也由幾十千赫上升 到上千兆赫。 由于超聲波在物理化學方面的獨特特性，所以超聲波在許多方面都有廣泛的應(yīng)用。 超聲測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射 到 接收的時間 長短 計算出 障礙物 到 發(fā)射點 的距離長短。超聲成像技術(shù)已 經(jīng) 在醫(yī)療檢查方面獲得 非常廣泛的應(yīng)用 ，在微電子器件制造業(yè)中用來對 LSI 進行檢 測 ，在材料科學中用 于 顯示合金中 晶粒間界和 不同組分的區(qū)域等 信息 。超聲波焊接主要分超聲波塑料焊接和超聲波金屬焊接，超聲波塑料焊接具 有焊接速度快，焊接強度高、密封性好的優(yōu)點；而超聲波金屬焊接的優(yōu)點在于快速、節(jié)能、熔合強度高、導電性好、無火花、接近冷態(tài)加工。超聲波清洗具有清洗效果好、清洗速度快、清潔 度高，不須人手接觸清洗液，安全可靠，對工件表面無損傷，節(jié)省溶劑、熱能、工作場地和人工等諸多優(yōu)點。超聲波的機械作用可軟化組織， 增強滲透，提高代謝，促進血液循環(huán)，刺激神經(jīng)系統(tǒng)和細胞功能，因此具有超聲波獨特的治療意義。 (3) 在基礎(chǔ)研究方面的應(yīng)用 超聲學是研究超聲的科學，它是聲學的一個重要分支。 20世紀 40 年代起，人們在研究媒質(zhì)中超聲波的聲速和聲衰減隨頻率變化的關(guān)系時，就陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了它們與各種分子弛豫過程（如分子的內(nèi)、外自由度之間能量轉(zhuǎn)換的熱弛豫，分子結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化的結(jié)構(gòu)弛豫等過程）及微觀諧振過程（如鐵磁、順磁、核磁共振等）之間的關(guān)系，通過物質(zhì)對超聲的吸收規(guī)律可 探索物質(zhì)的特性和結(jié)構(gòu)，這些方面的研究構(gòu)成了分子聲學這一聲學分支。與之有關(guān)的一門新分支學科──量子聲學也正在形成。但是，超聲學仍是一門年輕的學科，其中存在著許多尚待深入研究的問題，對許多超聲波應(yīng)用的機理還未徹底了解，況且實踐還在不斷地向超聲學提出各種新的課題，而這些問題的不斷提出和解決，都 已表明了超聲學是在不斷地向前發(fā)展著。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V與溫度有關(guān)。這就是超聲波測距儀的基本原理。 將（ 2— 2）、（ 2— 3）代入（ 21）中得： (24) 其中 ,超 聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個常數(shù) (例如在溫度 T=20 度時 ,V=344m/s)；當需要測量的距離 H遠遠大于 L 時 ,則 (2— 4)變?yōu)?: (25) 所以 ,只要需要測量出超聲波傳播的時間 t,就可以得出測量的距離 H。當施加于它兩端的交變電壓頻率等于晶片的中心頻率時，輸出能量最大，傳感器的靈敏度最高。 （ 3）指向角 指向角是超聲波傳感器方向性的一個參數(shù)，指向角越小，方向性越強。一旦達到居里溫度點 ( 573C??),就完全喪失壓電性能。因此其性能將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，選用 AT89C51單片機。 空閑方式： CPU 停止工作，而讓 RAM、定時／計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 超聲測距 — 汽車倒車雷達的設(shè)計 14 5l 系列單片機提供以下功能： 4 kB 存儲器； 256 BRAM； 32 條工／ O 線； 2個 16b 定時／計數(shù)器； 5 個 2 級中斷源； 1個全雙向的串行口以及時鐘電路。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。單片機的外圍電路元件選用 的晶振，報警電路選用蜂鳴器。其外圍電路如圖 4所示： 圖 4 單片機外圍電路 超聲波換能器 TCT4016RT 發(fā)出超聲波需要 40KHz 的方波信號驅(qū)動 ，產(chǎn)生超聲測距 — 汽車倒車雷達的設(shè)計 16 40KHz 的方波主要有軟件發(fā)生法和硬件發(fā)生法。 圖 5 簡介 CX2O106A 是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外遙控信號接收集成電路，廣泛應(yīng)用于視頻、音頻、空調(diào)、風扇等各種遙控系統(tǒng)中作遙控信號接收電路。 2 腳：為增益調(diào)節(jié)端。 3 腳：為檢測端。該引腳與電源間接入一個電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。 7 腳：為信號輸出端，它是集電極開路輸出 方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。 本設(shè)計超聲波接收電路選用集成電路 CX20206A，它可用來完成信號的放大、限幅、帶通濾波、峰值檢測和波形整形等功能，電路如圖 3 所示。同時集成電路也可以減少干擾。綜合本課題的實際要求以及考慮單片機的接口資源，采用串行方式顯示的 LED 驅(qū)動輸出設(shè)備。如果要顯示新的數(shù)據(jù)，再發(fā)送新的字形段碼?？紤]各種因素，本設(shè)計選用動態(tài)驅(qū)動顯示。所以，報警電路不需要復(fù)雜的設(shè)計，只需用 NPN三極管控制蜂鳴器發(fā)聲即可，具體電路如圖 10 所示。 下面將對匯編語言與 C語言的特點進行比較。但由于匯編指令與機器語言指令一一對應(yīng)，即一條匯編語言的可執(zhí)行指令對應(yīng)著一條機器語言指令，反之亦然。 C語言有功能豐富的庫函數(shù)，運算速度快，編譯效率高，有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。 C語言應(yīng)用于單片機編程出了上述特點外，還有以下突出特點：編譯器可以自動完成變量存儲單元的分配，省去了分配和紀錄存儲單元的繁瑣；不必對單片機和硬件接 口的結(jié)構(gòu)有很深入的了解，省去了單片機漫長的學習時間；具有良好的可移植性，只要將程序略加改動就可以將其應(yīng)用與其他類型的單片機，省去了更改單片機型號時重新編寫程序的無奈。因此，利用 C語言進行程序設(shè)計已成為單片機開發(fā)、應(yīng)用的必然趨勢。 超聲測距 — 汽車倒車雷達的設(shè)計 24 reset()。 //發(fā)讀內(nèi)部 9 字節(jié)內(nèi)容指令 c=read()。 // 發(fā)啟動溫度變換指令 if(c0x1000){c=c+1。 } else{return r。 //溫度值＝變化后的溫度值 if(tu==0)speed=332+T_C*。 } 實現(xiàn)距離計算 float Dis_count() //距離計算函數(shù) { float cm。 //計算距離 uS*34650m cm/=20200。 //先采一次溫度 for(w=11。led_2H=0。 LED_Data=0xff。 //關(guān)閉 P3口 }// key()。//采溫度并轉(zhuǎn)換為 LED 顯示值 show(25)。 show(25)。 show(25)。 show(25)。 //設(shè)定時器 T0、 T1工作于 16位定時 /計數(shù) 模式 EA=1。 //裝 T1 初值 TR1=1。 //允許 T1 中斷 EX0=1。TO==0)。 dis=Dis_count()。temp[2]=0xF7。 show(10)。 if(show_temperature==1)goto T_show。單片機采用 AT89S51，采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。 超聲波測距儀還可以做如下改進： 系統(tǒng)的動態(tài)性能不高，被測物體表面移動速度很小時，可以實現(xiàn)跟蹤測量；移動速度過大，波動較大時，誤差變大。 增加抗干擾措施。 為了抑制外部干擾，接收裝置可以采用過零檢測裝置，保證接收到得超聲波為物體反射回來的超聲波，從而有效地抑制超聲波發(fā)射電路的輻射干擾。通過這些處理，可以有效的減少干擾。電路元件要選用低噪聲器件，采取合理的電路布局，良好的印刷板走線，并注意進行屏蔽。另外加上環(huán)境溫度、氣流等的影響，使超聲波測距系統(tǒng)受到干擾尤為嚴重。 提高超聲波發(fā)射探頭的固有頻率。顯示電路采用 LED 數(shù)碼管進行數(shù)字顯示。超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接收，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。 show(10)。 LED_temp(dis)。 if(dis=8||dis=996){temp[0]=0xF7。w=0。} while(flag==0amp。 //發(fā)送測量方波 time_11uS(6)。 //外部中斷下降沿觸發(fā)方式 w=0。 }while(show_temperature==1)。 show(25)。 show(25)。 show(25)。 //關(guān)總中斷 TR1=0。 bell=1。 time(400)。w) //啟動顯示 9~0， H~A， { LED_Data=LED0[w]。 } 主函數(shù)的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容 超聲測距 — 汽車倒車雷達的設(shè)計 26 void main(void) //主函數(shù) { uchar w。 cm=7610。 //溫度為負則 聲速 } }else speed=。 y=Read_Temperature()。} //若溫度小于 0,tu=1 c=4。 //讀完兩個字節(jié)后復(fù)位 write(0xCC)。 //先置位溫度正負標示為正 if(r) { write(0xCC)。再加上本人對 C語言程序更加熟悉一點，所以最終決定使用 C語言為本次設(shè)計的編程語言。 C 語言的缺點是生成目標代碼比較大，但隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，片內(nèi) ROM 的空間做到 16/32 KB 的已經(jīng)很多，所以代碼較大已經(jīng)不是重要的問題了。 C語言的模塊化程序結(jié)構(gòu)可以太原工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 23 使程序模塊實現(xiàn)共享。匯編語言的缺點是程序的通用性和可移植性差；程序比較繁瑣，調(diào)試困難；目標程序比較龐大，運行速度慢。它直接利用機器提供的指令系統(tǒng)編