【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(jì)的電路設(shè)計(jì)合理簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、性能良好、檢測(cè)速度快、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到 實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量誤差方面能夠達(dá)到簡(jiǎn)單工業(yè)實(shí)用的要求。毋庸置疑，未來的超聲波測(cè)距儀將于自動(dòng)化智能化接軌，與其他的測(cè)距儀集成和融合，形成多測(cè)距儀。而通過研究汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，可以達(dá)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(jì)有六代的技術(shù)改良發(fā)生 ， 根據(jù)其“ 性能價(jià)格 ”和“ 結(jié)構(gòu)外觀 ” ，這 幾 代產(chǎn)品 分別 有 以下特點(diǎn) —— 第一代：倒車時(shí)通過喇叭提醒。從某種意義上說，這對(duì)司機(jī)并沒有直接的幫助，不是真正的倒車?yán)走_(dá)，只是在提示路人小心。倒車時(shí)在車后一定距離內(nèi)有障礙物，蜂 鳴器就會(huì)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(xiǎn)距離。此類倒車?yán)走_(dá)不用掛倒車檔，只要發(fā)動(dòng)汽車，顯示器上就會(huì)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?yán)走_(dá)可以把后視鏡、倒車?yán)走_(dá) 、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語音功能。從外觀上來看，它比第五代倒車?yán)走_(dá)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?yán)滋I(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 達(dá)等輔助倒車研究領(lǐng)域，美國、 英 國、 德國 等發(fā)達(dá)國家的 此項(xiàng) 技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn) 領(lǐng)先于其他國家 。 奔馳車廠已經(jīng)在使用雷達(dá)探測(cè)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(dǎo)航系統(tǒng) 也可以重新 計(jì)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(jì) 與論證 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。整個(gè)系統(tǒng)由超聲波發(fā)射、超聲波接收、 51單片機(jī)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(cè)距儀的分辨率。他常?？吹剑芏囹痨`活的在空中飛來飛去，卻從不會(huì)撞到墻壁上。斯帕拉捷的實(shí)驗(yàn)，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(jì) 初， 由于電子學(xué)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(jī)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(xué)超聲波學(xué)術(shù)會(huì)議上，才 第一次出現(xiàn) 了超聲治療方面的 學(xué)術(shù) 交流，為超聲治療學(xué)的發(fā)展奠定了 較為系統(tǒng)的理論 基礎(chǔ)。產(chǎn)生和檢測(cè)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(xué)方面的獨(dú)特特性，所以超聲波在許多方面都有廣泛的應(yīng)用。 超聲測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射 到 接收的時(shí)間 長(zhǎng)短 計(jì)算出 障礙物 到 發(fā)射點(diǎn) 的距離長(zhǎng)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(duì) LSI 進(jìn)行檢 測(cè) ，在材料科學(xué)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(qiáng)度高、密封性好的優(yōu)點(diǎn)；而超聲波金屬焊接的優(yōu)點(diǎn)在于快速、節(jié)能、熔合強(qiáng)度高、導(dǎo)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(duì)工件表面無損傷，節(jié)省溶劑、熱能、工作場(chǎng)地和人工等諸多優(yōu)點(diǎn)。超聲波的機(jī)械作用可軟化組織， 增強(qiáng)滲透，提高代謝，促進(jìn)血液循環(huán)，刺激神經(jīng)系統(tǒng)和細(xì)胞功能，因此具有超聲波獨(dú)特的治療意義。 (3) 在基礎(chǔ)研究方面的應(yīng)用 超聲學(xué)是研究超聲的科學(xué)，它是聲學(xué)的一個(gè)重要分支。 20世紀(jì) 40 年代起，人們?cè)谘芯棵劫|(zhì)中超聲波的聲速和聲衰減隨頻率變化的關(guān)系時(shí)，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(duì)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(xué)這一聲學(xué)分支。與之有關(guān)的一門新分支學(xué)科──量子聲學(xué)也正在形成。但是，超聲學(xué)仍是一門年輕的學(xué)科，其中存在著許多尚待深入研究的問題，對(duì)許多超聲波應(yīng)用的機(jī)理還未徹底了解，況且實(shí)踐還在不斷地向超聲學(xué)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(xué)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(cè)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(gè)常數(shù) (例如在溫度 T=20 度時(shí) ,V=344m/s)；當(dāng)需要測(cè)量的距離 H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 L 時(shí) ,則 (2— 4)變?yōu)?: (25) 所以 ,只要需要測(cè)量出超聲波傳播的時(shí)間 t,就可以得出測(cè)量的距離 H。當(dāng)施加于它兩端的交變電壓頻率等于晶片的中心頻率時(shí)，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(gè)參數(shù)，指向角越小，方向性越強(qiáng)。一旦達(dá)到居里溫度點(diǎn) ( 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(jī)。 空閑方式： CPU 停止工作，而讓 RAM、定時(shí)／計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 14 5l 系列單片機(jī)提供以下功能： 4 kB 存儲(chǔ)器； 256 BRAM； 32 條工／ O 線； 2個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器； 5 個(gè) 2 級(jí)中斷源； 1個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)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(cè)距系統(tǒng)。單片機(jī)的外圍電路元件選用 的晶振，報(bào)警電路選用蜂鳴器。其外圍電路如圖 4所示： 圖 4 單片機(jī)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(hào)驅(qū)動(dòng) ，產(chǎn)生超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 16 40KHz 的方波主要有軟件發(fā)生法和硬件發(fā)生法。 圖 5 簡(jiǎn)介 CX2O106A 是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外遙控信號(hào)接收集成電路，廣泛應(yīng)用于視頻、音頻、空調(diào)、風(fēng)扇等各種遙控系統(tǒng)中作遙控信號(hào)接收電路。 2 腳：為增益調(diào)節(jié)端。 3 腳：為檢測(cè)端。該引腳與電源間接入一個(gè)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(hào)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(gè)上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒有接受信號(hào)是該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則產(chǎn)生下降。 本設(shè)計(jì)超聲波接收電路選用集成電路 CX20206A，它可用來完成信號(hào)的放大、限幅、帶通濾波、峰值檢測(cè)和波形整形等功能，電路如圖 3 所示。同時(shí)集成電路也可以減少干擾。綜合本課題的實(shí)際要求以及考慮單片機(jī)的接口資源，采用串行方式顯示的 LED 驅(qū)動(dòng)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(jì)選用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示。所以，報(bào)警電路不需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)，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(duì)匯編語言與 C語言的特點(diǎn)進(jìn)行比較。但由于匯編指令與機(jī)器語言指令一一對(duì)應(yīng)，即一條匯編語言的可執(zhí)行指令對(duì)應(yīng)著一條機(jī)器語言指令，反之亦然。 C語言有功能豐富的庫函數(shù)，運(yùn)算速度快，編譯效率高，有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。 C語言應(yīng)用于單片機(jī)編程出了上述特點(diǎn)外，還有以下突出特點(diǎn)：編譯器可以自動(dòng)完成變量存儲(chǔ)單元的分配，省去了分配和紀(jì)錄存儲(chǔ)單元的繁瑣；不必對(duì)單片機(jī)和硬件接 口的結(jié)構(gòu)有很深入的了解，省去了單片機(jī)漫長(zhǎng)的學(xué)習(xí)時(shí)間；具有良好的可移植性，只要將程序略加改動(dòng)就可以將其應(yīng)用與其他類型的單片機(jī)，省去了更改單片機(jī)型號(hào)時(shí)重新編寫程序的無奈。因此，利用 C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為單片機(jī)開發(fā)、應(yīng)用的必然趨勢(shì)。 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 24 reset()。 //發(fā)讀內(nèi)部 9 字節(jié)內(nèi)容指令 c=read()。 // 發(fā)啟動(dòng)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(shí)現(xiàn)距離計(jì)算 float Dis_count() //距離計(jì)算函數(shù) { float cm。 //計(jì)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(shí)器 T0、 T1工作于 16位定時(shí) /計(jì)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(jī)采用 AT89S51，采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。 超聲波測(cè)距儀還可以做如下改進(jìn)： 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不高，被測(cè)物體表面移動(dòng)速度很小時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤測(cè)量；移動(dòng)速度過大，波動(dòng)較大時(shí)，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(cè)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(jìn)行屏蔽。另外加上環(huán)境溫度、氣流等的影響，使超聲波測(cè)距系統(tǒng)受到干擾尤為嚴(yán)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(jìn)行數(shù)字顯示。超聲波測(cè)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(shí)間來計(jì)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(cè)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(dòng)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(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 26 void main(void) //主函數(shù) { uchar w。 cm=7610。 //溫度為負(fù)則 聲速 } }else speed=。 y=Read_Temperature()。} //若溫度小于 0,tu=1 c=4。 //讀完兩個(gè)字節(jié)后復(fù)位 write(0xCC)。 //先置位溫度正負(fù)標(biāo)示為正 if(r) { write(0xCC)。再加上本人對(duì) C語言程序更加熟悉一點(diǎn)，所以最終決定使用 C語言為本次設(shè)計(jì)的編程語言。 C 語言的缺點(diǎn)是生成目標(biāo)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 使程序模塊實(shí)現(xiàn)共享。匯編語言的缺點(diǎn)是程序的通用性和可移植性差；程序比較繁瑣，調(diào)試?yán)щy；目標(biāo)程序比較龐大，運(yùn)行速度慢。它直接利用機(jī)器提供的指令系統(tǒng)編