【正文】 結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)點，有利于工程實際使用。還可利用超聲波檢漏、測量液位、粘度、硬度和溫度等。利用超聲波的衰減特性，可以研究或測量材料的物理性質(zhì)。利用超聲波檢測往往比較迅速，方便，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求，主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，例如：液位、井深、管道長度等場合。金屬網(wǎng)也是起保護(hù)作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。如果在壓電陶瓷晶片上有超聲機械波作用，這將會使其產(chǎn)生機械變形，這種機械變形是與超聲機械波一致的，機械變形使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生頻率與超聲機械波相同的電信號[6]。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。傳感器的主要組成部分是壓電晶片。流體動力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。論文最后介紹了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，通過編程實現(xiàn)系統(tǒng)功能。 本文研究的主要內(nèi)容論文概述了超聲波檢測的發(fā)展及工作原理，闡述了超聲波傳感器的原理及特性。但是，超聲波測距不失為一種簡單可行的方法。所有這些被動安全措施都不能從根本上解決汽車在行駛中發(fā)生碰撞造成的問題。應(yīng)用的電子技術(shù)主要有：電子控制安全氣囊，智能記錄儀，雷達(dá)式距離報警器，中央控制門鎖，自動空調(diào)，自動車窗、車門、座椅、刮水器，車燈控制，電源控制以及充電器等。 關(guān)鍵詞 AT89C51；超聲測距；倒車防撞1 引言 研究的目的和意義汽車業(yè)與電子業(yè)是世界工業(yè)的兩大金字塔，隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上電子技術(shù)的應(yīng)用越來越來廣泛，汽車電子化的程度越來越高?；趩纹瑱C倒車防撞報警系統(tǒng)設(shè)計XXX（XX學(xué)院物理系， XX 253023）摘 要 論文的內(nèi)容是基于AT89C51單片機倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計，主要是利用超聲波的特點和優(yōu)勢，將超聲波測距系統(tǒng)和AT89C51單片機結(jié)合于一體，設(shè)計出一種基于AT89C51單片機的倒車防撞報警系統(tǒng)。汽車電子技術(shù)是汽車技術(shù)與電子技術(shù)想結(jié)合的產(chǎn)物。近年來汽車的自動調(diào)速系統(tǒng)，主動式汽車防撞系統(tǒng)，汽車監(jiān)測和自診斷系統(tǒng)以及汽車導(dǎo)航系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用[1]。如果從預(yù)防撞車事故的發(fā)生的角度著眼，在提高汽車主動安全性方面下功夫，則可在汽車安全性領(lǐng)域有較大的突破[2]。超聲波是一種震動頻率高于聲波的機械波，它具有頻率高，波長短，繞線現(xiàn)象小，特別是方向性好，能夠成為射線定向傳播等特點[3]。對于系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行了討論，并且在超聲波測距系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。2 超聲波測距原理 超聲波傳感器超聲傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲傳感器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測和診斷中習(xí)慣上都把超聲傳感器稱作探頭，而工業(yè)中采用的流體動力型傳感器稱為“哨”或“笛”。當(dāng)壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵后產(chǎn)生振動，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)。這種超聲傳感器需要的壓電材料較少，價格低廉，且非常適用于氣體和液體介質(zhì)中[5]。圖21 壓電式超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的，超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖21 所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板，當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。當(dāng)所用壓電材料不變時，改變壓電陶瓷晶片的幾何尺寸，就可非常方便的改變其固有諧振頻率。 超聲波檢測概述超聲波是一種頻率超過 20kHz 的機械波。超聲波在介質(zhì)（固體、液體、氣體）中傳播時，利用不同介質(zhì)的不同聲學(xué)特性對超聲波傳播的影響來探查物體和進(jìn)行測量的技術(shù)稱為超聲檢測。當(dāng)超聲波射到運動體時，利用多普勒效應(yīng)，可以測量流速流量，探測心臟血管搏動等。除此之外、聲發(fā)射、聲成像技術(shù)（包括聲全息成像技術(shù)）的發(fā)展更大大豐富了超聲檢測的內(nèi)容。近十幾年來，由于微機技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信號處理技術(shù)以及超聲波產(chǎn)生和接收新技術(shù)的發(fā)展，突破了常規(guī)超聲檢測的限制，進(jìn)一步開拓了其適用范圍[10]。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為 C=340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(S)，即：S=C*t/2=C*t0，其中，t0 就是所謂的渡越時間[12]。由于超聲波發(fā)射與接收器件具有固有的頻率特性，具有很高的抗干擾性能。圖22 超聲波測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖電子市場常見的超聲探頭是收發(fā)分體式，一般頻率為40KHz。在調(diào)諧式電路中有調(diào)諧線圈（有時裝在探頭內(nèi)），諧振頻率由調(diào)諧電路的電感、電容決定，發(fā)射出的超聲脈沖頻帶較窄，在非調(diào)諧式電路中沒有調(diào)諧元件，發(fā)射出的超聲頻率主要由壓電晶片的夠有參數(shù)決定，頻帶較寬。但是，每一支實際的發(fā)射傳感器有其工作電壓的極限值，即當(dāng)工作電壓超過了這個極限值之后，會對傳感器的內(nèi)部電路造成不可恢復(fù)的損害[17]。電阻大時阻尼小，發(fā)射強度大，一起分辨率低，適宜去探測厚度大，對分辨要求不高的試件。KHz聲壓115dBmin（0dB=）70dBmin（0dB=1V/μbar）指向性75176。25%pF最低使用溫度40℃40℃最高使用溫度85℃ 85℃最小探測距離最大探測距離4m4m分辨率9mm9mm最大輸入電壓20Vpp連續(xù)信號發(fā)射部分的電脈沖電壓很高，但是由障礙物回波因其的壓電晶片產(chǎn)生的射頻電壓不過幾十毫伏，要對這樣小的信號進(jìn)行處理就必須放大到一定的幅度。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計該超聲波測距系統(tǒng)由超聲波發(fā)射與接收電路、單片機硬件接口電路、顯示報警電路組成，下面主要通過各個模塊的各種方案比較，確定設(shè)計的最終方案。I/O端口的編程實際上就是根據(jù)應(yīng)用電路的具體功能和要求對I/O寄存器進(jìn)行編程。（用于前方測距電路）：產(chǎn)生輸出一個40KHz的脈沖信號。：接ICA3輸入端，用于中斷優(yōu)先級的判斷。：接報警電路。它采用外部振蕩器時，些引腳應(yīng)接地。RST：AT89C51的復(fù)位信號輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對芯片又時，只要將此引腳電位提高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間，AT89C51便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)部均被設(shè)成已知狀態(tài)[23]。原理和前方測距相同。調(diào)節(jié)R8在發(fā)射的載頻上，則LM567輸入信號放大25mv，輸出端8角由高電平越變?yōu)榈碗娖?，作為中斷請求信號，送至單片機處理。圖33 原理框圖次電路由一個9V的電源，R1=，R2=360歐，三級管T一個，激勵換能器T4016一個。圖36 接收電路圖此系統(tǒng)為了全方位測距，故有左、右、中三個測距電路，其電路都相同。最簡單的顯示器可以使LED發(fā)光二極管，給出一個簡單的開關(guān)信息，而復(fù)雜的較完整的顯示器應(yīng)該是CRT監(jiān)視器或者屏幕較大的LCD液晶屏。所謂靜態(tài)顯示驅(qū)動，就是給要點亮的LED通過恒定的電流，即每一位LED顯示器各引腳都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口。而所謂動態(tài)顯示驅(qū)動就是給欲點亮的LED通以脈沖電流，即采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮，這是LED的亮度就是通斷的平均亮度。圖37 系統(tǒng)顯示電路 系統(tǒng)報警電路設(shè)計系統(tǒng)報警電路由一個運算放大器、一個發(fā)光二極管和一個喇叭組成。所以可以認(rèn)為兩個輸入端之間的差模電壓近似為零，即Uid=u =+≈0，即u =u+,而u0具有一定值。所以iI=，iF==，因為i_=0，iI=if，則可得u0=uI，故可將信號進(jìn)行放大。當(dāng)T4016發(fā)射出去的超聲波遇到障礙物時會被反射回來，這時接收器R4016便會將反射回來的超聲波接收，并