【正文】 器的響應(yīng)特性較差等原因，使得傳感器的回波信號(hào)不是一個(gè)規(guī)則信號(hào)，有較大的不確定性，給觸發(fā)閥值的設(shè)置帶來難度，從而使首波的檢測(cè)發(fā)生錯(cuò)誤。若閾值過低，則可能出現(xiàn)的測(cè)量相位誤差如圖 所示： 圖 閾值過低時(shí)可能出現(xiàn)的測(cè)量相位誤差 由于測(cè)距模塊的集成化、小型化的設(shè)計(jì)需求，所以選用的是低壓、小型換能器，其發(fā)射功率較小，這就直接決定了它的測(cè)量距離的不足。片內(nèi) 8K Flash 存儲(chǔ)器可在線重新編程，或使用通用的非易失性存儲(chǔ)器編程器。 圖 STC89C52RC 單片機(jī)的引腳圖 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 14 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。 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。 時(shí) 鐘 電 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個(gè)定 時(shí) 個(gè) / 計(jì) 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個(gè) 中 斷 源2 個(gè) 優(yōu) 先 級(jí)串 行 口全 雙 工 1 個(gè)4 個(gè) 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c 圖 STC89C52 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 單片機(jī)主要特性 1. 一個(gè) 8 位的微處理器 (CPU)。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的 52 系列單片機(jī)都會(huì)提供 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 8. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE控制CPU是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 16 次序。 主控制最小系統(tǒng)電路如圖 所示 。 硬件電路總設(shè)計(jì)原理圖見 圖 ， 從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用 到如下器件： STC89C52RC、 超聲波 傳感器、按鍵、四位數(shù)碼管、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。 晶振與單片機(jī)的腳 XTAL2 和腳 XTAL1 構(gòu)成的振蕩電路中會(huì)產(chǎn)生諧波，這個(gè)諧波對(duì)電路的影響不大 ， 但會(huì)降低電路的時(shí)鐘振蕩器的穩(wěn)定性。同時(shí)只要按下 S1 按鍵，同樣可以達(dá) 到復(fù)位的目的。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作 的 狀態(tài)。因此顯示部分采用七段半導(dǎo)體數(shù)碼管即 LED。LED 數(shù)碼管具有亮度大，響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 20 圖 顯示電路 原理 圖 本設(shè)計(jì)的顯示電路采用四位一體共陽數(shù)碼管利用單片機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。顯示電路采用簡(jiǎn)單的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管 ,位碼用 9012 驅(qū)動(dòng)。 圖 鍵盤模塊電路圖 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 22 電源設(shè)計(jì) 出于實(shí)際應(yīng)用的考慮，本設(shè)計(jì)的電源采用 3 節(jié) 5 號(hào)干電池 供電，可以同時(shí)滿足實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)因素的考慮。 圖 電源接口電路 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 23 第 5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的是模塊化的思路來進(jìn)行設(shè)計(jì)和編寫程序，程序主要由系統(tǒng)主程序和中斷程序構(gòu)成。 主程序?qū)φ麄€(gè)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行初始化后，由單片機(jī)的 IO 口 TRIG 觸發(fā)測(cè)距，給測(cè)距模塊輸入端最少 10us 的高電平信號(hào)，模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回，同時(shí)將定時(shí)器 T0 啟動(dòng)。 在進(jìn)行超聲波測(cè)距時(shí)，實(shí)際上測(cè)距就是記錄從 超聲波發(fā)射電路發(fā)射超山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 24 聲波信號(hào)開始到接收到信號(hào)的聲波的往返時(shí)間差，然后通過數(shù)據(jù)計(jì)算出距離。進(jìn)入中斷處理后，定時(shí)器 T0 就立即 被 關(guān)閉 ，同時(shí)讀取返回的高點(diǎn)平的持續(xù)時(shí)間值，并給回波接收標(biāo)志位清零即成功接收到回波信號(hào)。 P3 口是位碼，低電平有效。 四個(gè)數(shù)碼管的段碼都是 P1 口的輸出 ,即四個(gè)數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的 ,為了使其分別顯示不同的數(shù)字 ,對(duì)已處理數(shù)據(jù)查表從高位顯示，經(jīng)過延時(shí)再顯示第二位、再經(jīng)過一段延時(shí)，依次下 去直到最低位，然后循環(huán)。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 27 圖 顯示子程序的流程圖 距離計(jì)算子程序 在主程序中已經(jīng) 介紹了障礙物距離的計(jì)算公式為：S=(V*T0)/2=17T0/1000cm（其中 T0 為計(jì)數(shù)器 T0 的計(jì)數(shù)值），由于本次設(shè)計(jì)使用的是 程序 語言，所以需要調(diào)用乘法與除法子程序。在啟動(dòng)發(fā)射超聲波脈沖信號(hào)的同時(shí)啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器 T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射與接收到回波之間的時(shí)間。展望未來，超聲波測(cè)距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。本文所設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、抗干擾性能好，若要滿足更高的精度要求，還須進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。 2． 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能不高，當(dāng)與向障礙物移動(dòng)速度小的時(shí)侯，能夠穩(wěn)定測(cè)量并穩(wěn)定顯示，但是如果移動(dòng)速度太大就會(huì)使誤差也逐漸增大。汽車倒車?yán)走_(dá)所涉及的學(xué)科的內(nèi)容比較多，諸如傳感器、單片機(jī)等，現(xiàn)在各個(gè)學(xué)科還在不斷的發(fā)展之 中，相信也將推動(dòng)這個(gè)系統(tǒng)功能的更加完善，并且應(yīng)用將更為廣泛。 感謝山東科技大學(xué) ，感謝您為我提供了 4 年大學(xué)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，也許我馬上就要離開，但我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記在這 4 年中哭過、笑過的回憶。 //數(shù)碼管位選定義 sbit smg_we2 = P3^5。 //超聲波發(fā)射 sbit c_recive = P3^3。 long distance。 //用來保存定時(shí)器 0 的時(shí)候的 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 35 uchar menu_1。i++) for(j=0。 dis_smg[1] = smg_du[distance / 10 % 10]。 } /****************** 把 數(shù) 據(jù) 保 存 到 單 片 機(jī) 內(nèi) 部 eeprom 中******************/ void write_eeprom() { SectorErase(0x20xx)。 } /****************** 把數(shù)據(jù)從單片機(jī)內(nèi)部 eeprom 中讀出來*****************/ void read_eeprom() { set_d = byte_read(0x20xx)。 } 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 36 /**************開機(jī)自檢 eeprom初始化 *****************/ void init_eeprom() { read_eeprom()。 //保存數(shù)據(jù) } } /********************獨(dú)立按鍵程序 *****************/ uchar key_can。 if((P2 amp。amp。 break。 break。 } if(key_can == 3) { set_d 。 //取個(gè)位顯示 dis_smg[2] = smg_du[set_d / 100 % 10] amp。 //保存數(shù)據(jù) } } /****************報(bào)警函數(shù) ***************/ void clock_h_l() { static uchar value。 //取十位顯示 dis_smg[3] = 0x60。 } dis_smg[0] = smg_du[set_d % 10]。 } 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 37 /****************按鍵處理顯示函數(shù) ***************/ void key_with() { if(menu_1 == 1) //設(shè)置報(bào)警 { if(key_can == 2) { set_d ++ 。 break。 switch(P2 amp。 //按鍵消抖動(dòng) if(((P2 amp。 key_can = 20。 a_a = 1。 set_d |= byte_read(0x20xx)。 byte_write(0x20xx, set_d / 256)。 0xdf。j++)。 for(i=0。 //距離 uchar flag_csb_juli。 //蜂鳴器 IO 口定義 uchar smg_i = 3。 sbit smg_we4 = P3^7。 //斷碼 uchar dis_smg[8] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8}。 接著，我要感謝我的室友給了我很多寶貴的意見。如果在設(shè)計(jì)中考慮到溫度補(bǔ)償這個(gè)模塊，并添加到設(shè)計(jì)中去，那么整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)更完善。本系統(tǒng)不僅適用于車輛距離報(bào)警系統(tǒng)，還適用于水文液位測(cè)量，應(yīng)用范圍較廣。設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是使超聲波測(cè)距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測(cè)量物體間的 距離。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 29 第 6章 總結(jié)和展望 總結(jié) 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測(cè)距儀中的應(yīng)用越來越廣。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 28 圖 距離計(jì)算子程序流程 超聲波距離計(jì)算方法設(shè)計(jì)原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體（障礙物）后反射回來，回波被超聲波接收器 R 所接收到。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的。 究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。 圖 中 斷處理程序流程圖 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 26 顯示子程序 在顯示數(shù)據(jù)時(shí)，為了節(jié)省 I/O 端口資源，降低功耗，本設(shè)計(jì)采 用動(dòng)態(tài)顯示的方法。 開始 NO NO YES 圖 主程序工作流程圖 開始 單片機(jī)初始化 初始化 定時(shí)器 T0 發(fā)射超聲波 檢測(cè) 是否有回波 開啟 定時(shí)器 計(jì)算距離 LED 數(shù)碼管 顯示 蜂鳴報(bào)警 讀取計(jì)數(shù)值 標(biāo)志位 清零 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）