【正文】 器的響應(yīng)特性較差等原因，使得傳感器的回波信號不是一個規(guī)則信號，有較大的不確定性，給觸發(fā)閥值的設(shè)置帶來難度，從而使首波的檢測發(fā)生錯誤。若閾值過低，則可能出現(xiàn)的測量相位誤差如圖 所示： 圖 閾值過低時可能出現(xiàn)的測量相位誤差 由于測距模塊的集成化、小型化的設(shè)計需求，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量距離的不足。片內(nèi) 8K Flash 存儲器可在線重新編程，或使用通用的非易失性存儲器編程器。 圖 STC89C52RC 單片機的引腳圖 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 14 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能。 空閑模式下 ， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 時 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 個定 時 個 / 計 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個 中 斷 源2 個 優(yōu) 先 級串 行 口全 雙 工 1 個4 個 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 單片機結(jié)構(gòu)圖 單片機主要特性 1. 一個 8 位的微處理器 (CPU)。目前單片機的發(fā)展趨勢是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設(shè)計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。為方便設(shè)計串行通信，目前的 52 系列單片機都會提供 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。 8. 片內(nèi)振蕩器和時鐘產(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)中斷請求；由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 安排各中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內(nèi)各中斷同時提出中斷請求時，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 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)計原理圖見 圖 ， 從以上的分析可知在本設(shè)計中要用 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外圍應(yīng)用電路。 晶振與單片機的腳 XTAL2 和腳 XTAL1 構(gòu)成的振蕩電路中會產(chǎn)生諧波，這個諧波對電路的影響不大 ， 但會降低電路的時鐘振蕩器的穩(wěn)定性。同時只要按下 S1 按鍵，同樣可以達 到復(fù)位的目的。幾個毫秒后，單片機進入工作 的 狀態(tài)。因此顯示部分采用七段半導體數(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。 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 20 圖 顯示電路 原理 圖 本設(shè)計的顯示電路采用四位一體共陽數(shù)碼管利用單片機進行動態(tài)顯示，動態(tài)顯示的特點是將所有位數(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。顯示電路采用簡單的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管 ,位碼用 9012 驅(qū)動。 圖 鍵盤模塊電路圖 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 22 電源設(shè)計 出于實際應(yīng)用的考慮，本設(shè)計的電源采用 3 節(jié) 5 號干電池 供電，可以同時滿足實用性和經(jīng)濟因素的考慮。 圖 電源接口電路 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 23 第 5章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 本設(shè)計采用的是模塊化的思路來進行設(shè)計和編寫程序，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€單片機系統(tǒng)進行初始化后，由單片機的 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給測距模塊輸入端最少 10us 的高電平信號，模塊自動發(fā)送 8 個 40khz的方波，自動檢測是否有信號返回，同時將定時器 T0 啟動。 在進行超聲波測距時，實際上測距就是記錄從 超聲波發(fā)射電路發(fā)射超山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 24 聲波信號開始到接收到信號的聲波的往返時間差，然后通過數(shù)據(jù)計算出距離。進入中斷處理后，定時器 T0 就立即 被 關(guān)閉 ，同時讀取返回的高點平的持續(xù)時間值，并給回波接收標志位清零即成功接收到回波信號。 P3 口是位碼，低電平有效。 四個數(shù)碼管的段碼都是 P1 口的輸出 ,即四個數(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 ,對已處理數(shù)據(jù)查表從高位顯示，經(jīng)過延時再顯示第二位、再經(jīng)過一段延時，依次下 去直到最低位，然后循環(huán)。 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 27 圖 顯示子程序的流程圖 距離計算子程序 在主程序中已經(jīng) 介紹了障礙物距離的計算公式為：S=(V*T0)/2=17T0/1000cm（其中 T0 為計數(shù)器 T0 的計數(shù)值），由于本次設(shè)計使用的是 程序 語言，所以需要調(diào)用乘法與除法子程序。在啟動發(fā)射超聲波脈沖信號的同時啟動內(nèi)部定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射與接收到回波之間的時間。展望未來，超聲波測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)展的社會需求。本文所設(shè)計的超聲波測距報警系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、抗干擾性能好，若要滿足更高的精度要求，還須進行適當改進。 2． 系統(tǒng)動態(tài)性能不高，當與向障礙物移動速度小的時侯，能夠穩(wěn)定測量并穩(wěn)定顯示，但是如果移動速度太大就會使誤差也逐漸增大。汽車倒車雷達所涉及的學科的內(nèi)容比較多，諸如傳感器、單片機等，現(xiàn)在各個學科還在不斷的發(fā)展之 中，相信也將推動這個系統(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 ，感謝您為我提供了 4 年大學學習的機會，也許我馬上就要離開，但我永遠不會忘記在這 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。 //用來保存定時器 0 的時候的 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 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 內(nèi) 部 eeprom 中******************/ void write_eeprom() { SectorErase(0x20xx)。 } /****************** 把數(shù)據(jù)從單片機內(nèi)部 eeprom 中讀出來*****************/ void read_eeprom() { set_d = byte_read(0x20xx)。 } 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 36 /**************開機自檢 eeprom初始化 *****************/ void init_eeprom() { read_eeprom()。 //保存數(shù)據(jù) } } /********************獨立按鍵程序 *****************/ uchar key_can。 if((P2 amp。amp。 break。 break。 } if(key_can == 3) { set_d 。 //取個位顯示 dis_smg[2] = smg_du[set_d / 100 % 10] amp。 //保存數(shù)據(jù) } } /****************報警函數(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 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 37 /****************按鍵處理顯示函數(shù) ***************/ void key_with() { if(menu_1 == 1) //設(shè)置報警 { if(key_can == 2) { set_d ++ 。 break。 switch(P2 amp。 //按鍵消抖動 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)計中考慮到溫度補償這個模塊，并添加到設(shè)計中去，那么整個系統(tǒng)將會更完善。本系統(tǒng)不僅適用于車輛距離報警系統(tǒng)，還適用于水文液位測量，應(yīng)用范圍較廣。設(shè)計的最終結(jié)果是使超聲波測距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的 距離。 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 29 第 6章 總結(jié)和展望 總結(jié) 隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應(yīng)用越來越廣。 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 28 圖 距離計算子程序流程 超聲波距離計算方法設(shè)計原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體（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)碼管的點亮時間為 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)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，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)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的。 究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對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)碼管就不會亮。 圖 中 斷處理程序流程圖 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 26 顯示子程序 在顯示數(shù)據(jù)時，為了節(jié)省 I/O 端口資源，降低功耗，本設(shè)計采 用動態(tài)顯示的方法。 開始 NO NO YES 圖 主程序工作流程圖 開始 單片機初始化 初始化 定時器 T0 發(fā)射超聲波 檢測 是否有回波 開啟 定時器 計算距離 LED 數(shù)碼管 顯示 蜂鳴報警 讀取計數(shù)值 標志位 清零 山東科技大學 畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ）