【正文】 AM 或 CGRAM 內(nèi)。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 基 本可分三個部分： 第一部分 是電荷泵電路。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 第三部分是供電。當(dāng) 測得距離小于預(yù)置距離時，聲音， 光， 顯示報警程序被調(diào)用。超聲波汽車防撞電路的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。距離的計算公式為： d=s/2=(c t)/2 其中， d 為被測物 與測距儀的距離， s 為聲波的來 回的路程， c 為聲速， t 為 聲波來回所用 的時問。 主程序完成初始化工作 、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。 //關(guān)掉光報警指示燈 initTimer()。 //發(fā)射超聲波 if(Stop_Flag) //Stop_Flag 為定時器 T0停止標(biāo)志位，即接收到回波 { Stop_Flag=0。 //LCD1602 清屏函數(shù) for(。 主 程序流程圖 41 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 26 頁 共 53 頁 圖 41 主程序 程序 主程序部分代碼 main() { WARN=1。當(dāng) 收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷 請求信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間 差，計算距離 。 超聲波汽車防撞電路的算法 超聲波測距的原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當(dāng)這個超聲波遇到被測物體后反射回 來 ，就被超聲波接收器 R 所接收到。置位總中 斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 清 0。 電路為： 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 24 頁 共 53 頁 圖 311 MAX232 內(nèi)部電路圖 單片機(jī) STC89C52 通過 MAX232 電路與 計算機(jī) 進(jìn)行通信。 8腳 ( R2IN)、 9腳 (R20UT)、 10腳 (T2IN)、 7腳 (T20UT)為第二數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生 +12V和 12V兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 LCD1602 與單片機(jī)連接的原理圖 39,如下： 圖 39 LCD1602 與單片機(jī)的連 接圖 內(nèi)部 字符表 表 35 內(nèi)部 字符表 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 22 頁 共 53 頁 報警模塊的設(shè)計 聲報警模塊 如圖 310 所示 圖 310 聲報警模塊 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 23 頁 共 53 頁 光報警模塊 如圖 311所示 圖 311 光報警模塊 單片機(jī)通信模塊的設(shè)計 單片機(jī)與計算機(jī)通信采用 RS232 串行接口，由于 RS232 的供電電源為 +12V，而單片機(jī)為 +5V，因此本系統(tǒng)采用單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 與 RS232 來實現(xiàn)單片機(jī)與計算機(jī)的的通信。此時， AC 值意義為最近一次地址設(shè)置（ CGRAM 或DDRAM）定義。 N=0，一行顯示 A6~A0=0~4FH。 其中： DL=1, 8 位數(shù)據(jù)接口； DL=0， 4 位數(shù)據(jù)接口； N=1，兩行顯示； N=0，一行顯示； F=1, 5 10 點(diǎn)陣字符； F=0, 5 7點(diǎn)陣字符。光標(biāo)平移一個字符位； R/L=1。 其中： D 表示顯示開關(guān)； D=1 為開， D=0 為關(guān)； C 表示光標(biāo)開關(guān)； C=1 為開， C=0 為關(guān)； B 表示閃爍開關(guān)； B=1 為開， B=0 為關(guān)。 2， 歸位 RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 運(yùn)行時間（ 250KHZ） : 功能： AC=0，光標(biāo)，畫面回 HOME 位。隨著科技的發(fā)展，液 晶 顯示模塊的應(yīng)用前景將更加廣闊。 根據(jù)以上原理，超聲波測 距系統(tǒng)的接收電路如下圖 38 所示。檢波出的信號再送到整形電路巾進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換 與整形，最后由 7 腳輸出數(shù)字編碼脈沖信號，送至 CPU去識別，處理。信號再進(jìn)入帶通濾波器，濾除頻率范圍 3050KHZ 以外的干擾信號?；驹砣缦拢航邮論Q能器把超聲波回波轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的數(shù)字編碼脈沖調(diào)幅波，并由 l 腳進(jìn)入集成放大器的正相輸入端。 4 GND 接地端 5 fo 帶通濾波器中心頻率設(shè)置段，通過該腳與電源正端接一電阻 R 來確定 fo,當(dāng)R=200千歐時，中心頻率 fo=40KHZ；當(dāng) R=220千歐時，中心頻率 fo=38KHZ。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 37 所示。 (2)電源 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 15 頁 共 53 頁 電流 ～ (典型 值為 1. 8mA)?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38KHZ 與測距的超聲波頻率 40KHZ 較為接近，可以利用它做超聲波的檢測接收電路。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可 以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。 發(fā)射電路的設(shè)計 超聲波發(fā)射電路有兩種簡單易用的設(shè)計方案，一種是應(yīng)用 555 定時器產(chǎn)生 40KHZ 的振蕩信號，然后通過 555 定時器驅(qū)動超聲波換能器工作產(chǎn)生超聲波信號；另外一種是應(yīng)用單片機(jī)產(chǎn)生 40KHZ 的方波信號然后通過反相器 74LS04 驅(qū)動輸入超聲波換能器產(chǎn)生超聲波信號，本設(shè)計采用的第二種方案。 T/R40系列超聲波傳感器典型的工作頻率為（ 3941） KHz， 其具體參數(shù)見表 。在電 — 聲變換部分的前面的超聲波束整形板，是對應(yīng)圓錐狀諧振子的振動模式設(shè)置的幾個開口，使超聲 波束指向尖銳，吸聲片吸收多余反射聲波。相反，電極間未加電壓，則當(dāng)共振板接收到回波信號時，將壓迫兩壓電晶片振動，從而將機(jī)械波能轉(zhuǎn)換為電信號，此時的傳感器就成了超聲波接收器。對 Flash 存儲器編程時，用于 施加 Vpp編程電壓。但訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不會有脈沖輸出。即使不訪問外部存儲器， ALE 端仍以不變的頻率輸出脈沖信號 (此頻率是振蕩器頻率的 1/6)。對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接控制信息。在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高 8 位地址。 SETB ；讓單片機(jī)從第一個腳輸出高電平。 對于輸出功能，在單片機(jī) 工作時，我們可以通過用 指令控制單片機(jī)的引腳輸 出高電平或者 低電平。 PinlPin8 為 P1. 輸入輸出腳，稱為 Pl 口，是一個帶內(nèi)部上 拉電阻的 8 位雙向I/O 口 。 圖 33 復(fù)位電路圖 本系統(tǒng) 復(fù)位電路是手動復(fù)位電路 ， 如圖 34： 圖 34 復(fù)位電路圖 4. 輸入輸出（ I/0）引腳 Pin39Pin32 為 輸入輸 出 腳，稱為 P0 口 ，是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O口。 3. 復(fù)位 RST 第 9 腳 在振蕩器運(yùn)行時，有兩個機(jī)器周期（ 24 個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平， 52 芯片變循環(huán)復(fù)位。根據(jù)本系統(tǒng)的實際情況，選擇 STC89C52 單片機(jī) ，單片機(jī) (STC89C52)的引腳功能圖 31 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 9 頁 共 53 頁 圖 31 STC98C52 引腳圖 單片機(jī)的引腳功能說明： 1． 電源引腳 Vcc 第 40 腳 正電源腳， 工作電壓為 5V。 (9)芯片保密性能好、單片機(jī)的抗干擾性能好。比如設(shè)計并 口 加密狗時，信號線取電只 能提供幾 mA 的電流，選用STC 單片機(jī)就是 因 為它能滿足低功耗的要求。如 DIP（雙列直插）封裝， PLCC（ PLCC 有對應(yīng) 插座）封裝及表面貼附等。例如看門狗、多指針、 雙 串口等。目 前，市面上的單片機(jī)不僅種類繁多，而 且 在性能方 面也各有所長。再由超聲波收發(fā)一體發(fā)出去，遇到障礙物后同樣 通過超聲波收發(fā)一體接收信號傳到 CX20206A 中，當(dāng)CX20206A 芯片接收到超聲波信號后會在第 7 腳產(chǎn)生一個低電平的下降脈沖，利用外部中斷 0 口檢測超聲波接收電路輸出的返回信號，軟件中通過記錄發(fā)射與接收的時間差計 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 8 頁 共 53 頁 算出距離 S=CT/2，最后在 LCD 上顯示出距離和警報等功能。 PC 機(jī)的串口采用的是標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 接口，由于 STC89C52 單片機(jī)的串行口電平是TTL 電平，但是 TTL 電平特性與 RS232 的電平特性不匹配，因此為了使 STC89C52 單片機(jī)的串口能與 RS232 接口通信，必須將串行口的輸入 /輸出進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。而且液晶顯示功耗低，體積小。 LED 數(shù)碼管是利用二極管發(fā)光顯示數(shù)字和字母，具有亮度大，接口設(shè)計也比較容易，價格相對較便宜等優(yōu)點(diǎn)。 反 射時間法其原理是利用檢測聲波發(fā)出到接收到被測物發(fā)射回波的時間來測量距離，對于距離較短和要求不 高 的場合我們可認(rèn)為空氣中的聲速為常數(shù)，我們通過測量回波時間 T 利用 S=V (T/2)(其中 S 為被測距離、 V為空氣中聲速、 T 為回波時間（ T=T1+T2）計算出路程，這種方法不受聲波強(qiáng)度的影響，直接耦合信號的影響也可以通過設(shè)置“時間門”來加以克服，因此這種方法非常適合較遠(yuǎn)距 離的測距，如果對聲速進(jìn)行溫度修訂，其精度還可進(jìn)一步提高，本設(shè)計中選用 第二種 方法。 報警模塊 考慮到本次課題設(shè)計的目的是以學(xué)習(xí)為主，因此報警模塊由小喇叭與 LED 指示燈構(gòu)成。從各方面信息了解到其具 有很高的靈敏性和較強(qiáng)的抗干擾能力。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，知道下一個中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方 案。 系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。因此在設(shè)計過程中主要的 圍繞超聲波的發(fā)射、接收、處理、顯示以及報警等方面來構(gòu)建系統(tǒng)，下面分別介紹系統(tǒng)的總體框架圖和研究方法。 本設(shè)計的超聲波測距就是使用了渡越時間檢測法。本設(shè)計 屬于 近距離測量，可以采用常見的壓電式超聲波換能器來實現(xiàn)觸發(fā)單元。 因為 超聲波在標(biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 3 頁 共 53 頁 米 /秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計時，單片機(jī)使用 ，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達(dá)到毫米級。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉(zhuǎn)化，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號。 超聲波是指頻率高于 20KHz 的機(jī)械波。其實超聲波測距原理簡單：它發(fā)射超聲波并接收發(fā)射回波，通過 單片機(jī)計數(shù)器獲得兩者時間差 t，利用公式 S=Ct/2 計算距離，其中 S為汽車與障礙物之間的距離，C為聲波在介質(zhì)中的傳播速度。后繼的產(chǎn)品可以顯示 ～ ，并有距離顯示、聲響報警、區(qū)域警示和方位指示，有些產(chǎn)品還具備開機(jī)自檢功能。 基于 51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 第 2 頁 共 53 頁 因此，大力研究開發(fā)如汽車防撞裝置等主動式汽車輔助安全裝置，減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯誤，對于提高交通安全將起到重要的作用。 課題設(shè)計的意義 隨著現(xiàn)代社會工業(yè)化的發(fā)展，汽車這一交通工具正為越來越多的人所用，但是隨之而來的問題也顯而易見，那就是隨著車輛的增多，交通事故的頻繁發(fā)生，由此導(dǎo)致的人員傷亡和財產(chǎn)損失數(shù)目驚人。目前汽車安全領(lǐng)域被動安全研究較多，主要從安全氣囊、 ABS(防抱死系統(tǒng) )和懸架等方面著手，以保證駕乘人員的安全。智能交通系統(tǒng) ITS 是目前世界上交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)的前沿技術(shù)，它在充分發(fā)揮現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的潛力，提高運(yùn)輸效率，保障交通安全，緩解交通堵塞，改善城市環(huán)境等方面的卓越效能，已得到各國政府的廣泛關(guān)注。 sensor。對于系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行了討論，并且在介紹超聲波測距系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成，通過多種發(fā)射接收電路設(shè)計方案比較，得出了最 佳設(shè)計方案，并對系統(tǒng)各個設(shè)計單元原理進(jìn)行了介紹。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目 ：基于 51 單片機(jī)的簡易汽車防撞控制系統(tǒng)設(shè)計 課 題 類 型： 論文 □ 設(shè)計 □