【正文】 一半用M表示，超聲波單程傳播的距離用表示，由圖可得： () ()將式（）帶入式（）得： ()在整個(gè)傳播過程中，超聲波所傳播的距離為： ()式中：為超聲波傳播的速度，為傳播的時(shí)間，即為超聲波從發(fā)射到接收所用的時(shí)間。經(jīng)分析和大量實(shí)驗(yàn)研究表明，頻率為40左右的超聲波在空氣中傳播的效果為最佳，同時(shí)為了處理方便，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成了具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號(hào)。對(duì)于接收到的回波，超聲波在以空氣為介質(zhì)的傳播過程中會(huì)有很大的衰減，其衰減遵循指數(shù)規(guī)律。 當(dāng)?shù)芈曀賹?duì)測量精度的影響分析 當(dāng)?shù)芈曀賹?duì)超聲波測距測量精度的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比收發(fā)時(shí)間的影響要嚴(yán)重。9）一般能為聲速的計(jì)算提供較為準(zhǔn)確的結(jié)果。此外，當(dāng)要求測距的誤差小于1mm時(shí)，假定超聲波速度為C=344m/s(20℃室溫)，忽略聲速的傳播誤差，則測距誤差S△t 002 907s。一般情況下使用的超聲波頻率為40KHZ。 （3）另外，障礙物會(huì)吸收掉一部分的超聲波，反射回去的只是其中的一部分，而吸收了多少，反射又是多少，則與障礙物的材質(zhì)和表面平滑程度相關(guān)。這些因素綜合起來，決定障礙物是否會(huì)被探測到。（d）傳感器表面附著異物。報(bào)警裝置在這里采用的是有源蜂嗚器，根據(jù)距離遠(yuǎn)近進(jìn)行報(bào)警，以提示駕駛員。：本章主要講的是課題設(shè)計(jì)的原理與思路，其中包括超聲波測距原理以及其測量精度的主要影響因素、顯示報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、附加模塊通信串口的設(shè)計(jì)方案。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，且與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖3—2(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。（a）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （b）外部方式時(shí)鐘電路圖32 時(shí)鐘電路本設(shè)計(jì)采用外部方式時(shí)鐘電路，以方便手動(dòng)復(fù)位。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)， 穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。(2)模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回；(3)有信號(hào)返回，通過IO口ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。因此，液晶顯示器的畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 液晶顯示器的原理液晶顯示器的顯示原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有了電就有了顯示，這樣即可以顯示出圖形也可以顯示文字。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來分，則可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種。用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。圖39 1602LCD尺寸圖 LCD1602主要參數(shù)以及引腳功能1．1602 LCD主要參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm2．LCD1602引腳功能說明LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表33所示。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。表34 控制命令表序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 數(shù)字溫度計(jì)DS18B20 本設(shè)計(jì)采用的是雙溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，溫度芯片1是收集當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的溫度，即車外溫度，其采集的數(shù)據(jù)是為了矯正溫度對(duì)超聲波速度的影響而造成的誤差。其中，變壓器將交流電源（220V/50Hz）變換為符合整流電路所需要的交流電壓。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和電容濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直接輸出電壓。本次設(shè)計(jì)的設(shè)定參數(shù)是當(dāng)其測量距離小于1米時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。將剩余的模塊位置預(yù)留好，等軟件的初步調(diào)試結(jié)束后再把串口通信模塊與萬年歷模塊焊接上做最后的調(diào)試。第五章 結(jié) 論這次設(shè)計(jì)的超聲波倒車?yán)走_(dá)基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了既定的功能。總之，這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)使我更深入的了解了51系列單片機(jī)的工作原理，同時(shí)也提高了對(duì)其的運(yùn)用能力。不過目前市面上大多數(shù)倒車防撞系統(tǒng)都大多存在誤報(bào)警和不報(bào)警的情況，也就是其可靠性問題，這是倒車防撞關(guān)鍵的性能。致 謝本論文是在指導(dǎo)老師許軍副教授的親切關(guān)懷和嚴(yán)格要求下完成的，在論文完成的全過程都伴隨著許老師的悉心指導(dǎo)。感謝我的父母，他們默默的支持和理解是我的畢設(shè)及論文得以順利完成的最重要的力量，在此表示深深的感謝!最后，向所有參加評(píng)閱論文的專家、教授、老師們表示誠摯的謝意!參考文獻(xiàn)[1] 孫育才，孫華芳. 東南大學(xué)出版社 2012[2] 樓然苗. 51系列單片機(jī)原理及設(shè)計(jì)實(shí)例. 北京航空航天大學(xué)出版社 2010[3] 馬云峰. 數(shù)字溫度傳感器DS18B20的原理與應(yīng)用. 2002[4] 蘇麟祥．[5] 吳妍，袁佑新．可視倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)．微計(jì)算機(jī)信息，2007[6] 孟立凡，鄭賓，．華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001[7] 胡萍．，2003[8] 李雙科,. 蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005[9] 董子和，李永輝．超聲波測距系統(tǒng)的建立及其在汽車防撞系統(tǒng)的應(yīng)用．汽車電器．2003[10]周偉,曾利華,. 計(jì)算機(jī)測量與控制，2004[11]何立民．，1990[12] [J].自動(dòng)化系統(tǒng)與用,2010,(6):100102[13] 王紅云，姚志敏，王竹林，[J].[17]吳妍，袁佑新．可視倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)．微計(jì)算機(jī)信息，2007[14]；//[15], Distance Measuremm by all Autonomous SupersonicSystem Combining TimeofFlight and PhaseShift Methods[J]．IEEE Transactions onInstrumentation and Measurement．US,2007[16] [18]電子開發(fā)網(wǎng) 附錄1 英文原文ULTASONIC RANGING IN AIRG. E. Rudashevski and A. A. Gorbatov UDC 534,: One of the most important problems in instrumentation technology is the remote,contactless measurement of distances in the order of to 10 m in a problem occurs,for instance,when measuring the relativethre edimensional position of separate machine members or structural possibilities for its solution are opened up by utilizing ultrasonic vibrations as an information physical properties of air,in which the measurements are made,permit vibrations to be employed at frequencies up to 500 kHz for distances up to m between a member and the transducer,or up to 60 kHz when ranging on obstacles located at distances up to 10 m. The problem of measuring distances in air is somewhat different from other problems in the a pplication of the possibility of using acoustic ranging for this purpose has been known for a long time,and at first glance appears very simple,nevertheless at the present time there are only a small number of developments using this method that are suitable for practical main difficulty here is in providing a reliable acoustic threedimensional contact with the test object during severe changes in the air39。s divergence angle requires an increased radiator diameter.In fact,the diameter of thesonicatedspot is controlled by two variables,namely:the diameter of the radiator and the divergence angle of the sound the general case the minimum diameter of thesonicatedspot Dmin on a plane surface normally disposed to the radiator39。s surface,or in other words,the measure distance is always the shortest statement is correct for all cases of specular reflection of the vibrations from the test simultaneous solution of Eqs.(2)and(8)when W= leads to the following expression: (9)In the particular case where the sound ranging takes place in air having c=330 m/sec,and on the asstunption that L minR,the necessary d i a m e t e r of a unidirectional piston radiator d can be found from the fomula (10)where d is in cm and f is in kHz.Curves are shown in for determining the necessary diameter of the radiator as a function of the ratio of the cylinder39。在空氣中，涉及到了這個(gè)問題，例如，在測量時(shí)個(gè)別機(jī)件或結(jié)構(gòu)單位的相對(duì)三維位置