【正文】 ，通過數(shù)碼管顯示距離，當(dāng)超過設(shè)定的距離時(shí)蜂鳴器 報(bào)警 。對(duì)組成的各系統(tǒng)電路的芯片進(jìn)行了介紹，并闡述了它們的工作原理。 汽車的數(shù)量在大副攀升，交通擁擠狀況也日趨嚴(yán)重， 汽車撞、盜竊 [1]事件屢屢發(fā)生 ，造成了不可避免的人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，針對(duì)這種情況， 。 由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和高速器件的不斷發(fā)展，使超聲波信號(hào)的數(shù)字化采集和分析成為可能。意 大利的 Carullo 等人介紹了一種自適應(yīng)系統(tǒng)，采用特殊的發(fā)射波形來獲得好的回波包絡(luò)，同時(shí)采用對(duì)環(huán)境噪聲進(jìn)行估測(cè)，設(shè)置一定的回波開平電路，且采用自動(dòng)增江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁(yè) 共 38 頁(yè) 益的控制放大器，通過這些措施來提高超聲波的探測(cè)精度。過去那種全功能的儀器設(shè)置，還不如單獨(dú)的超聲儀，計(jì)算機(jī)可充分發(fā)揮各自特點(diǎn)。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁(yè) 共 38 頁(yè) 第 1 章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)方案 總體方案設(shè)計(jì) 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng) 主要 由 晶振電路、復(fù)位電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路、報(bào)警電路組成 。它啟動(dòng)振蕩器，輸出 40KHz 的高頻信號(hào)，經(jīng)整形及功放電路 ，加至發(fā)射換能器，發(fā)出 40kHz的超聲波。當(dāng) 發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，在 A 點(diǎn)形成正脈沖，經(jīng) N1反相， R = 0， D1 相位釋放， S = 1，Q=0， 0INT = 1（正跳）， T0 計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。 S =0， R = 1， Q=1， 0INT = 0（負(fù)跳），即 0INT 獲得負(fù)跳沿信號(hào)， CPU 響應(yīng)中斷， T0計(jì)數(shù)停，計(jì)數(shù)值 N1 送存 RAM。 設(shè)計(jì)方案二 : 40KHz 的超聲波發(fā)送脈沖信號(hào)由單片機(jī)的 口送出，發(fā)出一系列的脈沖群，每一江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁(yè) 共 38 頁(yè) 個(gè)脈沖群的持續(xù)時(shí)間大約為 左右。 在接收端第一級(jí)，要求其放大倍數(shù)為了 C945 這 62 倍左右，所以選擇只三極管，達(dá)到了放大倍數(shù)。如圖 13 所示，由單片機(jī) .口發(fā)出同步脈沖信號(hào)，該同步脈沖啟動(dòng)多諧振蕩器，使其輸出 20KHz 的高頻電壓信號(hào)，經(jīng)過整形及功放電路加至超聲波換能器探頭，根據(jù)逆壓電效應(yīng)，產(chǎn)生振動(dòng)頻率為 20KHz 的超聲波。 回波信號(hào)經(jīng)過放大濾波送至比較器 A1 的反相端，它是疊加在 上的頻率為 20KHz 的高頻電壓信號(hào)。因此，通常接收探頭會(huì)引起強(qiáng)烈的感應(yīng)信號(hào)。脈沖產(chǎn)生電路的主要任務(wù)是 產(chǎn)生 40KHz 脈沖電壓。 接收電路 接收電路的主要任務(wù)是檢測(cè)回波，并向單片機(jī)發(fā)出中斷以停止計(jì)時(shí)。接收電路的主體是濾波放大電路。圖 16中， R1 R1C1 C1 R15 和運(yùn)算放大器 Amp1A 組成了一級(jí)濾波放大電路； R2 R2 C2 C2R25 和運(yùn)算放大器 Amp1B 組成了二級(jí)濾波放大電路。 圖 17 發(fā)射波形 測(cè)距器的發(fā)射波形如圖 17，在規(guī)定時(shí)刻將一持續(xù)時(shí)間為τ 的正弦波加到傳感器上，然后關(guān)閉發(fā)射電路，打開接收通道，接收來自障礙物的反射波。室內(nèi)環(huán) 境中噪聲主要集中在低頻段，遠(yuǎn)離回波信號(hào)頻率，因此系統(tǒng)的總噪聲系數(shù)主要有接收機(jī)的內(nèi)部噪聲決定，其功率譜寬度遠(yuǎn)大于接收機(jī)的通頻帶。 實(shí)際上很難得到精確的匹配濾波器，由于單個(gè)射頻脈沖的頻譜 是連續(xù)的，用普通的窄帶濾波器就能把其主峰部分 (w 附近 )濾波出來，適當(dāng)?shù)倪x擇濾波器的通帶寬度就能取得與匹配濾波器相差不多的效果。帶通放大器選擇最佳時(shí)間帶寬積，以達(dá)到匹配濾波的效果。 方案的確定 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁(yè) 共 38 頁(yè) 綜合以上四種方案比較，最后確定超聲波發(fā)射電路 由反向器 74LS04 和超聲波發(fā)射換能器構(gòu)成，超聲波接收電路由超聲波接收換能器和 以 CX20216A 組成的超聲波檢測(cè)接收模塊組成 。接 收頭采用和發(fā)射頭配對(duì)的SPEAKER(K1)，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?hào)，送入 CX20216A 中進(jìn)行處理 。 在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51 指令集和輸 出管腳相兼容。比如 805 89S51等等早期 MCS51 兼容產(chǎn)品。 其引腳圖如下： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁(yè) 共 38 頁(yè) 圖 21 AT89S51單片機(jī)芯片 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，各接口功能 [710]如下： : 產(chǎn)生輸出一個(gè) 40KHZ 的脈沖信號(hào)。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端， 這個(gè)江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁(yè) 共 38 頁(yè) 放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。復(fù)位通常有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方法。這特別適合于應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)干擾大、電壓波動(dòng)大的工作環(huán)境，并且，當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)復(fù)位端時(shí)，能保證可靠地 同步復(fù)位。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。用這種推挽式將方波信號(hào)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。 在工作時(shí)，接收的超聲波信號(hào)經(jīng) RX 轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)，加到 CX20216A 的輸出端（ 1）腳，處理后由 CX20216A 的輸出端（ 7 腳）送到單片機(jī)的中斷口，申請(qǐng) CPU 處理。 3 腳：該腳與 GND 之間連接檢波電容，電容量大于平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低，若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤作，推薦參數(shù) 。 8腳：電源正極， ~5V。由于全程顯示的距離范圍在 4 米之內(nèi)， 用數(shù)碼管表示距離的 cm數(shù)值。因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 開銷小，但這種驅(qū)動(dòng)方法需要寄存器、譯碼器等硬件設(shè)備。本設(shè)計(jì)選用 9012 作為單片機(jī)應(yīng) 用系統(tǒng)擴(kuò)展的 I/O 口，構(gòu)成三極管掃描驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)利用聲波傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時(shí)間間隔計(jì)算出障礙物的距離，并由單片機(jī)控制顯示模塊，顯示出具體的距離。 二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 為了得到發(fā)射信號(hào)與接收回波間的時(shí)間差，要讀出此刻計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，然后存儲(chǔ)在 RAM 中，而且每次發(fā)射周期的開始，需要對(duì)計(jì)數(shù)器清零，以備后續(xù)處理。由于采用了單片機(jī) AT89S51并考慮整個(gè)系統(tǒng)的控制流程，整個(gè)系統(tǒng)軟件都有 AT89S51 系列單片機(jī)匯編語言實(shí)現(xiàn)。 主程序 主程序是單片機(jī)程序 的主體，整個(gè)單片機(jī)端系統(tǒng)軟件的功能的實(shí)現(xiàn)都是在其中完成江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 22 頁(yè) 共 38 頁(yè) 的，程序首先完成初始化過程，然后是一個(gè)重復(fù)的控制發(fā)射信號(hào)的過程，即調(diào)用發(fā)射子程序幾遍，而且每次發(fā)射周期結(jié)束都會(huì)判斷在發(fā)射信號(hào)后延 時(shí)等待的過程中是否發(fā)生了中斷，即是否有回波產(chǎn)生來判斷程序得流程，有回波的話，再經(jīng)過測(cè)距的子程序 流 來計(jì)算距離，判斷所測(cè)距離是否在安全范圍內(nèi)，以驅(qū)動(dòng)顯示和報(bào)警電路。 include sbit csbout=P1^0。選定的是 INT0 口，工作方式為脈沖方式。 前方測(cè)距電路的 輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級(jí)最高 。 //定時(shí)器 0 中斷允許 三、 數(shù)據(jù)讀取和儲(chǔ)存 為了得到發(fā)射信號(hào)與接收回波間的時(shí)間差，要讀出 T0 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，然后存 儲(chǔ)在 RAM 中，而且每次發(fā)射周期的開始，需要對(duì)計(jì)數(shù)器清零，以備后續(xù)處理。采用 9012 作為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展 I/O 口。 delay(200)。 delay(200)。 delay(200)。 if(s50)bj=1。 其過程分為以下幾個(gè)步驟： 第一步：建立源程序。 第三步：動(dòng)態(tài)在線調(diào)試。 第二步：第一的調(diào)試，只是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)試，可以排除一些明顯的故障，而硬江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 27 頁(yè) 共 38 頁(yè) 件故障（如各個(gè)部件內(nèi)部存在的故障和部件之間來你姐的邏輯錯(cuò)誤）主要是靠軟件和硬件的聯(lián)調(diào)來排除。從表中的數(shù)據(jù)開，雖然受到了溫度的影響，此系統(tǒng)是無法避免的，但從全部數(shù)據(jù)來看，本設(shè)計(jì)的絕對(duì)誤差都不較小，也比較穩(wěn)定。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固 ， 希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。 還有教過 和沒教過我的 所有老師們，你們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣： 你 們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 //超聲波發(fā)送 sbit csbint=P3^2。 //LED 控制 百位 sbit bj=P1^1。 void csbcj()。 //顯示轉(zhuǎn)換函數(shù) void offmsd()。 //定時(shí)器 0 中斷允許 ET1=1。 //25MS 中斷一次 TL1=0x57。 //發(fā)射標(biāo)志位 0，不發(fā)射 csbs=8。 //最大距離 TR1=1。 buffer[0]=0xC6。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 35 頁(yè) 共 38 頁(yè) } else timeToBuffer()。 LED3=0。 LED2=0。 LED1=0。 xm1=(s100*xm0)/10。 //十位 buffer[0]=convert[xm0]。 csbds++。 //發(fā)射標(biāo)志位 1，發(fā)射超聲波 } } void csbcj() { 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 37 頁(yè) 共 38 頁(yè) if(cl==1) { TR1=0。 while(i) //while 一次循環(huán)大約 11us 左右，因此超聲波脈寬約 11us左右，頻率在 40k 左右 { //經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，這樣的方式能夠發(fā)射超聲波脈沖，接收到效果還可以 csbout=!csbout。 if(i=4000) //設(shè)置一個(gè)接收到的上限值 csbint=0。 t=TH0。 //計(jì)算距離 TR1=1。 } } else if(s=sj2) { if(csbs32) { csbs=csbs+2。 }