【正文】 smg_we3 = 0。 break。 if(distance = set_d) 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 31 { value ++。 //減 1 if(set_d = 1) set_d = 1。 //得到 k2 鍵值 case 0x05: key_can = 2。 0x07) != 0x07) //按鍵按下 { delay_1ms(1)。 //先讀 if(a_a != 1) //新的單片機(jī)初始單片機(jī)內(nèi)問 eeprom { set_d = 50。 byte_write(0x2020, set_d % 256)。j120。 //距離 uint set_d。 sbit smg_we3 = P3^6。 致 謝 首先，我要感謝張瑞老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，在我畢業(yè)論文寫作期間，老師給我提供了各方面知識(shí)上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒有您這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會(huì)，向您表示由衷的感激。在某些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用中，還要考慮超聲波的人射角、反射角以及超聲波傳播介質(zhì)的密度、表面光滑度等因素。當(dāng)收到超聲波反射波（回波）時(shí)，接收芯片在 INT1 端 輸出 一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差 T0。 這樣測(cè)試結(jié)果可通過數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示方法顯示出來。中斷處理程序的程序流程圖如圖 所示。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，同時(shí)系 統(tǒng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。電源接口電路 如圖 所示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各 位數(shù)碼管送出字型碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。根據(jù)各管的極管接線形式，可分為共陰極型和共陽極型。 當(dāng) VCC 上電時(shí)， C 充電，在 10K 電阻 R 上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，C 充滿， 10K 電阻 R 上電流降為 0，電壓也為 0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 其中 D1 為 電源工作指示燈。 STC89C52 單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ： 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會(huì)有定時(shí)控制需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描 等；也經(jīng)常要對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。 6. 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等， SST89 系列單片機(jī)最多提供 1K 的 RAM。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。再加上換能器的發(fā)射角較大，能量不夠集中，這更是減小了其探測(cè)范圍。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 10 圖 HCSR04 的電氣參數(shù) HCSR04總體性能分析 由于 HCSR04 在設(shè)計(jì)上的較為周全的考慮，使得其的精度較高。超聲波測(cè)距模塊 HCSR04 時(shí)序圖如圖 所示。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。從結(jié)構(gòu)上可以將收發(fā)設(shè)備分為收發(fā)一體換能器和收發(fā)分立換能器，這兩種形式各自有優(yōu)缺點(diǎn)。如果對(duì)測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償 的方法對(duì)測(cè)量結(jié)果加以數(shù)值校正。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控 制電路。 系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)作為核心控制單元 ， 當(dāng)測(cè)得的距離小于設(shè)定距離時(shí)，主控芯片將測(cè)得的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較處理。 本課題的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的意義在于（ 1）將倒車自動(dòng)化從被動(dòng)防撞引向智能控制方向發(fā)展；（ 2）體現(xiàn)了 “以人為本 ”的駕駛理念，倒車時(shí)駕駛者的視線可集中在前方，不需顧及車后狀況，增加倒車的安全性和可靠性，并且它的應(yīng)用可減輕司機(jī)體力和腦力勞動(dòng)的強(qiáng)度；（ 3）它取代了傳統(tǒng)倒車對(duì)人的駕車經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的依賴，使初學(xué)者不需要旁人指導(dǎo)也能根據(jù)提示完成復(fù)雜的倒車任務(wù)；（ 4）安全可靠的防碰撞預(yù)警，使駕駛者無論是白天還是夜晚都能實(shí)現(xiàn)安全倒車；（ 5）這一方案建立在安裝小組件的基礎(chǔ)上，避免對(duì)汽車整車的影響，為應(yīng)用和普 及創(chuàng)造了條件，經(jīng)濟(jì)性較好，易于普及。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 4 第五代：魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)。這代產(chǎn)品比第二代進(jìn)步很多，可以顯示車后障礙物離車體的距離。 ”倒車請(qǐng)注意！ ”想必不少人 還記得這種聲音，這就是倒車?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有少部分商用車還在使用。 有鑒于此，專門為汽車倒車 所 設(shè)計(jì)的 “倒車?yán)走_(dá) ”應(yīng)運(yùn)而生， 倒車?yán)走_(dá)（ Car Reversing Aid System）全稱 “倒車防撞雷達(dá) ”，又稱 “泊車輔助裝置 ”，它是汽車泊車或者倒車時(shí)的安全輔助裝置，由超聲波傳感器（俗稱探頭）、控制器和顯示器（或蜂鳴器）等部分組成。 項(xiàng)目研究背景 在現(xiàn)如今伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)作為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭產(chǎn)業(yè)，其規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。 目前，國(guó)內(nèi)外一般的超聲波測(cè)距儀，其理想的測(cè)量距離為 ～ 5m，因此大都用于汽車倒車?yán)走_(dá)等近距離測(cè)距中。為此，設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心，利用超聲波實(shí)現(xiàn)無接觸測(cè)距的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。汽車使用數(shù)量的不斷增加，從而由此導(dǎo)致的倒車交通安全問題也非常嚴(yán)重，道路交通壓力增加，交通安全問題也是面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一個(gè)水平中等的駕駛員花費(fèi)在倒車上的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足他們總駕駛時(shí)間的 1%。 目前國(guó)內(nèi)倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀 經(jīng)過多年的發(fā)展，倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)以 及使用發(fā)生了質(zhì)的變化。蜂鳴聲越急，表示車輛離障礙物越近。這一代有一個(gè)質(zhì)的飛躍，特別是熒屏顯示開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容與方法 本課題的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 5 就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。由單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行計(jì)算出波源和障礙物的距離。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物面的距離 s，即： s=340t/2。 t—超聲波從發(fā)射到接收所需要的時(shí)間 . 將（ 32）、（ 33）代入（ 31）中得： ]c o s [21 HLarc tgvtH ? ( 34) 其中 ,超聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù) ( 例如在溫度 T=30 度時(shí) ,V=349m/s)。雖然收發(fā)分立形式也存在串?dāng)_的缺點(diǎn)，但其是可以通過軟硬件設(shè)計(jì)消除的。實(shí)物如下圖 。 與此同時(shí)其還肩負(fù)著控 制電路的開啟，處理超聲波換能器的橫向干擾，并且消除電路固定延時(shí)影響等工作。 2. 由于測(cè)量距離、超聲的入射角度、反射介質(zhì)等方面的不同，使得接收換能器所獲得的回波幅度相差很大。 STC89C52RC 單片機(jī) ， 基于 STC89C51 內(nèi)核 ， 是新一代增強(qiáng)型單片機(jī) ， 指令代碼完全兼容傳統(tǒng) STC89C51,速度快 8～ 12 倍 ， 帶 ADC， 4 路 PWM,雙串口 ， 有全球唯一 ID 號(hào) ， 加密性好，抗干擾強(qiáng)。最高運(yùn)作頻率 35MHz， 6T/12T可選。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 13 4. 四個(gè) 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。 SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá) 40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。按下設(shè)置鍵，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警距離設(shè)置界 面，默認(rèn)的報(bào)警距離是 米。 51 單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直 接影響單片機(jī)處理速度，頻率越大處理速度越快，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好。 圖 單片機(jī)復(fù)位電路 原理圖 顯示電路的設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的顯示要求比較簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果采用十進(jìn)制數(shù)字顯示。 本 設(shè)計(jì)通過軟件的編譯來實(shí)現(xiàn)由二進(jìn)制到 BCD 碼的轉(zhuǎn)化，從而簡(jiǎn)化了顯示電路。蜂鳴器模塊的電路圖 如圖 所示。系 統(tǒng)程序 設(shè)計(jì)的主要的功能是發(fā)射超聲波、接受超聲波、計(jì)算測(cè)量距離 、蜂鳴器報(bào)警和數(shù)碼管顯示。 開始 NO NO YES 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 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 21 圖 主程序工作流程圖 中斷處理程序 負(fù)責(zé)計(jì)算車尾與障礙物之間的距離是 INT0 的中斷程序。 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 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。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。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。 //斷碼 uchar dis_smg[8] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8}。 //蜂鳴器 IO 口定義 uchar smg_i = 3。 for(i=0。 0xdf。 set_d |= byte_read(0x2020)。 key_can = 20。 switch(P2 amp。 } /****************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 ++ 。 //取十位顯示 dis_smg[3] = 0x60。 smg_we2 = 1。 break。 c。 smg_we3 = 1。 beep = 1。 //取個(gè)位顯示 dis_smg[2] = smg_du[set_d / 100 % 10] amp。 break。amp。 //保存數(shù)據(jù) } } /********************獨(dú)立按鍵程序 *****************/ uchar key_can。 } /******************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(0x2020)。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 29 dis_smg[1] = smg_du[distance / 10 % 10]。 //用來保存定時(shí)器 0 的時(shí)候的 uchar menu_1。 //超聲波發(fā)射 sbit c_recive = P3^3。 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。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 25 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。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。 山東科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ） 23 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