【正文】 最終方案確定 對(duì)于我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖瞻l(fā)電路而言通常由兩 種材料構(gòu)成：由分立元件組成的超聲波收發(fā)電路，它由于自身體積結(jié)構(gòu)大、電能消耗大同時(shí)容易受到外界因素干擾。 （ 2）由集成電路組成的發(fā)射電路 圖 42 是一個(gè)由非門組成的一個(gè)振蕩器發(fā)送電路，由于采用非門構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試起來(lái)非常容易，更加容易通過(guò)軟件控制。因此，我們必須通過(guò)軟件延時(shí)的方式，去除抖動(dòng)對(duì)系統(tǒng)測(cè)量的影響。總之時(shí)鐘電路是單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的 工作節(jié)奏。 P10 口是控制系統(tǒng)按鍵的端口。假定 S 為超聲波從發(fā)射端到障礙物的往返距離，從發(fā)射到接收的往返時(shí)間為 T／ s，在空氣中的傳播速度為 V／ m因此，本次設(shè)計(jì)采用壓電晶體制成的傳感器。這一熱量的 5 第 5 頁(yè) 產(chǎn)生過(guò)程被稱為熱學(xué)作用。 超聲波對(duì)聲場(chǎng)產(chǎn)生的作用 (1) 機(jī)械作用 超聲波在介質(zhì)內(nèi)部傳播運(yùn)動(dòng)會(huì)引起介質(zhì)緊縮與擴(kuò)張，導(dǎo)致介質(zhì)內(nèi)部壓力的驟變引起機(jī)械效應(yīng)。 4 第 4 頁(yè) 第二章 超聲波測(cè)距的原理 超聲波的基本理論 超聲波是一門通用于各行各業(yè)的技術(shù)，在 電子技術(shù)、機(jī)械應(yīng)用、以及材料科學(xué)方面都有著廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)汽車防撞系統(tǒng)才剛剛起步，許多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合對(duì)汽車防撞系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，但大多數(shù)都處于理論向?qū)嵺`過(guò)度的階段。然而，這一時(shí)期模擬器件仍然占主導(dǎo)地位，電子器件的集成度還很低，這導(dǎo)致硬件系統(tǒng)體積大成本高。由于聲波在空氣中速度較慢，但輸距離更遠(yuǎn)，反射的回波信號(hào)更容易被系統(tǒng)檢測(cè)到，使得聲波測(cè)距在生活中應(yīng)用廣泛。通常情況下，如果現(xiàn)實(shí)要求或者技術(shù)發(fā)展達(dá)不到可以直 接測(cè)量的地步，我們就不得不采用非接觸式設(shè)備來(lái)測(cè)量不能接觸到的障礙物。s perceived barriers can effectively avoid ahead of time. Therefore the design of ultrasonic ranging system, as a car39。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)、創(chuàng)作） 題目： 基于超聲測(cè)距的汽車防撞系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 所在院系： 專業(yè) 入學(xué)時(shí)間： 年 月 導(dǎo)師姓名： 職稱 /學(xué)位： 導(dǎo)師所在單位： 完成時(shí)間： 年 月 I 第 I 頁(yè) 基于超聲測(cè)距的汽車防撞系統(tǒng) 摘要 近年來(lái)，我國(guó)高速公路追尾碰撞事故頻頻發(fā)生，而汽車追尾碰撞預(yù)警系統(tǒng)在道路行車安全中具有良好的發(fā)展前景。s interference, help the location of the driver39。 技術(shù)的發(fā)展以及社會(huì)的需求催生了防撞預(yù)警自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的誕生。 相對(duì)于紅外和無(wú)線電測(cè)距而言，采用超聲波距離不僅能節(jié)約成本，而且可靠性和穩(wěn)定性更高，后期維護(hù)更加簡(jiǎn)單。在科研機(jī)構(gòu)和制造廠家合作下，在理論研究和實(shí)際制造方面取得很大進(jìn)展。 與此同時(shí)美國(guó)也開(kāi)始著力研究防撞技術(shù)，雖然起步晚于歐洲各國(guó)，但目前汽車防撞技術(shù)卻是美國(guó)領(lǐng)先于世界。 第六章介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與流程，并給出聲波發(fā)射和接收中斷子程序。超聲波具有一般聲波的固有特性，其在不同密度的介質(zhì)中傳播速度也會(huì)有所差異。從根本上講，是由于超聲波在介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，導(dǎo)致介質(zhì)內(nèi)部的粒子互相摩擦產(chǎn)生熱量。如果在壓電晶片兩端加額定頻率的電壓時(shí)，晶體自身就會(huì) 發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，時(shí)而也會(huì)發(fā)出聲音。假設(shè) t1 是超聲波從發(fā)射到被接收到的時(shí)間， t2 是超聲波開(kāi)始發(fā)射的時(shí)間，則由 t1t2 可得出超聲波從發(fā)射到被接收器接收到的往返時(shí)間差。 P34 口是為了將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的端口。 3. 3 時(shí)鐘電路 單片機(jī)時(shí)鐘電路是用來(lái)配合外部晶振實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)振蕩的電路，單片機(jī)內(nèi)部則是由許多觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序電路組成。按鍵電路圖如圖 34 所示： 在人為按鍵的同時(shí)可能會(huì)造成機(jī)械抖動(dòng)，從而影響系統(tǒng)對(duì)電平的檢測(cè)。如果在其兩端加上矩形脈沖信號(hào)，并保證其頻率與振蕩頻率一致時(shí)，壓 電晶體會(huì)發(fā)生共振同時(shí)也將引起共振板振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波輸出，此時(shí)它就具有了超聲波發(fā)生器的功能了。因此，如果要讓直流電能通過(guò)反相端，必須加入隔直電容 2C 以 創(chuàng)建直流通路。超聲波在空氣介質(zhì)中傳播會(huì)有能量損耗，只導(dǎo)致接收器接收到的信號(hào)非常微弱，因此，我們必須選用放大器來(lái)放大接收到的信號(hào)。 單片機(jī) 的功能特點(diǎn)及測(cè)距原理 單片機(jī)的功能特點(diǎn) 51 系列單片機(jī) 具有 高度靈活和低成本的 特點(diǎn) 。 超 聲波發(fā)射電路 本次設(shè)計(jì)的 發(fā)射電路原理圖如 下 圖 52 所示。錄完一段后松開(kāi)此鍵，在 LED 燈熄滅后，再用相同方法錄制下一段。每按一次，音量會(huì)減小一次，循環(huán)往復(fù)直到回到最大音量。 首先為系統(tǒng)供電，當(dāng)系統(tǒng)上電后會(huì)立即進(jìn)行系統(tǒng)的初始化。并由定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波回波被接收到時(shí)，立即執(zhí)行接收中斷子程序，使計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)，并且將測(cè)距標(biāo)志位賦值為 1，即表示測(cè)距成功。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車制造工業(yè)技術(shù)水平的上升。從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開(kāi)老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！在此我向 安徽三聯(lián) 學(xué) 院電子科學(xué)與技術(shù) 專業(yè)的所有老師表示衷心的感謝，謝謝你們 四 年的辛勤栽培，謝謝你們?cè)诮虒W(xué)的同時(shí)傳授我們做人的道理，謝謝 四 年里面你們孜孜不倦的教誨！ 在學(xué)校的四年中 ，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識(shí)，更重 要的是在閱讀、實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。 //定義數(shù)碼管陽(yáng)級(jí)控制腳（百位） sbit SMG_s = P1^2。 uchar code table1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}。 void delay(uint)。 delay(4000)。 while(1) { init()。 ET0=0。 ET0=0。 } void count() { x4=time/1000。bf=1。 P0=table1[x3]。 // SMG_s=1。j40。 EA=1。 } else if(test==2) { time=0。 while(p32==1)。 p10=1。 P0=0XFF。 SMG_s=0。 //千位 delay(6)。 if(x4==0amp。 TF0=0。 ET0=0。m150。 delay(7000)。 void main() 28 第 28 頁(yè) { uint m。 //定義測(cè)距成功標(biāo)志。 //echo sbit bf=P2^7。 我會(huì)銘記大學(xué) 的奮斗歷程，今后工作中會(huì)努力拓展電子 科學(xué) 的領(lǐng)域。我的導(dǎo)師 劉 老師從選題到開(kāi)題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍遍地指出每稿中的具體問(wèn)題， 為了論 文傾注了大量心血。 根據(jù)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行 工作流程 的描述 ， 并對(duì) 系統(tǒng)的主程序、顯示子程序和 語(yǔ)言報(bào)警程序進(jìn)行系統(tǒng)而有效設(shè)計(jì)。 然后根據(jù)定時(shí)器計(jì)時(shí)值來(lái)計(jì)算測(cè)量距離，計(jì)算得到測(cè)量距離后使用數(shù)碼管顯示直觀的展示出來(lái)。 系統(tǒng)的主程序，可分為初始化和按鍵處理等各個(gè)子程序。 4．復(fù)位 RESET: 按住此鍵芯片就會(huì)執(zhí)行復(fù)位操作。檢測(cè)接受電路如下圖53所示： 圖 53 超聲波檢測(cè)接收電路 19 第 19 頁(yè) ISD1700 語(yǔ)言 模塊 ISD1700 系列是一種新型單片機(jī)語(yǔ)言錄放芯片，芯片具有揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振動(dòng)器、自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)擴(kuò)大器與內(nèi)存等功能，在錄音和播音上更加方便。其中復(fù)雜的地形地貌、惡劣的氣候環(huán)境對(duì)測(cè)量精度都有很大程度的影響，我們要從多方面的來(lái)考慮，以減少外界對(duì)測(cè)量的不利影響。 設(shè)計(jì)采用集成電路來(lái)設(shè)計(jì)超聲波收發(fā)電路，其中收發(fā)電路中的發(fā)射端，我們使用非門來(lái)構(gòu)成，而接收端口采用外界檢波芯片來(lái)構(gòu)成。第二種方法是通過(guò)系統(tǒng)控制電路來(lái)產(chǎn)生超聲波信號(hào)，從而直接推動(dòng)探頭產(chǎn)生超 聲波。然而，本設(shè)計(jì)我們采用單電源供電的方式，使得輸出靜態(tài)電壓等于 1/2 電源電壓從而使兩端電壓得到平衡。設(shè)計(jì)目的是通過(guò)蜂鳴器聲STC89C51 11 第 11 頁(yè) 音來(lái)告知使用者按鈕已按下，目前 正準(zhǔn)備使用單片機(jī)對(duì)被測(cè)物進(jìn)行測(cè)距。沒(méi)有這個(gè)時(shí)鐘電路，單片機(jī)也就不能實(shí)現(xiàn)定時(shí)和進(jìn)行與時(shí)間有關(guān)的功能操作了。一般要求脈沖信號(hào)為： 20??RC? ms。 3. 采用的 STC89C51 可以在全靜態(tài)下工作，在電能消耗方面很低。超聲測(cè)距大致有以下方法：① 根據(jù)電壓與距離成正比例關(guān)系，可以先取輸出脈沖的平均值電壓值，從而推算測(cè)得距離；② 測(cè)量超聲波從發(fā)射到被接收端接收的時(shí)間間隔 t，由于聲波在空氣中具有固定的速度，可根據(jù) S=1／ 2vt 測(cè)得距離。一個(gè)好的探頭是超聲波傳感器必不可少的。 (2) 空化作用 根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)可知，存在于液體中的微氣泡會(huì)由于聲場(chǎng)的變化而發(fā)生振動(dòng)。在介質(zhì)中傳播的超聲波具有透、反射介質(zhì)及能夠聚束和定向等傳輸特性。 第二章主要介紹超聲波基礎(chǔ)理論以及其測(cè)距功能的原理，給出詳盡的系統(tǒng)框圖。德國(guó)奔馳公司發(fā)起并集中歐洲各國(guó)的力量共同研制汽車防撞系統(tǒng)，并首次提出將傳感器和人工智能技術(shù)融于汽車防撞系統(tǒng)中，以用于改善了汽車的安全性，加強(qiáng)駕駛員對(duì)汽車的有效控制，幫助駕駛員避免了交通事故的發(fā)生。超聲 波測(cè)距可以做到在避免與介質(zhì)直接接觸的情況下對(duì)物體進(jìn)行測(cè)距，是一種非接觸測(cè)量方法。由于測(cè)量精度高，因此超聲測(cè)距在工業(yè)設(shè)計(jì)和日常生活上被廣泛應(yīng)用。道路交通事故死亡率居高不下儼然已經(jīng)成為世界性的社會(huì)問(wèn)題。 本設(shè)計(jì)的硬件部分主要由主控制電路和超聲波發(fā)射電路、接收電路電路構(gòu)成，以及輔助的顯示電路、電源電路和 語(yǔ)音報(bào)警電路等，軟件部分則由超聲波收發(fā)子程序、計(jì)時(shí)子程序、顯示子程序及語(yǔ)音報(bào)警子程序等部分組成。由于超聲波在空氣中傳播速度是固定的，因此本設(shè)計(jì)由 STC89C51 單片機(jī)來(lái)計(jì)算超聲波從發(fā)射到被接收的往返時(shí)間，從而計(jì)算出傳輸距離實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量距離的目的。當(dāng)現(xiàn)代人在享受科技發(fā)展所帶來(lái)便捷和愉悅的同時(shí)，也面臨巨大風(fēng)險(xiǎn)為此付出了慘痛的代價(jià)。 設(shè)計(jì)是基于聲波反射原理，根據(jù)聲波在空氣中固定的傳輸速度來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能。超聲波測(cè)距在測(cè)距距離越短的情況下受外界光線和 2 第 2 頁(yè) 磁場(chǎng)影響越小，因此該系統(tǒng)只適合短距離測(cè)距。 在之后的二十世紀(jì)九十年代里，歐洲一些汽車制造企業(yè)