【正文】 數(shù)據(jù)，再發(fā)送新的字形段碼。同時(shí)集成電路也可以減少干擾。 7 腳：為信號(hào)輸出端，它是集電極開路輸出 方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒有接受信號(hào)是該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則產(chǎn)生下降。 3 腳：為檢測(cè)端。 圖 5 簡(jiǎn)介 CX2O106A 是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外遙控信號(hào)接收集成電路，廣泛應(yīng)用于視頻、音頻、空調(diào)、風(fēng)扇等各種遙控系統(tǒng)中作遙控信號(hào)接收電路。單片機(jī)的外圍電路元件選用 的晶振，報(bào)警電路選用蜂鳴器。 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 14 5l 系列單片機(jī)提供以下功能： 4 kB 存儲(chǔ)器； 256 BRAM； 32 條工／ O 線； 2個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器； 5 個(gè) 2 級(jí)中斷源； 1個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。因此，選用 AT89C51單片機(jī)。一旦達(dá)到居里溫度點(diǎn) ( 573C??),就完全喪失壓電性能。當(dāng)施加于它兩端的交變電壓頻率等于晶片的中心頻率時(shí)，輸出能量最大，傳感器的靈敏度最高。這就是超聲波測(cè)距儀的基本原理。但是，超聲學(xué)仍是一門年輕的學(xué)科，其中存在著許多尚待深入研究的問題，對(duì)許多超聲波應(yīng)用的機(jī)理還未徹底了解，況且實(shí)踐還在不斷地向超聲學(xué)提出各種新的課題，而這些問題的不斷提出和解決，都 已表明了超聲學(xué)是在不斷地向前發(fā)展著。 20世紀(jì) 40 年代起，人們?cè)谘芯棵劫|(zhì)中超聲波的聲速和聲衰減隨頻率變化的關(guān)系時(shí)，就陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了它們與各種分子弛豫過程（如分子的內(nèi)、外自由度之間能量轉(zhuǎn)換的熱弛豫，分子結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化的結(jié)構(gòu)弛豫等過程）及微觀諧振過程（如鐵磁、順磁、核磁共振等）之間的關(guān)系，通過物質(zhì)對(duì)超聲的吸收規(guī)律可 探索物質(zhì)的特性和結(jié)構(gòu)，這些方面的研究構(gòu)成了分子聲學(xué)這一聲學(xué)分支。超聲波的機(jī)械作用可軟化組織， 增強(qiáng)滲透，提高代謝，促進(jìn)血液循環(huán)，刺激神經(jīng)系統(tǒng)和細(xì)胞功能，因此具有超聲波獨(dú)特的治療意義。超聲波焊接主要分超聲波塑料焊接和超聲波金屬焊接，超聲波塑料焊接具 有焊接速度快，焊接強(qiáng)度高、密封性好的優(yōu)點(diǎn)；而超聲波金屬焊接的優(yōu)點(diǎn)在于快速、節(jié)能、熔合強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工。 超聲測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射 到 接收的時(shí)間 長短 計(jì)算出 障礙物 到 發(fā)射點(diǎn) 的距離長短。產(chǎn)生和檢測(cè)超聲波的頻率，也由幾十千赫上升 到上千兆赫。 20世紀(jì) 初， 由于電子學(xué)的發(fā)展， 人們 可以應(yīng) 用 一 些材料的 “ 壓電效應(yīng) ” 和 “ 磁致伸縮效應(yīng) ”制造 各種 “ 機(jī)電換能器 ” 。斯帕拉捷的實(shí)驗(yàn)，揭開了蝙蝠飛行的秘密。 超聲波傳感器的選擇 決定了 測(cè)距儀的分辨率。 設(shè)計(jì) 與論證 由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。 倘若 駕駛 員暫停 倒車，導(dǎo)航系統(tǒng) 也可以重新 計(jì)算出新的最佳停車 角度 與 路線。在倒車?yán)滋I(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 達(dá)等輔助倒車研究領(lǐng)域，美國、 英 國、 德國 等發(fā)達(dá)國家的 此項(xiàng) 技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn) 領(lǐng)先于其他國家 。魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)可以把后視鏡、倒車?yán)走_(dá) 、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語音功能。顯示車后障礙物和車體之間距離的方式有兩種：一種是數(shù)字顯示方式，通過 LED 顯示車體與障礙物間的距離；另一種是用顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，黃色代表警告距離，紅色代表危險(xiǎn)距離。從某種意義上說，這對(duì)司機(jī)并沒有直接的幫助，不是真正的倒車?yán)走_(dá)，只是在提示路人小心。而通過研究汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，可以達(dá)到很高的采集速率 和精度。該設(shè)計(jì)的電路設(shè)計(jì)合理簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、性能良好、檢測(cè)速度快、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到 實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量誤差方面能夠達(dá)到簡(jiǎn)單工業(yè)實(shí)用的要求。 主要任務(wù)：提高超聲波測(cè)距精度，減小測(cè)量盲區(qū)和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 特此申明。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 。 2）進(jìn)行器件選擇，電路設(shè)計(jì)與制 作工作并進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào) . 內(nèi)容： 了解超聲波測(cè)距儀的原理；根據(jù)超聲波測(cè)距儀原理設(shè)計(jì)出超聲波測(cè)距儀的硬件結(jié)構(gòu)電路；對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送和接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法實(shí)現(xiàn)測(cè)距；編寫主程序和中斷服務(wù)程序；以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離；總體分析設(shè)計(jì)方案。 對(duì)未來做合理預(yù)測(cè) ，超聲波測(cè)距儀 將成 為一種 嶄新 的 極其實(shí)用 的 測(cè)距儀器 ，在 很多領(lǐng)域都將有很大的發(fā)展空間， 更加高定位高精度 將成為其 方向發(fā)展，以滿足日 益發(fā)展的社會(huì)需要，如倒車?yán)走_(dá)，工地及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，聲納探測(cè)等方面都有其廣泛的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)，軍事，文化方面都有重要的應(yīng)用價(jià)值。 我國倒車?yán)走_(dá)從 2020 年開始起步，從最初只是 法拉利 、 保時(shí)捷 等高檔車的專屬配置 ， 到今天 成為許多 經(jīng)濟(jì)型轎車 的 常用配置 。在倒車時(shí)，蜂鳴器發(fā)出“嘀、嘀、嘀”的響聲，這是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開始。這一代的倒車?yán)走_(dá)有一個(gè)質(zhì)的飛躍，可以看清車體與障礙物之間的實(shí)際距離和其圖像效果。這一代倒車?yán)走_(dá)是專門為高檔轎車生產(chǎn)的。 汽車工業(yè)的 快速發(fā)展對(duì) 輔助倒車領(lǐng)域 產(chǎn)生立極大影響 ， 很多國家 已經(jīng)出現(xiàn)了停車入位導(dǎo)航 設(shè)備 。 這 時(shí)，駕駛 員 只需 要 確認(rèn) 導(dǎo)航系統(tǒng) 提供 的 停 車位置。 利用超聲波測(cè)距原理，測(cè)量汽車倒車時(shí)的安全距離，當(dāng)車輛與后方車輛的距離小于安全距離時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，并顯示車輛與后方車輛的距離，提醒駕駛員及時(shí)采取減速、制動(dòng)等措施，從而達(dá)到避免車輛與后方車輛的碰撞等事故。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 意大利科學(xué)家斯帕拉捷習(xí) 慣晚飯后到附近的街道上散步。 當(dāng)然，以上的故事是個(gè)美麗的楔子。 人類直到第一次世界大戰(zhàn)才學(xué)會(huì)利用超聲波，這就是利用“聲納”的原理來探測(cè)水中目標(biāo)及其狀態(tài)，如潛艇的位置等。 如今，超聲波已廣泛應(yīng)用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。 上面所描述的 裝置 叫做 超聲顯微鏡。目前所用的超聲波清洗機(jī)中，空化作用和直進(jìn)流作用應(yīng)用得更多。超聲波治療以療效獨(dú)特，長期治療無毒副作用的安全特性見長，在肢體運(yùn)動(dòng)康復(fù)、心腦血管疾病治療方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，其體外無創(chuàng)的物理治療手段比較適合在社區(qū)、醫(yī)院運(yùn)用。因此，超聲和電磁輻射及粒子轟擊一起列為研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和微觀過程的三大重要手段。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。 又知道超聲波傳播的距離為 : vtS?2 (23) 式中 :v— 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度； t— 超聲波從發(fā)射到接收所需要的時(shí)間。本設(shè)計(jì)采用 40KHZ的探頭 TCT4016TR1 （ 2）靈敏度 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 12 靈敏度的單位是分貝 (dB)，數(shù)值為負(fù)，它主要取決于晶片材料及制造工藝。 TCT4016T/R的性能指標(biāo)如下表所示： 型號(hào) T4016T T4016R 功能 發(fā)射 接收 中心頻率 40khz（ %誤差） 40khz（ %） 聲壓 114dBmin 靈敏度 68dBmin 電容 2500pf（ 20%） 2500pf（ 20%） 最大電壓 20v 20v 指向性 60?（ 25%） 60?（ 25%） 工作溫度 零下 20?至 70? 零下 20?至 70? 表 1 TCT4016T/R 的指向特性如圖 3所示： 圖 3 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是系統(tǒng)軟件的載體，是控制系統(tǒng)的核心。 5l 系列單片機(jī)提供以下功能： 4 kB 存儲(chǔ)器； 256 BRAM； 32 條工／ O 線； 2個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器； 5 個(gè) 2 級(jí)中斷源； 1個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。 5l 系列單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。另外，為了更便于觀測(cè)本設(shè)計(jì)調(diào)試中的現(xiàn)象，用三個(gè)發(fā)光二級(jí)管來觀察調(diào)試結(jié)果，以本設(shè)計(jì)的程序來說明，當(dāng)大于2m 時(shí)是安全距離，綠燈亮，當(dāng)在 到 2m 之間時(shí)，黃燈亮，當(dāng)在 1m 到 之間時(shí)，危險(xiǎn)距離，開繼電器，紅燈亮，啟動(dòng)報(bào)警電路。該引腳和地之間連接光電二極管，輸入阻抗約40kΩ。 5 腳：為帶通濾波器調(diào)整端。 超聲波接收電路 超聲波換能器接收到反射回來的超聲波信號(hào)后，會(huì)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，此時(shí)的信號(hào)比較弱，需要放大整形等一系列處理才能輸入單片機(jī)完成相應(yīng)的信息處理。最簡(jiǎn)單的顯示器可以使 LED 發(fā)光二極管，給出一個(gè)簡(jiǎn)單的開關(guān)量信息，而復(fù)雜的較完整的顯示器應(yīng)該是 CRT 監(jiān)視器或者屏幕較大的 LCD 液晶屏。而動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)就是給欲點(diǎn)亮的 LED 通以脈沖電流，即采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的 COM 端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮，這時(shí)LED的亮度就是通斷的平均亮度。 程序完成的功能 本次設(shè)計(jì)的程序需要完成的功能有： （ 1）超聲波的發(fā)射和接受控制 （ 2）消除余振 （ 3）對(duì)回波信號(hào)的檢測(cè) （ 4）測(cè)距時(shí)間到距離的換算 （ 5）距離的顯示 （ 6）對(duì)距離進(jìn)行判斷 編程語言的選擇 在編程語言的選擇上，我主要考慮使用我所學(xué)過的匯編語言和 C 語言。 C語言是一種編譯型的程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。目前，支持硬斷點(diǎn)的單片機(jī)仿真器已能很好的進(jìn)行 C語言程序調(diào)試，為使用 C 語 言進(jìn)行單片機(jī)編程提供了便利條件。 // 跳過多傳感器識(shí)別 skio rom write(0xBE)。 //去掉低四位即為整數(shù)溫度值，無需* return c。 //若 1820 不存在即無法讀取溫度，聲 速＝ （取 25 度） return speed。 Read_Temperature()。 bell=0。 //停止計(jì)數(shù) do{ LED_T_C(Read_Temperature())。 key()。 //如 WD為 0只顯示溫度 //測(cè)距部分開始 TMOD=0X11。 //延時(shí) 66uS，限制最小測(cè)量 ET1=1。} //測(cè) Wu 次距后取一次溫度聲速 w++。 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 28 bell=1。超聲波測(cè)距儀硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。如果超聲波的固有頻率為 40kHz， 并假設(shè)接收信號(hào)觸發(fā)閥值建立時(shí)間滯后兩個(gè)周期，如果將超聲波的固有頻率提高至200kHz,則測(cè)試誤差將縮小 5 倍。 軟件方面采用數(shù)字信號(hào) 處理技術(shù)，利用算法平均值濾波和相關(guān)濾波以抑制帶超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 30 寬的隨機(jī)噪聲，以及在測(cè)量時(shí)間內(nèi)近似呈現(xiàn)周期性的干擾并進(jìn)行補(bǔ)償。系統(tǒng)抗干擾措施必須從硬件和軟件兩個(gè)方面著手。 實(shí)際測(cè)試證明，本超聲波測(cè)距儀的性能不是特別穩(wěn)定。 key()。temp[1]=0xF7。amp。 while(1) { TT1()。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 key()。 key()。 OFF=0xff。 led_1H=0。 //減去限制 10M 的初值 +可調(diào)誤差值 cm*=speed。 //采溫度 if(r){ //若溫度有變化則按溫度值取聲速 { T_C=y。 // 跳過多傳感器識(shí)別 skio rom write(0x44)。 主要部分程序流程圖 如圖 51 所示 實(shí)現(xiàn)重要功能的程序的分析 實(shí)現(xiàn)溫度讀取功能 uint Read_Temperature(void) //讀取 溫度 ,返回整數(shù)值 { uint c。在 C語言的可讀性方面更容易借鑒前人的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，提高程序的開發(fā)水平。匯編語言由于是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言，與具體的計(jì)算機(jī)硬件有著密切的關(guān)系，因此，可移植性差。 圖 9 考慮到本設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，系統(tǒng)只需提供簡(jiǎn)單的嘀嘀聲作為報(bào)警信號(hào)即可。所謂靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)，就是給要點(diǎn)亮的 LED 通以恒定的電流，即每一位LED顯示器各引腳都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口，單片機(jī)只需要把要顯示數(shù)字的段碼發(fā)送到接口電路并保持不變即可。 CX20206A 接收超聲波具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力，可以滿足 超聲波接收電路的要求。該引腳與地之間接一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為 330pF，如果該電容取得太大，會(huì)使探測(cè)距離變短。但 C1 的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參超聲測(cè)距 — 汽車