【正文】 的 障礙物 與汽車之間的 距離 , 并 通過 數(shù)碼管 顯示單元 模塊 顯示 兩者之間的 距離 ,然后 通過蜂鳴器 發(fā)出不同頻率 的聲響 , 從而 起到提示和報(bào)警 的作用。 最新的一代倒車?yán)走_(dá)是整合影音系統(tǒng)，除了具備前幾代倒車?yán)走_(dá)的功能外還兼有影音系統(tǒng) [1]。 本設(shè)計(jì)的 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易，雖然精度 不 高， 還不能測(cè)量過遠(yuǎn)的距離， 但 規(guī)模小， 外圍電路簡(jiǎn)單，調(diào)試 也 方便， 成本 也不高 ，器件更換容易 ， 靈活性高，而且能完全滿足駕駛員泊車時(shí)的需要， 可以完全解除 駕駛員 在倒車過程中的顧慮和困擾，提高泊車 的安全。 課 題背景 及 意義 我國社會(huì) 經(jīng)濟(jì)的 不斷 發(fā)展， 人們對(duì)汽車這種交通工具的依賴性也越 來越大， 導(dǎo)致了 車輛 的日益增加在 給城市交通不斷施加壓力 的同時(shí) ， 也 引發(fā)了 非常多 行車 的 安全問題。 而 本 設(shè)計(jì) 就是 利用單片機(jī) 知識(shí) 、 傳感器知識(shí) 等， 進(jìn)行的 汽車 防撞 裝置 的 設(shè)計(jì)，在汽車倒車時(shí)，這種裝置可以 在 駕駛員 對(duì) 車尾與障礙物體的距離 遠(yuǎn)近無法目測(cè)和判斷 時(shí)進(jìn)行報(bào)警。這樣駕駛員就能通過測(cè)距的顯 示甚至不同的聲音來直接判斷汽車玉障礙物之間的距離。 現(xiàn)在 市面上的 魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)應(yīng)該算是 比較先進(jìn)的倒車 雷達(dá)了 ，它結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)， 并 采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)， 并用 高速電腦控制，可全天準(zhǔn)確地 進(jìn)行 探測(cè) 2 m以內(nèi)的障礙物 ，并以不同的聲音提示和直觀 的 距離 顯示 來 提醒駕駛員； 魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)把后視鏡、倒車?yán)走_(dá)、免提電話、溫 度顯示和車 內(nèi)空氣 溫度 顯示等多項(xiàng)功能整合在一起 [1]，并設(shè)計(jì)了語音功能， 因?yàn)槠渫庑尉褪且粔K倒車鏡 ，所以可以不占用車內(nèi)空間， 可以 直接安裝在車內(nèi)倒視鏡的位置， 而且它 樣式種類繁多 ，可以按照個(gè)人需求和車內(nèi)裝飾選配 ，當(dāng)然它的價(jià)格 也 是比較貴的 [1]。 課題研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排 本文 所 介紹的超聲 波 測(cè)距 報(bào)警 系統(tǒng) 在 測(cè)距 的時(shí)候 采用 的是 兩個(gè)超聲波探頭 分別進(jìn)行超聲波 發(fā)射和接收來 進(jìn)行 距離 的 測(cè)量的 。 第 3章 對(duì) 硬件 系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 進(jìn)行了介紹 。 2 總體方案論證 本章從系統(tǒng)方案 等一些方面 來進(jìn)行論證。超聲波傳感器 在 工作 的 時(shí) 候就 是 將 電壓和超聲波之間的互相轉(zhuǎn)換，當(dāng) 超聲波傳感器 發(fā)射超聲波時(shí)，發(fā)射超聲波的探頭將電壓轉(zhuǎn) 化的 超聲波發(fā)射出去， 當(dāng) 接 收 超聲波時(shí)，超聲波接收探頭將超聲波轉(zhuǎn) 化的 電壓回送到 單片機(jī)控制芯片 。 本設(shè)計(jì)的汽車防撞裝置的 系統(tǒng) 框圖如圖 所示。 超聲波接受器 檢波電路 51 單片機(jī) 超聲波發(fā)射器 放大電路 放大電路 報(bào)警系統(tǒng) 顯示模塊 3 硬件電路 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的 汽車防撞裝置由 51 單片機(jī)、超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收探頭、 4 位共陽極數(shù)碼管、蜂鳴器組成。 （ 2）單片機(jī)的 某些 增強(qiáng) 的 功能。例如 ， 如果 信號(hào)線取電只能提供幾 mA 的電流， 所以為了能滿足低功耗的要求 這個(gè)時(shí)候 選用 STC 的 單片機(jī)是最合適的 。 單片機(jī)的引腳功能圖 如圖 所示 。 本課題設(shè)計(jì) 的 單片機(jī) 復(fù)位電路如圖 所示。 在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ， P2 引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變 [5]。 （ b） /PSEN（ 29 腳）：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平 時(shí) 有效。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 原理圖 超聲波 發(fā)射 和接收 電路 設(shè)計(jì) 超聲波是一種 振動(dòng) 頻率超過 20 kHz 的機(jī)械波， 它 可以 沿直線 方向 傳播， 而且 傳播的 方向性好，傳播 的 距離 也 較遠(yuǎn)，在介質(zhì)中傳 播時(shí) 遇到 障礙物 在入射到它 的反射面上就 會(huì)產(chǎn)生反射波 [6]。超聲波探頭將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械波發(fā)射出去，而 單片機(jī) 所產(chǎn)生的 40 kHz 的方波 脈沖 需要進(jìn)行放大才能將超聲波探頭驅(qū)動(dòng)將超聲波發(fā)射出去，所以發(fā)射驅(qū)動(dòng) 實(shí)際上 就是一個(gè)信號(hào) 的放大 電路，本設(shè)計(jì)選用 74LS04 芯片進(jìn)行信號(hào)放大， 超聲波發(fā)射 電路如圖 所示。 圖 超聲波接收電路 HRSR04 超聲波集成模塊 HRSR04 超聲波集成模塊 是 將超聲波發(fā)射探頭 ， 超聲波接收探頭 ， CX20216A 芯片 電路 ， 74LS04 芯片 放大 電路 集成 到 的 一起的 一個(gè) 超聲波 集成 模塊。 一個(gè)控制口發(fā) 出 一個(gè) 10 us 以上的高電平 ， 就可以在接收口等待高電平輸出 。 單 片機(jī)對(duì)數(shù)碼管的顯示可以分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，靜態(tài)顯示能夠穩(wěn)定地顯示數(shù)值， 但是搭建電路 時(shí) 比較煩索， 而 動(dòng)態(tài)顯示是數(shù)碼管輪流顯示再利用人眼的“視覺暫留”特性，這樣看出來的就是在顯示不同數(shù)值 [8]。單片機(jī)的 接到 蜂鳴器報(bào)警電路，用于 蜂鳴器 測(cè)距 報(bào)警 。超聲波 接收回路中的超聲波信號(hào) 一 共有兩 種 波 信號(hào) ： 第一 種 波 信號(hào)為余波信號(hào) 就是當(dāng) 發(fā)射探頭 發(fā)射出 信號(hào) 之 后 ， 超聲波接收探頭 馬上就接收到 的 超聲波信號(hào) ，實(shí)際就是超聲波的發(fā)射信號(hào) [7]； 另一 種 波 信號(hào)就是 有效信號(hào)，即經(jīng)過 障礙物 表面反射 回來 的 超聲波 回波信號(hào) [7]，也是所需要測(cè)量的距離數(shù)值。進(jìn)入中斷 處理 后，定時(shí)器 T0 和外部中斷 0 就 立即 被 關(guān) 閉 ， 同時(shí)讀取時(shí)間值，并給回波接收標(biāo)志位清零即 成功接收 到 回波信號(hào)。 EA=0。 // TF1=0。 //取出定時(shí)器的值 display()。 所以當(dāng) 主程序 給超聲波發(fā)生器 發(fā)送了信號(hào)后， 此時(shí) 中斷和定時(shí)器 0 就 已經(jīng) 被 打開 ，并 開始計(jì)時(shí)了 。 P1=WeiMa[1]。 P1=WeiMa[3]。 delay(10)。 delay(10)。 delay(10)。 P1=WeiMa[3]。 else beep=1。 而 本設(shè)計(jì)中 并 沒有溫度補(bǔ)償 模 塊， 主要是 本設(shè)計(jì)做為倒車?yán)走_(dá)使用對(duì)精確的距離 的 要求不是很 高主要是 起到警報(bào) 的 作用 而已 ，所以 本設(shè)計(jì)并 沒有采用溫度補(bǔ)償 模塊進(jìn)行設(shè)計(jì) 。通過 對(duì) 理論 和實(shí)際情況的 分析，本設(shè)計(jì) 的設(shè)計(jì) 方案 是 基本可行。 結(jié)束語 本設(shè)計(jì)介紹的是基于單片機(jī)的汽車防撞裝置的設(shè)計(jì)， 文中 給出了 具體的 系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)思路方案。還有一個(gè)最關(guān)鍵的問題就是關(guān)于超聲波探頭 模塊 的選擇，之前設(shè)計(jì)的是超聲波發(fā)射電路和接收電路是分開各自 獨(dú)立的，但在裝配完調(diào)試發(fā)現(xiàn)調(diào)試難度有點(diǎn)大，后來在老師的指導(dǎo)下，改用了超聲波集成模塊，集成模塊把超聲波發(fā)射和接收電路集成在一起，而且能大大減少相互之間的干擾，在裝配完很容易就調(diào)試出來了。對(duì)于我的每 個(gè)問題， 教授 總是耐心地解答，使我能夠 順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 。 所以要感謝所有給我授過課的老師，無論是基礎(chǔ)課老師還是專業(yè)課老師 都表示深深謝意 。 long int xs,outeh,outel。 for(z=0。 delay(10)。 delay(10)。 P2=DuanMa[xs%10%10]。 P2=DuanMa[xs/100]。 P2=DuanMa[xs%10]。 delay(10)。//由高電平變低電平，觸發(fā)外部中斷 0 Echo=0。 // TH1=0。 outeh=TH1。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 EX0=0。//等待 Echo 變高電平 EA=1。 delay_20us()。 } if((xs4000)|xs10) { P1=0。 P2=DuanMa[xs/10]。 delay(10)。 P2=DuanMa[xs/10%10]。 delay(10)。 delay(10)。//減去 60 是為了消除誤差的 60mm if((xs=1000)amp。y) for(x=110。 //產(chǎn)生脈沖引腳 sbit Echo=P3^2。非常感謝井老師，對(duì)學(xué)生非常負(fù)責(zé)的態(tài)度令我欽佩。本系統(tǒng)在測(cè)距移動(dòng)的過程，穩(wěn)定性不高， 移動(dòng)的速度過快誤差也比較大。 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的汽車防撞裝置 的測(cè)距精度能達(dá) 到 cm 的精度，而且 測(cè)距 盲區(qū) 僅僅只有 2 cm， 能夠很好的進(jìn)行距離的測(cè)量，而且控制方便，在利用了超 聲波集成模塊后的調(diào)試也很方便，測(cè)距 的 范圍 可以在 2 cm～ 5 m 之間 ，測(cè)距穩(wěn)定 ，可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求 。 （ 3） 本設(shè)計(jì)中 并 沒有溫度補(bǔ)償 模塊， 主要是 本設(shè)計(jì)做為倒車?yán)走_(dá)使用對(duì)精確的距離要求不高主要是 起到警報(bào) 的 作用，所以沒有采用溫度補(bǔ)償 模塊進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 （ 4） 余波信號(hào) 的影響 在測(cè)量時(shí) 有一部分 的 聲波 是 從發(fā)射探頭直接轉(zhuǎn) 收 到接收探頭 的 ， 這部分聲波即是余波信號(hào)，這 種 余波對(duì)測(cè)量的干擾是挺大的 。 因?yàn)?超 聲波測(cè)距所能測(cè)的距離的大小與傳感器的驅(qū)動(dòng)功率、測(cè)量方法有很大關(guān)系，而 從 理論上 來 講， 本設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 采用的超聲波模塊測(cè)距時(shí) 存在的盲區(qū) 大 約為 2 cm 左右 ， 而 且 本設(shè)計(jì)理論上 的 測(cè)量距離范圍為 2 cm～ 5 m，測(cè)量的 誤差比較 小 ， 測(cè)量 顯示值 穩(wěn)定，可以 精確到 cm， 能 滿足設(shè)計(jì)要求。 P2=0xbf。 delay(10)。 } if((xs100)amp。 delay(10)。 } if((xs1000)amp。 P1=WeiMa[2]。(xs4000)) { P1=WeiMa[0]。 TL1=0。 else beep=1。//發(fā)射啟動(dòng)脈沖 TR1=1。 C 程序如下： void main() { TMOD=0x11。 程序中對(duì)測(cè)距 距離的計(jì)算 方法是按 S=17N/1000=N(cm)進(jìn)行計(jì)算 的 ，其中， N為計(jì)數(shù)器的值，聲速 的值 取為 340 m/s。 主程序設(shè)計(jì) 主程序?qū)?整個(gè)單片機(jī) 系統(tǒng) 進(jìn)行 初始化后，先將超聲波 的 回波接收標(biāo)志 位 置位 并且使 單片機(jī) 輸出一個(gè)低電平 用來 啟動(dòng)超聲波發(fā)射電路，同時(shí) 將 定時(shí)器 T0啟動(dòng) ，然后調(diào)用距離 計(jì)算 的 子程序， 再 根據(jù)定時(shí)器 T0記錄的時(shí)間計(jì)算出 所需要 測(cè) 量 的 距離 ，然后再 調(diào)用顯示子程序， 再 將測(cè)出 的 距離以十進(jìn)制 的形式 送 到 數(shù)碼管 顯示，同時(shí)調(diào)用聲音處理程序 來 控制蜂鳴器 進(jìn)行 報(bào)警 。 圖 顯示模塊 連接 電路圖 報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 報(bào)警 模 塊通 過單片機(jī)給定不同頻率 利用 蜂鳴器發(fā)出不同聲音。 顯示報(bào)警模塊 設(shè)計(jì) 數(shù)碼管 顯示模塊設(shè)計(jì) 發(fā)光二極管 的縮寫 是 LED， 在 每個(gè) 數(shù)碼管里面 都 有 8只發(fā)光二極管， 它們 分別記作 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp，其中 dp是 小數(shù)點(diǎn)，每一只發(fā)光二極管都有一根電極引到外部 的 引腳上，而另外一只 二極管的 引腳就連接在一起同樣也引到外部引腳上， 此引腳就 記作公共端 COM。 可以 減少了很大部分可能存在的角度干擾問題。 CX20216A 芯片的前置放大器具有自動(dòng)增益控制 的 功能，當(dāng)測(cè)量 的 距離 比 較 近 時(shí)，放大器不會(huì)過載；而當(dāng)測(cè)量距離 比 較遠(yuǎn)時(shí) ，超聲波信號(hào)微弱，前置放大器就有較大的放大增益效果。首先由 超聲波 發(fā)射 探頭 向 倒車的方向發(fā)射超聲波并同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中 傳播 的途中一旦遇到障礙物后就 會(huì) 被反射回來，當(dāng)接收探頭 收到