【正文】 物質(zhì)時(shí)折射率很小，所以長(zhǎng)距離的測(cè)距儀都會(huì)考慮紅外線。超聲波測(cè)距系統(tǒng)成本低、性能穩(wěn)定可靠，同時(shí)超聲波具有聚束、定向及反射、透射等特性，應(yīng)用前景好。1956年第二屆國(guó)際超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議上已有許多論文發(fā)表，超聲治療進(jìn)入了實(shí)用成熟階段。本設(shè)計(jì)采用渡越時(shí)間檢測(cè)法，其主要原理是當(dāng)超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到發(fā)射波就立即停止計(jì)時(shí)。一般的汽車(chē)擋位桿掛入倒擋時(shí)，倒車(chē)?yán)走_(dá)自動(dòng)開(kāi)始工作，超聲波這把無(wú)形尺子能夠測(cè)量到那些低于保險(xiǎn)杠而司機(jī)從后窗難以看見(jiàn)的障礙物（如花壇、路肩、蹲在車(chē)后玩耍的小孩等），并顯示距離與報(bào)警。壓電傳感器是超聲檢測(cè)中最常用的實(shí)現(xiàn)電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的一種傳感器件，是超聲波檢測(cè)裝置的重要組成部分，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖23）由壓電陶瓷晶片、錐形輻射喇叭、底座、引線、金屬殼及金屬網(wǎng)構(gòu)成。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。曲線在40KHz（波長(zhǎng)λ = ）處最尖銳，輸出電信號(hào)的振幅最大，即在40KHz處接收靈敏度最高。超聲傳感器的指向角一般為40度到80度，本設(shè)計(jì)要求傳感器的指向角為75度。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求此系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：1）基于單片機(jī)的汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)2）具有為單片機(jī)提供工作的電源及指示3）顯示障礙物離汽車(chē)的距離（10米內(nèi)）4）距離小于指定值時(shí)（小于2米），系統(tǒng)發(fā)出聲音預(yù)警信號(hào) 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)的應(yīng)用背景是基于型號(hào)為AT89C51的單片機(jī)發(fā)出40KHz的超聲波信號(hào)，超聲波信號(hào)經(jīng)放大后通過(guò)超聲波發(fā)射器的探頭發(fā)射，當(dāng)遇到障礙物時(shí)則反射信號(hào)，超聲波接收器探頭將接收到的反射回來(lái)信號(hào)經(jīng)放大器放大和濾波，送入單片機(jī)并啟動(dòng)機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間差，再由軟件進(jìn)行判別、計(jì)算，得出距離數(shù)并送LED顯示。AT89C51主要由微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）、并行I/O口、串口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、特殊功能寄存器（SFR）組成。使用外部振蕩器時(shí)，可由此腳引入外部時(shí)鐘信號(hào)。ALE端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LS型TTL。6）輸入/輸出端口I/O端口引腳：I/O端口P0～P3（地址為80H，90H，A0H，B0H），且P0～P3為四個(gè)8位特殊功能寄存器，分別為四個(gè)并行I/O端口的鎖存器。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。所以復(fù)位電路分為上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種?！?2MHz選擇。+5V的穩(wěn)壓電路很多種方法可以得到，還有現(xiàn)在市面上的做好的+5V輸出穩(wěn)壓電源，直接變壓器輸出就是可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，在這里我采用最原始的電橋變壓加上LM7805整流5V穩(wěn)壓電源。其輸出波形圖如圖37中（C）所示。圖39穩(wěn)壓電路4） 單片機(jī)的電源電路圖310單片機(jī)的電源電路及仿真單片機(jī)的電源電路如圖310所示，由于大容量電解電容由一定的繞制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，因此對(duì)于市電引入的各種高頻干擾的抑制能力很差。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的lm78或lm79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7806表示輸出電壓為正6V，lm7909表示輸出電壓為負(fù)9V。這樣標(biāo)注便于記憶。1oamp。超聲波測(cè)量最常用的換能器發(fā)射電路大體可分為三種類型：窄脈沖觸發(fā)的寬帶激勵(lì)電路、調(diào)制脈沖諧振電路和單脈沖發(fā)射電路。用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。適當(dāng)?shù)母淖冸娙莸拇笮?，可以改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。4GND接地端5f0帶通濾波器中心頻率設(shè)置端，通過(guò)該腳與電源正端接一電阻R來(lái)確定f0，當(dāng)R=200千歐時(shí)，中心頻率f0=40KHZ；當(dāng)R=220千歐時(shí)，中心頻率f0=38KHZ。通過(guò)反饋將放大器設(shè)定于適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，再由限制電平電路進(jìn)行自動(dòng)控制。、利用三極管的開(kāi)關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的點(diǎn)亮，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。輸入端以地為參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場(chǎng)合。電路由單電源供電，故為OTL電路。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的框圖基于單片機(jī)的汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由系統(tǒng)初始化、超聲波發(fā)射接收、運(yùn)算結(jié)果處理及顯示四個(gè)主要模塊組成。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。圖42系統(tǒng)程序流程圖（頻率約40kHz的方波），脈沖寬度為12μs左右，同時(shí)把計(jì)數(shù)器T0打開(kāi)進(jìn)行計(jì)時(shí)。開(kāi)啟發(fā)超聲波用定時(shí)器T1OUT: RETI。將計(jì)數(shù)值移入處理單元 MOV 45H, TH0 SETB 00H 。工作寄存器置成3區(qū) MOV R3, 45H 。掃描控制初值PLAY: MOV A, R5 MOV P0, 0FFH MOV P2, A MOV A, R1 MOV DPTR, TAB MOVC A, A+DPTR 。在有效范圍內(nèi)遇到障礙物后反射超聲波信號(hào)，TR4016接收探頭接收到反射回來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)CX20106A放大、濾波、檢波后送入單片機(jī)，使用高速單片機(jī)計(jì)算測(cè)量車(chē)與障礙物之間的往返時(shí)間然后再計(jì)算出車(chē)與障礙物的距離，提高了距離計(jì)算的精度，然后顯示在LED數(shù)碼管上，當(dāng)在探測(cè)的范圍有障礙物時(shí)，蜂鳴器提示報(bào)警，距離越近蜂鳴器的報(bào)警頻率也越大，當(dāng)距離小于最小安全距離時(shí)，蜂鳴器不間斷報(bào)警。（2） 超聲波聲速受溫度的影響，最后計(jì)算結(jié)果和實(shí)際距離存在誤差。本設(shè)計(jì)在選題及研究過(guò)程中焦曉夢(mèng)老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)；在論文撰寫(xiě)方面更是給予了方向性的指導(dǎo)和建設(shè)性的意見(jiàn)和建議。參考文獻(xiàn)[1] [J].制作天地，2010,(5):31～42[2] 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CLR 00H SETB TR0 。開(kāi)啟接收回波中斷RETIOUT: RETI。掃描控制初值PLAY: MOV A, R5 MOV P0, 0FFH MOV P2, A MOV A, R1 MOV DPTR, TAB MOVC A, A+DPTR 。高位 MOV R2, 44H 。右移一位 MOV R5, A AJMP PLAYENDOUT: MOV P2, 0FFH MOV P0, 0FFH RETTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,88H,0BFH。接收成功標(biāo)志 RETIDLIMS: MOV R5, 10D 。開(kāi)啟發(fā)超聲波用定時(shí)器T1OUT: RETI。總中斷開(kāi)啟 CLR 00H SETB TR0 。清40H～4AH共11個(gè)單元 MOV 20H, 00H 。跳至PINT0ORG 000BH 。同時(shí)，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛(ài)，相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。致謝首先，我感謝焦曉夢(mèng)老師。（3） 高速單片機(jī)計(jì)算測(cè)量，測(cè)量精度比較高，能夠比較準(zhǔn)確測(cè)出汽車(chē)后面障礙物距離。右移一位 MOV R5, A AJMP PLAYENDOUT: MOV P2, 0FFH MOV P0, 0FFH RET當(dāng)計(jì)算出來(lái)的結(jié)果小于預(yù)先設(shè)定的2M時(shí)，通過(guò)與非門(mén)的邏輯電路，經(jīng)過(guò)LM386 。最高位為0，不點(diǎn)亮JS0: MOV A R0 MOV R4, A MOV A R1 MOV R5 A MOV R3, 00H MOV R2, 0AH LCALL DIV4BY2 MOV 41H, R4 MOV A, 41H JNZ JS1 MOV A, 40H 。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。超聲波發(fā)送完畢，關(guān)T1 CLR ET1 MOV R4,04H SETB EX0 。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器T0溢出中斷將外中斷0關(guān)閉，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值2以表示此次測(cè)距不成功。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)， ms（因?yàn)槌暡y(cè)距會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因）后，才打開(kāi)外中斷0接收返回的超聲波信號(hào)。（3） 發(fā)射接收控制模塊：發(fā)射控制模塊是軟件控制超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲脈沖啟動(dòng)定時(shí)器，同時(shí)啟動(dòng)接收電路，當(dāng)接收電路有信號(hào)輸入時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理。引腳2為反相輸入端，3為同相輸入端；引腳5為輸出端；引腳6和4分別為電源和地；引腳1和8為電壓增益設(shè)定端（通過(guò)接在1腳、8腳間的電容（1腳接電容+極）來(lái)改變?cè)鲆?，斷開(kāi)時(shí)增益為20）使用時(shí)在引腳7和地之間接旁路電容，通常取10μF。第二級(jí)為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。圖315 距離顯示電路 報(bào)警電路 音頻集成功放LM386簡(jiǎn)介L(zhǎng)M386是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器。（5）積分濾波器與整形電路檢測(cè)器輸出的信號(hào)經(jīng)積分濾波器送到整形電路，輸出較好的矩形波。由于經(jīng)探頭變換后的正弦波電信號(hào)非常弱，因此必須經(jīng)放大電路進(jìn)行放大。其主要功能是從38KHz紅外載波信號(hào)中，將編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，并加以放大和整形，然后再送到微處理器（CPU）進(jìn)行處理。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片振動(dòng)，使機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。而脈沖諧振電路設(shè)計(jì)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，其基本方法是用振蕩電路產(chǎn)生一個(gè)高頻振蕩，經(jīng)過(guò)幅值和功率放大后接至換能器，使換能器發(fā)出超聲波，確保高頻振蕩的頻率與換能器固有頻率一致，則可獲得超聲發(fā)射的最佳效果。15WVi= to 20vV線性調(diào)整率△VoTj=25℃,Vi= to 25V100mVTj=25℃,Vi=8V to 12V50mV負(fù)載調(diào)整率△VoTj=25℃,lo= to 9100mVTj=25℃,lo=250mA to 750mA450mV靜態(tài)電流IQTj=25℃8mA靜態(tài)電流變化率△IQlo=5mA to mA