【正文】 /*關(guān)總中斷 */ =0 。 /*定時(shí)器 0 清零 */ 定時(shí)中斷入口 定時(shí)器初始化 發(fā)射超聲波 各個(gè)方向均發(fā)射完否？ 停止發(fā)射 返回 N Y 19 TL0=0。進(jìn)入中斷后，立即關(guān)定時(shí)器 T0 和外部中斷 0，讀取時(shí)間值，并給回波接收標(biāo)志位清零，說明成功接收回波信號。 TL1=0。導(dǎo)師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的治學(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)時(shí)刻影響著我。y0。 /*含有小數(shù)點(diǎn)的數(shù)碼段 2；變量名 CODE2*/ int led0,led1,led2,led3,i led0=num%10。 /*數(shù)碼管片選 */ for(i=0。 P0=CODE1[led3]。 juli =110) goto case1。 /*當(dāng)距離小于 30cm 時(shí)，蜂鳴器連續(xù)發(fā)出聲音 */ case1: void InitTimer0(void) { TMOD = 0x01。 } void Timer0Interrupt(void) interrupt 1 { TH1 = 0x3C。 /*裝入定時(shí)初值 */ EA = 1。 /*給 count 恢復(fù)初值 0*/ PZ=~PZ。 /*啟動 T1 計(jì)數(shù) */ } void main(void) { InitTimer0()。 /*此時(shí)蜂鳴器連續(xù)發(fā)出聲音 */ Break。 /*關(guān)總中斷 */ =0 。 /*定時(shí)器 0 清零 */ TL0=0。 /*厘米，便于數(shù)碼管顯示 */ display(distance)。 /*等待測量的結(jié)果 */ TR0=0。 /*等待接收到回波時(shí)的 引腳變高電平 */ succeed_flag=0。 =1。 /*計(jì)數(shù)結(jié)束后重裝定時(shí)器初值 */ if(++count=2) /*計(jì)數(shù)值為 2,從開始的 10Hz 得到 5Hz 的頻率 */ { count=0。 TL1 = 0xB0。 while(1)。 /*若已到 500ms,就改變 PZ 電平 */ } Break。 /*打開總中斷 */ ET1 = 1。 /*當(dāng)距離小于 110cm 時(shí)，發(fā)出頻率為 2Hz 的聲音 */ if(juli 70)amp。i++) } /* 以下為聲音報(bào)警程序 */ void baojin(usigned char juli) { unsigned char count。 /* P0 為段碼掃描 */ P2=0x17。i100。a100。 for(x=z。當(dāng)然 ， 智能汽車的發(fā)展還有很長的路要走，但是未來交通必 然是由智能車主宰 ， 再配合上智能交通系統(tǒng)，人們的夢想 ——高速安全便捷的交通運(yùn)輸將不再是夢 。 /*取出定時(shí)器的值 */ timeL =TL0。 /*等待測量的結(jié)果 */ TR0=0。 /*等待接收到回波時(shí)的 引腳變高電平 */ succeed_flag=0。 圖 42 定時(shí)中斷子程序流程 Flowchart of time interrupt subprogram 定時(shí)中斷子程序，即超聲波發(fā)射、接收程序： =1。 17 4 軟件程序 設(shè)計(jì) 在構(gòu)建了系統(tǒng)硬件的電路之后，必須配合軟件才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能。 (3) 溫度對聲速的影響 超聲波 的聲速受溫度影響較大。 (2) 抗干擾問題 由于汽車在工作時(shí)的高壓點(diǎn)火，對外有很強(qiáng)的電磁輻射，電磁環(huán)境惡劣，故在硬件及軟件方面就抗干擾問題都進(jìn)行考濾。其電路如圖310 所示。當(dāng)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，從而相應(yīng)的數(shù)碼段顯示。 本文 需要測的是從開始發(fā)射到接收到信號的聲波往返的時(shí)間差，需要檢測的有效信號為反射物體反射的回波信號，故要盡量避免檢測到余波信號。 CX20216A 的 前置放大器具有自動增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠(yuǎn)反射信號輸出微弱電壓時(shí)，放大器有較高的增益，在 近距離輸入信號強(qiáng)時(shí)放大器不會過載；其帶通濾波器中心頻率可由芯片 5 腳的外接電阻調(diào)節(jié)，不需要外拉電感，可避免外磁場對電路的干擾，可靠性較高。 據(jù)文獻(xiàn) [15]記載， 當(dāng) 外接電阻 R2=200 kΩ 時(shí) ，中心頻率 f0=42 kHz； 當(dāng) 外接電阻 R2=220 kΩ 時(shí) ，中心頻率 f0=38 kHz。 (2) 引腳 2： 內(nèi)部前置放大器負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的組成部分，與地之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，改變 RC 的數(shù) 值能改變前置放大器的增益和頻率特性 。由超聲波振蕩器產(chǎn)生的超聲波電脈沖，通過壓電型超聲換能器 (相當(dāng)于一只揚(yáng)聲器 )將電脈沖轉(zhuǎn)換為機(jī)械波向外界發(fā)射。其他 ha1755 lm55 ca555 分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。首先由發(fā)射向特定方向發(fā)射超聲波并同時(shí)啟動定時(shí)器計(jì)時(shí)，超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當(dāng)接收器收到反射波后立即停止計(jì)時(shí)。 3）不受無線電頻譜資源限制，易于抗電磁干擾設(shè)計(jì) 。 圖 33 晶振電路 Oscillation circuit AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端，把一個(gè) 晶振振蕩器和兩個(gè)電容器組成的自己振蕩電路接于 XTAL1 和 XTAL2 之間，把振蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。 復(fù)位電路 為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分。 P3口： P3 口是一組帶有內(nèi)部電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口輸出緩沖器可驅(qū)動 4 個(gè) TTL 電路。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)輸出一個(gè)電流。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 ALE/ PROG ： 地址鎖存允許信號端 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。 AT89C51單片機(jī) 是 40個(gè)引腳的雙列直插式的封裝形式 ， 如圖 31所示。從能夠?qū)崿F(xiàn)顯示功能以及個(gè)人設(shè)計(jì)簡單方便方面考慮，本設(shè)計(jì)中采用 LED 實(shí)現(xiàn)顯示功能。但其復(fù)雜結(jié)構(gòu)，昂貴價(jià)格，限制了它在倒車?yán)走_(dá)領(lǐng)域的普遍應(yīng)用。 控制 芯片 的選擇 ATB9C51 單片機(jī)具有功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、軟硬件資源都比較 豐富等特點(diǎn)，其外圍接口電路簡單，具有很高的性價(jià)比，成本低，而且它經(jīng)過多年的發(fā)展，技術(shù)也相當(dāng)成熟。 論文 的主導(dǎo)思想 本 論文 的主導(dǎo)思想是在超聲波測距原理的理論基礎(chǔ)上，利用 AT89C51 單片機(jī)作為核心器件，同時(shí)利用外圍輔助電路結(jié)合相應(yīng)的軟件程序，進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)行，最終完成超聲波信號的發(fā)射和接收、顯示距離，以此實(shí)現(xiàn)非接觸方式的距離測量，再加上報(bào)警電路形成汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)。 國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 目前，日本、美國和歐洲等發(fā)達(dá)國家的大汽車公司都投入了相當(dāng)大的人力、物力、財(cái)力，采用 先進(jìn)的毫米波雷達(dá)、 CCD 攝像機(jī)、 GPS 和高檔微機(jī)等制成安全預(yù)警系統(tǒng)，使用在其所開發(fā)的高級汽車上。通過多種發(fā)射接收電路設(shè)計(jì)方案比較，得出了最佳設(shè)計(jì)方案，并對系統(tǒng)各個(gè)設(shè)計(jì)單元的原理進(jìn)行了介紹。22 致謝 21 設(shè)計(jì)成果 15 4 軟 件 程 序 設(shè)計(jì) 10 超 聲 波 接 收 電路 8 超 聲 波 測 距 單 元 設(shè)計(jì) 5 最小系統(tǒng) 4 系 統(tǒng) 的 總 體 結(jié)構(gòu) 3 距 離 顯 示 系 統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) I 1 前言 1 論文設(shè)計(jì)的目的及意義 4 3 硬 件 電 路 設(shè)計(jì) 5 II 主 控 單 元 設(shè)計(jì) 7 晶振電路 9 超 聲 波 測 距 原理 14 性 能 優(yōu) 化 及 改進(jìn) 1 7 中 斷 處 理 程 序 設(shè) 計(jì) 程 III 序 對組成各系統(tǒng)電路的芯片進(jìn)行了介紹，并闡述了它們的工作原理。例如， 戴姆勒一克萊斯勒公司已成功的研發(fā)出可供卡車使用的電子剎車系統(tǒng)，它與其它電子剎車系統(tǒng)不同之處在于，它在卡車上安置了雷達(dá)感應(yīng)器，此感應(yīng)器可以將收集的周圍信息送至控制器進(jìn)行處理，進(jìn)而形成虛擬景象，再借助演算法的輔助判斷當(dāng)前發(fā)生狀況是否應(yīng)該提醒駕駛員采取剎車措施。 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 中要解決的問題 本系統(tǒng)是基于單片 機(jī) AT89C51 及一些基本電路之上建立起來的，本課題應(yīng)主要解決的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題如下： （ 1）如何把這系統(tǒng)的軟件與硬件嚴(yán)密的結(jié)合起來是關(guān)鍵，只有這樣才能讓系統(tǒng)的各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)其作用，要實(shí)現(xiàn)軟硬結(jié)合。它與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51 的指令和引腳兼容，因而是一種功能強(qiáng)大的微控制器，它對很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個(gè)高度靈活有效的解決方案。 （ 4） 超聲波方式 ： 超聲波是一種只有少數(shù)生物 (如蝙蝠、海豚 )才能感覺的機(jī)械波，其頻率在 20 kHz 以上，波長短，繞射小、能定向傳播，超聲波為直線傳播方式，頻率越高，其繞射力越弱，但反射能力越強(qiáng) [5]。 聲 光 報(bào)警設(shè)計(jì) 由于在該設(shè)計(jì)中只涉及到簡單的報(bào)警聲音 和發(fā)光 ，可以 直接用單片機(jī)的某一引腳控制。 圖 31 AT89C51 單片機(jī)的引腳 Fig. 31 The pins of AT89C51 （ 1） 電源引腳 VCC：電源電壓 , 接 +5V VSS：即 GND，接地 （ 2） 時(shí)鐘電路引腳 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。即使不訪問外部存儲器， ALE以時(shí)鐘震蕩頻率的 1/16輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 （ 4） 輸入 /輸出端口 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。閃爍編程時(shí)和程序校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8 位地址。對 P3 端口寫入 ―1‖時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口由于內(nèi)部電阻的 原因，將輸出電流。 AT89C51單片機(jī)的 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，有限時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24個(gè)振蕩周期（即 2 個(gè)機(jī)器周期）以上。時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號。 4）超聲系統(tǒng)成本低、性能穩(wěn)定可靠，應(yīng)用前景好。 這樣，定時(shí)器就記錄下了超聲波自發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時(shí)間t(s)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。當(dāng)接通電源后，換擋脈沖振蕩器不停地發(fā)出換擋脈沖，因此只要不斷開電源，電路就不 停地自動循環(huán)工作下去。增大電