【正文】 形、輸出。 探頭是一個(gè)電聲換能器，并能將返回來(lái)的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖；控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當(dāng)改變探頭入射角或改變超聲波的擴(kuò)散角時(shí)，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性，提高分辨率；實(shí)現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換；控制工作頻率；適用于不同的工作條件 。 在測(cè)距過(guò)程中，設(shè)超聲波的聲速為 340m/s，經(jīng)計(jì)算可得超聲波傳播 1cm 需要 30us。輸出端采用兩個(gè)反向器 并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。 芯片簡(jiǎn)介 光電耦合器是一種把紅外發(fā)射器和紅外光接收器件以及信號(hào)處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。 c)正向工作電壓 Vf： Vf 是指在給定的工作電流下， LED 本身的壓降。 e)CE 飽和電壓 Vcd：發(fā)光二極管工作電流 IF 和集電極電流 IC為規(guī)定值時(shí)，并保持 IC/IF=CTR 時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的電壓降。 控制 電路 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。對(duì) P0端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入； 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)的測(cè)速及倒車(chē)提示系統(tǒng)分析 13 P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。 工作方式 TMOD 寄存器 見(jiàn)表 35 所示： 表 35 AT89S52定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作方式 TMOD寄存器 GATE C//T M1 M0 GATE C//T M1 M0 7 6 5 4 3 2 1 0 C//T：定時(shí) /計(jì)數(shù)模式選擇位。 ○2內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響， CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值，所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇 12MHZ,電容選擇 30pF。時(shí)鐘頻率用 6MHZ 時(shí) C取 22uF,R 取 1KΩ。按下按鍵 K5， VCC 直接接到單片機(jī)的復(fù)位端 RST 上，時(shí)間將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 2us，所以將完成單片機(jī)的復(fù)位。用障礙物放在離開(kāi)超聲接收器 LS1和超聲發(fā)生器 LS2一定距離的位置上，數(shù)碼顯示管 DS1 顯示數(shù)字，此時(shí)顯示的數(shù)字為障礙物與 LS1 和 LS2的距離 (相當(dāng)于汽車(chē)與障礙物的距離，單位為厘米 )，如果障礙物距離變動(dòng)，數(shù)碼顯示管 DS1，顯示數(shù)字也隨之變化。當(dāng)該系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)， CPU采集輸入端口的信號(hào)，并根據(jù)采集到的信號(hào)，做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，通過(guò)數(shù)碼管顯示其數(shù)據(jù)。數(shù)碼管的 公共端受三極管的控制，三極管的基極 DS1DS4 分別連接 ，當(dāng)三極管的基極DS1DS4 加低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，正 5V 電壓加到數(shù)碼管的公共端，只要在 P0口送相應(yīng)的段碼，就可以控制數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字。該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí) ， 則電壓比較器 C1的同相輸入端的電壓為 2VCC/3， C2的反相輸入端的電壓VCC/3。調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 RP2可改變提示音的聲音大小。 單片機(jī) I/O口分配如 41表所示。依據(jù)這一要求，畫(huà)出流程圖， 如圖 。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)采用到定時(shí)計(jì)數(shù)器 0定時(shí)和外部中斷 1，用定時(shí)計(jì)數(shù)器定時(shí)一秒，使用外部中斷 0 采集脈沖，每來(lái)一個(gè)脈沖時(shí)，將寄存器 R4內(nèi)部值加一并判斷寄存器 R4值是否滿(mǎn)四，當(dāng) R4 值滿(mǎn)四時(shí)，將轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)寄存器（ 41H40H）加一。 二極管、三極管、穩(wěn)壓管的檢查（如 直流電機(jī)控制 電路中的二極管 V三極管 Q9， 提示音發(fā)聲 電路中的穩(wěn)壓管 D1 等）：因?yàn)樵趯?shí)際電路中，三極管的偏置電阻或二極管、穩(wěn)壓管的周邊電阻一般都比較大，大都在幾百 、 幾千歐以上，這樣在測(cè)量時(shí)可以用萬(wàn)用表的 R*10Ω 或 R*1Ω 檔來(lái)測(cè)量 PN結(jié)的好壞，在測(cè)量時(shí)，用 R*10Ω 檔測(cè) PN結(jié)有較明顯的正反特性，表針指示在 200Ω 左右。 軟件調(diào)試的過(guò)程 本軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此在軟件調(diào)試時(shí)，分別對(duì)定時(shí) 設(shè)定值、動(dòng)態(tài)掃描顯示緩沖區(qū)置數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)掃描顯示、超聲波檢測(cè)及按鍵掃描功能模塊獨(dú)立仿真調(diào)試。單步調(diào)試完成后，還要做連續(xù)運(yùn)行調(diào)試，以防止某些錯(cuò)誤 在單步運(yùn)行時(shí)被覆蓋。同樣工作中也是如此，遇到不會(huì)的就要虛心的請(qǐng)教師傅，想進(jìn)步的快、學(xué)的快，就得厚著臉皮的問(wèn)，帶著問(wèn)題學(xué)，帶著問(wèn)題問(wèn)，這樣才能有進(jìn)步。這時(shí)，可將程序固化到 EEPROM 中，用單片機(jī)芯片替換仿真器后，進(jìn)行系統(tǒng)脫機(jī)運(yùn)行及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 但是在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這樣在計(jì)算方面存在很大的困難，而且不穩(wěn)定。如檢查電路中各三極管 BE 結(jié)電壓是否在 左右， CE 結(jié)電壓是否在 左右或者更小，如果 BE結(jié)電壓大于 ，則可能是 BE結(jié)開(kāi)路 。 如圖 所示 。該模擬系統(tǒng)采用超聲波倒車(chē)測(cè)距方法。狀態(tài)的轉(zhuǎn)換依靠按鍵 K1 的控制，所以基于這一基本要求，在主程序中就要判斷按鍵 K1 的狀態(tài)。 TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U4LM555CN2KR25C11RP2LS3Q785501uFC10D3D4D5LED11KR26510R27510R28R192KR18GNDQ18050JK1RelaySPDTD14148GND1KR17MOSIVCC VCC100UFC9 圖 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)的測(cè)速及倒車(chē)提示系統(tǒng)分析 22 電源電路 外接 +12V 電源，經(jīng)過(guò) U8后 ， 輸出 +5V 的 VCC 電源提供給單片機(jī)， U2(單片機(jī) )獲得 所需電源后待命。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于 VCC /3，則 C1的輸出為 0， C2的輸出為 1， 可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0電平。 根據(jù)該電路原理圖可以編寫(xiě)控制電機(jī)的程序段： KZDJ： SETB CLR LCALL DELAY 。 直流電機(jī)控制電路 H 橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 Q1Q3Q2Q4M+ + 圖 H橋驅(qū)動(dòng)電路 如圖 所示 ， H 橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括 4 個(gè)三極管和一個(gè) 電動(dòng)機(jī) 。如圖 ?；蛟诖笥?0厘米時(shí)再按一下微動(dòng)按鈕 K1，電機(jī) DJ1停轉(zhuǎn) ，電路復(fù)位。 ○ 2 按一下微動(dòng)按鈕 K4，電機(jī) DJ1 轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán) (遮斷器 )轉(zhuǎn)動(dòng)，數(shù)碼顯 示管 DS1 顯示數(shù)字，再按一下 K4，電機(jī) DJl 停轉(zhuǎn)，電路復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)的測(cè)速及倒車(chē)提示系統(tǒng)分析 15 12Y1CY130pFCY230pF12MC810uFK5R2010KVCC200R14RST 9181989S52 圖 80S52單片機(jī)最小系統(tǒng) （ 1） 時(shí)鐘電路 89S52 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。 M1M0：工作方式設(shè)置位。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用； P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 當(dāng)檢測(cè)到有信號(hào)輸入時(shí)，光敏晶體管的基極，接受不到發(fā)光二極管的光照，則集電極正偏、發(fā)射極反偏，即光敏晶體管截止，高電平 VCC 經(jīng)具有反相功能的Q11， 輸出低電平，送至 CPU的 口產(chǎn)生中斷。 e)反向電流 Ir:通常是指在最大反向電壓情況下，流過(guò) LED 的反向電流。 四個(gè)缺口 槽型光電耦合器 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)的測(cè)速及倒車(chē)提示系統(tǒng)分析 11 U7 圖 光電耦合器 如圖 ： 光電耦合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光敏二極管組成，常用于 50Hz 以下工作頻率的裝置中。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)的測(cè)速及倒車(chē)提示系統(tǒng)分析 10 1 2 3 4 5 6 7 8U3CX20206231S1 1KR11KR11223C3 330pFC4C51uFC647uFC7 kR3200kR4510R5220kR6RLS2TLS1GNDRP150K231S2INT01 2U1A74LS043 4U1B74LS045 6U1C74LS0489U1D74LS041011U1E74LS041213U1F74LS04 圖 超聲波測(cè)距原理圖 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路 紅外測(cè)距儀由測(cè)距輪，遮光盤(pán)，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。在超聲波發(fā)射時(shí)就啟動(dòng)定時(shí)器 T1，到接受超聲波時(shí)再關(guān)閉定時(shí)器，這段時(shí)間有多少個(gè) 60us 則車(chē)體與障礙物的距離就是多少厘米。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)有工作頻率、工作溫度、靈敏度。適當(dāng)?shù)母碾娙?C4的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。 引腳排列及其功能如圖 32所列。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式 H型變換器，它是由 4 個(gè)三極電力晶體管和 4個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路 。 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 方案二：靜止可控整流器。 方案二：數(shù)碼管顯示 采用數(shù)碼管顯示，需要外加驅(qū)動(dòng)電路，但是簡(jiǎn) 單的三極管就可以驅(qū)動(dòng)，所以外加的驅(qū)動(dòng)電路并不復(fù)雜。 通過(guò)以上分析 采 用方案二 實(shí)現(xiàn) 了 高精度、寬范圍的測(cè)量 ，比較符合要求 。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路模塊 方案一 ：霍爾式輪速檢測(cè) 霍爾輪速傳感器由磁鋼、霍爾元件及電平轉(zhuǎn)換電路組成 ， 霍爾輪速傳感器核心為霍爾元件 ,霍爾元件通過(guò)齒輪的運(yùn)動(dòng)輸出 mV 級(jí)的準(zhǔn)正弦波電壓 ,選用UGN3019 開(kāi)關(guān)型集成霍爾元件 ,可實(shí)現(xiàn)將準(zhǔn)正弦波電壓轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)脈沖電壓。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)的測(cè)速及倒車(chē)提示系統(tǒng)分析 3 表 21 按鍵功能表 按鍵 名稱(chēng) K1 倒轉(zhuǎn)鍵 K2 減速鍵 K3 加速鍵 K4 正轉(zhuǎn)鍵 K5 復(fù)位鍵 S S2 進(jìn)入倒車(chē)狀態(tài) （ 4）顯示 功能。 針對(duì)我國(guó)高速公路交通安全的需要，以及國(guó)內(nèi)外汽車(chē)電子技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，綜合汽車(chē)電子技術(shù)、通訊技術(shù)和控制技術(shù)等多學(xué)科理論，從必要性、可行性、實(shí) 用性和經(jīng)濟(jì)性等角度出發(fā)，提出開(kāi)發(fā)研制汽車(chē) 測(cè)速及倒車(chē)提示 系統(tǒng)。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車(chē)的測(cè)速及倒車(chē)提示系統(tǒng)分析 1 汽車(chē)測(cè)速及倒車(chē)提示系統(tǒng)的分析 摘要： 本文主要介紹了汽車(chē)的測(cè)速及倒車(chē)系統(tǒng) 電路原理分析 。 超聲波測(cè)速 雷達(dá)用于測(cè)距上，在某一時(shí)刻發(fā)出超聲波信號(hào)，在遇到被測(cè)物體后的射回信號(hào)波，被倒車(chē)?yán)走_(dá)接收到，得用在超聲波信號(hào)從發(fā)射到接收回波信號(hào)這一個(gè)時(shí)間而計(jì)算出在介質(zhì)中的傳播速度，這就可以計(jì)算出探頭與被探測(cè)到的物體的距離。 （ 3）按鍵功能如表 21 所示。在此設(shè)計(jì)屬于模擬系統(tǒng)， 所以采用方案二比較經(jīng)濟(jì)合理 。若取 p=60,則 f=n,即輪速傳感器輸出信號(hào)頻率便是車(chē)輪每分 (鐘 )轉(zhuǎn)數(shù)。 顯示模塊 方案一：采用 LCD液晶顯示 該模擬系統(tǒng)只需要對(duì)車(chē)速或倒車(chē)時(shí)的距離進(jìn)行顯示，若采用液晶顯示，雖然不需要外接驅(qū)動(dòng)電路，也不會(huì)占用單片機(jī)的 I/O口，而且軟件編寫(xiě)簡(jiǎn)單，節(jié)約了CPU資源，但是液晶顯示增加了成本，對(duì)四位數(shù)據(jù)的顯示根不需要這么浪費(fèi)，所以這部分的顯示，根據(jù)實(shí)際情況的需要用 LCD液晶顯示不合理。且技術(shù)落后，因此擱置不用。 方案三 ：脈寬調(diào)速系統(tǒng)?？赡?PWM 變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有 H型、 T型等類(lèi)型。 集成電路 CX20206A 是一款紅外線檢波接收專(zhuān)用芯片，考慮到紅外遙控常用的載波頻率 38KHz 與測(cè)距的超聲波頻率 40KHz 較為接近，用其制作超聲波檢測(cè)接收電路。由于未使用電感，不受磁場(chǎng)干擾，所以抗干擾能力強(qiáng)。用 CX20206A 接收超聲波（無(wú)信號(hào)時(shí)輸出高電平）具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干 擾能力。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片，構(gòu)成晶片的材料、晶片大小不同則探頭的性能也不同。又因?yàn)?)(212 tcsd ????，所以障礙物與車(chē)體的距離為 1cm 時(shí)，超聲波要傳播 2cm，即定時(shí)時(shí)間為 60us。上拉電阻 R R2一方面可以提高 74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力；另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，以縮短其自由震蕩時(shí)間。當(dāng)輸入電信號(hào)加到輸入端發(fā)光器件 LED 上 ,LED 發(fā)光，光接受器件接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)然后 將電信號(hào)直接輸出，或者將電信號(hào)放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電 光 電”的轉(zhuǎn)換及傳輸，光是傳輸?shù)拿浇?，因而輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，也稱(chēng)為電隔離 。 d)反向電壓 Vr：是指 LED 所能