【正文】 ........3 系統(tǒng)整體設計方案 .........................................4 系統(tǒng)整體方案論證 .........................................6第 2 章 超聲波技術概述 ..........................................7 超聲波傳播的速度 .........................................7 超聲波的產生和使用頻率 ...................................7 超聲波技術在距離測量中的應用 .............................8 超聲波傳感器基礎知識 .....................................9 超聲波傳感器的結構及原理 ..............................9 超聲波測距原理 .......................................10第 3 章 相關知識介紹 ...........................................11 單片機基礎知識 ..........................................11 單片機的分類及發(fā)展 ...................................11 AT89S52 單片機的功能特點 .............................14 AT89S52 單片機的基本結構及工作原理 ...................15 紅外遙控接收器集成芯片 CX20226A 簡介 .....................19 引腳功能說明及數(shù)據(jù) ...................................19 引腳布局及封裝 .......................................20 六反相器 74LS04 基礎知識 .................................21第 4 章 系統(tǒng)的硬件電路設計 .....................................23 基于 AT89S52 單片機的中央處理模塊 ........................23 單片機實現(xiàn)測距的原理 .................................23 單片機最小系統(tǒng)設計 ...................................23 超聲波發(fā)生電路 ..........................................24 超聲波接收電路 ..........................................25 數(shù)碼管顯示電路 ..........................................26 系統(tǒng)工作狀態(tài)指示及報警電路模塊 ..........................28 穩(wěn)壓電源模塊 ............................................28第 5 章 系統(tǒng)軟件設計 ...........................................30 系統(tǒng)程序設計思想 ........................................30 主程序流程設計 ..........................................30 超聲波發(fā)生與接收子程序 ..................................31第 6 章 系統(tǒng)調試及操作說明 .....................................33 系統(tǒng)軟硬件的調試 ........................................33 誤差分析 ................................................33 操作說明 ................................................34結論 ..........................................................36總結與體會 ....................................................38謝辭 ..........................................................39參考文獻 ......................................................40附錄一 外文資料英文原文 ......................................41附錄二 外文資料的中文翻譯 ....................................47附錄三 程序清單 ..............................................52附錄四 元器件使用清單 ........................................58附錄五 系統(tǒng)總體電路原理圖 ....................................60基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)設計與實現(xiàn)車輛行駛輔助系統(tǒng)摘要本設計主要是為提高車輛行駛安全，減輕駕駛人員的勞動強度和心理壓力而設計的基于單片機的脈沖反射式超聲波測距車輛行駛輔助系統(tǒng)。 In introduced in the supersonic range finder various modules function39。因為信息技術包括計算機技術、通信技術和傳感器技術，計算機技術相當于人的大腦，通信相當于人的神經(jīng)，而傳感器就相當于人的感官。通過 MCU 處理功能及內部程序對超聲波換能發(fā)生器進行控制使其發(fā)出 40KHz 頻率的方波，同時進行計時；然后再對超聲波換能接收器采集到的回波信號進行濾波檢測處理，最后通過計算公式換算出系統(tǒng)與障礙物之間的距離，并通過易于控制的 LED 數(shù)碼管顯示出來；同時，內部完成判斷動作以及聯(lián)動報警等功能，在固定范圍之內，最大程度保證行車安全。在汽車倒車時，即使司機不向后看，仍然可以通過后端超聲波倒車探測器測量到汽車后部與障礙物之間的距離，從而對倒車輔助動作做出有效判斷，保證汽車與障礙物的距離在安全范圍內；同時，在交通擁擠的城區(qū)駕駛，往往由于等待時間太長而煩躁不安、注意力不能集中，跟車時常常發(fā)生追尾等事故，本設計的前端超聲波行駛探測器會實時測量跟車距離并報警提醒，最大程度地避免追尾事故的發(fā)生。 1922 年，德國出現(xiàn)了首例超聲波治療的發(fā)明專利。特別是 20 世紀 80 年代初出現(xiàn)的超聲體外機械波碎石術和超聲外科，是結石癥治療史上的重大突破。通過計算公式：s=vt/2 計算得出車輛與障礙物之間的距離；單片機 I/O 口 P0 和 P2 分別作為顯示部分數(shù)碼管的公共端引腳和位選信號端口，在計算出距離信息的同時控制數(shù)碼管顯示出來；^ 則分別作為報警指示燈和蜂鳴器的驅動信號輸出端口，當程序判斷需要報警提醒時則通過 LED 燈或蜂鳴器將報警信號輸出。因此，被測距離為 s=vt/2。在超聲波傳感器的采購過程中，所買到的是 TCT4010 系列超聲波換能器，其理論能測距的范圍是 4m，工作頻率為 40KHz。超聲波在介質中保持直線行進；在兩種不同介質的界面處發(fā)生反射；傳播速度服從波的傳輸定理：ν＝λf（ν 為波速，λ 為波長，f 為波的頻率） 。一般情況下，隨著溫度的升高，介質的聲速降低；應力增加，速度增加，但增加緩慢；組織晶粒越大，速度越低；石墨含量增加和尺寸增加，聲速減少。超聲和可聞聲波本質上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動，通常以縱波的方式在彈性介質內會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率高，波長短，在一定距離內沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，目前腹部超聲成像所用的頻率范圍在 2~5MHz 之間，常用為 3~（每秒振動 1 次為 1Hz，1兆 Hz=10^6Hz,即每秒振動 100 萬次，可聞波的頻率在 16~20KHZ 之間） 。能夠產生超聲波的方法很多，常用的有壓電效應方法、磁致伸縮效應方法、靜電效應方法和電磁效應方法等。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面達到很高的要求。它不僅可以利用在車輛行駛輔助系統(tǒng)中，還可以單獨作為測距儀器或者與其他檢測設備結合使用。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。圖21 超聲波傳感器結構如圖 21 所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。第 3 章 相關知識介紹 單片機基礎知識單片微型計算機簡稱單片機，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存儲器 RAM、程序存儲器 ROM、各種 I/O 端口和基本功能單元（定時器/計數(shù)器）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)。（2）總線型/非總線型：這是按單片機是否提供并行總線來進行區(qū)分。（1）4 位單片機 4 位單片機的控制功能較弱，CPU 一次只能處理 4 位二進制數(shù)。這類單片機主要用于過程控制、智能儀表、家用電器以及作為計算機外部設備的控制器。（2）低功耗。（4）低噪聲與高可靠性。主要是指進一步改變 CPU 的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種處圍功能器件集成在片內。另外，它還增加了一個功能極強的、具有獨特應用的 16 位定時／計數(shù)器 2 等多種功能。抗干擾性更強:AT89S 內部集成看門狗計時器(Watchdog Timer),而 AT89C 需外接看門狗計時器電路,或者用單片機內部定時器構成軟件看門狗來實現(xiàn)軟件抗干擾。作為輸出口，每位能驅動8 個 TTL 邏 輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。（7）EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） 。（1）單片機的指令系統(tǒng)和程序編制：指令是一種可以供機器執(zhí)行的控制代碼，故它又稱為指令碼(Instruction Code)。所謂程序就是采用指令系統(tǒng)中的指令根據(jù)題目要求排列起來的有序指令的集合。其內部電路由前置放大器，自動偏置電平控制電路（ABLC） 、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和波形整形電路等組成。電容量大為平均值檢波，瞬態(tài)響應靈敏度低；電容量小則為峰值檢波，瞬態(tài)響應靈敏度高。芯片共有 14 個接口，7 號接地,14 號接工作電壓 5V,另外的 12,34,56,89,1011,1213 分別是六個反向器。其各個部分也有一定的設計規(guī)格，具體說明如下：52 單片機最小系統(tǒng)復位電路的極性電容 C1 的大小直接影響單片機的復位時間，一般采用 10~30uF，52 單片機最小系統(tǒng)容值越大需要的復位時間越短。圖 42 超聲波發(fā)射電路原理圖壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。實驗證明用 CX20226A 接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。該系統(tǒng)的顯示電路原理圖如圖 45 所示：圖 45 四位共陽極數(shù)碼管顯示電路 系統(tǒng)工作狀態(tài)指示及報警電路模塊系統(tǒng)的報警指示燈共分為三個：工作狀態(tài)指示燈（系統(tǒng)正常工作） 、工作狀態(tài)指示燈（又報警系統(tǒng)發(fā)出的保護命令使車輛停止移動）和前端報警指示燈（車輛前端超聲波探測器單元的報警信號輸出） ，分別用單片機的 、 端口輸出高電平驅動使其點亮。本系統(tǒng)根據(jù)超聲波測距原理用 AT89S52 單片機開發(fā)，整個軟件采用模塊化設計，主要由主程序和預制子程序、發(fā)射/接收子程序、顯示子程序、報警子程序等功能模塊子程序組成。其部分源程序如下：void main(void){ TMOD=0x21。 //允許 T0 中斷TR1=1。 //當 ECH0H 為零時等待 TR0=1。 //當 ECH0H 為 1 計數(shù)并等待 TR0=0。將編譯好的程序下載到單片機中試運行，然后需要根據(jù)具體運行結果經(jīng)行反復修改調試，直至結果達到設計的預期目標。溫度對聲波速度以及上述因素的影響：是源于環(huán)境的影響，由于溫度不同，音速會變化，通?？梢越柚鷾囟妊a償功能修正音速變化。后端顯示數(shù)碼管：由于在車輛行駛過程中，危險往往發(fā)生在不易觀測的車輛后部，所以該系統(tǒng)的后端超聲波檢測部分設計的較前端精密，且后端顯示數(shù)碼管從系統(tǒng)上電開始一直實時顯示車輛后端與障礙物或跟車車輛的距離信息。工作狀態(tài)指示燈：分為正常和停止兩個狀態(tài)，系統(tǒng)正常工作以及后端檢測距離大于 50cm 時， “正?！敝甘緹酎c亮；若該距離小于 50cm，除緊急報警外，還可以才去其他應急初始，比如通過輸出信號強行斷開汽車電源使其停車以確保安全，在此只用“停止”指示燈作以說明。 操作說明本次畢業(yè)設計的系統(tǒng)最終得以完成，以 156*88*60cm 的塑料殼體封裝，正面各顯示部件通過標簽作以說明，實物如圖