【正文】 ，開關瞬間會產(chǎn)生高壓脈沖，對整個電路的抗干擾設計不利。 20xx 年 11 月 28 日更正： 7805 引腳正確的順序： 1 腳接輸入， 2 腳接地， 3 腳接輸出。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。整流輸出的電壓仍舊有較大幅度的波動對于電路中的芯片直接供電可能對芯片有所損害，使芯片不能正常的工作。當 U2 的負半周時， a 端電位低于 b 端電位，V V4 承受正向電壓而導通， V V3 因反偏而截止，電流路徑為 ,b→V 2→R L→V 4→ a, 自上而下流過 RL，在 RL 上得到上正下負的電壓。 30 ppm, or specify 工作溫度范圍： 20 ～ +70 oC, or specify 在工作溫度范圍內的頻率穩(wěn)定度： 177。 單片機的時鐘電路 （ 1）時鐘電路 當使用單片機的內部時鐘電路時，這兩個端用來外接石英晶體和微調電容，如圖 35所示。所以復位電路分為上電復位和按鍵復位兩種。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為低八位地址接收。 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 8 位特殊功能寄存器，分別為四個并行 I/O 端口的鎖存器。 ALE 端的負載驅動能力為 8 個 LS 型 TTL。使用外部振蕩器時，可由此腳引入外部時鐘信號。 AT89C51 主要由微處理器（ CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 、程序存儲器（ ROM） 、并行 I/O 口、串口、定時計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、特殊功能寄存器（ SFR）組成。 8 第三章 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)設計的要求 此系統(tǒng)設計必須滿足以下要求： 1）基于單片機的汽車倒車 雷達系統(tǒng) 2）具有為單片機提供工作的電源及指示 3）顯示障礙物離汽車的距離（ 10 米內） 4）距離小于指定值時（小于 2 米），系統(tǒng)發(fā)出聲音預警信號 系統(tǒng)整體設計方案 本 設計的應用背景是基于 型號為 AT89C51 的 單片機發(fā) 出 40KHz 的超聲波 信號，超聲波 信號 經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器 的探頭發(fā)射，當遇到障礙物時則反射信號， 超聲波接收器 探頭 將接收到的 反射回來 信號經(jīng)放大器放大 和濾波，送入單片機并 啟動機中斷程序，測得時間 差 ，再由軟件進行判別、計算，得出距離數(shù)并送 LED 顯示。超聲傳感器的指向圖由一個主瓣和幾個副瓣構成，其物理意義是 0 度時電壓最大，角度逐漸增大時，聲壓減小。 另外，超聲波接 收傳感器的頻率特性與發(fā)射傳感器的頻率特性類似。 圖 22 壓電式超聲波傳感器結構圖 壓電陶瓷晶片有一個固定的諧振頻率，即中心頻率 f0。電聲型主要有：壓電傳感器、 磁致伸縮傳感器、靜電傳感器。 汽車倒車雷達的探頭 主要安裝于前后保險杠上，根據(jù) 汽車的 不同價格和品牌，探頭有二、三、四、六、八、十、十二只不等。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。 40 年代末期超聲波治療在歐美興起，直到 1949 年召開的第一次國際醫(yī)學超聲波學術會議上，才有了超聲治療方面的論文交流，為超聲治療學的發(fā)展奠定了基礎。 超聲波測距 超聲波一般是指頻率在 40KHz 以上的機械波，具有穿透性較強、衰減小、反射能力強等特點，超聲波測距儀器一般由發(fā)射器、接收器和信號處理裝置三部分組成。 它通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所發(fā)射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差 T，然后求出距離 S。毋庸置疑，未來的超聲波測距儀將于自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。 本設計的主要是基于 AT89C51 單片機利用超聲波的特點和優(yōu)勢，將超聲波測距系統(tǒng)和 AT89C51 單片機結合于一體，設計出一種基于 AT89C51 單片機的汽車倒車雷達系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用軟 、硬件結合的方法，具有模塊化和多用化的特點。隨著測距儀的技術進步，測距儀從具有單純判斷動能，發(fā)展到具有學習功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。一般采用渡越時間發(fā)：即 S=CT/2，其中 S 為測量點與被測物體之間的距離， C 為聲波在介質（此處指空 氣）中的傳播速度， T 為超聲波發(fā)射到返回的時間間隔。超聲波的諧振帶寬、波束角可 以通過制作工藝控制得很窄，有利于抗聲波干擾設計；不受無線電頻譜資源限制，易于抗電磁干擾設計。醫(yī)學上最早利用超聲波是在 1942 年，奧地利醫(yī)生杜西克首次用超聲波技術掃描腦部結構，以后到 了 60 年代醫(yī)生們開始將超聲波應用于腹部器官的探測。 然而 其 超聲波 測距 的時間 主要有 以下 三種方法： ① 相位檢測法，相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限； ② 聲波幅值檢測 法，聲波幅值檢測法易受反射波的影響； ③ 渡越時間檢測法，渡越時間檢測法的工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設計上都非常容易實現(xiàn) ，超聲波測距一般所的采用方法。 其中 探頭能夠以最大水平 120 度垂直 70 度范圍輻射，上下左右搜尋目標。流體動力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。發(fā)射超聲波時，加在其上面的交變電壓的頻率要與它的固有諧振頻率一致。曲線在 40KHz（ 波長 λ = ） 處最尖銳，輸出電信號的振幅最大，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，本設計要求傳感器的指向角為 75 度。若測得距離小于事先設定的數(shù)值，則發(fā)出聲音預 警。其結構圖如 32所示： 圖 32 AT89C51 結構圖 （ 2）主要特性 1) 與 MCS51 兼容 2） 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 3） 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 4） 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 5） 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 6） 三級 程序存儲器 鎖定 7） 1288 位內部 RAM 8） 32 個 編程 I/O 線 9） 兩個 16 位 定時器 /計數(shù)器 10） 5 個 中斷源 11） 可編程串行通道 12） 低功耗的閑置和掉電模式 13） 片內振蕩器和時鐘電路 （ 3）引腳及功能 10 圖 33 AT89C51 引腳排列 AT89C51 單片機為 40 腳雙列直插式封裝結構。 RST:復位信號輸入端，高電平有效。 11 4）程序存儲允許輸出信號端 PSEN———— ：在訪問片外存儲器時，此端定 時輸出脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。它們都有字節(jié)地址，每一個端口鎖存器還有位地址，所以每一條 I/O 線獨立地用做輸入 或輸出時，數(shù)據(jù)可以鎖存；作輸入時，數(shù)據(jù)可以緩沖。 P2 口 ： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸 入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 圖 34 為上電和按鍵復位電路。時鐘電路中， 晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度，頻率越大處理速度越快。 30 ppm, or specify 負載電容： Series, 16 pF, 20 pF, 30 pF, 32 pF, or specify 單片機的電源電路 （ 1）直流穩(wěn)壓電源的工作原理 查閱資料可知 IntelMCS51 系列單片機的 工作電壓范圍是： +～ +,一般用 +5V的電源，所以本設計設計 +5V 的電壓源為系統(tǒng)單片機工作。這樣在 U2 的整個周期內，都有單向脈沖的電壓輸出。避免這種不利的可能的發(fā)生 ,在濾波電路的后面再接一個穩(wěn)壓電路（如圖39），使輸出的直 流電壓穩(wěn)定，不隨交流電壓網(wǎng)電壓和負載的變化而變化，再用一個 LED作為電源指示燈。 用 lm78/lm79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。 本設計采用 LM7805 的三端穩(wěn)壓集成電路，其主要參數(shù)如表 所示： 18 表 LM7805 的三端穩(wěn)壓集成電路參數(shù) 參數(shù) 符號 測試條件 最小值 典型值 最大值 單位 輸出電壓 Vo Tj=25℃ V 1o,Po15W Vi= to 20v V 線性調整率 △ Vo Tj=25℃ ,Vi= to 25V 100 mV Tj=25℃ ,Vi=8V to 12V 50 mV 負載調整率 △ Vo Tj=25℃ ,lo= to 1.5A 9 100 mV Tj=25℃ ,lo=250mA to 750mA 4 50 mV 靜態(tài)電流 IQ Tj=25℃ 8 mA 靜態(tài)電流變化率 △ IQ lo=5mA to mA Vi=8V to 25V mA 輸出電壓溫漂 △ Vo/△ T lo=5mA mV/ ℃ 輸出噪音電壓 VN f=10Hz to 100KHz,Ta=25℃ 42 μV 紋波抑制比 RR f=120Hz,Vi=8V to 18V 62 73 dB 輸入輸 出電壓差 Vo lo=,Tj=25℃ 2 V 輸出阻抗 Ro f=1KHz 15 mΩ 短路電流 1SC Vi=35V,Ta=25℃ 230 mA 峰值電流 1PK Tj=25℃ A 2）變壓器的選擇 電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的 220V 交流電壓 U1 變換為整流電路所需要的交流電壓 U2。而脈沖諧振電路設計起來比較簡單，其基本方法是用振蕩電路產(chǎn)生一個高頻振蕩，經(jīng)過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。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極 間 未外加電壓， 當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片振動， 使 機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。其主要功能是從 38KHz 紅外載波信號中，將編碼信號解調出來，并加以放大和整 形，然后再送到微處理器 （ CPU） 進行處理 。由于經(jīng)探頭變換后的正弦波電信號非常弱，因此必須經(jīng)放大電路進行放大。 （ 5） 積分濾波器與整形電路 檢測器輸出的信號經(jīng)積分濾波器送到整形電路，輸出較好的矩形波 。 圖 315 距離顯示電路 報警電路 音頻集成功放 LM386 簡介 LM386 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的 音頻功率放大器 。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。 （ 2） LM386 的引腳 LM386 的外形和引腳的排列如圖 316 所示。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。 測出距離后結果將以十進制 BCD 碼方式送往 LED 顯示約 ，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。 系統(tǒng)的軟硬件的調試 超聲波測距儀的制作和調試都比較簡單，其中超聲波發(fā)射和接收采用 Φ15 的超聲波換能器 TCT4010F1（ T 發(fā)射）和 TCT4010S1（ R 接收），中心頻率為 40kHz，安裝時應保持兩換能器中心軸線平行并相距 4～ 8cm，其余元件無特殊要求。 設計的最終結果是使超聲波測距儀 能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的 40kHz 的方波信號，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結構上稍有不同，使用時應分清器件上的標志。進入中斷后就立即關閉計時器 T0 停止計時，并將測距成功標志字賦值 1。外圍元件不是很多，所以調試應該不會太難。在畢業(yè)設計的短短幾月里，你們無私的向我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助，在此也衷心的謝謝你們。經(jīng)過幾個月的忙碌，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個?？粕漠厴I(yè)設計，由 于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，畢竟這次設計是我第一次進行全面和系統(tǒng)的設計，疏漏和不足之處在所難免，可能存在許多細節(jié)未做到及時處理，請各位老師指正，以幫助我不斷提高，不斷進步。電路中除集成電路外，對各電子元件也無特別要求。 前方測距電路的輸出端接單片機 INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A的輸出接單片機 INT1端口，同 時單片機 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。考慮到紅外遙控常用的載 波頻率 38 kHz與測距的超聲波頻率 40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收