【正文】 電路 CX20226A......................................................................................15 超聲波接收電路 ..............................................................................................17 超聲波顯示及控制部分電路 ........................................................................18 AT89C51 單片機(jī)的原理及工作特點(diǎn) ..........................................................18 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)距原理 ......................................................................................19 壓電陶瓷超聲波傳感器 (TCF4018TR1)................................................19 穩(wěn)壓電源電路 ...................................................................................................20 顯示電路原理 ...................................................................................................21 溫度測(cè)量電路 ...................................................................................................23 鍵盤控制電路 ...................................................................................................234 軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................................................23 軟件設(shè)計(jì)的要求 ...................................................................................................25 超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì) ...................................................................................25 主程序 ........................................................................................................................26 超聲波發(fā)送及接收中斷程序 ..........................................................................28 顯示子程序和蜂鳴報(bào)警子程序 ...................................................................305 系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試 ..........................................................................................................30結(jié)束語 ..........................................................................................................................................31致 謝 ..........................................................................................................................................32參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................33附錄 1 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................................................34附錄 2 程序清單 ...................................................................................................................351 緒論倒車?yán)走_(dá)又稱泊車輔助系統(tǒng)，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高了安全性。最后由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車與障礙物之間的距離。在公路、街道、停車場(chǎng)、車庫等擁擠、狹窄的地方倒車時(shí)，駕駛員既要前瞻，又要后顧，稍微不小心就會(huì)發(fā)生追尾事故。該設(shè)計(jì)由超聲波發(fā)射模塊、信號(hào)接收模塊、單片機(jī)處理模塊、數(shù)碼顯示以及聲光告警顯示模塊等部分組成，文中詳細(xì)介紹了測(cè)距器的硬件組成、檢測(cè)原理、方法以及軟件結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)倒車?yán)走_(dá)主流市場(chǎng)已經(jīng)開始有進(jìn)口高檔汽車向中低檔汽車發(fā)展。 目前國(guó)內(nèi)倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過多年的發(fā)展，倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)以及使用發(fā)生了質(zhì)的變化。蜂鳴聲越急，表示車輛離障礙物越近。這一代有一個(gè)質(zhì)的飛躍，特別是熒屏顯示開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。第六代：專為高檔轎車配置的。將一定頻率、隔度的交流電壓加到發(fā)射傳感器的固有頻率 40KHz，使其工作在諧振頻率，達(dá)到最優(yōu)的特性。由于超聲波也是一種聲波，其聲速 C 與溫度有關(guān)，表 1 列出了幾種不同溫度下的聲速。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間可以測(cè)量得到，從聲波到目標(biāo)的距離就可以精確地計(jì)算出來。 (2) 當(dāng)?shù)芈曀賹?duì)測(cè)量精度的影響分析 當(dāng)?shù)芈曀賹?duì)超聲波測(cè)距測(cè)量精度的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比收發(fā)時(shí)間的影響嚴(yán)重。則測(cè)距誤差 s△t 002 907s，即 。 為了便于對(duì)溫度信號(hào)的數(shù)據(jù)采集及處理，我們采用 DALASS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 集成溫度傳感器。標(biāo)桿校正的示意圖如圖 24 所示。由于發(fā)射聲脈沖自身有一定的寬帶，加上放大器有阻塞問題，在靠近發(fā)射脈沖一段時(shí)間范圍內(nèi)，所要求發(fā)現(xiàn)的缺陷往往不能被發(fā)現(xiàn)，這段距離，稱為盲區(qū)，具體分析如下： 當(dāng)發(fā)射超聲波時(shí)，發(fā)射信號(hào)雖然只維持一個(gè)極短的時(shí)間，但停止施加發(fā)射信號(hào)后，探頭上還存在一定余振（由于機(jī)械慣性作用） 。電聲型主要有：1 壓電傳感器；2 磁致伸縮傳感器；3 靜電傳感器。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。也就是說，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為 f0 交流電壓，它就會(huì)產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動(dòng)，這種機(jī)械振動(dòng)推動(dòng)空氣等媒介，便會(huì)發(fā)出超聲波。利用這一特性可制成各種頻率的超聲傳感器。因此，超聲波發(fā)射傳感器一定要使用非常接近中心頻率 40KHz 的交流電壓來激勵(lì)?？紤]到實(shí)際工程測(cè)量的要求，可以選用超聲波頻率 f = 40KHz，波長(zhǎng)λ = 。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)受檢者無痛苦、無損害、方法簡(jiǎn)便、顯像清晰、診斷的準(zhǔn)確率高等。當(dāng)然更多的超聲波傳感器是固定地安裝在不同的裝置上，“悄無聲息”地探測(cè)人們所需要的信號(hào)。由于雙穩(wěn)態(tài)在開機(jī)時(shí)有隨機(jī)性，故加一清零按鈕。BG 導(dǎo)通，J 吸合，可通過電磁閥將輸液開關(guān)關(guān)閉，以達(dá)到控制的目的（高位控制） 。40KHz 的超聲波是利用 LC 震蕩電路振蕩產(chǎn)生的，其振蕩頻率計(jì)算公式如下：脈沖發(fā)射采用軟件方式，利用 AT89S51 的 口發(fā)射 40 kHz 的方波信號(hào)，經(jīng)過 74HC04 放大后輸出到超聲波換能器，產(chǎn)生超聲波。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。它還可廣泛用于視頻系統(tǒng)、家用電器遙控電路以及通信系統(tǒng)等。（3） 3 腳：該腳與 GND 之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作，推薦參數(shù)為 。超聲波探頭必須采用與發(fā)射探頭對(duì)應(yīng)的型號(hào)，關(guān)鍵是頻率要一致，本設(shè)計(jì)采用與發(fā)射端同型號(hào)的壓電式超聲波傳感器，否則將因無法產(chǎn)生共振而影響接收效果，甚至無法接收。（2） 限度放大器：當(dāng)信號(hào)太強(qiáng)時(shí)為了防止放大器過載，限制高電平振幅，同時(shí)也可消除寄生調(diào)幅干擾。RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20 (A8) 21(A9) 22(A10) 23(A11) 24(A12) 25(A13) 26(A14) 27(A15) 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31(AD7) 32(AD6) 33(AD5) 34(AD4) 35(AD3) 36(AD2) 37(AD1) 38(AD0) 39VCC 40AT89C51圖 34 AT89C51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)及引腳圖5l 系列單片機(jī)提供以下功能：4 kB 存儲(chǔ)器；256 BRAM；32 條 I/O 線；2個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器；5 個(gè) 2 級(jí)中斷源；1 個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。為了增加所測(cè)量的覆蓋范圍、減小測(cè)量誤差，可采用多個(gè)超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射/接收的設(shè)計(jì)方法。D1POWER+C15470uf/25v+C161000uf/25vC7104f C8104fVin 1GND2Vout3U7VOLTREG1234D206123J3POWERVCCR301K電 源 電 路圖 36 電源電路220V 交流電通過電源變壓器變換成交流低壓電源，再經(jīng)過橋式整流電路D1~D4 和濾波電容的整理和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 Vin 和GND 兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓。單片機(jī)用 端口輸出超聲波換能器所需的 40KHz 方波信號(hào)，利用外中斷 0 口檢測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，能夠直接讀出被測(cè)溫度值，并且可根據(jù)實(shí)際要求，通過簡(jiǎn)單的編程，實(shí)現(xiàn) 9～12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換。 鍵盤控制電路此鍵盤與單片機(jī) P2 口四個(gè)引腳相接，用于對(duì)報(bào)警距離進(jìn)行設(shè)定。（5） 運(yùn)算結(jié)果處理模塊：運(yùn)算結(jié)果處理模塊將多次所測(cè)得時(shí)間進(jìn)行處理，進(jìn)行軟件取大值工作，根據(jù)公式計(jì)算出距離，然后再對(duì)計(jì)算得出的結(jié)果進(jìn)行修正處理，數(shù)據(jù)處理后送至數(shù)碼顯示模塊。 超聲波的指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，遇到障礙物后反射效率高，是測(cè)距的良好載體。其部分源程序如下： RECEIVE0：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 //關(guān)外部中斷 0 MOV R7, TH0 //讀取時(shí)間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH //計(jì)算時(shí)間差 MOV 31H, A //存儲(chǔ)結(jié)果 MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A SETB EX0 //開外部中斷 0 POP ACC POP PSW RETI 主程序主程序是單片機(jī)程序的主體，整個(gè)單片機(jī)端系統(tǒng)軟件的功能的實(shí)現(xiàn)都是在其中完成的，在此過程中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。開始初始化發(fā)射超聲波啟動(dòng)定時(shí)開中斷Testok=1計(jì)算距離開報(bào)警距離關(guān)報(bào)警顯示距離Testok=2 Testok=0NY顯示 OFF顯示距離圖 42 主程序流程圖 超聲波發(fā)送及接收中斷程序超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 端口發(fā)送 2 個(gè)左右超聲波脈沖信號(hào)（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 打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。puzel： mov 14h, 12h //超聲波發(fā)射持續(xù) 200ms here： cpl //輸出 40kHz 方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret 前方測(cè)距電路的輸入端接單片機(jī) 端口，單片機(jī)執(zhí)行上面的程序后，在 端口輸出一個(gè) 40kHz 的脈沖信號(hào)，經(jīng)過三極管 T 放大，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出 40kHz 的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射 200m