【正文】 nt wave； Measure Distance 哈爾濱理工大學專科畢業(yè) 論文 3 目錄 摘要 ........................................................... 1 Abstract ........................................................ 2 第 1 章 緒論 ................................................... 4 課題背景 ............................................... 4 課題設計的目的和意義 ................................... 5 第 2 章 倒車雷達超聲波測距原理 .................................. 6 超聲波的概念 ........................................... 6 超聲波的特性 ........................................... 6 超聲波測距原理 ......................................... 7 3 系統(tǒng)的 硬件結構設計 .......................................... 10 51 系列單片機的功能特點及測距原理 ..................... 10 51 系列單片機的功能特點 ...................................................... 10 51 系列單片機測距原理 .......................................................... 11 超聲波發(fā)射電路的設計 .................................. 12 超聲波接收電路的設計 .................................. 13 顯示電路的設計 ........................................ 14 超聲波測距系統(tǒng)的硬件電路設計 .......................... 15 4 系統(tǒng)軟件的設計 .............................................. 17 超聲波測距儀的算法設計 ................................ 17 主程序流程圖 .......................................... 17 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程 序 .................. 19 系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試 .................................... 20 總結 .......................................................... 22 致謝 .......................................................... 24 參考文獻 ...................................................... 25 附錄 .......................................................... 26 哈爾濱理工大學?？飘厴I(yè) 論文 4 第 1 章 緒論 課題背景 汽車技術大發(fā)展 以及經(jīng)濟的發(fā)展 直接 帶動了汽車數(shù)量的劇增，與此同時，汽車事故的發(fā)生率也隨之增加，給社會和個人都造成了巨大損失。 近年來，由于導航系統(tǒng)、工業(yè)機器人的自動測距、機械加工自動化等方面的需要 ，自動測距變得十分重要。但就目前人們的技術來看，人們可以利用的測距技術還十分有限，所以這是一個正在蓬勃發(fā)展有極具技術前景的技術領域。而通過研究汽車倒車雷達系統(tǒng)，可以達到很高的采集速率和精度。超聲波與光波、電磁波、射線等檢測相比，其最大特點是穿透力強，幾乎可以在任何物體中傳播，了解被測物體內(nèi)部情況。 (2)超聲波的吸收特性 聲波在各種物質中傳播時， 隨著傳播距離的增加，強度會漸進減弱，這是因為物質要吸收掉它的能量。由于聲波振動引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。液體在這種強大的瞬時壓力作用下，溫度會驟然增高。如果環(huán)境溫度變化顯著，則必須考慮溫度補償問題。 51 系列單片機的功能特點及測距原理 51 系列單片機的功能特點 51 系列 單片機中典型芯片 (AT89C31)采用 40 引腳雙列直插封裝 (DIP)形式，內(nèi)部由 CPU， 4kB 的 ROM， 256 B 的 RAM， 2 個 16b 的定時／計數(shù)器 TO和 T1， 4 個 8 b 的工／ O 端 I： IP0， P1， P2， P3，一個全雙功串行通信口等組成。 限制該系統(tǒng)的最大可測距離存在 4 個因素：超聲波的幅度、反射的質地、反射和入射聲波之間的夾角及接收換能器的靈敏度。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板?？紤]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，因為當 CX20206A 接受到 40KHZ 的信號時，會在第 7腳產(chǎn)生一個低電平下降脈沖，這個信號可以接到單片機的外部中斷引腳作為中斷信號輸 入，可以利用它制作超聲波接收電路 (如圖 23)。 4 腳：接地端。 LED 數(shù)碼管里面有 8 只發(fā)光二極管，分別記作 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、dp，其中 dp 為小數(shù)點， 每一只發(fā)光二極管都有一根電極引到外部引腳上，而另外一只引腳就連接在一起同樣也引到外部引腳上，記作公共端 （ COM） ，如 下 圖所示 。 超聲波測距儀 硬件電路的設計主要包括 AT80C51 單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。 主復位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強制所有的輸 出為低電平。主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路。 哈爾濱理工大學?？飘厴I(yè) 論文 17 4 系統(tǒng)軟件的設計 超聲波測距儀的軟件設計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。 定時中斷服務子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結果的輸出等工作。 超聲波測距儀主程序利用外中斷 0 檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 INT0 引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序。但是這種干擾能夠通過別的方法進行處理，比如軟件算法的方法去消除直達波的干擾。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 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(diào)試應該不會太難。 在我畢業(yè)論文開題、調(diào)查、研究和撰寫過程中， 孫克偉 老師給予了我耐心、細致和全面的幫助，在此表示感謝！論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。葉濤，陳紅軍，楊國勝，侯增廣，譚民，電子技術應用， 2020； 12:28 .MCU51 系列單片機實用接口技術 .北京：北京航空航天大學出版社， 1993. 6 .單片機微型計算機原理與接口技術 (第二版 ).武漢：華中理工大學出版社， .紅外線與超聲波遙控 .北京：人民郵電出版社， .程序設計基礎與 C 語言 .陜西：西安電子科技大學出版社， 1998 ，程退安，姚萬生．單片機微型機原理及應用 [M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 1994. 8. Suh, Charles W． O’Donnell， Srinivas Devadas， Aegis： a singlechip secure processor， IEEE Design and Test of Computers． 2020： 570～ 580 9. Mt. Prospect. MCS 51 Family of Microcontrollers Architectural Overview. September 1993 Ogata． Moden Control Engineering． Publishing house of electronics industry， 2020： 196～ 202 哈爾濱理工大學專科畢業(yè) 論文 26 附錄