【正文】 沖寬度和兩次測(cè)量的間 隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測(cè)量需要。 發(fā) 送 P O W E R U P 命 令延 時(shí) 2 5 m s以 上發(fā) 送 帶 地 址 的 S E TP L A Y 命 令 和 發(fā) 送P L A Y 命 令發(fā) 送 S T O P 命 令 或 者 等待 O V F 、 E O M 自 動(dòng) 停止延 時(shí) 一 段 時(shí) 間結(jié) 束開(kāi) 始 發(fā)送POWER U命令延時(shí)25ms以上發(fā)送POWER U命令延時(shí)兩個(gè)25ms以上發(fā)送帶地址的SETRC命令和命令發(fā)送STOP命令延時(shí)一段間結(jié)束開(kāi)始 圖 14 錄音操作流程圖 圖 15 放音操作流程 超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 語(yǔ)音報(bào)警主程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用分段語(yǔ)音報(bào)警來(lái)提示駕駛員。 超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 TL0=0。 超聲波發(fā)送和接收程序 超聲波發(fā)射子程序的作用是通過(guò) （頻率約 40kHz的方波），脈沖寬度為 12μs左右，同時(shí)把定時(shí)器 T0打開(kāi)進(jìn)行計(jì)時(shí)。 主程序 設(shè)計(jì) 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，主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，然后調(diào)用超聲波發(fā)射子程序送出超聲波脈沖，打開(kāi)外部中斷 0 接收返回的超聲波信號(hào) [13]。 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，離不開(kāi)軟件的支持，本章主要介紹在系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 單 片機(jī)的 接錄音按鈕 S，按下時(shí)對(duì) ISD4004 進(jìn)行錄音操作； 接放音按鈕，按下時(shí)對(duì) ISD4004 進(jìn)行放音操作； 接 STOP 按鈕，用來(lái)對(duì) 芯片進(jìn)行復(fù)位。該信號(hào)保持高電平的時(shí)間為 175ms，低電平時(shí)間為 25ms。在 SCLK的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存到 ISD4004語(yǔ)音芯片中，在 SCLK的下降沿，數(shù)據(jù)則移出 ISD4004語(yǔ)音芯片 。 (3) 同相模擬輸入端 (ANA IN+)： 錄音信號(hào)的同相輸入端，輸入放大器可用單端或差分電路驅(qū)動(dòng)的方式。 圖 9 顯示接口電路 超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 語(yǔ)音報(bào)警電路 本系統(tǒng)采用 ISD4004 語(yǔ)音芯片進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)，音質(zhì)好，可實(shí)現(xiàn)分段錄放，能達(dá)到本系統(tǒng)的要求。 CX20216A接收超聲波有很高的靈敏度和抗干擾能力，可以滿足接收電路的要求。本文超聲波測(cè) 距對(duì)靈敏度要求相對(duì)較高，因此，電容參數(shù)取 。 CX20216A 是 CX20216 的改進(jìn)型，二者之間的主要差別在于電參數(shù)略有不同，CX20216A 多用于超聲波測(cè)試。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問(wèn)未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。首先利用軟件編程的方法在單片機(jī)的一個(gè)接口產(chǎn)生頻率為 40KHz的方波信號(hào)，然后在經(jīng)過(guò)超聲波的發(fā)射電路產(chǎn)生超聲波 [6]。系統(tǒng) 的復(fù)位電路如圖 5 所示。充分利用他的片內(nèi)資源，即可 在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 單 片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器 可以反復(fù)擦除 1000 次 。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(wú)聲息 ” 地探測(cè)人們所需要的信號(hào)。反之，如在壓電陶瓷芯片上有超聲波作用，將會(huì)使其產(chǎn)生機(jī)械變形，這種機(jī)械變形使壓電陶瓷芯片產(chǎn)生頻率與超聲波相同的電信號(hào) [2]。 在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，提高精度的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確得到當(dāng)?shù)氐臏囟葦?shù)據(jù)。 所以，超聲波回波的幅值在傳播過(guò)程中衰減很大，收到的回波信號(hào)可能十分微弱，要想判斷捕獲到的第一個(gè)回波確定準(zhǔn)確的接收時(shí)間，必須對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行足夠的放大，否則不正 確的判斷回波時(shí)間，會(huì)對(duì)超聲波測(cè)量精度產(chǎn)生 影響。 超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 障礙物超 聲 波 接收 傳 感 器超 聲 波 發(fā)射 傳 感 器發(fā) 射 電 路接 收 電 路A T 8 9 C 5 1 單片 機(jī)電 源 電 路L C D 顯 示 電 路報(bào) 警 電 路 圖 1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 超聲波測(cè)距理論分析 超聲波測(cè)距原理 一般來(lái)說(shuō)，頻率在 20Hz20KHz 之間能為人耳所聽(tīng)到的機(jī)械波稱(chēng)為聲波；頻率低于20Hz 的機(jī)械波稱(chēng)為次聲波；高于 20KHz 的機(jī)械波稱(chēng)為超聲波；而高于 100MHz 的機(jī)械波則稱(chēng)之為特超聲波。超聲波傳感器選用 CSB40T(R)超聲波傳感器，諧振頻率為 40KHz；超聲波發(fā)射電路包括超聲波發(fā)射器、驅(qū)動(dòng)電路等組成；超聲波接收電路包括集成電路CX20216A 及外圍電路組成；語(yǔ)音報(bào)警電路采用語(yǔ)音芯片 ISD4004，可實(shí)現(xiàn)汽車(chē)倒車(chē)過(guò)程中的分段語(yǔ)音報(bào)警功能。在今后的發(fā)展中，我們依然可以將倒車(chē)?yán)走_(dá)、車(chē)載導(dǎo)航，車(chē)載音頻等系統(tǒng)集成在一起，組成一個(gè)更為廣泛的集成化系統(tǒng)。攝像機(jī)也可在倒車(chē)時(shí)使用，當(dāng)車(chē)后近處有消火栓等障礙物時(shí)，就及時(shí)讓駕駛員知曉。超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)一般由超聲波傳感器、控制器和報(bào)警裝置等部分組成。 single chip microprocessor。 [關(guān)鍵詞 ]倒車(chē)?yán)走_(dá)；單片機(jī)控制；超聲波測(cè)距；語(yǔ)音報(bào)警 Design of Ultrasonic Reversing Radar System Electrical Engineering and Automation Specialty SUI Feng Abstract:Based on the ultrasonic distance measurement principle,this text put forward a design scheme of car reversing radar system based on ultrasonic distance measurement. Ultrasonic sensor sends a pulse signal when it is working,and the ultrasonic receiving decive send the reflected signal by the obstacle to the MCU,this system could achieve Realtime monitoring of the Obstacle distance when reversing and prompt the driver by voice overall design of ultrasonic reversing radar system based on the AT89C51 single chip as main controller was detailed introduced,include Ultrasonic transmitting and receiving part,MCU processing part,display by LCD, Voice Alarm part and its programming in the software. Keywords:Reversing radar。 倒車(chē)?yán)走_(dá)是汽車(chē)倒車(chē)停車(chē)時(shí)的安全輔助裝置，能夠以聲音或者直觀的顯示來(lái)告知駕駛員駕駛車(chē)輛周?chē)系K物的情況，幫助駕駛員解決泊車(chē)倒車(chē)時(shí)前后左右探視所引起的困擾。 該系統(tǒng)用一個(gè)內(nèi)后視鏡和兩個(gè)外后視鏡采集汽車(chē)周?chē)木跋?，三個(gè)景象合成一個(gè)全景圖像在中控臺(tái)的視屏上顯示出來(lái)，還用文字說(shuō)明來(lái)傳達(dá)信息。倒車(chē)?yán)走_(dá)的集成化就是將倒車(chē)?yán)走_(dá)的可視化、 LCD顯示、超聲波測(cè)距、語(yǔ)音報(bào)警等功能集成在一起，組成了真正意義上的硬件系統(tǒng)。通過(guò)單片機(jī)可得到超聲波信號(hào)往返所需要的時(shí)間，再結(jié)合當(dāng)?shù)芈曀偌纯汕蟮密?chē)體與障礙物之間的距離。系統(tǒng)軟件模塊劃分為主程序模塊、超聲波測(cè)距模塊和語(yǔ)音報(bào)警模塊等 幾大功能模塊。對(duì)于接收到的回波，超聲波在空氣介質(zhì)的傳播過(guò)程中會(huì)有很大的衰減，其衰減遵循指數(shù)規(guī)律，超聲波頻率越高，衰減越快，但頻率的增高有利于提高超聲波的指向性。使用 12 MHz 晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的 AT89C51 單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到 1μs 的精度，因此系統(tǒng)采用 AT89C51 的定時(shí)器能保證在 20℃室溫下時(shí)間誤差在 1mm的測(cè)量范圍內(nèi) 。這種振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，便會(huì)產(chǎn)生超聲波。過(guò)去，許多技術(shù)因?yàn)闊o(wú)法探測(cè)到物體組織內(nèi)部而受到阻礙，超聲波傳感技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種狀況。 單片機(jī)主控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī) 選擇 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器 。 5l 系列單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠的復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，通常使 RET 保持高電平，則單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。 圖 6 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射電路包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射電路兩個(gè)部分，超聲波探頭選用壓電式，發(fā)射超聲波需要在超聲波振蕩器的外接電路兩端產(chǎn)生振蕩，超聲波發(fā)射探頭才能夠發(fā)射超聲波。超聲波換能器內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)換能板。 其主要功能是從 38KHz 紅外載波信號(hào)中，將編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，并加以放大和整形，然后再送到微處理器 (CPU)進(jìn)行處理 [8]。 引腳 3－ C2 連接檢波電容，檢波方式為平均值檢波。 其中的前置放大器具有自動(dòng)增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠(yuǎn)反射信號(hào)輸出微弱電壓時(shí)，放大器有較高的增益，在近距離輸入信號(hào)強(qiáng)時(shí)放大器不會(huì)過(guò)載；其帶通濾波器中心頻率可由芯片 5腳的外接 電阻調(diào)節(jié)，不需要外接電感，可避免外磁場(chǎng)對(duì)電路的干擾，可靠性較高。 具體接口如 圖 9所示 ，其 714管腳分別與單片機(jī)的 ， RS、 RW、 EN分別為寄存器選擇、讀寫(xiě)信號(hào)選擇和使能端。 (2) 地 線 (VSSA， VSSD)： VSSA和 VSSD接 地。 (9) 串行時(shí) 鐘 (SCLK)：該引腳為 ISD4004語(yǔ)音芯片的串行時(shí)鐘輸入端，由主控制器產(chǎn)生串行時(shí)鐘，用于同步控制 MOSI和 MISO的數(shù)據(jù)輸入 /輸出。 (11) 行地 址時(shí)鐘 (RAC)：漏極開(kāi)路輸出，每個(gè) RAC周期表示 ISD4004內(nèi)部存儲(chǔ)器陣列的操作進(jìn)行了一行 (ISD4004語(yǔ)音芯片中的存儲(chǔ)器一共有 2400行 )。單片機(jī)的 口接 ISD4004 的片選引腳/SS，控制 ISD4004 是否選通； 接 ISD4004 的串行輸入引腳 MOSI，從該引腳讀入錄放音的地址； 接 ISD4004 的溢出中斷 INT； 接 ISD4004 的串行 時(shí)鐘引腳 超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 SLCK。另外，語(yǔ)音報(bào)警電路專(zhuān)門(mén)設(shè)置了電源開(kāi)關(guān) S2，如果駕駛員喜歡安靜，不希望被語(yǔ)音提示打擾，則可以關(guān)閉語(yǔ)音報(bào)警功能 。 （ 3）語(yǔ)音報(bào)警程序 模塊，包括 ISD4004錄音子程 序、放音子程序以及停止子程序等部分組成。在程序設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意到晶振頻率為 12MHz，機(jī)器周期就為 1us,所測(cè)得時(shí)間無(wú)需換算，所以根據(jù)公式 41 算出來(lái)的距離即如式（ 4）（ cm）所示： 1 2 1 7 2( 1 2 1 0 0 0 0 )tS ??? ? (4) 計(jì)算得公式（ 5）： ?? (5) 距離計(jì)算子程序流程圖如圖 13所示。 TH0=0。放音操作流程如圖 15 所示 [15]。編譯調(diào)試成功后可將程序下載到 Proteus 中硬件電路中的單片機(jī)調(diào)試運(yùn)行。但在本實(shí)驗(yàn)中，設(shè)定的環(huán)境條件是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，室溫 20℃下的聲波平均速度 344m/s，而這個(gè)聲速定會(huì)與當(dāng) 地的實(shí)際超聲波傳播速度有偏差， 這樣就會(huì)造成測(cè)量誤差。 此外，在程序指令運(yùn)行過(guò)程中需要占用一定的時(shí)間以及環(huán)境中的干擾因素等都會(huì)引起測(cè)量誤差。 （ 4） 如何進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和重復(fù)性。//片選 (SS) 此端為低 ,即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平 sbit isd4004_int=P2^3。//向 ISD4004 發(fā)送 0X30，讓 ISD4004 停止工作 void isd4004_powerdown()。 flag2=1。 isd4004_powerdown()。//發(fā)送放音地址的高 8 位 send_isd4004(0xe0)。 send_isd4004(0x20)。 send_isd4004(0x30)。 if((value amp。 for(。 play_deal()。 delay(5)。 IT0=1。 TH0=0。大學(xué)生活轉(zhuǎn)瞬即逝，我很自豪我來(lái)到了南陽(yáng)理工學(xué)院， 來(lái)到電子與電氣工程學(xué)院， 這是我一生的財(cái)富，在此請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！