【正文】 flag=0。 switch(flag) { case 0x00:P0=ge。 //測試燈變化 } a=distance_data。 //等待 Echo 回波引腳變高電平 succeed_flag=0。 //首先拉低脈沖輸入引腳 TMOD=0x11。 圖 41 程序流程圖 167。 圖 36 數(shù)碼管驅動電路 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 27 167。其顯示的容量為 3 個字。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 24 實際數(shù)碼管是把發(fā)光二極管的管心做成條狀，用 7 條條狀的發(fā)光管就可以組成 7 段式半導體數(shù)碼管，如圖 35 所示。圖中運放的同相輸入端接有電阻 pR ，參數(shù)選擇時應使兩輸入端外接直流通路等效電阻平衡，即32 //RRRp ? ，靜態(tài)時使輸入級偏置電流平衡并讓輸入級的偏置電流在運算放大器的兩個輸入端的外接電阻上產(chǎn)生相等的壓降，以便消除放大器的偏置電流及漂移對輸出端的影響，故 pR 又稱為平衡電阻。 接收換能器對超聲波脈沖的直接接收能力將決定該系統(tǒng)最小的可測距離。測距所用超聲波一般都是間斷單脈沖發(fā)射，每測距一次，發(fā)送、接 收一次。 167。河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 第 3章 超聲波測距 系統(tǒng)的總體 設計 167。根據(jù)阻塞區(qū)內的缺陷回波高度 對缺陷進行定量評價會使結果偏低，有時甚至不能發(fā)現(xiàn)障礙物，這是需要注意的。 發(fā)射脈沖寬度 發(fā)射脈沖寬度決定了測距儀的測量盲區(qū)，也影響測量精度，同時與信號的發(fā)射能量有關。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號。 超聲波傳感器有多種結構形式，可分成直探頭 (接收縱波 )、斜探頭 (接收橫波 )、表面波探頭 (接收表面波 )、收發(fā)一體式探頭、收 發(fā)分體式雙探頭等。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 圖 24 雙壓電晶片的等效電路圖 雙壓電晶片的等效電路如圖 24 所示， 0C 為靜電電容， R 為陶瓷材料介電損耗 ,并聯(lián)電阻 Cm 和 Lm 為機械共振回路的電容和電感， mR 為損耗串聯(lián)電阻。探頭由壓電晶片、楔塊、接頭等組成，是超聲檢測中最常用的實現(xiàn)電能和聲能相互轉換的一種傳感器河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 件，是超聲波檢測裝置的重要組成部分。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 圖 21 超聲波傳感器外部結構 圖 22 超聲波傳感器內部結構 167。 如果超聲波作用于介質時被介質所吸收，實際上也就是有能量吸收，同時，由于超聲波的 振動，使介質產(chǎn)生強烈的高頻振蕩介質相互摩擦產(chǎn)生熱熱量，這種能量使介質溫度升高。我們人類 耳朵 能聽到的聲波頻率為 20Hz～ 20200Hz。隨著測距儀的技術進步，測距儀將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學習功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。 利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于實現(xiàn)實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的指標要求。軟件部份本文采用 C 語言編程，使用單片機的中斷和計時功能，可以方便的實所設想的功能。超聲波測距儀雖然原理簡單，但是由于超聲波測距受到許多外界因素制約，包河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 括所測的超聲波傳播時間和超聲波在介質中的傳播速度及環(huán)境溫度等等，如何選擇合適的方法提高精度是技術開發(fā)的重要瓶頸，國內外的學者在提高超聲波測距精度方面做了大量的研究。我做的是汽車用倒車雷達的設計，主要是使用單片機語言編程實現(xiàn)超聲波測距系統(tǒng)與單片機之間的串行通信及顯示汽車與障礙物之間的距離。 發(fā)光二極管的驅動 ............................................................27 167。 超聲波測距原理 ................................................................13 167。超聲波是頻率高于 20200 赫茲 的聲波，它方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的 聲能 。超聲波的波長比一般聲波要短， 能透過不透明物質。 發(fā)射脈沖寬度 ....................................................................14 167。 本章小結 ....................................................................................28 第 4 章 軟件設計 ...................................................................................29 167。在整個設計過程中要熟悉單片機芯片和超聲波測距系統(tǒng)的工作原理以及所使用單片機的各個管腳及其功能。面對廣闊的市場空間以及日益苛刻的測量要求。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 第 1章 課題研究背景與意義 167。由于超聲波測距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點，因此在汽車倒車雷達的研制方面也得到了廣泛的應用。 車用雷達首先要解決的技術難題就是減少雷達的誤報。當 聲波 的振動頻率小于20Hz 或大于 20KHz 時，我們便聽不見了。 167。 超聲波傳感器的結構 超聲波傳感 器分機械方式和電氣方式兩類本 。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。壓電陶瓷晶片有一個固定的諧振頻率，即中心頻率? o。河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 11 超聲波傳感器分通用型、寬頻帶型、耐高溫型、密封放水型等多種產(chǎn)品?；仨懶盘柕拿}沖寬度與所測的距離成正比。減小發(fā)射脈沖寬度，可以提高測量精度，減小測量盲區(qū)，但同時也減小了發(fā)射能量，對接收回波不利。由于發(fā)射聲脈沖自身有一定的寬度，加上放大器有阻塞問題，在靠近發(fā)射脈沖一段時間范圍內，所要求發(fā)現(xiàn)的缺陷往河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 15 往不能被發(fā)現(xiàn)，這段距離，稱為盲區(qū)，具體分析如下 ： V mV M放 大 器 輸 入 電 路A接 收 信 號 幅 值發(fā) 射 信 號 幅 值bca0發(fā) 射 后 時 間 圖 28 傳感器回波測距原理分析圖 如圖所示，當發(fā)射超聲波時，發(fā)射信號雖然只維持一個極短時間，但停止施加發(fā)射信號后，探頭上還存在一定余振 (由于機械慣性作用 )。 超聲波測距 系統(tǒng)的整體設計方案 本設計主要是以單片機為核心利用超聲波自動測距的系統(tǒng)。 單片機最小系統(tǒng) 一個單片機最小系統(tǒng)需 要一個電鍵、一個 10uF 電容、一個 10k 電阻組成復位電路；兩個 30pF 電容和一個 12Mhz 的晶振組成時鐘電路。間斷地激發(fā)換能器晶片振動。為了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設計方法。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 根據(jù)本設計系統(tǒng)需要，接收傳感器輸出電壓很小 (數(shù)十毫 伏 )，故分別取?? KR 12 ； ?? KR 2020 ； ?? KRp 1 ， 即放大電路將輸入信號放大 200 倍。每個數(shù)碼管可顯示 0～ 9 十個數(shù)字，數(shù)碼管（ 寸和 寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光的顏色不同略有差別，通常約為 2～ 每個發(fā)光二極管的點亮電流在 5～ 10mA。數(shù)碼管有微功耗、體積小、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點。 報警電路設計 本設計采用蜂鳴器以及發(fā)光二極管作為報警器件。 初始化程序 0，定時器 1， 16 位工作方式。 //定時器 0，定時器 1， 16 位工作方式 TR0=1。 //清測量成功標志 EX0=1。 conversion(a)。 p2_0=0。break。p2_2=0。 //寫入定時器 0 初始值 TL0=0x77。 //沒有回波則清零 test = !test。 //產(chǎn)生一個 20us 的脈沖，在 Trig 引腳 while(Echo==0)。 Trig=0。 系統(tǒng)程序結構 5361AS 三位共陰極數(shù)碼管的顯示模 塊 有 顯示子程序； HCSR04 超聲波測距模塊，分為超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序； 、按鍵處理以及各個子程序的調度管理等部分； C 語系統(tǒng)采用 AT89S52 的內時鐘： 12MHz； ， C 語言相比匯編有許多的優(yōu)勢；編譯器使用 Keil ? Version2 進行程序編譯， Keil 功能強大使用方便。動態(tài)掃描顯示時刷新頻 率最好大于50HZ， 即沒顯示一輪的時間不超過 20ms，每個數(shù)碼管顯示時間不能太長也不能太短，時間太長會影響刷新率，導致總體顯示呈現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，時間太短發(fā)光二極管的電流導通時間也就短，會影響總體的顯示亮度。 LED 數(shù)碼管的顯示 本設計顯示部分采用三位共陰極數(shù)碼管顯示所測距離值。顯示譯碼器的輸出級的電路結構形式與所選用顯示器的結構形式應相匹配，否則不僅不能正常工作，甚至會導致器件損壞。 23RRUUAiouf ??? (35) 利用反相比例放大器可實現(xiàn)對交直流輸入信號的放大，且電路結構簡單，只需要調節(jié) 2R 和 3R 阻值即可實現(xiàn)調節(jié)電壓放大倍數(shù)。 ，因而不可避免地存在發(fā)射和反射之間的夾角，其大小為 2 a ，當 a 很小的時候，可直接按式 2/CVts?進行距離的計算；當夾角很大的時候，必須進行距離的修正，修正的公式為： 2cos tcS ??? ? (31) 實際的調試過程中，要十分注意發(fā)射和接收探頭在電路板上的安裝位置，這是因為每一種超聲波發(fā)射、接收頭都有一個有效測量夾角，這里用到的發(fā)射、接收頭有效測量夾角為 45176。 通常發(fā)射電路按發(fā)射方式分為 ： 單脈沖發(fā)射、多脈沖發(fā)射和連續(xù)發(fā)射?，F(xiàn)代社會中嵌入式系統(tǒng)無處不在，早已被應用在國防、國民經(jīng)濟、以及人們日常生活的各個領域。選用 HCSR04 超聲波測距模塊 ，其價格比較實惠，程序控制簡單具有較高的實用性。不同的檢測儀阻塞程度不一樣。 167。 表 21 HCSR04 超聲波測距模塊的電氣參數(shù) 電氣參數(shù) HCSR04 超聲波模塊 工作電壓 DC 5 V 工作電流 15mA 工作頻率 40kHz 最遠射程 4m 最近射程 2cm 測量角度 15 度 輸入觸發(fā)信號 10uS 的 TTL 脈沖 輸出回響信號 輸出 TTL 電平信號，與射程 成比例 規(guī)格尺寸 45? 20? 15mm 圖 26 HCSR04 超聲波測距模塊的時序圖 以上時序圖表明你只需要提供一個 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號，該模塊內河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 部將發(fā)出 8 個 40kHz 周期電平并檢測回波。本文設計主要用于倒車雷達等方面的應用 , 故選擇頻率高的傳感器。 圖 23 雙壓電晶片示意圖 雙壓電晶片如圖 23 所示，當在 AB 間施加交流電壓時，若 A 片的電場方向與極化方向相同，則下面的方向相反，因此，上下一伸一縮 ，形成超聲波振動。 壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。超聲波傳感器結構如 圖 21 和 22 所示。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 在流體動力學指出，存在于液體中的微氣泡在聲場的作用下振動，當聲壓達到一定的值時，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波，這種膨脹、閉合、振動等一系列動力學過程稱為空化。 超聲波的簡介 科學家們將 每秒鐘 振動 的次數(shù)稱為聲音的 頻率 ，它的單位是 赫茲 (Hz)。無庸置疑，未來的超聲波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。一般的超聲 波測距儀可用于固定物位或液位的測量，適用于建筑物內部、液位高度的測量等。超聲波的發(fā)射與接收電路的功能是為了檢測到障礙物的距離；報警電路和數(shù)碼管顯示電路是為了更好的提示駕駛員注意，進而減少交通事故的產(chǎn)生?，F(xiàn)有超聲波測距系統(tǒng)不僅測量范圍有限制，且測量精度有限。主要是通過超聲波系統(tǒng)與單片機來實現(xiàn)距離的測量，從而實現(xiàn)預先提示，減少倒車時的碰撞及事故。 蜂鳴器的驅動 ....................................................................27 167。 HCSR04 超聲波測距模塊的簡介 ................................... 11 167。為此，設計了以 AT89C51 單片機為核心利用超聲波 自動測距系統(tǒng) 提醒駕駛員在倒車時有效的避開可能對倒車造成危害的障礙物和行人，從而有效避免由于倒車造成的汽車碰撞或擦傷的經(jīng)濟損失和人身安全問題，具有較強的實用性。 本文在分析超聲波測距系統(tǒng)原理的基礎上 ， 指出了設計測距儀的思路和所需考慮的問題 ， 給出了