【正文】 [2] 汪德彪 . MCS 51單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M ]. 電子工業(yè)出版社 , 2020. [3] 徐英慧 ,等 . ARM 嵌入式系統(tǒng)設(shè) 計(jì) ——— 基于 S3C2410 與 Linux[M ]. 北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020. [4] 孫瓊 . 嵌入式 L inux應(yīng)用程序開發(fā)詳解 [M ]. 人民郵電出版社 , 2020. [5] 馬忠梅 ,李善平 ,等 . ARMamp。 本設(shè)計(jì)（論文）和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本設(shè)計(jì)由 AT89C2051 單片機(jī)控制時(shí)間計(jì)數(shù)，計(jì)算超聲波自發(fā)射至接收的往返時(shí)間，利用超聲波在空氣中的傳輸速度，從而得到實(shí)測(cè)距離。只超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 2 要司機(jī)掛上倒車檔，喇叭就會(huì)響起，提醒周圍的人注意。結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測(cè)知 2米以內(nèi)的障礙物，并以不同等級(jí)的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。 縱觀完整停車過程 ，駕駛 者 換到倒檔后，導(dǎo)航 裝置 會(huì) 從頭到尾 地監(jiān)測(cè)汽車的 角度 和 位置 。 本 設(shè)計(jì)采用 第一種方法 。此后又出現(xiàn)了各種形式的汽笛和夜哨等機(jī)械型超聲波換能器。超聲波測(cè)厚，是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來進(jìn)行厚度測(cè)量的，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過被測(cè)物體到達(dá)材料 分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭，通過精確測(cè)量超聲波在材料中傳播的時(shí) 長 來確定被測(cè)材料的厚度。超聲波治療時(shí)將超聲波能量作用于人體病變部位，以達(dá)到治療疾患和促進(jìn)機(jī)體康復(fù)的目的。同時(shí)，超聲學(xué)的發(fā)展又太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 為這些學(xué)科的發(fā)展提供了一些重要器件和行之有效的研究手段。 整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 所示： 圖 2 系統(tǒng)框圖 超聲波探頭的中心頻率 及主要參數(shù) 一、主要參數(shù) （ 1）中心頻率 中心頻率，即壓電晶片的諧振頻率。本設(shè)計(jì)由于超聲波采用軟件驅(qū)動(dòng)，僅需要一個(gè)定時(shí)器，一個(gè)計(jì)數(shù)器，常用的 51系列單片機(jī)滿足需要。超聲波的接收信號(hào)選用 CX20206 芯片處理。但 C1 的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 18 數(shù)為 R1=， C1=1μ F。 CX20206A 接收超聲波具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力，可以滿足 超聲波接收電路的要求。 圖 9 考慮到本設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，系統(tǒng)只需提供簡單的嘀嘀聲作為報(bào)警信號(hào)即可。在 C語言的可讀性方面更容易借鑒前人的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，提高程序的開發(fā)水平。 // 跳過多傳感器識(shí)別 skio rom write(0x44)。 //減去限制 10M 的初值 +可調(diào)誤差值 cm*=speed。 OFF=0xff。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 key()。amp。 key()。系統(tǒng)抗干擾措施必須從硬件和軟件兩個(gè)方面著手。如果超聲波的固有頻率為 40kHz， 并假設(shè)接收信號(hào)觸發(fā)閥值建立時(shí)間滯后兩個(gè)周期，如果將超聲波的固有頻率提高至200kHz,則測(cè)試誤差將縮小 5 倍。 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 28 bell=1。 //延時(shí) 66uS，限制最小測(cè)量 ET1=1。 key()。 bell=0。 //若 1820 不存在即無法讀取溫度，聲 速＝ （取 25 度） return speed。 // 跳過多傳感器識(shí)別 skio rom write(0xBE)。 C語言是一種編譯型的程序設(shè)計(jì)語言，它兼顧了多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，并具備匯編語言的功能。而動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)就是給欲點(diǎn)亮的 LED 通以脈沖電流，即采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的 COM 端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮，這時(shí)LED的亮度就是通斷的平均亮度。 超聲波接收電路 超聲波換能器接收到反射回來的超聲波信號(hào)后，會(huì)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，此時(shí)的信號(hào)比較弱，需要放大整形等一系列處理才能輸入單片機(jī)完成相應(yīng)的信息處理。該引腳和地之間連接光電二極管，輸入阻抗約40kΩ。 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。 TCT4016T/R的性能指標(biāo)如下表所示： 型號(hào) T4016T T4016R 功能 發(fā)射 接收 中心頻率 40khz（ %誤差） 40khz（ %） 聲壓 114dBmin 靈敏度 68dBmin 電容 2500pf（ 20%） 2500pf（ 20%） 最大電壓 20v 20v 指向性 60?（ 25%） 60?（ 25%） 工作溫度 零下 20?至 70? 零下 20?至 70? 表 1 TCT4016T/R 的指向特性如圖 3所示： 圖 3 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是系統(tǒng)軟件的載體，是控制系統(tǒng)的核心。 又知道超聲波傳播的距離為 : vtS?2 (23) 式中 :v— 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度； t— 超聲波從發(fā)射到接收所需要的時(shí)間。因此，超聲和電磁輻射及粒子轟擊一起列為研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和微觀過程的三大重要手段。目前所用的超聲波清洗機(jī)中，空化作用和直進(jìn)流作用應(yīng)用得更多。 如今，超聲波已廣泛應(yīng)用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。 當(dāng)然，以上的故事是個(gè)美麗的楔子。 利用超聲波測(cè)距原理，測(cè)量汽車倒車時(shí)的安全距離，當(dāng)車輛與后方車輛的距離小于安全距離時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，并顯示車輛與后方車輛的距離，提醒駕駛員及時(shí)采取減速、制動(dòng)等措施，從而達(dá)到避免車輛與后方車輛的碰撞等事故。 汽車工業(yè)的 快速發(fā)展對(duì) 輔助倒車領(lǐng)域 產(chǎn)生立極大影響 ， 很多國家 已經(jīng)出現(xiàn)了停車入位導(dǎo)航 設(shè)備 。這一代的倒車?yán)走_(dá)有一個(gè)質(zhì)的飛躍，可以看清車體與障礙物之間的實(shí)際距離和其圖像效果。 我國倒車?yán)走_(dá)從 2020 年開始起步，從最初只是 法拉利 、 保時(shí)捷 等高檔車的專屬配置 ， 到今天 成為許多 經(jīng)濟(jì)型轎車 的 常用配置 。 2）進(jìn)行器件選擇，電路設(shè)計(jì)與制 作工作并進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào) . 內(nèi)容： 了解超聲波測(cè)距儀的原理；根據(jù)超聲波測(cè)距儀原理設(shè)計(jì)出超聲波測(cè)距儀的硬件結(jié)構(gòu)電路；對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送和接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法實(shí)現(xiàn)測(cè)距；編寫主程序和中斷服務(wù)程序；以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離；總體分析設(shè)計(jì)方案。 特此申明。該設(shè)計(jì)的電路設(shè)計(jì)合理簡單、工作穩(wěn)定、性能良好、檢測(cè)速度快、計(jì)算簡單、易于做到 實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量誤差方面能夠達(dá)到簡單工業(yè)實(shí)用的要求。從某種意義上說，這對(duì)司機(jī)并沒有直接的幫助，不是真正的倒車?yán)走_(dá)，只是在提示路人小心。魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)可以把后視鏡、倒車?yán)走_(dá) 、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語音功能。 倘若 駕駛 員暫停 倒車，導(dǎo)航系統(tǒng) 也可以重新 計(jì)算出新的最佳停車 角度 與 路線。 超聲波傳感器的選擇 決定了 測(cè)距儀的分辨率。 20世紀(jì) 初， 由于電子學(xué)的發(fā)展， 人們 可以應(yīng) 用 一 些材料的 “ 壓電效應(yīng) ” 和 “ 磁致伸縮效應(yīng) ”制造 各種 “ 機(jī)電換能器 ” 。 超聲測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射 到 接收的時(shí)間 長短 計(jì)算出 障礙物 到 發(fā)射點(diǎn) 的距離長短。超聲波的機(jī)械作用可軟化組織， 增強(qiáng)滲透，提高代謝，促進(jìn)血液循環(huán)，刺激神經(jīng)系統(tǒng)和細(xì)胞功能，因此具有超聲波獨(dú)特的治療意義。但是，超聲學(xué)仍是一門年輕的學(xué)科，其中存在著許多尚待深入研究的問題，對(duì)許多超聲波應(yīng)用的機(jī)理還未徹底了解，況且實(shí)踐還在不斷地向超聲學(xué)提出各種新的課題，而這些問題的不斷提出和解決，都 已表明了超聲學(xué)是在不斷地向前發(fā)展著。當(dāng)施加于它兩端的交變電壓頻率等于晶片的中心頻率時(shí)，輸出能量最大，傳感器的靈敏度最高。因此，選用 AT89C51單片機(jī)。單片機(jī)的外圍電路元件選用 的晶振，報(bào)警電路選用蜂鳴器。 3 腳：為檢測(cè)端。同時(shí)集成電路也可以減少干擾。所以，報(bào)警電路不需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)，只需用 NPN三極管控制蜂鳴器發(fā)聲即可，具體電路如圖 10 所示。 C語言應(yīng)用于單片機(jī)編程出了上述特點(diǎn)外，還有以下突出特點(diǎn)：編譯器可以自動(dòng)完成變量存儲(chǔ)單元的分配，省去了分配和紀(jì)錄存儲(chǔ)單元的繁瑣；不必對(duì)單片機(jī)和硬件接 口的結(jié)構(gòu)有很深入的了解，省去了單片機(jī)漫長的學(xué)習(xí)時(shí)間；具有良好的可移植性，只要將程序略加改動(dòng)就可以將其應(yīng)用與其他類型的單片機(jī)，省去了更改單片機(jī)型號(hào)時(shí)重新編寫程序的無奈。 // 發(fā)啟動(dòng)溫度變換指令 if(c0x1000){c=c+1。 //計(jì)算距離 uS*34650m cm/=20200。 //關(guān)閉 P3口 }// key()。 show(25)。TO==0)。 if(show_temperature==1)goto T_show。 為了抑制外部干擾，接收裝置可以采用過零檢測(cè)裝置，保證接收到得超聲波為物體反射回來的超聲波，從而有效地抑制超聲波發(fā)射電路的輻射干擾。 提高超聲波發(fā)射探頭的固有頻率。 LED_temp(dis)。 //發(fā)送測(cè)量方波 time_11uS(6)。 show(25)。 time(400)。 //溫度為負(fù)則 聲速 } }else speed=。 //先置位溫度正負(fù)標(biāo)示為正 if(r) { write(0xCC)。匯編語言的缺點(diǎn)是程序的通用性和可移植性差；程序比較繁瑣，調(diào)試?yán)щy；目標(biāo)程序比較龐大，運(yùn)行速度慢。當(dāng)需要顯示的位數(shù)增加時(shí)，所需的器件和連線也相應(yīng)增加，成本也增加。該引腳接電源正極，電壓為 ～ 5V。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 圖 6 CX20206A的引腳圖 圖 7為 CX20206A 的典型應(yīng)用電路 圖 7 各引腳介紹： 1 腳：為紅外信號(hào)輸入端。 掉電方式：保存 RAM 的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。治療用的超聲波傳感器溫度較高，必須采取冷卻降溫措施。 圖 1 ?cosSH? （ 21） 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 10 )(HLarctg?? （ 22） 式中 :L兩探頭之間中心距離的一半。通過對(duì)甚高頻超聲聲速和衰減的測(cè)定，可以了解聲波與點(diǎn)陣振動(dòng)的相互關(guān)系及點(diǎn)陣振動(dòng)各模式之間的耦合情況，還可以用來研究金屬和半導(dǎo)體中聲子與電子、聲子與超導(dǎo)結(jié)、聲子與光子的相互作用等。 超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進(jìn)流作用對(duì)液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的。 例如 頻率為幾十兆赫 至 上千兆赫的微型表面波都已成功地 應(yīng) 用于 成像技術(shù) 、 電子通信和 雷達(dá) 等方面。蝙蝠 再 用耳 朵接 收 這種“超聲波”，就能迅速做出判斷， 完成滿足自身要求的各種活動(dòng)。 本設(shè)計(jì)屬 于近距離測(cè)量，可以采用常用的壓電式超聲波換能器來實(shí)現(xiàn)。 所以 ， 車載電子設(shè)備 在這些國家 或地區(qū) 已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的 水準(zhǔn) ， 已經(jīng)相當(dāng) 程度的 普及 了 高科技車載電子設(shè)備 。 第四代：液晶熒屏動(dòng) 態(tài)顯示。本設(shè)計(jì)綜合了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等知識(shí)，設(shè)計(jì)利用單片機(jī)控制的汽車倒車?yán)走_(dá)超聲波測(cè)距系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽車倒車的安全保障，這就是我設(shè)計(jì)的意義。利用超聲波的指向性強(qiáng)、能量消耗慢、傳播距離遠(yuǎn)等特點(diǎn) 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)生活中很多場(chǎng)合如汽車倒車、機(jī)器人避障、工業(yè)測(cè)井、水庫液位測(cè)量等需要自動(dòng)進(jìn)行非接觸測(cè)距的工作 2．設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容 基本要求： 1）進(jìn)行方案分析論證，原理綜述，方法擬定。 本人簽名： 2020年 06月 09日 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) II 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 系部： 電子工程系 專業(yè)： 通信工程 學(xué)號(hào)： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師（含職稱）： 專業(yè)負(fù)責(zé)人： 1．設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo) 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在 測(cè)距儀 中的應(yīng)用越來越廣。 關(guān)鍵詞： AT89C2051，超聲波，數(shù)碼管，汽車倒車 超聲測(cè)距 — 汽車倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) VI Car reversing radar design