【正文】 頭） ，綜合考慮設(shè)計(jì)的要求出于簡(jiǎn)便角度，選用了 HCSR04 超聲波集成模塊 。 封裝的形式多種多樣， 例 如 ： 雙列直插 封裝 、 PLCC 封裝及表面貼附等。單片機(jī) 使用 的工作方式是 自激振蕩 的 方式， XTAL1 和 XTAL2 外接 的是12 MHz 的 石英晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率 頻率進(jìn)行 振蕩， 從而 就 可以產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) 。 P3 口的 第二 功能， 如表 所示 [5]。首先由 超聲波 發(fā)射 探頭 向 倒車(chē)的方向發(fā)射超聲波并同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中 傳播 的途中一旦遇到障礙物后就 會(huì) 被反射回來(lái)，當(dāng)接收探頭 收到反射波后 就會(huì) 給負(fù)脈沖到單片機(jī)使其 立刻停止計(jì) 時(shí) []。 可以 減少了很大部分可能存在的角度干擾問(wèn)題。 圖 顯示模塊 連接 電路圖 報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 報(bào)警 模 塊通 過(guò)單片機(jī)給定不同頻率 利用 蜂鳴器發(fā)出不同聲音。 程序中對(duì)測(cè)距 距離的計(jì)算 方法是按 S=17N/1000=N(cm)進(jìn)行計(jì)算 的 ，其中， N為計(jì)數(shù)器的值，聲速 的值 取為 340 m/s。//發(fā)射啟動(dòng)脈沖 TR1=1。 TL1=0。 P1=WeiMa[2]。 delay(10)。 delay(10)。 因?yàn)?超 聲波測(cè)距所能測(cè)的距離的大小與傳感器的驅(qū)動(dòng)功率、測(cè)量方法有很大關(guān)系，而 從 理論上 來(lái) 講， 本設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 采用的超聲波模塊測(cè)距時(shí) 存在的盲區(qū) 大 約為 2 cm 左右 ， 而 且 本設(shè)計(jì)理論上 的 測(cè)量距離范圍為 2 cm～ 5 m，測(cè)量的 誤差比較 小 ， 測(cè)量 顯示值 穩(wěn)定，可以 精確到 cm， 能 滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 3） 本設(shè)計(jì)中 并 沒(méi)有溫度補(bǔ)償 模塊， 主要是 本設(shè)計(jì)做為倒車(chē)?yán)走_(dá)使用對(duì)精確的距離要求不高主要是 起到警報(bào) 的 作用，所以沒(méi)有采用溫度補(bǔ)償 模塊進(jìn)行設(shè)計(jì) 。本系統(tǒng)在測(cè)距移動(dòng)的過(guò)程，穩(wěn)定性不高， 移動(dòng)的速度過(guò)快誤差也比較大。 //產(chǎn)生脈沖引腳 sbit Echo=P3^2。//減去 60 是為了消除誤差的 60mm if((xs=1000)amp。 delay(10)。 delay(10)。 } if((xs4000)|xs10) { P1=0。//等待 Echo 變高電平 EA=1。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 // TH1=0。 delay(10)。 P2=DuanMa[xs/100]。 delay(10)。 for(z=0。 所以要感謝所有給我授過(guò)課的老師，無(wú)論是基礎(chǔ)課老師還是專(zhuān)業(yè)課老師 都表示深深謝意 。還有一個(gè)最關(guān)鍵的問(wèn)題就是關(guān)于超聲波探頭 模塊 的選擇，之前設(shè)計(jì)的是超聲波發(fā)射電路和接收電路是分開(kāi)各自 獨(dú)立的，但在裝配完調(diào)試發(fā)現(xiàn)調(diào)試難度有點(diǎn)大，后來(lái)在老師的指導(dǎo)下，改用了超聲波集成模塊，集成模塊把超聲波發(fā)射和接收電路集成在一起，而且能大大減少相互之間的干擾，在裝配完很容易就調(diào)試出來(lái)了。通過(guò) 對(duì) 理論 和實(shí)際情況的 分析，本設(shè)計(jì) 的設(shè)計(jì) 方案 是 基本可行。 else beep=1。 delay(10)。 delay(10)。 P1=WeiMa[1]。 //取出定時(shí)器的值 display()。 EA=0。超聲波 接收回路中的超聲波信號(hào) 一 共有兩 種 波 信號(hào) ： 第一 種 波 信號(hào)為余波信號(hào) 就是當(dāng) 發(fā)射探頭 發(fā)射出 信號(hào) 之 后 ， 超聲波接收探頭 馬上就接收到 的 超聲波信號(hào) ，實(shí)際就是超聲波的發(fā)射信號(hào) [7]； 另一 種 波 信號(hào)就是 有效信號(hào)，即經(jīng)過(guò) 障礙物 表面反射 回來(lái) 的 超聲波 回波信號(hào) [7]，也是所需要測(cè)量的距離數(shù)值。 單 片機(jī)對(duì)數(shù)碼管的顯示可以分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，靜態(tài)顯示能夠穩(wěn)定地顯示數(shù)值， 但是搭建電路 時(shí) 比較煩索， 而 動(dòng)態(tài)顯示是數(shù)碼管輪流顯示再利用人眼的“視覺(jué)暫留”特性，這樣看出來(lái)的就是在顯示不同數(shù)值 [8]。 圖 超聲波接收電路 HRSR04 超聲波集成模塊 HRSR04 超聲波集成模塊 是 將超聲波發(fā)射探頭 ， 超聲波接收探頭 ， CX20216A 芯片 電路 ， 74LS04 芯片 放大 電路 集成 到 的 一起的 一個(gè) 超聲波 集成 模塊。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 原理圖 超聲波 發(fā)射 和接收 電路 設(shè)計(jì) 超聲波是一種 振動(dòng) 頻率超過(guò) 20 kHz 的機(jī)械波， 它 可以 沿直線 方向 傳播， 而且 傳播的 方向性好，傳播 的 距離 也 較遠(yuǎn)，在介質(zhì)中傳 播時(shí) 遇到 障礙物 在入射到它 的反射面上就 會(huì)產(chǎn)生反射波 [6]。 在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ， P2 引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變 [5]。 單片機(jī)的引腳功能圖 如圖 所示 。 （ 2）單片機(jī)的 某些 增強(qiáng) 的 功能。 本設(shè)計(jì)的汽車(chē)防撞裝置的 系統(tǒng) 框圖如圖 所示。 2 總體方案論證 本章從系統(tǒng)方案 等一些方面 來(lái)進(jìn)行論證。 課題研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排 本文 所 介紹的超聲 波 測(cè)距 報(bào)警 系統(tǒng) 在 測(cè)距 的時(shí)候 采用 的是 兩個(gè)超聲波探頭 分別進(jìn)行超聲波 發(fā)射和接收來(lái) 進(jìn)行 距離 的 測(cè)量的 。這樣駕駛員就能通過(guò)測(cè)距的顯 示甚至不同的聲音來(lái)直接判斷汽車(chē)玉障礙物之間的距離。 課 題背景 及 意義 我國(guó)社會(huì) 經(jīng)濟(jì)的 不斷 發(fā)展， 人們對(duì)汽車(chē)這種交通工具的依賴性也越 來(lái)越大， 導(dǎo)致了 車(chē)輛 的日益增加在 給城市交通不斷施加壓力 的同時(shí) ， 也 引發(fā)了 非常多 行車(chē) 的 安全問(wèn)題。 最新的一代倒車(chē)?yán)走_(dá)是整合影音系統(tǒng)，除了具備前幾代倒車(chē)?yán)走_(dá)的功能外還兼有影音系統(tǒng) [1]。首先 對(duì) 超聲波傳感器的工作原理 進(jìn)行了分析 ，然后具體討論 了超聲波 測(cè)距模 塊中的超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路 的硬件設(shè)計(jì)， 最后介紹了顯示模塊電路 和蜂鳴器 報(bào)警 電路 的設(shè)計(jì)。超聲波 具有 振動(dòng) 頻率高、波長(zhǎng)短、 繞射現(xiàn)象小 而且 方向性好 還 能夠?yàn)榉瓷渚€定向傳播 等優(yōu)點(diǎn)，而且超聲波傳感器的能量消耗緩慢有利于測(cè)距 [4]。汽車(chē)防撞 系統(tǒng)的測(cè)距 是利用超聲波測(cè)距的原理，在單片 機(jī)內(nèi)部程序 的 控制下，由超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，在 超聲波 遇到障礙物時(shí)反射到超聲波接 收 探頭，由此回應(yīng)到單片機(jī)，由單片機(jī)進(jìn)行 中斷處理和 數(shù)據(jù)的處理，計(jì)算出距離，由數(shù)碼管顯示距離，并由蜂鳴器報(bào)警提示。 （ 7） 單片機(jī) 在市面上的銷(xiāo)售渠道是 否暢通 、 其 價(jià)格是否 便宜 。 圖 單片機(jī) 復(fù)位電路圖 （ 4） 輸入輸出 口 （ I/O 口 ） 引腳 P0 口 是一個(gè)三態(tài) 的 雙向口 ， 既 可以作為 數(shù)據(jù) 和 地址 的 分時(shí)復(fù)用口， 又 可以作為通用輸入輸出口 [5]。 當(dāng)89S51 從 外部程序存儲(chǔ)器取指令或常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期 內(nèi) 輸出 2 個(gè)脈沖即兩次有效 ，以通過(guò)數(shù)據(jù)總線 P0 口讀回指令或常數(shù) 。 圖 超聲波發(fā) 射電路 工作時(shí)， 由單片機(jī) 產(chǎn)生 40 kHz 的脈沖 從 口 向超聲波 的 發(fā)射電路 部分 發(fā)出信號(hào)， 再 經(jīng) 74LS04 放大 電路放大后，驅(qū)動(dòng)超聲波探頭 將 超聲波 發(fā)射出去 。 一有輸出就可以開(kāi)定時(shí)器計(jì)時(shí) ， 當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值 ， 此時(shí)就為此次測(cè)距的時(shí)間 ， 就能夠 算出距離 。 4 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 的是 模塊化 的 思路來(lái)進(jìn)行 設(shè)計(jì) 和 編寫(xiě) 程序， 程序主要由 系統(tǒng) 主程序和中斷程序構(gòu)成。 中斷 處理 程序的 程序流程圖如圖 所示 。 //在 EA=0 時(shí)打開(kāi)外部中斷 0 和定時(shí)器 1 的設(shè)置 while(Echo==0)。當(dāng) 超聲波接收電路 接收 了 到 回波 信號(hào) 的同時(shí) 時(shí)， 電路 便會(huì) 產(chǎn)生一個(gè)低電平 到單片機(jī)的 端口 ， 在 單片機(jī) 檢測(cè)到該信號(hào)后，定時(shí)器計(jì)時(shí) 就 將 停止 ， 同時(shí) 定時(shí)器的計(jì)數(shù) 的 次數(shù) 將被 提取 出來(lái) ， 這樣 就可以得到以 cm 為單位的 測(cè)量的 距離 值。 P2=0xff。 P1=WeiMa[3]。 P2=0xff。 （ 2） 不同障礙物 表面材料的 不同 介質(zhì)引起的誤差 因?yàn)?表面 粗糙 的 障礙物 介質(zhì) 要 比 光滑介質(zhì) 的測(cè)量結(jié)果要差 ，如果 障礙物 的 發(fā)射 面比較粗糙會(huì)引起 發(fā)射信號(hào)散射開(kāi)那么回波信號(hào)就會(huì) 減弱， 這樣就會(huì)導(dǎo)致 測(cè)量結(jié)果 的 誤差增大 [12]。 而超聲波測(cè)距模塊是 設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵 模塊 ， 超聲波驅(qū)動(dòng)電路使用的是 74LS04 放大電路 對(duì)信號(hào)放大轉(zhuǎn)換 發(fā)射超聲波去進(jìn)行 測(cè)距， 超聲波 回波經(jīng)過(guò)CX20216A 芯 片增益整形放大濾波最終輸 到 單片機(jī)相應(yīng) 端口并執(zhí)行 中斷程序。除了敬佩張 老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的工作態(tài) 度也 是非常值得學(xué)習(xí)的 ，并 且對(duì)今后的學(xué)習(xí)和工作 都將產(chǎn)生 影 。 void delay(uchar z) { uchar x,y。 P1=WeiMa[1]。 delay(10)。 delay(10)。 while(1) { delay(60)。 //取出定時(shí)器的值 outel=TL1。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 // delay(50)。 Trig=1。 P2=0xff。 P2=0xff。 P2=DuanMa[xs%100/10]。y0。盡管井老師 工作 很忙，但是晚上 他 可以待到 10點(diǎn)多幫忙 檢查輔導(dǎo) 完畢才離開(kāi)辦公室 。 設(shè)計(jì)的 程序是利用 Keil 編程軟件來(lái)完成的 ，程序 所用的 語(yǔ)言是 C 語(yǔ)言 ，程序內(nèi)容包括 40 kHz 方波信號(hào) 的 產(chǎn)生、讀取 超聲波傳送回波的時(shí)間 、 計(jì)算 距離、數(shù)碼管顯示、蜂鳴器報(bào)警等模塊。 特別是 在障礙物的距離較小的時(shí)候這個(gè)誤差就成為 了 距離 測(cè)量的主要誤差 的原因 ， 但是這種誤差是可以盡量減小的，利用發(fā)射能力強(qiáng)、散射小的探頭，或者多用幾個(gè)探頭 [13]。 } if((xs4000)|xs10) { P1=0。 delay(10)。 delay(10)。//減去 60 是為了消除誤差的 60mm if((xs=1000)amp。 if(xs=100) beep=0。首先是從定時(shí)器 0 得到超聲波傳播 中 往返所用 的時(shí)間，再運(yùn)用公式計(jì)算得出 障礙物 與 車(chē)尾 之間 的 距離， 然后 再 將 測(cè)得的 距離值傳到其他 功能 模塊進(jìn)行 其他功能的 處理。 系統(tǒng) 程序 設(shè)計(jì)的主要 的 功能是發(fā)射超聲波、接受超聲波、 計(jì)算測(cè)量距離、數(shù)據(jù)計(jì)算、 蜂鳴器報(bào)警 和 數(shù)碼管顯示。 但是， 為防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回收信號(hào)的影響 ，本超聲波集成模塊的測(cè)量周期 最好 定在 60 ms 以上 ， 所以 本設(shè)計(jì) 將 測(cè)量周期 定在 80 ms。 超聲波接收 電路主要 是 由 集成 電路 CX20216A 芯片 電路構(gòu)成的 ， CX20216A 芯片 電路 可以 對(duì)超聲波信號(hào)進(jìn)行 放大、限幅、 帶通 濾波、 峰值 檢波、 整形 、比較 等功能 ， 比 較完 之后 超聲波接收電路會(huì) 輸出一個(gè)低電平到單片機(jī) 去 請(qǐng)求中斷， 當(dāng)即 單片機(jī)停止計(jì)時(shí)， 并 開(kāi)始 去進(jìn)行 數(shù)據(jù)的處理 。 （ c） /EA/Vpp（ 31 腳） ： /EA 為 片外程序存儲(chǔ)器訪選用端。 P1 口 是一個(gè)帶內(nèi) 部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ， 而 P1 口只有通用 I/O 接口一種功能，而且 P1 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載； 在使用時(shí) 通常 不需要外接上