【正文】 顯示屏最為重要的優(yōu)點(diǎn)， 液晶顯示 器 通過數(shù)字式的接口連接到 與單片機(jī) 上 ， 這一優(yōu)點(diǎn)使得 系統(tǒng) 安全可靠，操作 更加 方便 ； （ 3）顯 示清晰 液晶顯示屏的 顯示十分 清晰， 與其他顯示器額區(qū)別是， 當(dāng)液晶顯示 器 收到 需要顯示的 信號 時(shí)， 顯示屏上 的 任何 一點(diǎn) 會 保持 一定的 色彩和亮度， 不像 其他顯示器，例如陰極射線管顯示器 ， 需要 系統(tǒng) 不斷 的 刷新 實(shí)現(xiàn)顯示功能 ； （ 4） 重 量輕 液晶顯示器 之所以比其他顯示器輕， 是 因?yàn)樗?通過電極 來 控制液晶分子 的 狀態(tài) ，最終 實(shí)現(xiàn)顯示功能 ； 液晶顯示 器 的優(yōu)點(diǎn) 液晶顯示 器 利用液晶的物理特性 實(shí)現(xiàn)顯示功能 的 ， 如果 系統(tǒng)上電，那么電壓就會對液晶顯示屏控制， 從而 實(shí)現(xiàn)顯示功能。在兩種情況下 P2口可作為高 8 位的地址總線，一種情況是單片機(jī)對存儲器訪問時(shí)，另一種情況是當(dāng)對片內(nèi)的程序存儲器（ EPROM 型）程序編程及校驗(yàn)時(shí)使用。 STC89C52RC 示意圖如圖 31。 表 21 超聲波傳播速度與溫度關(guān)系表 項(xiàng)目 數(shù)值 溫度（ ℃） 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 100 聲速 (m/s) 313 319 325 332 338 344 350 356 361 367 388 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 在日常生活中，我們對距離的測量方法不勝枚舉，對近距離的物體我們直接用直尺，對遠(yuǎn)距離物體，有激光測距、超聲波方法等先進(jìn)的測距方法，不論什么測量方法，它們的目的都 一樣，就是通過障礙物返回的探測信息，立即判斷出障礙物與測量之間的距離，然后根據(jù)測量或者計(jì)算出的距離采取解決問題的措施。壓電式傳感器硬件構(gòu)成由壓電晶體、壓電陶瓷組成，由這兩種材料組成的傳感器一般稱之為壓電式超聲波傳感器，它的示意圖如圖 21 所示。 第 4章介紹了 本設(shè)計(jì)的硬件部分 。第三代的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)利用數(shù)碼管顯示車與障礙物的大概距離但是并不精確，安裝也不美觀。由于 環(huán)境溫度對超聲波波速 有 影響，使用 DS18B20 構(gòu)成的溫度測量電路，通過溫度補(bǔ)償法對速度進(jìn)行校正 ，直接讀取溫度值， 從而 得出超聲波在某一溫度下的波速，測得并顯示距離，再根據(jù)顯示的距離控制蜂鳴器的發(fā)聲頻率。這一系統(tǒng)有效的解決了因倒車發(fā)生的剮蹭別的車輛事故，本論文是利用超聲波這一應(yīng)用廣泛測量“工具”，實(shí)現(xiàn)一個(gè) 無接觸測距的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，通過 LCD顯示屏把離障礙物準(zhǔn)確的距離顯示出來，并有報(bào)警系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)更加人性化，本設(shè)計(jì)的實(shí)際意義在于： （ 1） 倒車?yán)走_(dá)自動化的發(fā)展改變了以前以“防撞 ”為目的，發(fā)展成為利用科技控制行駛方向； （ 2）避免了駕駛員因駕駛失誤，或者方向性不強(qiáng)而發(fā)生的事故，讓駕駛員可以完全專注于在前方行車領(lǐng)域，沒有必要擔(dān)心周圍的汽車行駛條件，提高了停車、倒車的可靠性和安全性 [4]； （ 3）準(zhǔn)確及時(shí)、安全可靠地防碰撞警 告，使駕駛者不因氣候、地域等外界環(huán)境的改變而出現(xiàn)不必要的損失，從而減輕了車主的腦力及體力勞動； （ 4）該系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性能好、價(jià)格便宜、容易普及，推動了汽車電子行業(yè)的發(fā)展，為將來汽車行業(yè)的智能行駛的研究產(chǎn)生了深遠(yuǎn)積極的意義。 本文首先介紹了超聲波測距的基本原理、研究了超聲波的聲速與傳播距離、環(huán)境溫度等的關(guān)系，然后梳理整個(gè)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)，最后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。 一般地，超聲波發(fā)射與接收的常用頻率為 40Hz，如果頻率高于 40Hz，那么聲波在傳播 的過程中衰減就比較大，如果頻率低于 40Hz 那么受外界雜音的干擾就會比較多。 對于超聲波傳播速度而言，由超聲波的性質(zhì)可知，超聲波的傳播速度 v 與所處環(huán)境的溫度 T 、傳播介質(zhì)密度以及大氣成分都有著密不可分的關(guān)系，具體公式為 MRTv ?? （ ） 式中， ? 為氣體定壓下與定容下熱容比， R 是通用氣體常數(shù)， T 是環(huán)境氣體的熱力學(xué)溫度，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的轉(zhuǎn)換公式為 tKT ?? 273 ， M 是氣體相對分子質(zhì) 量。和普遍的微型機(jī)相比，單片機(jī)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是體積小，這個(gè)有點(diǎn)可以讓單片機(jī)很容易的嵌入到別的儀器設(shè)備里，實(shí)現(xiàn)所能實(shí)現(xiàn)的功能，因此又被稱為嵌入式微控制器 EMCU（ Embedded Microcontroller Unit)。在電源信號無電時(shí)， RST/VPD 就連通備用電，從而確保系統(tǒng)信息無損失。在所有熱敏元件中，使用范圍最為普及的當(dāng)屬半導(dǎo)體材料熱敏元件，它與其他種類元件相比，優(yōu)點(diǎn)是尺寸小巧、反應(yīng)速度快、準(zhǔn)確性高、生產(chǎn)方便、成本低，適用范圍廣。超聲波發(fā)射器 T40 信號來源于兩計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 18 條，其中一條信號通過 U1A和 U2A與 U3A并聯(lián)構(gòu)成的二級反相電路到達(dá)發(fā)射器的一個(gè)引腳，另一條信號通過 U4A與 U5A并聯(lián)構(gòu)成的反相電路到達(dá)發(fā)射器的另一引腳 [22]。 圖 46 顯示電路原理圖 圖 47 報(bào)警電路原理圖 圖 48 復(fù)位電路原理圖 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 21 復(fù)位電路 單片機(jī) STC89C52RC 復(fù)位引腳 RESET，復(fù)位是指利用外界的因素強(qiáng)制性的把單片機(jī)恢復(fù)到系統(tǒng)沒有工作的狀態(tài)，使整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入最初的轉(zhuǎn)改。)。} else { l_disbuff[0]=S%10000/1000+0x30。 X amp。 } } } 顯示程序流程圖如圖 53 所示 開 始LCD初 始 化延 時(shí)定 義 溫 度 顯 示緩 沖 區(qū) ly_dis[4]在 第 一 行 顯示 環(huán) 境 溫 度結(jié) 束定 義 距 離 顯 示緩 沖 區(qū) l_disbuff[4]在 第 二 行 顯示 測 的 距 離 圖 53 顯示程序流程圖 超聲波測距模塊啟動函數(shù) 超聲 波測 距模 塊 HCSR04 ，與 STC89C52 單 片機(jī) P2^0 與 P2^1 管腳 連接 ，1P2^0TX ?? ，超聲波測距 系統(tǒng)的啟動功能模塊為 )(eStartMod ul ，在主函數(shù)開始后將不斷地循環(huán)運(yùn)行，用以實(shí)現(xiàn)整個(gè)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的距離測量功能。 uchar a,b。這些因素使超聲波測距的精度和范圍的影響。所以一個(gè)辦法就是用定時(shí)電路，而在單片機(jī)上可以用晶體頻率，從而把誤差降到最低。 （ 2）在 一系列的超聲波接收增益調(diào)整電路和負(fù)反饋的自動增益控制部分，由于所接收的超聲波的傳播距離增加，信號振幅指數(shù)衰減，從而使利用調(diào)整電路的增益的測定倍率的距離增加從電路成倍增加，進(jìn)而使波形幅度的接收機(jī)不使用的距離測量的變化，并在使用電流的負(fù)反饋回路可以使接收波形更穩(wěn)定的大幅度變化而變化。//返回溫度值 } 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 27 溫度 測量 流程圖如圖 54 所示。 } 獲得溫度子程序 本系統(tǒng)在編寫測溫程序時(shí)，利用單片機(jī)模塊化編程，建立了 的頭文件，在源文件中直接引入 DS18B20 頭文件 include即可。= 0xF。M39。)。 S=(time*c)/20xx。 圖 45 測溫電路原理圖 顯示電路 LCD 顯示電路用的是 LCD1602 芯片，芯片介紹在第四章元件介紹里這里不再重復(fù)，環(huán)境溫度及測量的距離都是由 LCD1602 液晶顯示 器顯示，由 STC89C52RC 的 P0 口輸出。 PL2303 產(chǎn)品特性 收發(fā)器， 5V 轉(zhuǎn) 的穩(wěn)壓器， 12MHz 的晶體振蕩器 ； RS232 這樣的串行接口 ； 512 個(gè)字節(jié)雙向數(shù)據(jù)緩沖器 ； ； I/O（ GPIO）引腳 ； IC 是 SSOP 封裝的小尺寸 28引腳 。 電氣參數(shù) 表 32 超聲波測距模塊電氣參數(shù) 電氣參數(shù) HC— SR04 超聲波模塊 工作電壓 5V 工作電流 15mA 工作頻率 40Hz 最遠(yuǎn)射程 4m 最近射程 4cm 測量角度 15 度 輸入觸發(fā)信號 10181。特殊情況下，如 果使用外部源， XTAL2 就與信號源相連，作為外部信號的輸入端使用。 超聲波測距的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)我采用了 STC89C52RC 單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的主控制器，它的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，包括控制超聲波發(fā)射與接收、計(jì)算發(fā)射與接收之間的時(shí)間差、測量整個(gè)運(yùn)行環(huán)境的溫度、通過測得的時(shí)間計(jì)算距離、蜂鳴器報(bào)警、 LCD 液晶顯示屏顯示溫度及距離等模塊。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 6 金 屬 殼吸 收 塊保 護(hù) 膜接 線 片壓 電 晶 片導(dǎo) 電 螺 桿 圖 22 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖 超聲波測距原理 及設(shè)計(jì)思路 超聲波測距原理 本系統(tǒng)的倒車?yán)走_(dá)，采用超聲波進(jìn)行測距，主要是利用聲波的反射的原理，縱觀整個(gè)系統(tǒng)，原理很簡單，可以把整個(gè)系統(tǒng)看成兩端，一端是超聲波的測距模塊，另一端就是能夠反射來超聲 波的障礙物，具體的測距原理是：超聲波由超聲波測距模塊里的超聲波發(fā)射器發(fā)射出來，此時(shí)單片機(jī)的計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播過程中遇到障礙物后被反射出來，反射出來的超聲波回波被超聲波接收器接收回來，此時(shí)系統(tǒng)停止計(jì)時(shí)，然后由公式 時(shí)間速度距離 ?? 算出距離。 超聲波的基本性質(zhì) （ 1）方向性強(qiáng)，方向性強(qiáng)主要體現(xiàn)在超聲波在傳播到過程中若遇到障礙物就很容易反射回去，這種特性在超聲波倒車測距系統(tǒng)中起到了決定性的作用。 近期歐美發(fā)明了一款新的利用電磁感應(yīng)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，原理是在一線路上放置一個(gè)感應(yīng)圈來感應(yīng)車后物體，不過缺點(diǎn)是只能感應(yīng)到動態(tài)物品，只有車體前進(jìn)或者后退時(shí)，才 能檢測到四周的障礙物，一旦車體靜止，就檢測不到任何周圍的障礙物 [9]。 俗話 說不以規(guī)矩，不能成方圓，分析整個(gè)社會的發(fā)展?fàn)顩r，可以看出，一個(gè)現(xiàn)代化的城市需要有自己的交通格局，來滿足現(xiàn)代化生活的需要、適應(yīng)城市快速發(fā)展成的現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系 [2]。 STC89C52RC。目前國內(nèi)市場中上倒車?yán)走_(dá)品牌不勝枚舉，價(jià)格也參差不齊，有的車主還根據(jù)自己的需求設(shè)計(jì)專門的倒車?yán)走_(dá)。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 4 第 2 章 超聲波測距簡介 超聲波簡介 超聲波及應(yīng)用 眾所周知，物體振動會發(fā)出聲音，物理學(xué)上把單位時(shí)間內(nèi)完成振動的次數(shù)稱為頻率，然而不是所有的聲音頻率我們都能夠聽到，頻率 低于 20Hz 的“次聲波”及高于20xx0Hz 的“超聲波”就是人耳聽不到的范圍，在正常的生活中， 我們?nèi)祟愃芊直娴念l率范圍是 20Hz 至 20xx0Hz。 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu) 超聲波傳感器主要由金屬殼、導(dǎo)電螺桿、壓電晶片、接線片等構(gòu)成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖 22所示。在本系統(tǒng)中，是通過超聲波測距的溫度補(bǔ)償法，最后把測量精度提高到了毫米級，進(jìn) 一步提高了系統(tǒng)的可讀性。特殊情況下，如果采用外部信號時(shí)，那么這個(gè)引腳接地。第二功能表的具體含義如表 31： 表 31 P3 口的第二功能表 端口引腳 第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行通訊輸入口） T0（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0） TXD（串行通訊輸出口） T1（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1） 0INT （外中斷 0） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選 通） 1INT （外中斷 1） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 11 超聲波測距模塊 產(chǎn)品特點(diǎn) 該系統(tǒng)采用測距模塊為 SR04HC ， SR04HC 的測量范圍是 4 厘米至 4 米，準(zhǔn)確度為 3毫米， SR04HC 主要由三部分組成：發(fā)射部分，接收部分以及控制部分。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 14 圖 35 1602LCD 尺寸圖 引腳功能說明 ： 本系統(tǒng) 超聲波測距的倒車?yán)走_(dá) ， 采用 帶背光 的 LCD1602， 芯片上的 16個(gè) 引腳 功能如表 33所示 : 表 33 LCD1602 各 個(gè) 引腳說明 引腳號 符號 引腳說明 1 VSS 地電源 2 VDD 接 5V 正電源 3 VL 對比度調(diào)整端 4 RS 寄存器選擇，高電平 時(shí)為 數(shù)據(jù)寄存器 ， 低電平時(shí) 為 指令寄存器 5 R/W 讀寫信號，高電平進(jìn)行讀操作，低電平 進(jìn)行寫操作 6 E 使能端，高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令 7 D0 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 8 D1 9 D2 10 D3 11 D4 12 D5 13 D6 14 D7 15 BLA 背光源正極 16 BLK 背光源負(fù)極 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :162 個(gè)字符 ； 芯片工作電壓 :— ； 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)論文 15 工作電流 :（ )； 模塊最佳工作電壓 :； 字符尺寸 : （ WH )mm。電源電路原理圖如圖 44 所示。距離計(jì)算子程序代碼如下所示： void Conut(void) { time=TH0*256+TL0。)。 DisplayOneChar(13,1,l_disbuff ]2[ )。 Y amp。 SPK=1。 temp=temp|a。 （ 5）超聲波回波聲強(qiáng)度影響 : 然后返回測得的這段距離與超聲波回波的強(qiáng)弱有關(guān)，因?yàn)槲覀儾荒艽_定測得的回波是不是第一個(gè)回波，然而這個(gè)錯(cuò)誤不能從根消除，但可以調(diào)整脈沖數(shù)和脈沖串的比較電壓基于