【文章內(nèi)容簡介】 將在 0~9循環(huán) 中加一，實現(xiàn)保護距離設(shè)置。 當(dāng) 確認(rèn) 鍵按下時，保護距離設(shè)置完成。 數(shù)碼管顯示 電路 采用四位共陰極七段數(shù)碼管實現(xiàn)保護距離和前方實際障礙物距離的顯示 ，其中后三位用來顯示測量值，第一位用來顯示設(shè)定值。 單片機采用 89C52是系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)處理的核心。 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計 硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂。通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點，程序的設(shè)計要考慮合理性和可讀性。程序遵循模塊化設(shè)計的原則，采用自頂向下的設(shè)計方法。模塊化設(shè)計使程序的可讀性好、修改及完善方便。 本系統(tǒng)的 程序 由主程序和數(shù)個子程序組成 。 其中子程序包括系統(tǒng)初始化程序、鍵盤識別程序、超聲波測距程序、數(shù)制轉(zhuǎn)換程序和顯示程序等。本系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖 所示 。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 系統(tǒng)軟件流程圖 系統(tǒng)初始化 設(shè)定保護距離 掃描左右后三個方向傳感器是否有信號變化？ 指示位置加報警 計算實際距離并顯示 比較是否小于保護 距離？ 顯示保護距離 超聲波測距子程序 開始 Y Y N N 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的設(shè)計 8 上電后，系統(tǒng)軟件開始運行 ，首先進入 初始化 程序 ， 然后通過鍵盤對保護距離進行設(shè)定并顯示，設(shè)定結(jié)束后對左右后三個方向進行檢測有無障礙物，有就跳轉(zhuǎn)至指示位置和報警子程序，沒有就啟動超聲波傳感器對前方進行檢測并計算出障礙物距離，然后顯示障礙物距離，并與設(shè)定的保護距離進行比較， 小于保護距離就報警和指示障礙物位置，然后再返回進行檢測，顯示，指示及報警，如此循環(huán)。 可行性及性價比分析 本設(shè)計采用的器件都是比較常用的器件，都可批量生產(chǎn)，功能比較穩(wěn)定并且價格也十分低廉。如 AT89C52 單片機、超聲波傳感器、光 電傳感器、同相驅(qū)動器 7407 以及七段數(shù)碼管等 。尤其是本次設(shè)計的核心元件 AT89C52 單片機，軟件成熟，并具有種類齊全的支持芯片。這類微處理器既可用作控制器又適合于做數(shù)據(jù)處理，而且成本也比較低廉。 由于本次設(shè)計著重考慮硬件電路的簡單性，故盡可能減少硬件的復(fù)雜性，節(jié)省線路板的空間，達(dá)到硬件電路最優(yōu)化設(shè)計。軟件采用匯編語言編寫，采用模塊化設(shè)計思想，程序可讀性強。總的說來，本次設(shè)計具有電路簡單、低成本、高性能的優(yōu)點，如投入使用是能夠為社會帶來較高的經(jīng)濟效益的。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 3 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計 汽車防撞測距報警系 統(tǒng)的硬件部分主要是由 數(shù)碼管顯示電路、指示電路、鍵盤電路及單片機相關(guān)電路組成。 單片機及其基本電路 單片機及內(nèi)部定時器 /計數(shù)器 單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上。它由微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行 I/O 口、串行口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器等功能部件組成，能完成算術(shù)運算、過程控制、顯示等功能，而且具有極為靈活的可編程性，能方便地對系統(tǒng)進行功能擴展及改進。 本設(shè)計以 89C52 單片機為核心 ， 利用它內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器完成待測信號的測量。單片機 89C52 內(nèi)部具有 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器 ， 定時 /計數(shù)器的定時、計數(shù)和計數(shù)溢出 中斷等功能可通過編程實現(xiàn)。其引腳圖如圖 所示。 圖 單片機芯片引腳圖 本設(shè)計中，最主要的測距功能是利用單片機內(nèi)部的定時 /計時器實現(xiàn)的，采用 T0作為定時器， T1 作為計時器。計時器 T1 對外部信號的高電平持續(xù)時間進行計時，如果外部信號沒有高電平變化，系統(tǒng)就會等待高電平而不能繼續(xù)執(zhí)行，此時就需要定時器來控制等待時間，定時時間到就放棄計時，使系統(tǒng)正常工作。 VCC EA ALE PSEN AT89C52 RST/P X1 X2 VSS 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 1 29 28 27 26 25 24 23 21 22 10 14 15 16 17 20 19 18 13 12 9 8 7 4 11 6 5 3 2 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的設(shè)計 10 時鐘電路 時鐘是計算機的心臟，控制著計算機的工作節(jié)奏。單片機內(nèi)部 有一個由高增益反相放大器組成的振蕩器。反相放大器輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2。單片機的振蕩方式有兩種，即內(nèi)部方式和外部時鐘方式。單片機的內(nèi)部時鐘如圖 所示。它是利用芯片內(nèi)部反相器和電阻組成的振蕩電路，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，構(gòu)成單片機的時鐘電路。 晶振可以在 ～ 12MHz 之間選用， 電容 C C2可以在 20pF～ 100pF 之間選擇，它 的主要作用是幫助振蕩器起振，其值的大小對振蕩器頻率有微調(diào)作用。本系統(tǒng)中的晶振選擇為 ， C1=C2=30PF。 圖 單片機內(nèi)部時鐘電路 復(fù)位電路 89C52 的復(fù)位輸入引腳 RST（即 RESET）為 89C52 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的 0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。在 89C52 的時鐘電路工作后，只要在 RST 引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機內(nèi)部則初始復(fù)位。只要 RST保持高電平，則 89C52 循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng) RST 由高電平變成低電平以后， 89C52 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路， 如圖 所示，是手動復(fù)位和上電復(fù)位的組合。當(dāng) 89C52 的 ALE 及 PSEN 兩引腳輸出高電平， RST 引腳為高電平時，單片機復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)運行出現(xiàn)異常或死循環(huán)時，通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動復(fù)位。上電時，剛接通電源，電容 C相當(dāng)于瞬間短路，高電平立即加到 RST/VPD 端，該高電平使 89C52 全機自動復(fù)位，這就是上電復(fù)位。按下按鈕，則直接把高電平加到了XLAT1 C C 晶 振 30PF 30PF XLAT2 XLAT1 AT89C52 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 RST/VPD 端從而復(fù)位稱為手動復(fù)位。若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可，復(fù)位后， P0 到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF寄存 器狀態(tài)不確定。為了保證電容充電時間足夠長，應(yīng)是電容值較大。 R7 和 R8 的選擇主要考慮到 R7 的分壓作用，使 R7 的分壓值最大能達(dá)到高電平，各參數(shù)選擇為：C=22 F? ， R7=1 K? ， R8=100? ，在按鍵后復(fù)位端的電平能達(dá)到 。 圖 單片機復(fù)位電路 傳感器電路 超聲波測距傳感器電路 本部分采用 DYPME007超聲波測距傳感器， DYPME007超聲波測模塊可 提供，包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。其基本工作原理為給予此超聲波測距模塊一觸發(fā)信號后發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波投射到物體而反射回來時，模塊輸出一回響信號，以觸發(fā)信號和回響信號間的時間差，來判定物體的距離。主要技術(shù)參數(shù)： ① 使用電壓： DC5V ② 靜態(tài)電流：小于 2mA ③ 電平輸出：高電平 低 ④ 感應(yīng)角度：不大于 15 度 ⑤ 探測距離： 2cm500cm ⑥ 探測精度： 3MM RST AT89C52 +5V C R7 R8 S 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的設(shè)計 12 超聲波測距模塊的接腳圖如圖 ，使用上只需要 5V電源供應(yīng)、地線連接、觸發(fā)信號輸入、 與回響信號輸出等四支接腳。使用方法： （ 1）采用 IO觸發(fā)測距，給 TRIG至少 10μs的高電平信號（實際上 25μs最佳 )。 （ 2）模塊自動發(fā)送 8個 40kHz的方波，自動檢測是否有信號返回； （ 3）有信號通過 ECHO 返回， ECHO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。根據(jù)公式 .如此不斷的周期測 ,就可以測出距離。 圖 超聲波測距模塊的接腳圖 超聲波測距傳感器與單片機的連接圖如圖 所示，工作時單片機 口首先輸出一個 10μs高電平脈沖 ，然后 口等待高電平，利用單片機的計時功能獲得高沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 電平時間，從而實現(xiàn)測距功能。 圖 超聲波測距傳感器與單片機連接圖 光電傳感器檢測電路 在汽車防撞測距報警系統(tǒng)中，汽車的左 、 右及后方三個方向也要對障礙物進行檢測，由于此部分不要求測出實際距離，只需檢測車體附近有無障礙物即可，所以本部分選擇了光電開關(guān)。 光電開關(guān)工作原理是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電開關(guān)在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器，接收器和檢測電路。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束 ，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管（ LED）和激光二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管或光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。 此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的反射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸 0到 25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。 其原理圖如圖 。 AT89C52 VCC Trig Echo OUT GND 超聲波測距傳感器 汽車防撞測距報警系統(tǒng)的設(shè)計 14 圖 光電開關(guān)的原理圖 本系統(tǒng)中光電傳感器采用三個 E3F3DS50N1 型光電開關(guān)，分別對汽車左后及后方三個方向的障礙物進行檢測，測量范圍為 50cm，當(dāng)障礙物距離車體距離小于 50cm 時，光電開關(guān)輸出信號的電平變化會被單片機獲取，單片機會控制指示電路和報警電路指示障礙物位置并報警。其與單 片機的連接電路如圖 。 vcc vcc vcc 圖 光電開關(guān)與單片機的連接電路 AT89C52 VCC OUT GND 光電開關(guān) VCC OUT GND VCC OUT GND 光電開關(guān) 光電開關(guān) 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 鍵盤 電路 在本設(shè)計中，利用鍵盤進行各個功能的選擇，它是系統(tǒng)進行人機對話的重要部件。由于系統(tǒng)需要的按鍵較少，因此只采用了獨立式鍵盤。此種鍵盤各鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷哪個按鍵被按下。 獨立式鍵盤電路的連線圖如圖 所示。采用查詢方式，通過判斷 ～ 的高