汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-10 05:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 式兩類，它實(shí)際上是一種 換能 器 ，在發(fā)射端它把電能或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成聲能，接收端則反之。本次設(shè)計(jì)超聲 傳感器 采用電氣方式中的壓電式超聲波換能器，它是利用 壓電晶體的諧振來工作的。它有兩個(gè)壓電 晶片 和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，產(chǎn)生超聲波。 發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度 v 在空氣中傳播，在到達(dá)被測物體時(shí)被反射返回，由接收器接收，其往返時(shí)間為 ：測出的距離 L （ m） = 常溫下的聲速 340 （ m/s） 感應(yīng)時(shí)間 t （ s） / 2，算出被測物體的距離。 通過單片機(jī) 口控制超聲波的發(fā)射，同時(shí)打開定時(shí)器，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。超聲波接收器接收到信號經(jīng)過放濾波后返回給單片機(jī) 口，觸發(fā)單片機(jī)外部中斷 0，通過程序取出此刻定時(shí)器的數(shù)值即為超聲波在空中的傳輸時(shí)間。 其時(shí)序圖如下： 8 圖 2— 2 工作時(shí)序圖 三 .硬件電路方案設(shè)計(jì)及分析 硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電 路三部分。單片機(jī)采用 STC89C51 或其兼容系列。采用 12 MHz 高準(zhǔn)確度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)用 端口輸出超聲波換能器所需的 40 kHz 的方波信號，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。 顯示電路：通過四位數(shù)碼管來顯示當(dāng)前測出的距離，可以精確到毫米。為節(jié)省單片機(jī)寶貴的 IO 資源，顯示電路共用 P0 口，所以應(yīng)用鎖存器來鎖存數(shù)碼管段選和位選數(shù)據(jù)，鎖存器選用 74HC573,因單片機(jī) P0 口驅(qū)動(dòng)電流較小，所以還要利用上拉電阻來提高其驅(qū)動(dòng)能力，顯示電路如下圖所示： 9 圖 31 顯示電路 復(fù)位電路： 報(bào)警電路： 圖 32 復(fù)位電路 圖 33 報(bào)警電路 方案一 超聲波發(fā)射電路原理如下圖所示。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。 上位電阻 R R11 一方面可以提高反向器 74LS04 輸出高電平的驅(qū)動(dòng)10 能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時(shí)間。 圖 33 超聲波發(fā)射電路 方案二 超聲波發(fā)射電路： 電路原理如下圖所示：其特點(diǎn)是 40KHZ 的方波要由單片機(jī) 生成并且加入了發(fā)射電路的使能端，由 控制使能，這樣可以有效降低干擾 。 V C CVDDQ1s 80 5 0R01 00P 1. 1R11K 11 1 2U 3 A4 06 93 4U 3 B4 06 95 6U 3 C4 06 99 8U 3 D4 06 913 12U 3 F4 06 911 10U 3 E4 06 9C00 .0 1 ufC 1 10 .0 1 ufTP 1. 0 圖 34 超聲波發(fā)射電路 超聲波接收電路： 其原理如下圖所示 :由于接收到的超聲波信號十分微弱，且干擾很大，所以接收電路要求很大的放大倍數(shù)，且應(yīng)有濾波電路。從圖可知超聲波由接收頭接收后先經(jīng)過一級濾波，可以消除直流和低頻干擾。隨后經(jīng)過多級放大，其中每級放大電路又通過電容耦合，進(jìn)一步消除干擾。該電路還帶有指示燈，若接收到超聲波回波后 LED 會(huì)點(diǎn)亮。 12 C1 1nf2 31411U1ALM324_NSCRR2 1KR1 100kC3 1nfR4 1K567411U2BLM3249108411U1CLM324_NSCR9 100KR7 1KC4 1nfR10100KR5 10kR6 10kVCCP3.2VCCC20.1ufVCCC7 100pfR3100kVCCR8 100D1 LED0482 31U?ALM358C110.1uf 圖 35 超聲波接收電路 13 四 .軟件電路方案設(shè)計(jì)及分析 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要包括主程序設(shè)計(jì)、 T0 中斷服務(wù)子程序、外部中斷服務(wù)子程序、距離計(jì)算子程序、數(shù)碼管顯示子程序設(shè)計(jì)等。其程序有以下兩種方案： 方案一 該方案通過單片機(jī) 口控制超聲波的發(fā)射，利用外部中斷 0 來監(jiān)視回波信號，當(dāng)接收到回波信號時(shí)，進(jìn)入中斷程序并計(jì)算出車尾距障礙物的距離，再通過過數(shù)碼管顯示出來。其流程圖如下： 圖 4— 1 流程圖 1 14 方案二 該方案有兩種測量模式可供選擇，即自動(dòng)測量和手動(dòng)測量模式。系統(tǒng)啟動(dòng)后先進(jìn)行模式選擇，長按進(jìn) 入自動(dòng)測量，短按則進(jìn)入手動(dòng)測量。其流程圖如下： 圖 4— 2 流程圖 2 ： 上述兩種方案的最大區(qū)別是第二種方案增加了自動(dòng)測量方式，而第一種方案只有手動(dòng)測量，即通過鍵盤來控制超聲波的發(fā)射。所以第二種15
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