【文章內(nèi)容簡介】 個腳。TRIG和ECHO分別接單片機的IO口，單片機給模塊的TRIG腳一段時間的高電平，模塊就工作一次。根據(jù)時序圖，當(dāng)單片機IO口給TRIG高于10uS的高電平，給完后單片機拉低。TRIG被拉低以后，模塊控制發(fā)射探頭發(fā)送8個40K的聲波出去，并且ECHO被硬件自動拉高，當(dāng)發(fā)出的聲波被障礙物發(fā)射回來，模塊接收探頭接收到這8個聲波，ECHO腳又自動拉低。ECHO腳高電平的時間就是聲波在空氣中傳播的時間T，時間T乘以聲速V除以2就是需要檢測的距離S。距離計算公式：S=(T*V)/2 V=340M/S（或者當(dāng)時溫度下的聲速）圖36 超聲波測距時序圖圖37超聲波模塊接線圖圖38霍爾傳感器使用示意圖 圖39檢測脈沖產(chǎn)生模塊霍爾傳感器外形圖和與磁場的作用關(guān)系如圖38所示。磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用。在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。通過單片機測量產(chǎn)生脈沖的頻率就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。提醒：沒有磁鋼時輸出高電平，有磁鋼時輸出低電平。檢測脈沖產(chǎn)生模塊如圖39所示，將電機的轉(zhuǎn)動軸上裝上小磁鋼，每當(dāng)小磁鋼經(jīng)過霍爾傳感器時，就會引起傳感器輸出電壓發(fā)生變化。本設(shè)計選用連續(xù)型比例式線性霍爾傳感器,具有低噪聲輸出，靈敏度高，快速上電，溫度穩(wěn)定性好，壽命長，高可靠性等優(yōu)點，非常適合用在線性目標(biāo)移動和旋轉(zhuǎn)目標(biāo)移動的位置檢測系統(tǒng)中。這是霍爾傳感器的原理部分，而整個測速器就是用到單片機與一個電磁感應(yīng)器用來計算行進(jìn)中車輪所轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。輸入車輪的外徑，計算單位時間內(nèi)車輪所轉(zhuǎn)圈數(shù)即得。圖310 霍爾傳感器電路圖采用雙三極管構(gòu)成的H橋電路驅(qū)動。通過單片機控制三極管的通斷，單片機輸出不同占空比的PWM即可調(diào)節(jié)電機的速度。由于這種電路工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高，電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳。并且由于三極管和二極管成本低，使得驅(qū)動電路成本低。圖311中所示為一個典型的直流電機控制電路。電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠（注意：圖311及隨后的兩個圖都只是示意圖，而不是完整的電路圖，其中三極管的驅(qū)動電路沒有畫出來）。如圖所示，H橋式電機驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉(zhuǎn)向。__++Q1Q2Q3Q4M__++Q1Q2Q3Q4M圖311 H橋驅(qū)動電路要使電機運轉(zhuǎn)，必須使對角線上的一對三極管導(dǎo)通。例如，如圖312所示，當(dāng)Q1管和Q4管導(dǎo)通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機，然后再經(jīng) Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時，電流將從左至右流過電機，從而驅(qū)動電機按特定方向 轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭指示為順時針方向）。__++Q1Q2Q3Q4M__++Q1Q2Q3Q4M圖312 H橋電路驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動 圖313 所示為另一對三極管Q2和Q3導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過電機。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時，電流將從右至左流過電機，從而驅(qū)動電機沿另一方向轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。__++Q1Q2Q3Q4M__++Q1Q2Q3Q4M圖313 H橋驅(qū)動電機逆時針轉(zhuǎn)動下面為系統(tǒng)所用的具體驅(qū)動電路：圖314 H橋直流電機驅(qū)動電路采用七段數(shù)碼管作為本系統(tǒng)的顯示器。其優(yōu)點是控制簡單、亮度大、價格便宜、亮度也比較高。圖315 數(shù)碼管顯示電路倒車提醒采用蜂鳴器鳴叫達(dá)到提醒目的。圖316 蜂鳴器電路單片機控制繼電器工作進(jìn)而控制報警芯片。圖317 防盜報警電路220V交流電通過變壓器轉(zhuǎn)換成12V交流電，再進(jìn)過整流橋整流，C7起濾波作用，CC9防止自激，7805為穩(wěn)壓芯片。圖318 電源電路4系統(tǒng)軟件設(shè)計在單片機軟件編程時，應(yīng)運用模塊化編程思想，按照先粗后細(xì)的方法把整個系統(tǒng)的軟件劃分成多個功能獨立、大小適當(dāng)?shù)哪K。本設(shè)計軟件可分為超聲波測距子程序、加速度傳感器測加速度信息子程序、LED數(shù)碼管顯示子程序、電機正反?？刂坪蜏y速子程序、雙機通信工序五個部分。軟件功能是在Keil uVision4中編寫C語言來實現(xiàn)的。 圖41 主機程序流程圖圖42 從機程序流程圖本系統(tǒng)使用T0、T2來測量電機轉(zhuǎn)速：T0工作在定時模式，T2工作在計數(shù)模式，在一定時間內(nèi)測量出脈沖數(shù)就可以計算出電機的轉(zhuǎn)速。按鍵可以控制電機的正反轉(zhuǎn)、停機和加減速：通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。下面是子程序流程圖：圖43 電機控制和測速度單元程序流程圖超聲波測距采用定時器2和外部中斷0來共同完成。當(dāng)測量的距離小于30 cm時蜂鳴器鳴叫提醒用戶。下面是子程序流程圖：圖44 倒車提醒單元程序流程圖加速度傳感器利用I2C總線來測量加速度信息。I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在時鐘線上的信號為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。 圖45 I2C總線起始、終止和工作時序圖起始和終止信號 ：SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號；SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。數(shù)據(jù)傳送格式（1）字節(jié)傳送與應(yīng)答：每一個字節(jié)必須保證是8位長度。數(shù)據(jù)傳送時，先傳送最高位（MSB），每一個被傳送的字節(jié)后面都必須跟隨一位應(yīng)答位（即一幀共有9位）。如果一段時間內(nèi)沒有收到從機的應(yīng)答信號，則自動認(rèn)為從機已正確接收到數(shù)據(jù)。 圖46 I2C總線傳送數(shù)據(jù)時序圖某加速度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有主、從機進(jìn)行串行通訊，假定雙機的系統(tǒng)時鐘頻率fosc=，通訊速率9600bps，主機每次將加速度數(shù)據(jù)jiasudu的值發(fā)送給從機，從機則將收到的數(shù)據(jù)送到顯示器上顯示，試完成雙機通信程序設(shè)計[7][8]。主機采集數(shù)據(jù)，并發(fā)送給從機的子程序如下（這里沒有考慮通信協(xié)議）:includedefine uchar unsigned charuchar jiasudu。void InitSystem(void)。void Delay(void)。void InitSystem(void){ TMOD=0x20。 /* T1工作于方式2*/ TH1=0xfd。 /* 通信速率2400bps*/ TL1=0xfd。 PCON=0x00。 /* SMOD=0*/ SCON=0x50。 /* 允許接收*/ ES=0。 /* 開串口中斷*/ ET1=0。 TR1=1。 /* 啟動定時器1*/ RI=0。 TI=0。 }void Delay() /*延時子程序*/ { int i。 for(i=0。i10000。i++)。 }void main(void) { InitSystem()。 while(1) { Delay()。 SBUF=jiasudu。 while(!TI)。 TI=0。 CollectData()。 //測量數(shù)據(jù) } }從機程序如下：includedefine uchar unsigned charuchar jiasudu。void InitSystem(void)。void Display(void)。void InitSystem(void) /*系統(tǒng)初始化程序*/{ TMOD=0x20。 /* T1工作于方式2*/ TH1=0xfd。 /* 通信速率2400bps*/ TL1=0xfd。 PCON=0x00。 /* SMOD=0*/ SCON=0x50。 /* 允許接收*/ EA=1。 ES=1。 /* 開串口中斷*/ ET1=0。 TR1=1。 /* 啟動定時器1*/ RI=0。 TI=0。 }void Comm(void) interrupt 4 using 0 /*串行中斷服務(wù)程序*/ { jiasudu=SBUF。 /* 保存數(shù)據(jù)*/ RI=0。 /*清中斷標(biāo)志*/ }void main(void) { InitSystem()。 while(1) { Display()。//顯示 } }5結(jié)論（1）系統(tǒng)的特點汽車測速系統(tǒng)，采用單片機，霍爾元件來實現(xiàn)。本系統(tǒng)從功能上來說，比較完備。測速傳感器檢測電機的實時速度，通過顯示屏顯示出來。當(dāng)電機停止時，主機通過加速度傳感器檢測加速度信息，并將加速度信息傳給從機，當(dāng)加速度大于設(shè)定值時，從機控制報警模塊發(fā)出報警音，防止車輛被盜。（2）系統(tǒng)的不足和改進(jìn)本系統(tǒng)基本上滿足了一般性汽車的測速及報警。但由于時間倉促，本系統(tǒng)還存在一些不足之處，未能做出實物，只能模擬仿真；很多都是理想狀況，實際操作可能還會遇到更多難題及困難；改進(jìn)的話，需查閱更多有關(guān)方面資料，進(jìn)行多方面研究考慮，另外做實物還需要把經(jīng)過準(zhǔn)確測量的電源電壓加入電路，且不接入信號源信號。電源接通后，首先觀察有無異?，F(xiàn)象，包括有無冒煙，異常氣味。觸摸元件是否發(fā)燙，電源是否短路等。雖然，畢業(yè)設(shè)計只有短暫的幾個月，但卻使我充分認(rèn)識到自身還存在很多不足的地方，還需要不斷的努力來充實自己、完善自己，只有這樣才能學(xué)無止境，以求得更大的發(fā)展。致謝畢業(yè)設(shè)計是對我們知識運用能力的一次全面的考核，也是對我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練，培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識獨立地分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。本次設(shè)計能夠順利完成，首先我要感謝我的母校，是她為我們提供了學(xué)習(xí)知識的土壤，使我們在這里茁壯成長。時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已