【文章內(nèi)容簡介】 跳不出來，從而使裝置不能再正常工作。這時就需要復位來重新啟動。固系統(tǒng)的復位電路是十分重要的要保證其精確、可靠的工作。要想使系統(tǒng)能可靠的復位，只要 RST 端保持高電平就可以讓單片機處于循環(huán)復位中。 時鐘電路 每塊核心單片機都必須帶有一個時鐘電路，它是用來給單片機內(nèi)部提供正常工作的一個時間基準。如圖 9 所示的時鐘電路是由兩個起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振作用的電容器與一個 12MHz 的晶體振蕩器組成的。這里選用的是以內(nèi)部振蕩方式得到時鐘信號的電路。圖 9 時鐘電路圖3 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)針對上述介紹的系統(tǒng)硬件基本框架，接下來輔助以軟件方面的實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的目標主要是增進系統(tǒng)功能的實現(xiàn)以及在數(shù)據(jù)處理方面的應用，這里在倒車系統(tǒng)中裝配了四路測距通道，分別把傳感器安裝在車尾的左、左中、右中、右四個方位，這樣能夠比較精確的測得車尾與障礙物的實際距離。軟件實現(xiàn)上對這四路測距通道采用分時工作的方式，就是以從左到右的順序循環(huán)發(fā)射與接收超聲波進行測距。整個軟件系統(tǒng)在編程方面采用匯編語言及 C 語言，這里利用了匯編語言具有較高的效率及易精細計算時間的優(yōu)點與 C 語言在計算方面的簡便。在上述兩種語言作為編程的基礎上系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，這種設計方式比較有利于后續(xù)的改動，也有利于讀者的理解。其主要包含有主程序、溫度采集程序及顯示報警程序。主程序要完成的是系統(tǒng)初始化的工作，中斷程序包括定時中斷服務子程序與外部中斷服務子程序，前者的任務是合理、有序的分配四路測距系統(tǒng)超聲波的收發(fā)，而后者是完成對超聲波傳播時間的讀取及計算，最后將所得結(jié)果輸出。顯示報警電路是用來產(chǎn)生能給駕駛員直觀提示的電路。 主程序主程序流程圖如圖 10 所示所要的任務是要對系統(tǒng)進行各種操作初始化的。它是一個單片機程序的主體，統(tǒng)領著單片機整個程序的有效運行，在這個過程中主程序可以不斷的調(diào)用子程序與中斷服務程序，既一個初始化、調(diào)用、等待響應的過程。NYYN單片機初始化開始發(fā)射超聲波定時器開始計時停止計時定時器初始化結(jié)束計算距離檢測是否有回波四路是否檢測完YNLCD 顯示距離小于 100cm蜂鳴報警圖 10 主程序流程圖 脈沖的產(chǎn)生及發(fā)送脈沖的產(chǎn)生是這個超聲波測距系統(tǒng)的首要步驟，當然在這之前先要運行主程序中的初始化部分程序，也就是對定時/計數(shù)器 T0 進行初始化，選 MM0 分別為 0 和 1 的工作方式 1 的定時模式，在初始化程序中寫入初始程序 TMOD=0x11。接著通過 端口發(fā)送頻率大約為 40kHz 的方波來作為超聲波的脈沖信號，與此同時啟動計數(shù)器 T0 進行計時。脈沖的產(chǎn)生程序較簡單，而且又要求運行準確，固可以直接采用匯編語言進行編程，以獲得超聲波傳播經(jīng)過的時間，流程圖如圖 11 所示。中斷入口定時器 0 初始化定時器 1 清零送出高電平延時子程序電平拉低啟動定時器 1返回圖 11 超聲波發(fā)送子程序流程圖 DS18B20 溫度采集程序溫度采集在軟件方面的實現(xiàn)較為簡單，其流程圖如圖 12 所示。初始化字節(jié)寫入子程序字節(jié)讀出子程序讀溫度子程序返回圖 12 溫度采集流程圖DS18B20 的工作方式是先對其初始化，接著執(zhí)行存儲器的操作指令，最后進行數(shù)據(jù)的傳輸。 LCD 顯示程序LCD 顯示塊的運行程序流程圖如圖 13 所示，包括 LCD 的初始化、檢查忙碌狀態(tài)、寫指令與數(shù)據(jù)函數(shù)、接著就是 LCD 的顯示操作了。由于液晶顯示器是一種運行速度較為慢的零件，固在對其執(zhí)行每一條指令時必須附帶的先對其進行查忙操作，若檢測到的是低電平信號則表示 LCD 顯示器此時不忙，否則寫入的任何指令都將被其視為無效。初始化LCD 忙狀態(tài)檢測寫指令函數(shù)寫數(shù)據(jù)函數(shù)LCD 顯示返回圖 13 LCD 顯示程序流程圖在編寫這塊程序的時候，是將通過計算所得的各個距離結(jié)果保存到一個數(shù)組中，接著讀取需要的數(shù)據(jù)傳送到 LCD 顯示屏中呈現(xiàn)給駕駛員，以便駕駛員能直觀的對倒車情形進行準確的判斷。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及距離計算通過上面對溫度采集與 LCD 顯示的介紹可知，這兩種顯示方式都是只接受 BCD 碼的，所以有必要設計一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，以便直接的讀取顯示，圖 14 實現(xiàn)的就是數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。首先從單片機中讀取進數(shù)據(jù)，接著進行補碼與原碼的轉(zhuǎn)化，最后就是把數(shù)據(jù)寫入顯示數(shù)組 num[ ]中。開始讀取數(shù)據(jù)補碼、原碼轉(zhuǎn)化子程序數(shù)據(jù)寫入顯示數(shù)組返回圖 14 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序流程圖由于距離是不能直接測得的，它與溫度有關，需要通過相應公式的計算才能間接的獲得，所以有必要設計一個計算最終距離的程序如圖 15 所示，其中包括溫度與時間數(shù)據(jù)的讀取以及結(jié)合溫度與速度的關系再加上讀進的時間值來進行距離的計算。開始讀取速度值計算時間值計算距離值返回圖 15 距離計算流程圖 蜂鳴報警程序倒車系統(tǒng)中的報警是根據(jù)測得的實際距離與設定警戒值之間的比較，在警戒值內(nèi)的距離將激發(fā)報警程序，其流程圖如圖 16 所示，程序中主要包括報警與延時兩個部分。YN開始讀取距離值LCD 顯示 距離小于 100cm蜂鳴報警結(jié)束圖 16 報警流程圖 4 基于 PROTEUS 的軟件仿真Proteus 是一款功能強大的軟件，尤其是單片機系統(tǒng)的仿真，在設計的開發(fā)初期，用 Proteus 來仿真，以便驗證設計的可行性，并對設計的準確性做出分析。首先是要在 Proteus 上繪制出準備作為仿真實驗的電路原理圖其如圖 17 所示。用 Proteus 繪制好電路圖后導入程序文件（用 Keil 編譯過后的 HEX 文件） ，然后就可以執(zhí)行仿真，在仿真的時候 檢測到高電平即為返回信號獲得，由于在軟件中沒有 CX20226 模型，所以 懸空，則程序開始就認為返回信號獲得了，所以顯示了一個最小測量值 0118mm，而溫度為 26176。C，通過調(diào)節(jié) DS18B20 模型的溫度可以測試顯示溫度是否正確，從圖中可以看出顯示的溫度就是 DS18B20的預設溫度值。下面我們再來看看 口是否有發(fā)射信號的產(chǎn)生。由于是頻率比較高的信號（40KHz） ，所以不能通過二極管來觀察到，所以在仿真的時候 一直顯示的是低電平狀態(tài)，這時必須用示波器來查看，如圖：圖 17 Proteus 仿真原理圖圖 18 仿真結(jié)果圖 從圖 18 的仿真結(jié)果圖可以看出， 口輸出了信號，由于軟件是間隔 60ms 發(fā)送一次 40KHz 的信號，所以可以看到這樣的尖脈沖信號產(chǎn)生。軟件仿真的成功說明本設計達到了初步的要求。5 系統(tǒng)誤差分析及改進 溫度對超聲波聲速的影響每一種聲波在介質(zhì)中傳播時其速度都與溫度有關 [6]，超聲波也不例外。表 3 列出了超聲波在多種不同溫度下的速度。表 3 溫度與聲速的關系溫度(℃) －30 －20 －10 0 10 20 30 100聲速(米／秒) 313 319 325 323 338 344 349 386在一般狀況下，如果實際的溫度變化不是很大，那么可以認為聲速是一個基本上不變的值，用于計算時取為 346 m/s。而如果在應用中對精度的要求高，則可以嘗試軟硬件兩個方面的改進辦法，其中硬件方面可以增加一個補償電路，軟件方面可以通過改進算法來加以校正。其中空氣中聲速與溫度的關系如下： T????聲速確定完，接著只要配合以超聲波于空氣中的往返時間，根據(jù)公式： s/(.)t?即可得障礙物與車尾的距離。 超聲波反射角的影響系統(tǒng)測距采用的是渡越時間法，其工作方式是從發(fā)射傳感器中發(fā)射出超聲波經(jīng)障礙物放射后由接收傳感器獲得信號，其原理如圖 19 所示。圖 19 超聲波測距原理為了進一步的改善倒車系統(tǒng)的測量精度，于是將增加反射角引起的距離誤差 [7]，如圖根據(jù)公式 2s=lh?可得更為準確的距離值。 系統(tǒng)的改進鑒于所學知識的局限及時間方面等的原因，下面將對設計存在的一些缺點進行簡單的改進說明。（1）在超聲波發(fā)射的波形方面，設計采用的是方波，由于方波是一種高次諧波占量比較大的電壓波形，它將影響精確的鑒相，同時會增加發(fā)射波與接收的回波的諧波失真。所以可以考慮在后期設計中將方波用正弦波來取代。（2）大多數(shù)的硬件設備在如今的生活中都免不了受到一些外界的干擾，更不用說汽車這種完成暴露于外界交通工具。所以進行系統(tǒng)設計時理所當然的的會想到使用一些抗干擾的措施。現(xiàn)在比較常見的硬件抗干擾措施有隔離技術、接地的抗干擾處理以及元件的合理布局 [8]。比如，前面介紹的探頭就有金屬作為外殼來降低其抗干擾的程度。同樣在此系統(tǒng)的其他設計方面也要考慮到受干擾的程度及使用什么方法對系統(tǒng)進行優(yōu)化，在最大程度上減少整個系統(tǒng)的最后測量誤差。（3）由于超聲波在發(fā)出、反射到被傳感器接收其振幅會有很大的衰減，并且會呈現(xiàn)出指數(shù)規(guī)律。針對這種情況可以在超聲波接收回路中增加一個增益調(diào)節(jié)電路與一個自動增益反饋控制環(huán)節(jié) [9]。增益調(diào)節(jié)的作用是使信號的放大倍數(shù)隨著測量距離的增加同樣呈指數(shù)規(guī)律增加，這樣可以抵消接收到的波形振幅值的變化，而加上自動增益反饋控制環(huán)節(jié)能讓接收到的回波更加穩(wěn)定。6 結(jié)論系統(tǒng)是以單片機 AT89C52 為核心芯片，輔助以硬件電路與軟件編程實現(xiàn)的一個可以用于對精度要求不是很高的汽車上。倒車系統(tǒng)可以對一定范圍內(nèi)的距離在理論上實現(xiàn)測距的任務，但是由于現(xiàn)實條件的制約，系統(tǒng)并沒有達到最為理想的倒車測距系統(tǒng)的要求，存在著一定的缺陷，還有改進的空間。說實話對于那些稍微高檔點的汽車，現(xiàn)在使用的倒車系統(tǒng)都是配備了整合影音的系統(tǒng)，不僅能夠報距，而且可以全方位的顯示汽車周圍的環(huán)境，不過這種倒車系統(tǒng)一般都具有昂貴的身價。此次設計著重于講解了倒車系統(tǒng)的基本原理，并且可以據(jù)此生產(chǎn)出價格低廉的實物，具有較高的實用性。結(jié)束語：通過此次汽車倒車系統(tǒng)的設計，不僅鞏固了本科期間所學的理論知識，同時也加強了把理論知識付諸于解決實際問題的能力。通過對課題的全方位理解，加之在細節(jié)方面的慎重考慮，思維與動手能力得到了前所未有的鍛煉，并且豐富了這方面的經(jīng)驗知識，對以后的工作有一定的幫助，相信這樣的結(jié)果已經(jīng)達到了學校設定畢業(yè)設計的目的。這次的畢業(yè)設計單從題目上看雖然感覺不是特別難，但是整個設計過程其實是相當復雜的，不用說這次設計當中用到了很多從未學過的知識需要自己上網(wǎng)查資料，就那對某塊的設計方案的抉擇已經(jīng)夠讓人頭疼的了，還有各種芯片的特點，各種設備的選用標準及適用條件。在設計中遇到的那些溝溝坎坎的都不是很可怕，可怕的是連戰(zhàn)勝它的想法都沒有，相信自己只要堅定信心，刻苦專研，就會有解決問題的辦法。雖然設計的內(nèi)容在很多方面都存在改進的地方，但伴隨著自己在專業(yè)知識方面的不斷鞏固加強，在不久的將來或許會得以解決，即使那時候可能不會在為設計的完善工作做實際性的修改。但至少立足于此，學到了很多，這才是最重要的。致謝：此次畢業(yè)設計，首先要感謝陳老師，因為做這個畢業(yè)設計的時候由于考研等各方面的原因時間本來就不是很多，所以很多時候在提交一些前期材料的時候總是有所推遲，給老師的總體工作進度造成了不可避免的影響，但就這樣老師也還是在設計中對詢問的問題給予了悉心的指導。當然也要感謝同一組做設計的同學，他們在畢業(yè)設