【文章內容簡介】 輻射角 [15]。如圖 12 所示為幾種常見的超聲傳感器的輻射特性示意圖。11圖 12 超聲波傳感器輻射特性示意圖分析上述結果不難看出,超聲波傳感器的最大工作壓力水平和最高的靈敏度范圍 40 khz。 測距分析超 聲 波 發(fā) 射 器 向 某 一 方 向 發(fā) 射 超 聲 波 ， 在 發(fā) 射 時 刻 的 同 時 開 始 計 時 ， 超 聲 波 在 空氣 中 傳 播 ， 途 中 碰 到 障 礙 物 就 立 即 返 回 來 ， 超 聲 波 接 收 器 收 到 反 射 波 就 立 即 停 止 計 時 。超 聲 波 在 空 氣 中 的 傳 播 速 度 為 340m/s， 根 據(jù) 計 時 器 記 錄 的 時 間 t， 就 可 以 計 算 出 發(fā)射 點 距 障 礙 物 的 距 離 (s)， 即 ： s=340t/2最常用的超聲測距的方法是回聲探測法，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時計數(shù)器開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來，超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間 t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物面的距離 s，即：s=340t/2。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V 與溫度有關。在使用時，如果傳播介質溫度變化不大，則可近似認為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。如果對測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒▽y量結果加以數(shù)值校正。聲速確定后，我們只要測得超聲波從汽車中發(fā)射出去到被障礙物反射到達汽車中的時間，即可求得距離。這就是超聲波測距儀的基本原理。如圖 13 所示：12 tA超聲波發(fā)射 障礙物 S H θ超聲波接收圖 13 超聲波的測距原理 ?cosSH? （31）)(Lartg （32）式中:L兩個探頭之間一半的距離.又了解超聲波的傳播距離為: vtS?2 ( 33)式中:v—超聲波在空氣中的傳播速度。 t—超聲波從汽車發(fā)射出波到汽車又接收到波所需要的時間.將（3—2） 、 （3—3）代入（31）中得： ]cos[21HLartgvt? ( 34)式中超聲波在空氣中的傳播速度 v 在溫度不變的情況下就是一個常數(shù)(比如在常溫 T=30度時,V=349m/s)。當需要測量的距離 H 大于 L 時,則(3—4)變?yōu)? t21? ( 35) 所以,只需要測量出超聲波往返的時間 t,就可以得出汽車到障礙物的距離 H. 時鐘電路的設計分別在 XTAL1 和 XTAL2 反向放大器的輸入和輸出。振蕩器的配置是在反向放大器的基礎上實施的。陶瓷諧振器可以使用。如果一個外部時鐘源驅動,XTAL2 不應該滿足。因為機器周期期間,由 6 個周,每個周的 2 個振蕩周期,由此一個機器的振蕩周期是 1213個振蕩周期,假如石英晶體外部的振蕩期的頻率是 12 兆赫茲,一個振蕩周期 1/12us,由此得出機器的振蕩周期是 1。如圖 14 所示為時鐘電路。 CX2MHZTAL圖 14 時鐘電路圖 復位電路的設計自動上電復位與外部手動復位是通常的重置方法,時鐘電路的單片機在以后的工作中,在高端重置繼續(xù)給 2 個機器周期通?？梢酝瓿蓮臀徊僮?。例如,使用晶體振蕩器頻率 12 mhz,然后復位信號持續(xù)時間不應少于 2 人。這個設計用于自動復位電路。復位電路如圖 15 所示：圖 15 復位電路圖 聲音報警電路的設計14B1蜂 鳴 器Q580VCGND+R32KP圖 16 聲音報警電路圖如下圖所示，用一個 Speaker 和三極管、電阻接到單片機的 P13 引腳上，構成聲音報警電路，如圖 16 示為聲音報警電路。 顯示模塊 顯示接口電路是在顯示模塊基礎上的，如圖 17 所示 E4H69FA7S圖 17 數(shù)碼管電路154 系統(tǒng)軟件的結構設計軟件設計的主要思路是由預設、發(fā)射、接收、顯示、聲音報警等五個模塊為前提下組成的五個獨立模塊。在主程序中有一個鍵控循環(huán)模式,在我們按下控制的按鈕時，在一定的時間內,這五個獨立模塊中的每個模塊會反過來實現(xiàn)調用預置子程序、子程序、子例程接收子程序,這五個獨立模塊可以根據(jù)結果分析測量結果。當測量距離小于我們設定的安全距離時，會又蜂鳴器來發(fā)出聲音來報警。 軟件設計思路我們把系統(tǒng)的主程序作為第一個系統(tǒng)初始化,我們把定時器設置為 16 位的定時計數(shù)器為 T0 模式。一般我們把中斷程序 EA 作為顯示端口 P0 和 P20。然后我們以發(fā)送一個超聲波作為基礎調用系統(tǒng)的子程序,我們?yōu)榱吮苊獬暡òl(fā)射器與接收的波直接傳輸而造成干擾,造成延遲約 毫秒的干擾，在外部中斷的時候我們接收返回的超聲波信號。超聲波防撞系統(tǒng)的電路設計是以超聲波接收的中斷程序和顯示子程序為基礎的。我們了解 C語言程序可以實現(xiàn)許多困難的算法,我們知道匯編語言的運行效率比較高可以較精確地計算時間,和超聲波測距的程序的更加復雜的算法,我們要求匯編語言對計算程序的運行時間比較精確。所以，我們的控制程序必須用 C 語言和匯編語言。 超聲波汽車防撞電路的算法設計 超聲波測距的基本思路就是記住汽車發(fā)出超聲波的某一時刻,當汽車發(fā)出的超聲波遇到前方的障礙物，在被前方障礙物反射回來的波,然后汽車接收到前方障礙物反射回來的波。所以我們就可以計算出超聲波信號從發(fā)射到被反射回來的時間,然后我們就可以計算出汽車與前方障礙物的距離。距離的計算公式:d=s/2=(ct)/2這里的 D 是汽車與障礙物的距離,t 是超聲波從開始發(fā)射到與到障礙物然后在被障16礙物反射回來到汽車中的時間。當開始在發(fā)射超聲波的時候我們就就啟動 T0 定時器芯片,然后我們就用定時器的功能來記錄超聲波從開始發(fā)射到被反射回來的時間。當我們收到被障礙物反射回來的超聲波,接收電路就是產(chǎn)生一個負面的跳,就會產(chǎn)生一個中斷信號的請求 INT0 或 INT1 終端, 單片機外部中斷請求,外部中斷服務子程序的實現(xiàn),根據(jù)時間的差異,去計算汽車到障礙物的距離。 主程序流程圖 我們把軟件分為兩部分，分別是主程序和中斷服務程序。如圖 1119 所示。我們再在完成控制程序初始化的情況下，我們每個超聲波的發(fā)射和和接收的序列。我們在玩成超聲波交替?zhèn)鬏敃r中斷服務子子程序的三個方向,主要就是外部的讀取中斷服務子程序、計算距離、結果輸出的時間等。程序流程圖圖 17 YYN N主程序入口系統(tǒng)初始化T1 定時時間到？I/O 口 T0,T1 初始化=0 開始發(fā)射，啟動T0,T1，開外中斷 0，T0,T1 溢出允許T0 定時時間到？有中斷信號？調用中斷子程序調用顯示子程序等待調用 T0 定時溢出中斷子程序NYN 17圖 17 程序流程圖圖 18 顯示報警子程序流程圖外中斷服務子程序關中斷，停止發(fā)射讀 T0 值計算距離重裝 T0返回YNNNYY顯示服務子程序讀取距離小于 1 米?1 X2大于 2 米?顯示危險距離，并用紅色 LED 燈指示 蜂鳴器報警保持距離，黃色LED 燈指示返回返回播放距離并顯示顯示安全距離并用綠色 LED 燈指示返回返回18 圖 19 中斷服務子程序流程圖超聲波測距有七個工作步驟，具不步驟如下：（1） 在單片機控制 NE555 的基礎上來產(chǎn)生 40 千赫茲脈沖信號；（2） 超聲波發(fā)射換能器在脈沖信號通過的前提下發(fā)出超聲波；（3） 計時是在單片機發(fā)送脈沖時刻開始的；（4） 超聲波換能器接收到超聲波遇到障礙物被反射回來的波；（5） 在 T0 口的基礎上開始讀取數(shù)值；（6） 開始計算數(shù)據(jù)；（7） 最后報警顯示。由于我們使用的晶體振蕩器是 12MHZ，所以其中一個計數(shù)器的號碼是 1,當主程序檢測到汽車接收到被障礙物反射回來的波的時候 [16],計數(shù)器 T0 數(shù)量(即超聲波的時候來回)由式(2)可以計算出測量對象和測量儀器的距離之間的距離,音速設計需要在 20 C 為 344米/秒:D =(c * t)/ 2 = 172 t0/10000cm 其中,T0 的計算計數(shù)器 T0 的價值。 距離測量結果將在十進制 BCD 碼方法液晶約 秒,然后我們就重復測量超聲波脈沖的過程。我們?yōu)榱朔奖愠绦蚪Y構簡單、容易計算距離,我們用語言來寫。超聲波發(fā)生子例程的影響通過脈沖信號傳輸控制芯片 555 超聲波發(fā)射器 口(約 40 khz 的頻率方波)不一定是責任比例是 50%,脈沖寬度是 12,時間計數(shù)器 T0 開放。因為超聲波的子程序比較簡單,但是我們對它的運行精度要求交比較高所以我們用匯編語言來編程。 (1)在系統(tǒng)外部中斷的時候用 INT0 檢測呼應,致使它的工作在下降到沿觸發(fā)模式(IT0 = 1)。當汽車檢測到超聲波反射回來的波的信號，由此系統(tǒng)開始觸發(fā)并進入中斷，此時我們應該停止發(fā)射超聲波,停止計時器 T0,讀 T1 中斷服務程序價值,計算出測量結果。 (2)使用 T0 定時器,同時定時器 T1 超聲波發(fā)射。假設我們在一段時間內還是沒有收19到被障礙物發(fā)射回來的波的信號,然后我們就輸入 T1 致使程序中斷服務,我們開始進行新一輪的測試了。與 T0,最長時間是 65 ms, * 324/2 = 米的最大距離可以在理想的情況下。實際情況不需要測量距離或系統(tǒng)很難檢測到目前為止被認為是迄今為止。但為了方便計算,初始值為 0。 5 調試本設計到四個的模塊,本設計就是由超聲波測距模塊、單片機模塊、顯示和報警四個模塊組成的,所以會很難調試的,設計更多的不確定因素,所以當調試模塊用調試方法,就差不多消除了模塊的干擾了。在我們安裝電路后,我們首先不應該急于功率測試,但是我們必須要做好下面檢查的之前的調試工作。檢查連接:總是連接錯誤(即連接的一端是正確的,另一端是與減少錯誤),(稱為行氣動安裝),然后(在電路是完全不必要的,比如連接錯誤連接)。檢查接線圖可以直接控制電路原理,但如果電路布線,可以組件(如運算放大器、三極管)為中心,為了檢查檢察官對行針,這樣不僅可以找出故障或更少的一條線,但也容易找到其他的線路。我們?yōu)榱吮ＷC它的連接,所以在檢查線的時候，也要用萬用表來檢查線路電阻連接設備的配置文件,和最好的測量,它可以檢測一些“隱藏”。檢查安裝的組件:檢查檢查的關鍵組件,集成運算放大器、一個三極管,二極管,電解電容器如鉛和極性或錯誤,和外引線短,但也檢查是否可靠焊接組件。應該指出,在焊接之前,有必要測試組件,確保組件可以正常工作,調試,以避免不必要的麻煩 [17]。我們也要檢查公共的接地端和電源的輸入端，電路接通電源之前,還需要萬用表之間是否短路電源輸入和檢查,如果有任何進一步檢查的原因。上面的檢查和確認,完成后在調試之前,但這應注意積極的力量,消極無法逆轉。調好的超聲波發(fā)射電路,芯片使沒有控制,電力系統(tǒng)工作,觀察 NE555 芯片使用示波器3 英尺。如果輸出波形不滿足要求,按規(guī)定 R9 機型和 R10 調節(jié)輸出波形,我們需求周期的方是波 40 千赫茲20我們要保證調整好發(fā)射電路和接收電路。在超聲波接收探頭沒有收到信號,觀察兩個銷示波器,40 khz 的最大干擾電壓波形測量正弦波,20 mv 的振幅。在超聲波接收探頭信號,首先測量信號放大器電路放大器輸出 5 v 正弦波振幅,但兩級輸出無論接收探頭接收到信號,持續(xù)高水平的 11 v 的輸出。檢查 NE555 放大的電路參數(shù)太大,自激振蕩的形成,所以原始的放大 100 * 100 100 * 10[18]。因為超聲波有些部分是比較復雜的,尤其是相關傳感器,被天氣和溫度相對較大,內部控制電路干擾是困難的,所以我選擇了另一塊擴展板的這部分電路,和電感隔離每個部分的干擾。我考慮到這個設計只是一個學習的過程，所以我們沒必要要求性能那么高,因此,電池供電的這種方式,當距離很容易受到地面漫反射干擾的影響,所以獲得抵抗得不到太小,所以靈敏度會受到影響,但是經(jīng)過幾次調試,我們把測試精度基本上能控制在 1 厘米左右的范圍。 軟件調試 匯編匯編語言就是一種在機器指令的基礎上的文本代表記憶的符號語言,就是一種很接近機器代碼的語言。的主要優(yōu)勢資源少,程序和效率高。但不同的 CPU,匯編語言可能不同,所以它不容易移植 [19]。當前廣泛使用的 RISC 體系結構的 8 位單片機,ROM、RAM、堆棧的內部資源是有限的,如果使用 C 語言,C 語言編譯器,將成為很多機器代碼,非常容易出空間不夠信號溢出等一些問題。但是很難保證一些制造商給我們提供單片機的編譯器。匯編語言本質就是每一條指令對應一個相應機器碼,每一步的實施的行為是非常明確的。因為我們用很少的資源用于單片機的開發(fā),所以我們建議要使用匯編語言。C 語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多