【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 超聲波測(cè)距電路超聲波測(cè)距模塊HCSR04可提供2cm400cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)高到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路?；竟ぷ髟硪约肮ぷ鞑襟E：(1)采用IO口TRIG觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)。(2)模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；(3)有信號(hào)返回，通過IO口ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S)/2。超聲波測(cè)距模塊HCSR04實(shí)物如圖35所示，，超聲波模塊原理如圖37所示。圖35超聲波測(cè)距模塊HCSR04實(shí)物圖 圖36超聲波測(cè)距模塊HCSR04規(guī)格圖表32超聲波模塊HCSR04的電氣參數(shù) 電氣參數(shù)HCSR04超聲波模塊工作電壓DC 5 V工作電流15mA工作頻率40Hz最遠(yuǎn)射程4m最近射程2cm測(cè)量角度15 度輸入觸發(fā)信號(hào)10uS 的 TTL 脈沖輸出回響信號(hào)輸出 TTL 電平信號(hào)，與射程成比例規(guī)格尺寸45*20*15mm圖37 超聲波模塊HCSR04原理圖 顯示器LCD1602 液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)本系統(tǒng)的顯示器選擇液晶顯示器LCD1602，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用LCD1602晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：① 其顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器的每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持特有的色彩和亮度，恒定發(fā)光，而其不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷地刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器的畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。② 數(shù)字式的接口 此液晶顯示器的接口都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口連接更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。③ 其體積小、重量輕 此液晶顯示器是通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。④ 功耗較低 相對(duì)而言，此液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 液晶顯示器的原理液晶顯示器的顯示原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有了電就有了顯示，這樣即可以顯示出圖形也可以顯示文字。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路可直接驅(qū)動(dòng)、容易實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，其目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示器的分類方法有很多種，通常可按它的顯示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示。如果根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來(lái)分，則可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種。點(diǎn)陣圖形式液晶由MN個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為5……右邊為6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個(gè)完整漢字。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖38所示。圖38 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖 LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖39所示。圖39 1602LCD尺寸圖 LCD1602主要參數(shù)以及引腳功能1．1602 LCD主要參數(shù)：顯示容量:162個(gè)字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm2．LCD1602引腳功能說明LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表33所示。表33 引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。3． LCD1602內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表34所示。表34 控制命令表序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 數(shù)字溫度計(jì)DS18B20 本設(shè)計(jì)采用的是雙溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，溫度芯片1是收集當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的溫度，即車外溫度，其采集的數(shù)據(jù)是為了矯正溫度對(duì)超聲波速度的影響而造成的誤差。溫度芯片2是附加設(shè)計(jì)，其主要功能是測(cè)量車內(nèi)的溫度，讓駕駛員更好地了解車內(nèi)的溫度狀況。 DS18B20的介紹數(shù)字溫度計(jì)DS18B20提供 9 位溫度讀數(shù),指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出，因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線和地讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供且不需要外部電源，其擁有以下等特性：獨(dú)特的單線接口，只需1個(gè)接口引腳即可通信多點(diǎn)（multidrug）能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化不需要外部元件可用數(shù)據(jù)線供電不需備份電源 測(cè)量范圍從55至+125，增量值為 ， 以 9 位數(shù)字值方式讀出溫度 在 1 秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字 用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置 告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況） 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)類產(chǎn)品，溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)引腳說明如圖310所示：引腳說明GND 地DQ 數(shù)字輸入輸出VDD 可選的 VDDNC 空引腳DNC 不連接 圖310 DS18B20溫度溫度計(jì) 穩(wěn)壓電源電路在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一的能量來(lái)源，穩(wěn)壓電源的主要任務(wù)是將50Hz 的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓和電流，從而滿足負(fù)載的需要，直流穩(wěn)壓電源一般由整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。其電路圖如圖311所示。其中，變壓器將交流電源（220V/50Hz）變換為符合整流電路所需要的交流電壓。交流電壓變換部分主要由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路三部分組成。整流電路是具有但方向?qū)щ娦阅艿恼髌骷瑢⒔涣麟妷赫鞒蓡畏较蛎}動(dòng)的直流電壓；濾波電路濾去單向脈動(dòng)直流電壓中的交流部分，保留直流成分，盡可能供給負(fù)載平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，通過此電路使直流輸出電壓穩(wěn)定。220V交流電通過電源變壓器變換成低壓交流電源，再經(jīng)過橋式整流電路和濾波電容的整理和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和電容濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直接輸出電壓。如311所示的電路為輸出電壓為+5V、。它由電源變壓器，橋式整流電路，濾波電容CC7，防止自激電容CC8和一只固定式三端穩(wěn)壓器LM7805組成。圖311 穩(wěn)壓電路 預(yù)警電路，提供聲響報(bào)警信號(hào)，電路由電阻R1三極管Q蜂鳴器組成，當(dāng)測(cè)量值低于事先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出“滴、滴、滴…..”報(bào)警聲響信號(hào)，測(cè)量值高于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，停止發(fā)出報(bào)警聲響。本次設(shè)計(jì)的設(shè)定參數(shù)是當(dāng)其測(cè)量距離小于1米時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。其電路圖如312所示：312報(bào)警電路設(shè)計(jì)： 本章主要介紹了硬件部分各大模塊的組成及硬件的規(guī)格與參數(shù)。在這里詳細(xì)的說明了每個(gè)模塊的功能，并附有電路圖與實(shí)物圖。在制作過程中先將主要模塊先焊接好，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、LCD顯示模塊、超聲波測(cè)距模塊、溫度測(cè)量模塊。將剩余的模塊位置預(yù)留好，等軟件的初步調(diào)試結(jié)束后再把串口通信模塊與萬(wàn)年歷模塊焊接上做最后的調(diào)試。第四章 硬件與軟件的調(diào)試硬件與軟件的調(diào)試是最后一步也是最重要的一步，應(yīng)為本次設(shè)計(jì)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)不是同一個(gè)人，成功的關(guān)鍵在于兩個(gè)人的設(shè)計(jì)都要無(wú)誤且要匹配。經(jīng)過兩個(gè)人的共同努力最終完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)，其調(diào)試結(jié)果界面如下：41超聲波倒車?yán)走_(dá)的初始界面 鍵盤設(shè)計(jì)了三個(gè)按鍵，從右到左依次是測(cè)距顯示、溫度顯示、萬(wàn)年歷顯示。按下最左邊的按鍵將會(huì)顯示如圖42：42 萬(wàn)年歷顯示 按下中間的按鍵（溫度顯示）顯示如圖4343溫度顯示 最后是距離測(cè)量的顯示，如圖44所示：44距離測(cè)量顯示： 最終結(jié)果還是令人滿意的，達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成了測(cè)量距離及顯示、溫度顯示、萬(wàn)年歷顯示、蜂鳴器報(bào)警、串口通信等。第五章 結(jié) 論這次設(shè)計(jì)的超聲波倒車?yán)走_(dá)基本達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了既定的功能。在設(shè)計(jì)中主要克服了兩大難題，其一，較為復(fù)雜的電路焊接和檢測(cè)。提高了焊接技術(shù)和檢查電路等實(shí)際操作的能力。其二，就是軟件與硬件的調(diào)試，畢竟兩個(gè)人的成果最終完美匹配這比一個(gè)人做要難得多?？傊?，這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)使我更深入的了解了51系列單片機(jī)的工作原理，同時(shí)也提高了對(duì)其的運(yùn)用能力。本次設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試成功，我覺得實(shí)際中用的倒車防裝系統(tǒng)中，為了消除盲區(qū)只要在車后安裝兩對(duì)超聲波傳感器，來(lái)檢測(cè)車后略寬于車的較大范圍的障礙物。如此則會(huì)有很大的實(shí)際可行性。由于本系統(tǒng)采了STC89C52單片機(jī)為主控芯片,添加了附加模塊，充分利用了其豐富的片上資源使得系統(tǒng)功能多樣化，而且使用的外圍芯片減少了，提高了系統(tǒng)的可靠性。不過目前市面上大多數(shù)倒車防撞系統(tǒng)都大多存在誤報(bào)警和不報(bào)警的情況，也就是其可靠性問題，這是倒車防撞關(guān)鍵的性能。此外，系統(tǒng)報(bào)警后采取人工制動(dòng)的方法，而非自動(dòng)剎車，也是怕誤報(bào)警后的自動(dòng)剎車帶來(lái)的負(fù)面影響。因此下一步的研究應(yīng)放在怎樣通過收集不同的探測(cè)信號(hào)建立信息庫(kù)，然后正確判斷超聲波所探測(cè)到的不同情況，以做出盡可能正確的反應(yīng)，完成非手動(dòng)且安全可靠的自動(dòng)剎車，實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化防撞。本文提出的超聲波倒車?yán)走_(dá)的設(shè)