【文章內(nèi)容簡介】 片機進行動態(tài)顯示，動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字型碼和相應的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。、b、c、d、e、f、g、h。、從而達到動態(tài)顯示的目的。顯示電路采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管,位碼用9012驅(qū)動。 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的I/O口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來進行放大電流。 聲音報警電路 鍵盤模塊設計本按鍵模塊使用的是多位獨立按鍵，按鍵一端接IO口，一端接地，由于單片機的IO口都有內(nèi)部上拉，因此當按鍵沒有按下的時候，IO檢測到的時候高電平，當按鍵按下的時候，相當于IO短接地，因此這時候單片機檢測到的電平為低電平，通過檢測不同時刻的IO口狀態(tài)就可以判斷按下的是哪個按鍵。 鍵盤模塊電路圖 電源設計 出于實際應用的考慮，可以同時滿足實用性和經(jīng)濟因素的考慮。當電源接通時，二極管發(fā)光，表示系統(tǒng)正在工作。開關控制采用自鎖開關，圖中P2為電源盒接口或USB輸入的接口，SW1為電源開關，用來接通電源或斷開電源。 電源接口電路第5章 系統(tǒng)的軟件設計本設計采用的是模塊化的思路來進行設計和編寫程序，程序主要由系統(tǒng)主程序和中斷程序構成。主程序完成單片機的初始化，超聲波的發(fā)射和接收、計算超聲波發(fā)射點與障礙物之間的距離、數(shù)碼管顯示和蜂鳴器報警等。系統(tǒng)程序設計的主要的功能是發(fā)射超聲波、接受超聲波、計算測量距離、蜂鳴器報警和數(shù)碼管顯示。 系統(tǒng)的主程序設計 超聲波測距系統(tǒng)的控制核心是單片機，軟件主要完成測量過程控制、精確計時、數(shù)據(jù)計算及結果處理等功能。主程序?qū)φ麄€單片機系統(tǒng)進行初始化后，由單片機的IO口TRIG觸發(fā)測距，給測距模塊輸入端最少10us的高電平信號，模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回，同時將定時器T0啟動。有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間，同時系統(tǒng)進入中斷服務程序。然后調(diào)用距離計算的子程序，再根據(jù)定時器T0記錄的時間計算出所需要測量的距離，然后再調(diào)用顯示子程序，再將測出的距離以十進制的形式送到數(shù)碼管顯示，同時調(diào)用聲音處理程序來控制蜂鳴器進行報警。，完成后續(xù)的工作，假如標志位清零則說明接收到了回波信號，那么主程序就返回到初始端重新將回波接收標志位置位并且在單片機的TRIG端口上發(fā)送10us的高電平信號到超聲波發(fā)射電路，就這樣，連續(xù)不斷地運行，循環(huán)不斷地工作用來實現(xiàn)測距。在進行超聲波測距時，實際上測距就是記錄從超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波信號開始到接收到信號的聲波的往返時間差，然后通過數(shù)據(jù)計算出距離。其中，N為計數(shù)器的值，聲速的值取為340m/s綜合以上的分析可得到系統(tǒng)主程序流程圖。開始開始單片機初始化初始化定時器T0發(fā)射超聲波 檢測是否有回波 NO NO 開啟定時器 YES 讀取計數(shù)值計算距離蜂鳴報警LED數(shù)碼管顯示 標志位清零 主程序工作流程圖 中斷處理程序 負責計算車尾與障礙物之間的距離是INT0的中斷程序。根據(jù)前面的對超聲接收電路的分析，在超聲波集成模塊接收到超聲波回波信號后，使系統(tǒng)中斷，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入中斷處理程序。進入中斷處理后，定時器T0就立即被關閉，同時讀取返回的高點平的持續(xù)時間值，并給回波接收標志位清零即成功接收到回波信號。 中斷處理程序流程圖 顯示子程序在顯示數(shù)據(jù)時，為了節(jié)省I/O端口資源，降低功耗，本設計采用動態(tài)顯示的方法。其中P1口是段碼，低電平有效。P3口是位碼，低電平有效。究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的位選端，即可實現(xiàn)數(shù)字的動態(tài)顯示。四個數(shù)碼管的段碼都是P1口的輸出,即四個數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的,為了使其分別顯示不同的數(shù)字,對已處理數(shù)據(jù)查表從高位顯示，經(jīng)過延時再顯示第二位、再經(jīng)過一段延時，依次下去直到最低位，然后循環(huán)。這樣測試結果可通過數(shù)碼管的動態(tài)顯示方法顯示出來。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的。 顯示子程序的流程圖 距離計算子程序在主程序中已經(jīng)介紹了障礙物距離的計算公式為：S=(V*T0)/2=17T0/1000cm（其中T0為計數(shù)器T0的計數(shù)值），由于本次設計使用的是程序語言，所以需要調(diào)用乘法與除法子程序。 距離計算子程序流程超聲波距離計算方法設計原理為超聲波發(fā)生器T在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體（障礙物）后反射回來，回波被超聲波接收器R所接收到。這樣只要計算出從發(fā)射超聲波到接收到超聲波信號所用的時間，就可以利用上述公式計算出超聲波發(fā)生器與被測物體之間的距離。在啟動發(fā)射超聲波脈沖信號的同時啟動內(nèi)部定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射與接收到回波之間的時間。當收到超聲波反射波（回波）時，接收芯片在INT1端輸出一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差T0。第6章 總結和展望 總結 隨著科學技術的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術及產(chǎn)業(yè)領域。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求。 本設計主要是基于STC89C52芯片為核心的超聲波測距儀，并有HCSR04超聲波測距模塊、數(shù)碼管顯示等器件組成，包括單片機系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、單片機復位電路、LED顯示電路和按鍵電路，主要實現(xiàn)車輛超聲波測距并報警功能。設計的最終結果是使超聲波測距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。以數(shù)字的形式顯示測量距離。本文所設計的超聲波測距報警系統(tǒng)，其結構簡單、體積小、抗干擾性能好，若要滿足更高的精度要求，還須進行適當改進。在某些特殊場合的應用中，還要考慮超聲波的人射角、反射角以及超聲波傳播介質(zhì)的密度、表面光滑度等因素。本系統(tǒng)不僅適用于車輛距離報警系統(tǒng)，還適用于水文液位測量，應用范圍較廣。 展望本設計還可以在幾個方面進行修改完善，進而使得本設計的測距儀功能更加完善，諸如：1．因為超聲波探頭的限制，本設計裝置在溫度不同的環(huán)境下測量誤差也不一樣，所以要根據(jù)實際情況對探頭進行合適的更換。2．系統(tǒng)動態(tài)性能不高，當與向障礙物移動速度小的時侯，能夠穩(wěn)定測量并穩(wěn)定顯示，但是如果移動速度太大就會使誤差也逐漸增大。3．本設計中并沒有溫度補償模塊，主要是本設計做為倒車雷達使用對精確的距離要求不高主要是起到警報的作用，所以沒有采用溫度補償模塊進行設計。如果在設計中考慮到溫度補償這個模塊，并添加到設計中去，那么整個系統(tǒng)將會更完善。4．整個設計利用的是超聲波模塊設計，電路簡單，編程容易，完全能實現(xiàn)功能要求。汽車倒車雷達所涉及的學科的內(nèi)容比較多，諸如傳感器、單片機等，現(xiàn)在各個學科還在不斷的發(fā)展之中，相信也將推動這個系統(tǒng)功能的更加完善，并且應用將更為廣泛。 致 謝首先，我要感謝張瑞老師在畢業(yè)設計中對我給予的悉心指導和嚴格要求，在我畢業(yè)論文寫作期間，老師給我提供了各方面知識上的指導和日常生活上的關懷，沒有您這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設計，借此機會，向您表示由衷的感激。接著，我要感謝我的室友給了我很多寶貴的意見。在畢業(yè)設計的短短3個月里，你們給我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠的謝謝你們。感謝山東科技大學，感謝您為我提供了4年大學學習的機會，也許我馬上就要離開，但我永遠不會忘記在這4年中哭過、笑過的回憶。參考文獻[1] Vizimuller. RFdesign Guidesystems,cCrcuits,and Equations [M].Boston：ArtechHouse，1995.[2]Keil Final WorldOnthe 8051[M]. Germany： Gmbh and Keil software，1997.[3] 梁小流，[J].機電工程技術，2011，10(4)：49～51.[4] 唐桃波, 陳玉林. 基于AT89C51的智能無線安防報警器 [J]. 電子設計應用, 2003, 5(6): 49～51.[5] 李全利. 單片機原理及接口技術[M]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2004.[6] 薛均義, 張彥斌. MCS51系列單片微型計算機及其應用[M]. 西安: 西安交通大學出版社, 2005.[7] 徐愛鈞, 彭秀華. 單片機高級語言C51應用程序設計[M]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2006.[8] 康華光. 電子技術基礎（模擬部分）[M]. 北京: 高等教育出版社, 2004.[9]高海生，[M].成都：西南交通大學出版社，1996.[10]張友德，趙志英，、應用與實驗[M].上海：復旦大學出版社，1997.附件1：電氣原理圖PCB圖程序代碼：include //調(diào)用單片機頭文件define uchar unsigned char //無符號字符型 宏定義 變量范圍0~255define uint unsigned int //無符號整型 宏定義 變量范圍0~65535include include //數(shù)碼管段選定義 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar code smg_du[]={0x28,0xee,0x32,0xa2,0xe4,0xa1,0x21,0xea,0x20,0xa0, 0x60,0x25,0x39,0x26,0x31,0x71,0xff}。 //斷碼uchar dis_smg[8] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8}。//數(shù)碼管位選定義sbit smg_we1 = P3^4。 //數(shù)碼管位選定義sbit smg_we2 = P3^5。sbit smg_we3 = P3^6。sbit smg_we4 = P3^7。sbit c_send = P3^2。 //超聲波發(fā)射sbit c_recive = P3^3。 //超聲波接收sbit beep = P2^3。 //蜂鳴器IO口定義uchar smg_i = 3。 //顯示數(shù)碼管的個位數(shù)bit flag_300ms 。long distance。 //距離uint set_d。 //距離uchar flag_csb_juli。 //超聲波超出量程uint flag_time0。 //用來保存定時器0的時候的uchar menu_1。 //菜單設計的變量/***********************1ms延時函數(shù)*****************************/void delay_1ms(uint q){ uint i,j。 for(i=0。iq。i++) for(j=0。j120。j++)。}/***********************處理距離函數(shù)****************************/void smg_display(){ dis_smg[0] = smg_du[distance % 10]。 dis_smg[1] = smg_du[distance / 10 % 10]。 dis_smg[2] = smg_du[distance / 100 % 10] amp。 0xdf。 。 }/******************把數(shù)據(jù)保存到單片機內(nèi)部eeprom中******************/void write_eeprom(){ SectorErase(0x2000)。 byte_write(0x2000, set_d % 256)。 byte_write(0x2001, set_d / 256)。 byte_write(0x2058, a_a)。 }/******************把數(shù)據(jù)從單片機內(nèi)部eeprom中讀出來*****************/void read_eeprom(){ set_d = byte_read(0x2001