【文章內(nèi)容簡介】 任務(wù)，提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，完成系統(tǒng)硬件電路圖的繪制，軟件程序設(shè)計(jì)以及實(shí)物的制作，最后能夠完成測試運(yùn)行。汽車測距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)32 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)該系統(tǒng)由以下功能塊系統(tǒng)主要構(gòu)成：超聲波傳感器 T / R4016，超聲波發(fā)射和接收構(gòu)成一個(gè)收發(fā)器系統(tǒng)；所述主機(jī)系統(tǒng)的中央控制處理器 STC89C52 組合；控制報(bào)警系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)定。主電路系統(tǒng)：電源電路，超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)射電路，超聲波接收器電路，信號放大電路，復(fù)位電路，顯示電路，報(bào)警電路等。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的論證 控制模塊隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)過程中的自動(dòng)控制系統(tǒng)將面臨核心控制元件的選擇難題，對于大多數(shù)的控制任務(wù)。它是否能夠完成單片機(jī)或 PLC程序設(shè)計(jì)，但是最終的選擇是基于實(shí)際工作需要。（1）可編程邏輯控制器(PLC)PLC 發(fā)展的初級階段，主要用于邏輯控制開關(guān)，采用 PLC 技術(shù)及其應(yīng)用的進(jìn)展字段中的擴(kuò)展不僅可以用于開關(guān)控制，可用于模擬和數(shù)字音量控制，數(shù)據(jù)采集和存儲，網(wǎng)絡(luò)和通信?，F(xiàn)在，PLC 已經(jīng)成為在工業(yè)控制的核心部件之一。功能完善，高穩(wěn)定性和較強(qiáng)的抗干擾能力，良好的擴(kuò)展性，維護(hù)方便硬件的主要優(yōu)點(diǎn)，編程簡單。缺點(diǎn)是價(jià)格較高，較大。（2）單片機(jī)單片機(jī)和 PLC 在本質(zhì)上是相同的，其發(fā)展是基于微處理技術(shù)和 PLC 實(shí)際上是建立一個(gè)產(chǎn)品基于單芯片和芯片實(shí)際陳是一個(gè)集成電路，相對體積小，成本低，經(jīng)濟(jì)效益，但采用單芯片實(shí)現(xiàn)主控制板通過軟件的布局，環(huán)境溫度，制版過程中的影響力，穩(wěn)定性和抗干擾性相對較弱。與核心部件，其每一個(gè)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的對照組比較，根據(jù)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)任務(wù)，汽車倒車報(bào)警裝置體積小，便于攜帶，安裝，不占空間的車，顯然是由于大量的 PLC 和不符合設(shè)計(jì)要求，因此設(shè)計(jì)儀器采用 STC89C52 單片機(jī)為核心控制部件。汽車測距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)4 測距模塊超聲是人類無法聽到超聲波測距聲音是電壓轉(zhuǎn)換和超聲波，超聲波發(fā)射出的超聲波探測器的轉(zhuǎn)換，接收所述超聲波探頭的超聲波接收器超聲換能器的電壓返回到控制芯片疊層時(shí)。超聲波具有高的振動(dòng)頻率，短的波長，衍射小和方向好也能抗射線定向傳播，等等，在中長距離的測量，超聲波測量精度和方向，以比紅外線測量好得多。從安全性，考慮到成本，方向等，超聲波傳感器更適合于設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案這樣的設(shè)計(jì)主要包括兩部分硬件和軟件設(shè)計(jì)。該模塊分為數(shù)據(jù)采集，控制按鈕，四位數(shù)碼管顯示，報(bào)警模塊。電路結(jié)構(gòu)可分為：超聲波傳感器，微控制器控制電路，蜂鳴器。此模塊的核心設(shè)計(jì)是以 MCU 為設(shè)計(jì)單元的中心，所以此系統(tǒng)是基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)。是一個(gè)單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件。硬件包括一個(gè)單片機(jī)，輸入/輸出設(shè)備以及由系統(tǒng)的外部應(yīng)用電路，該軟件是在一般的各工序?？刂破鱉 C U超聲波驅(qū)動(dòng)模塊 / 電聲換能超聲波接收模塊 / 聲電換能信號調(diào)理信號調(diào)理障礙物距離顯示模塊聲音提示模塊時(shí)鐘電路復(fù)位電路電源模塊圖 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方框圖超聲波發(fā)送模塊主要利用軟件超聲波法，由相應(yīng)的軟件生成 40KHz 的超聲波信號，通過輸出端輸入到驅(qū)動(dòng)器，再由驅(qū)動(dòng)探頭驅(qū)動(dòng)超聲波。超聲波接收模塊包括超聲波接收用探頭，一個(gè)信號放大電路和波形變換電路 3。用蜂鳴器報(bào)警電路，反轉(zhuǎn)，尾座和所述障礙物之間的距離的語音提示模塊是小于設(shè)定安汽車測距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)5全值時(shí)，發(fā)出蜂鳴，以提醒駕駛員。鑒于 LED 數(shù)碼管顯示簡單，價(jià)格便宜，距離顯示模塊，帶 4 位 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。汽車測距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)6根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案系統(tǒng) STC89C52 單片機(jī)作為控制器，時(shí)鐘電路，手動(dòng)復(fù)位電路，電源和控制器一起構(gòu)成主控制電路。使用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生的超聲波的周期方波信號，并通過 MCU 口輸出，通過信號調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)換電路對發(fā)出超聲波。利用單芯片 端口中斷接收回波信號，計(jì)算的時(shí)間差和距離信息的轉(zhuǎn)換。距離顯示電路采用四位 LED 數(shù)碼管顯示，單片機(jī) P2 的高四位為數(shù)碼管選擇信號，P0 口的代碼段數(shù)碼管。報(bào)警裝置中的語音報(bào)警和蜂鳴器報(bào)警，是由單片機(jī)的 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警電路來發(fā)出語音提示。 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)主 控 制 最 小 系 統(tǒng) 電 路 如 圖 所示： P024578RST9(XD)INWALGE/OVCUYMuFKJrigcho圖 系統(tǒng)主控電路圖如圖 所示的硬件電路設(shè)計(jì)。從上面的分析表明，在設(shè)計(jì)中使用以下設(shè)備：STC89C52，超聲波傳感器，鑰匙，對數(shù)碼管，蜂鳴器等的 MCU 的外圍電路中的應(yīng)用。其中，D1 是電源指示燈。電路中用到 3 個(gè)按鍵，一個(gè)是設(shè)定鍵, 一個(gè)加鍵，一個(gè)減鍵。汽車測距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)7(X)IL/OUYMuJ蜂 鳴 器+rigcho圖 總設(shè)計(jì)電路圖 電源設(shè)計(jì)電源是由 3 個(gè) 5 號干電池供電，電壓為 。 超聲波測試模塊超聲波模塊是使用ＨＣ－ＳＲ０４模塊組成，這種模塊的主要功能是：2厘米到 400 厘米的非接觸式距離感測功能，這種模塊測距可精確到 3 毫米。模塊的組成成分有超聲波發(fā)射器、接收器與電路控制器。其工作的基本原理：首先是先由 IO 口 TRIG 進(jìn)行觸發(fā)測距，然后再發(fā)出 10us 的高電平信號；同時(shí)模塊可以自動(dòng)發(fā)送出 8 個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測是否有信號返回；若收到反饋信號，IO 口 ECHO 又重新發(fā)出高電平，高電平有一個(gè)持續(xù)時(shí)間，時(shí)間的計(jì)算是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2。圖 超聲波模塊汽車測距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)8超聲波探測模塊 HCSR04 操作規(guī)范：由 IO 口觸發(fā)，給 Trig 口至少一個(gè)10us 的高電平，開始啟動(dòng)測量；同時(shí)模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40Khz 的方波，然后自動(dòng)檢測有無信號的返回；當(dāng)模塊檢測到信號返回時(shí)，通過 IO 口 Echo 在產(chǎn)生一個(gè)高電平，高電平有一個(gè)持續(xù)時(shí)間，時(shí)間的計(jì)算是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，測試距離= （高電平時(shí)間 *340）/2，單位為 m。程序中測試功能主要由兩個(gè)函數(shù)完成。實(shí)現(xiàn)中采用定時(shí)器 0 進(jìn)行定時(shí)測量，8 分頻，TCNTT0 預(yù)設(shè)值 0XCE，當(dāng)timer0 溢出中斷發(fā)生 2500 次時(shí)為 125ms，計(jì)算公式為（單位：ms）：T = （定時(shí)器 0 溢出次數(shù) * （0XFF 0XCE））/ 1000 其中定時(shí)器 0 初值計(jì)算依據(jù)分頻不同而有差異。 超聲波的特性聲音額本質(zhì)是一種自然現(xiàn)象，聲音與人來生活是聯(lián)系緊密且必不可分的。但是人耳對于聲音的接受是有頻率范圍的，當(dāng)聲頻率在 20220 赫茲以上時(shí)，聲便超出人類識別的極限了，人們就會聽不到聲的存在。所以人們把這種超出人類接受范圍以外的高頻率的聲為“超”聲。人類的聽覺范圍如圖 所示：圖 人的聽覺范圍 超聲波的特性有：（1）束射特性聲都有波長，超聲也有波長，只不過超聲波的波長較短，既然超聲波有波，那么其在物理上就是“物”，所以超聲波也有物理特性，例如超聲波射線可以反射、折射和聚焦，像光一樣遵守幾何光學(xué)上的所有定律。即當(dāng)反射時(shí)，入射汽車測距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)9角和反射角相同，當(dāng)射線透過一種物質(zhì)進(jìn)入另一種密度不同的物質(zhì)時(shí)就會產(chǎn)生折射現(xiàn)象，折射的特性是改變傳播方向，若兩種物質(zhì)的密度差別越大，那么折射率也越大。（2）吸收特性當(dāng)聲波傳播到各種媒介中時(shí)，傳播距離的增加，強(qiáng)度將逐漸減弱，因?yàn)槊浇闀詹糠帜芰?。對于更高的聲波頻率相同的介質(zhì)，介質(zhì)吸收能量會更多，頻率一定的聲波在氣體傳播是表現(xiàn)的更為歷害，在液體傳播時(shí)稍弱，在固體中傳播時(shí)吸收是最弱的。（3）超聲波的能量傳遞特性超聲波可廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)領(lǐng)域的原因，主要是具有比聲波大得多功率。為什么具有如此強(qiáng)大的力量呢？因?yàn)楫?dāng)聲波進(jìn)入的介質(zhì)，由于隨著聲波使高分子的震動(dòng)，物質(zhì)在隨之振動(dòng)，振動(dòng)頻率和聲波的頻率相同，分子振動(dòng)的頻率決定的分子振動(dòng)的速度，也就是說頻率越高速度越快。由于高頻率的超聲波，很多你想要超越了普通聲波倍，因此它可以使物質(zhì)元素獲得相對大量的能量，總之，超聲波物質(zhì)的分子可以得到足夠的動(dòng)力。 （4）超聲波的聲壓特性聲波可以使物體受到壓力,這是因?yàn)榇舐暡◣?dòng)物質(zhì)分子震動(dòng)，由于分子震動(dòng)，那么分子之間會產(chǎn)生擠壓，就會使物質(zhì)產(chǎn)生額外壓力。這種由于聲波振動(dòng)引起的物質(zhì)額外壓力叫做聲壓作用。 超聲波換能器超聲波傳感器的作用是產(chǎn)生和接受超聲波，行業(yè)內(nèi)稱為超聲換能器，有的也常稱超聲波探頭。超聲波傳感器是由壓電晶片構(gòu)成，這種組合晶片能發(fā)射超聲波，也能接收超聲波?，F(xiàn)實(shí)生活中常用小功率超聲探頭應(yīng)用于探測方面。超聲探頭有很多外形的結(jié)構(gòu)，常見的有：直探頭常用于縱波探測；斜探頭常用于橫波的探測；表面波探頭用于表面波的探測；蘭姆波探頭對蘭姆波有良好的探測性能；雙探頭有兩個(gè)探頭，一個(gè)探頭用作反射，另一個(gè)探頭用作接收等。我們知道超聲波傳感器是由壓電晶片構(gòu)成，則這種晶片為傳感器的核心配件。這種晶片的材料、大小、直徑和厚度有著不同規(guī)格，因?yàn)橛兄煌?guī)格，每個(gè)探頭也有著不同性能。在選用探頭時(shí)要先了解探頭性能及參數(shù)。汽車測距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)10超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：（1）工作頻率。工作頻率指的是晶片本身的共振頻率。當(dāng)它兩端的交流電壓的頻率與晶片共振時(shí)，產(chǎn)生能量啊到最大，靈敏度也達(dá)到最高。（2）工作溫度。由于超聲波能是分子震動(dòng)，會產(chǎn)生熱量，但是一般診斷使用得超聲波探頭功率比較小，則產(chǎn)生的溫度較低，并不能影響一起工作，所以可以長時(shí)間工作。對于大功率超聲探頭使用時(shí)會產(chǎn)生較高溫度，此時(shí)需要輔助設(shè)備給予降溫。（3）靈敏度。靈敏度是探頭本身的晶片決定的。探頭的機(jī)電耦合系數(shù)越大，靈敏度也就相應(yīng)的越高。人類可聽到的聲波頻率范圍是 20Hz～20kHz，若超出此頻率范圍的人類是不可識別的，低于 20Hz 叫做低頻聲波，高于 20kHz叫做高頻聲波。超聲波與光線相似為直線傳播，頻率決定折射和反射能力，頻率越高，折射越弱，反射越強(qiáng)。因?yàn)槌暡ǖ念l率很高，所以可把超聲波做成超聲波傳感器。超聲波在空氣中傳播得更慢，因?yàn)?340 米/ s，這使得超聲波傳感器使用變得非常簡單。我們采用壓電式