【文章內(nèi)容簡介】 圖6 系統(tǒng)時鐘電路 超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路原理圖如圖所示。發(fā)射電路主要由反相器74ls04和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻RR3一方面可以提高反向器74hc04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。其原理圖如圖所示。圖7超聲波諧振頻率調(diào)理電路 圖8超聲波發(fā)射電路原理圖壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。 超聲波檢測接收電路集成電路CX20106A是一款紅外接收的專用芯片，廣泛用于視頻系統(tǒng)、家用電器遙控電路以及通信系統(tǒng)等。實驗證明，其具有較高的靈敏度和較強的抗干擾的能力。CX20106A芯片(國內(nèi)同類產(chǎn)品型號為D20106A)是日本索尼公司生產(chǎn)的用于檢測紅外線的專用芯片，常作為家用電器的紅外遙控接收器。常用的載波頻率38KHz與測距的40KHz較為相近，可以利用它來做接收電路。CX20106A芯片采用8腳單列直插式塑料超小型封裝，+5v供電，內(nèi)部含可前置放大、自動偏置、限幅放大、帶通濾波、峰值檢波、積分比較及施密特整形輸出等電路。其主要功能是從38KHz 紅外載波信號中，將編碼信號解調(diào)出來，并加以放大和整形，然后再送到微處理器(CPU)進行處理[8]。CX20106A是CX20106的改進型，二者之間的主要差別在于電參數(shù)略有不同，CX20106A多用于超聲波測試。CX20106A芯片簡單易用，電路簡單，減少了生產(chǎn)調(diào)試的麻煩。7引腳連接單片機的外部中斷，沒有接收到回波時，輸出為高電平，當(dāng)收到回波后立即變?yōu)榈碗娖健X20106A的引腳連接說明如表1所示。表1 CX20106A的引腳說明引腳符號說明引腳1IN超聲波信號輸入端，接超聲波接收探頭，用來檢驗超聲波回波信號。引腳2C1引腳與地之間串聯(lián)一個由電阻和電容組成的RC 網(wǎng)絡(luò)，改變電容或電阻中的一個，即可改變前置放大器的增益和頻率特性。本文RC參數(shù)為R1=，C1=1μF。引腳3－C2連接檢波電容，檢波方式為平均值檢波。本文超聲波測距對靈敏度要求相對較高，因此。引腳4－GND接地端引腳5－F0與電源間接入一個電阻，以確定帶通濾波器中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。本文超聲波的頻率為40kHz，取R=210kΩ引腳6－C3與地之間接一個積分電容，一般情況下，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF。引腳7－OUT信號輸出端，接一個22kΩ上拉電阻到電源端引腳8－Vcc電源端，接+5V電壓 超聲波接收電路集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路實驗證明用CX20106A接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當(dāng)更改電容C4的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。圖9超聲波檢測接收電路 數(shù)碼管顯示模塊 本電路的顯示模塊主要由一個4位一體的8段LED數(shù)碼管構(gòu)成，用于顯示測量到的電壓值。它是一個共陽極的數(shù)碼管，每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收單片機的P0口產(chǎn)生的顯示段碼。S1，S2，S3，S4引腳端為其位選端，用于接收單片機的P2口產(chǎn)生的位選碼。本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描方式。掃描方式是用其接口電路把所有數(shù)碼管的8個比劃段a~g和dp同名端連在一起，而每一個數(shù)碼管的公共極COM各自獨立地受I/O線控制。單片機從字段輸出口送出字型碼時，所有數(shù)碼管接收到相同的字型碼，但究竟是哪個數(shù)碼管亮，則取決于COM端。COM端與單片機的I/O接口相連接，由單片機輸出位選碼到I/O接口，控制何時哪一位數(shù)碼管被點亮。在輪流點亮數(shù)碼管的位掃描過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間極為短暫。但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，給人的印象就是一組穩(wěn)定顯示的數(shù)碼。動態(tài)方式的優(yōu)點是十分明顯的，即耗電省，在動態(tài)掃描過程中，任何時刻只有一個數(shù)碼管是處于工作狀態(tài)的。具體原理圖如圖5圖5數(shù)碼管顯示模塊4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計倒車?yán)走_系統(tǒng)各項功能的實現(xiàn)，離不開軟件的支持，本章主要介紹在系統(tǒng)硬件設(shè)計基礎(chǔ)上的系統(tǒng)軟件設(shè)計。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計將主程序分為若干個功能模塊，然后對各個功能模塊分別進行程序設(shè)計，最后將所有模塊組合起來成為整個倒車?yán)走_系統(tǒng)的軟件部分。本章將對本系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)進行闡述。 軟件設(shè)計的要求本系統(tǒng)的設(shè)計要求是利用超聲波測距原理設(shè)計一個車用的倒車?yán)走_。要求通過設(shè)計能夠測出車與障礙物的距離，并能在距離小于2m的時候開始根據(jù)設(shè)定值進行語音報警。超聲波倒車?yán)走_系統(tǒng)的軟件對總體設(shè)計主要包括：（1）主程序，包括系統(tǒng)的初始化以及各子程序的調(diào)度管理等部分。（2）超聲波測距程序模塊，包括超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收子程序以及距離計算子程序等部分。 主程序設(shè)計主程序是單片機程序的主體，整個單片機端系統(tǒng)軟件的功能的實現(xiàn)都是在其中完成的，主程序首先對系統(tǒng)環(huán)境初始化，然后調(diào)用超聲波發(fā)射子程序送出超聲波脈沖，打開外部中斷0接收返回的超聲波信號[13]。如果有回波接收到則利用聲速進行距離計算，并送到顯示程序顯示。主流程框圖如圖12所示。 圖12 主程序流程圖 圖13 計算距離子程序 超聲波測距模塊設(shè)計超聲波測距器軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。超聲波主程序首先對系統(tǒng)初始化，設(shè)置定時器的初值和工作方式，使總中斷允許位EA=1，并給顯示端口清零。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發(fā)，（這也就是測距器會有一個最小可能測距的原因）后，才能打開外中斷0接收返回的超聲波信號。由于采用12MHZ的晶振，機器周期為1us，當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按下式計算即可測得被測物體與測距器之間的距離，設(shè)計時取20攝氏度時的聲速344m/s，則有：，（其中T0為計數(shù)器T0的計數(shù)值）。C語言程序有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效容易精細(xì)計算程序運行的時間，所以控制程序采用C語言編程。（頻率約40kHz的方波），脈沖寬度為12μs左右，同時把計數(shù)器T0打開進行計時。利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即INT0引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序。進入中斷后就立即關(guān)閉計時器T0停止計時，并將測距成功標(biāo)志字賦值1。 超聲波發(fā)送和接收程序（頻率約40kHz的方波），脈沖寬度為12μs左右，同時把定時器T0打開進行計時。主程序利用為中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（INT0引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序，并