【導(dǎo)讀】警器的設(shè)計(jì)》是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果,其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用,表示致謝的內(nèi)容外,安全意識(shí)的提高,在汽車上安裝防撞倒泊警報(bào)器將必不可少.，知道超聲波傳感器的主要性能特性；，知道單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用范圍；，并選擇出一個(gè)合適的設(shè)計(jì)方案。于AT89C51單片機(jī)的超聲波防撞報(bào)警系統(tǒng)。介紹一下選擇該方案的原因；選擇、用Protel畫(huà)出相應(yīng)的硬件圖；，包括程序流程圖、中斷流程圖的研究及系統(tǒng)程序的編程；道路上、停車場(chǎng)變得越來(lái)越擁擠。倒車的總次數(shù)不斷增長(zhǎng),而汽車駕駛員視野又是非常有限,碰撞和拖掛的事故時(shí)有發(fā)生,夜間就更不安全了。表板上顯示出來(lái),并在不同的警示距離范圍發(fā)出不同的報(bào)警信號(hào),以提高駕駛的安全性。計(jì)各種測(cè)距儀器,但是專用集成電路的成本較高、功能單一。而以單片機(jī)為核心的測(cè)距儀。能夠有效的提高汽車的安全性能,保障汽車駕駛?cè)藛T的安全。案,系統(tǒng)基本功能,和待改進(jìn)的方向。

　　

【正文】 C4 100PF2 3467VCC1KC11100PFR191KR181KR7 1KVCCOUTC? 0.1uFR8 10KC7 10uFR131K2 3467R161KVCCR4 100KC2 0.1uFR111K2 3467VCCR141KR171KC9100PFR5 10KLABEL1C3 100PFR121K2 3467CLC409R6 1KR15100KC1010uFVCCC4 100PF2 3467VCC1KC11100PFR191KR181KR7 1KVCCOUTC1 0.1uF汽車倒泊防撞 警報(bào) 器的設(shè)計(jì) 15 電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 如圖 超聲波在空氣中傳播時(shí) ,其能量的衰減程度與距離成正比 ,距離越近、信號(hào)越強(qiáng) ,距離越遠(yuǎn)、信號(hào)越弱 ,通常在 1mv～ 1V之間。放大電路采用單電源供電 ,信號(hào)放大和變換采用一片 LM324 通用運(yùn)算放大器 ,前三級(jí)為放大器設(shè)計(jì) ,后一 級(jí)為比較器設(shè)計(jì)。為滿足交流信號(hào)的需要 ,每一級(jí)放大器均采用電容電路進(jìn)行電平偏移 ,即圖 3b 中的 C C C10和 C11,容量均為 10mf,實(shí)現(xiàn)單電源條件下交流信號(hào)的放大。對(duì)交流信號(hào)而言 ,電容為短路 ,前三級(jí)放大電路的放大增益均為 10。故信號(hào)可以放大到 1000 倍 ,當(dāng)沒(méi)有信號(hào)時(shí) ,3 號(hào)端的輸入（ ）大于 2 號(hào)端口 ,當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí) ,2 號(hào)端口的輸入為 1000Vi,再適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié) 4 號(hào)口的電壓 ,一旦 1000ViV3 時(shí) ,就會(huì)輸入一個(gè)低電平使 INT0 產(chǎn)生中斷。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) ,距離較近時(shí) ,兩級(jí)放大的增益能輸出足夠強(qiáng)度的信號(hào) ,在第 3 級(jí)有可能出現(xiàn)信號(hào)飽和 ,但距離較遠(yuǎn)時(shí) ,必須采用三級(jí)放大電路。合理調(diào)節(jié)電位器 1K 的滑動(dòng)變阻器 ,選擇比較基準(zhǔn)電壓 ,使測(cè)量更加準(zhǔn)確和 穩(wěn)定。具體的電路圖 如圖 47 所示 ： 圖 由 LM324 組成的放大比較電路 LED 顯示 電路 用單片機(jī)控制 LED 信號(hào)燈的工作 ,當(dāng)汽車與障礙物的距離沒(méi)有達(dá)到安全距離時(shí) ,通過(guò)控制端 、 輸入低電平來(lái)控制信號(hào)燈不亮。當(dāng)距離到達(dá)危險(xiǎn)距離時(shí) ,單片機(jī)通過(guò) 將 置 0, 置 1 來(lái)使得黃燈亮 ,紅燈不亮 ,當(dāng)距離到達(dá)需要緊急剎車時(shí) , 口置 1, 口置 0來(lái)控制紅燈亮 ,黃燈不亮 ,從而提醒司機(jī)要緊急剎車。 LED 信號(hào)燈 LED 發(fā)光機(jī)理： PN 結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢(shì)壘 ,當(dāng)加正向偏置電壓時(shí)勢(shì)壘下降 ,P 區(qū)和 N 區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多 ,所以會(huì)出xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 現(xiàn)大量電子向 P 區(qū)擴(kuò)散 ,構(gòu)成對(duì) P 區(qū)少數(shù)載流子的注入。這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合 ,復(fù)合時(shí)得到的能量以光能的形式釋放出去。 LED 信號(hào)燈具有以下的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： (1)高節(jié)能：節(jié)能能源無(wú)污染即為環(huán)保 。直流驅(qū)動(dòng) ,超低功耗（單管 瓦）電光功率轉(zhuǎn)換接近 100%,相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80%以上。 (2)壽命長(zhǎng)： LED 光源有人稱它為長(zhǎng)壽燈 ,意為永不熄滅的燈。固體冷光源 ,環(huán)氧樹(shù)脂封裝 ,燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分 ,不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn) ,使用壽命可達(dá) 6 萬(wàn)到 10 萬(wàn)小時(shí) ,比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng) 10 倍以上。 (3)多變幻： LED 光源可利用紅、綠、籃三基色原理 ,在計(jì)算機(jī)技術(shù)控制下使三種顏色具有256 級(jí)灰度并任意混合 ,即可產(chǎn)生 256256256＝ 16777216 種顏色 ,形成不同光色的組合 變化多端 ,實(shí)現(xiàn)豐富多彩的動(dòng)態(tài)變化效果及各種圖像。 (4)利環(huán)保：環(huán)保效益更佳 ,光譜中沒(méi)有紫外線和紅外線 ,既沒(méi)有熱量 ,也沒(méi)有輻射 ,眩光小 ,而且廢棄物可回收 ,沒(méi)有污染不含汞元素 ,冷光源 ,可以安全觸摸 ,屬于典型的綠色照明光源。 (5)高新尖：與傳統(tǒng)光源單調(diào)的發(fā)光效果相比 ,LED 光源是低壓微電子產(chǎn)品 ,成功融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等所以亦是數(shù)字信息化產(chǎn)品 ,是半導(dǎo)體光電器件 。 “高新尖 ”技術(shù)具有在線編程、無(wú)限升級(jí)、靈活 等 特點(diǎn) 。 選用 LED小型信號(hào)燈能夠發(fā)出不同的顏色的光 ,節(jié)能方面突 出 ,而且使用的壽命特別長(zhǎng) ,因此選用 LED 小信號(hào)燈。 采用 LED 的七段數(shù)碼管來(lái)顯示汽車與障礙物之間的距離 ,電路上面很容易實(shí)現(xiàn)。通過(guò)74LS06 來(lái)放大電流點(diǎn)亮 LED 數(shù)碼管 ,另外通過(guò) 、 口來(lái)控制兩個(gè)數(shù)碼管是否工作。運(yùn)用動(dòng)態(tài)顯示的方式來(lái)顯示當(dāng)前的距離。 高低頻報(bào)警電路 壓電式蜂鳴器 ,用的是壓電材料 ,即當(dāng)受到外力導(dǎo)致壓電材料發(fā)生形變時(shí)壓電材料會(huì)產(chǎn)生電荷。同樣 ,當(dāng)通電時(shí)壓電材料會(huì)發(fā)生形變。 (1)結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單、可直接將壓電元件安裝在塑料基座上； (2)體積小 ,重量輕； (3)性能穩(wěn)定可靠； (4)頻響特性好 ,清晰而不失真 ,能較好地重現(xiàn)人的聲音； (5)抗外界干擾能力強(qiáng)； (6)耗電少 ； 由于壓電蜂鳴器能耗低 ,可直接被互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS)和其它集成電路(IC)驅(qū)動(dòng) ,所以它還能與大規(guī)模集成電路 (LSI)結(jié)合 ,發(fā)出清脆悅耳的樂(lè)曲和合成聲音。它被廣泛應(yīng)用于遙控開(kāi)關(guān)、電機(jī)設(shè)備、彩色錄像機(jī)、普通紙復(fù)印機(jī)、照相機(jī)、報(bào)警鐘和傳真設(shè)備等 ,作為聲音合成器件。在電子計(jì)數(shù)器 ,鐘表和微機(jī)等設(shè)備中它還可以用來(lái)作時(shí)標(biāo)信號(hào)的信號(hào)源 。在報(bào)警鈴、防盜器件、煙霧放敏感器及家用電器中作為蜂鳴器用。 電磁式蜂鳴器 ,主要是利用通電導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)的特性 ,用一個(gè)固定的永久磁鐵與通電導(dǎo)體產(chǎn)生磁力推動(dòng)固定在線圈上的鼓膜。蜂鳴器是一個(gè)發(fā)聲裝置 ,它是將線圈置于由 永久磁鐵、鐵心、高導(dǎo)磁的小鐵片以及振動(dòng)膜組成的磁回路中。通電時(shí) ,小鐵片與振動(dòng)膜受汽車倒泊防撞 警報(bào) 器的設(shè)計(jì) 17 磁場(chǎng)的吸引會(huì)向鐵心靠近 ,線圈接收振動(dòng)信號(hào)則會(huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng) ,繼而將電能轉(zhuǎn)為聲能。和揚(yáng)聲器不同的是蜂鳴器只能發(fā)出單一的音頻。不論輸入蜂鳴器的是交流電壓還是直流電壓 ,只要達(dá)到蜂鳴器的額定電壓 (有 3V,5V,12V 等多種規(guī)格 ),它就會(huì)發(fā)出聲響 ,即使我們改變輸入的電壓或頻率 ,蜂鳴器也只發(fā)出一個(gè)音頻的 聲音。 綜合比較以上兩種蜂鳴器 ,要實(shí)現(xiàn)兩種不同頻率的報(bào)警信號(hào) ,應(yīng)該選用壓電式蜂鳴器。而且壓電式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用比較適合于報(bào)警器等設(shè)備 。電路圖見(jiàn) 、 。 由 555 電路組成的無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 ,振蕩頻率 f=(R1+2R2)C1,當(dāng)單片機(jī)控制端送入高電平到 555 的 4 號(hào) 口時(shí) , HTD 壓電陶瓷片發(fā)聲報(bào)警 ,當(dāng)送入低電平時(shí)停止報(bào)警?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié) R1,R2 的阻值可以使得 HTD 壓電陶瓷片發(fā)聲頻率的不同。 圖 高低頻報(bào)警電路 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 LED 顯示電路以及報(bào)警電路 硬件圖 總體結(jié) 構(gòu)框圖 在本系統(tǒng)中采 用 AT89C51 作為主控制器 ,利用 如圖 4..10 中的 3 組超聲波傳感器進(jìn)行檢測(cè)當(dāng)前的距離。 LED 顯示電路組合中包括 LED 信號(hào)燈、兩個(gè)七段數(shù)碼管 ,用于信號(hào)燈報(bào)警和顯示當(dāng)前的距離。高低頻報(bào)警電路是由兩個(gè) 555 控制兩個(gè)不同的蜂鳴器發(fā)聲 ,通過(guò) 555發(fā)出不同的頻率來(lái)產(chǎn) 生高頻和低頻的報(bào)警信號(hào)。 A T 8 9 C 5 1超 聲 波 接 收電 路 1超 聲 波 發(fā) 射電 路 2超 聲 波 接 收電 路 2超 聲 波 發(fā) 射電 路 3超 聲 波 接 收電 路 3r超 聲 波 發(fā) 射電 路 1L E D 顯 示 電 路 組合高 低 頻 報(bào) 警 電路 圖 超聲波測(cè)距系統(tǒng)框圖 汽車倒泊防撞 警報(bào) 器的設(shè)計(jì) 19 系統(tǒng)總體硬件圖 圖 系統(tǒng)總體的硬件圖 1 NE555CBA7IN2IN3IN4IN5IN6IN7IN8CD4051ULN2801R1 1KVCC40kHZINHIN10 1 2 3 4 5 6COMOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT80CSB40T1CSB40T2CSB40T34 387VCC1K6210.1uFVCC0.1uF1K8.1K1234567891011121314VCC123456789101112131474LS07 74LS07VCC1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dp9GNDabfcgdedpDS11 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dp9GNDabfcgdedpDS2LED500500LEDYELLOWREDP1P2P3P4P5P6P7P8INT113INT012T115T014EA/VP31X119X218WR16RD17RESET9P39P38P37P36P35P34P33P32P21P22P23P24P25P26P27P28PSEN29ALE/P30TXD11RXD1040 20AT89C51VCCVCCR1 5.1KR2 300K0.01uF6781234PNPVCCBUZZER1LOW R1 5.1KR2 100KC 0.01uF1234678PNPVCCBUZZER2555555R1 1KVCCR1 1KVCCHIGH1.3K1KVCC1Kxx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 圖 系統(tǒng)總體的硬件圖 2 0 1 2 3 4 5 6 7A B C INHCOMP1.1P1.2P1.3P1.4INT0CD4051CSB40R1CSB40R2CSB40R3VCC1KVCC1KVCC1KR8 10KC7 10uFR131K2 3467R161KVCCR4 100KC2 0.1uFR111K2 3467VCCR141KR171KC9100PFR5 10KLABEL1C3 100PFR121K2 3467CLC409R6 1KR15100KC1010uFVCCC4 100PF2 3467VCC1KC11100PFR191KR181KR7 1KVCCOUT0.1uFR8 10KC7 10uFR131K2 3467R161KVCCR4 100KC2 0.1uFR11