【正文】 發(fā)射接收控制模塊：發(fā)射控制模塊是軟件控制超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲脈沖啟動定時器，同時啟動接收電路，當(dāng)接收電路有信號輸入時，對輸入信號進(jìn)行處理。（4） 數(shù)碼管顯示模塊：通過該模塊的設(shè)計(jì)能夠讓所測得的距離顯示在數(shù)碼管上。（5） 聲光報(bào)警模塊：當(dāng)所測距離小于預(yù)先設(shè)定值時，通過聲音報(bào)警來提醒駕駛員。 超聲波測距的算法設(shè)計(jì)超聲波測距的原理：即為超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當(dāng)這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。距離的計(jì)算公式為：系統(tǒng)各功能模塊系統(tǒng)初始化運(yùn)算結(jié)果處理數(shù)碼管顯示發(fā)射接收控制模塊聲音報(bào)警 （41）2tcsd??其中，d 為被測物與測距儀的距離，s 為聲波的來回的路程， c 為聲速，t 為聲波來回所用的時間。 超聲波的指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，遇到障礙物后反射效率高，是測距的良好載體。測距時有安裝在同一位置的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，有定時器計(jì)時。首先由發(fā)射器向特定方向發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計(jì)時，超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當(dāng)接收器收到發(fā)射波立即停止計(jì)時。這樣，定時器就記錄下了超聲波自發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時間 t 。由于常溫下超聲波在空氣中的傳播數(shù)的約為 340m/s，所以由公式（41）知發(fā)射點(diǎn)距離障礙物之間的距離為：S=340t/2=170t在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機(jī)內(nèi)部的定時器 T0，利用定時器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當(dāng)收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負(fù)跳變，在 INT0 產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計(jì)算距離。在使用時，如果溫度變化不大，則可以認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。其部分源程序如下?RECEIVE0：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 //關(guān)外部中斷 0 MOV R7, TH0 //讀取時間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH //計(jì)算時間差 MOV 31H, A //存儲結(jié)果 MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A SETB EX0 //開外部中斷 0 POP ACC POP PSW RETI 主程序設(shè)計(jì)及其流程圖主程序是單片機(jī)程序的主體，整個單片機(jī)端系統(tǒng)軟件的功能的實(shí)現(xiàn)都是在其中完成的，在此過程中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。程序首先完成初始化過程，然后是一個重復(fù)的控制發(fā)射信號的過程，即調(diào)用發(fā)射子程序幾遍，而且每次發(fā)射周期結(jié)束都判斷在發(fā)射信號后延時等待的過程中是否發(fā)生了中斷，即是否有回波產(chǎn)生來判斷程序的流程。工作時，微處理器 AT89C51 先把 置 0，啟動超聲波傳感器發(fā)射超聲波，同時啟動內(nèi)部定時器 T0 開始計(jì)時。要檢測返回信號必須在啟動發(fā)射信號后 毫秒才可以檢測，這樣就可以抑制輸出的干擾。當(dāng)超聲波信號碰到障礙物時信號立刻返回，微處理器不停的掃描 int0 引腳，如果 int0 接收的信號有高電平變?yōu)榈碗娖?，此時表明信號已經(jīng)返回，微處理器進(jìn)入中斷關(guān)閉定時器。再把定時器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過換算就可以得出超聲波傳感器與障礙物之間的距離。然后再根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行聲光報(bào)警。下圖 42 為主程序流程框圖。圖 42 主程序流程圖開始初始化發(fā)射超聲波啟動定時開中斷Testok=1計(jì)算距離開報(bào)警距離關(guān)報(bào)警顯示距離Testok=2 Testok=0NY顯示 OFF顯示距離 超聲波發(fā)送及接收中斷程序超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 端口發(fā)送 2 個左右超聲波脈沖信號（頻率約40KHz 的方波） ，脈沖寬度為 12μs 左右，同時把計(jì)數(shù)器 T0 打開進(jìn)行計(jì)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(jìn)入中斷程序。進(jìn)入中斷程序后就立即關(guān)閉計(jì)時器 T0 停止計(jì)時，并將測距成功標(biāo)志字賦值 1 即 Testok=1。如果當(dāng)計(jì)時器溢出是還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，并將測距成功標(biāo)志字賦值 2，及 Testok=2 以表示此次測距失敗。超聲波發(fā)射程序比較簡單，主要包括 T0 中斷服務(wù)程序和超聲波接收中斷服務(wù)程序。下面分別給出各自的流程圖如圖 43 和 44：圖 43 T0 中斷子程序 圖 44 超聲波接收中斷子程序超聲波發(fā)生子程序雖簡單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確，需要采用匯編語言編程。1）40KHz 脈沖的產(chǎn)生與超聲波發(fā)射。測距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用 UCM40 的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是 40KHz的脈沖信號，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序來產(chǎn)生。PUZEL： MOV 14H, 12H //超聲波發(fā)射持續(xù) 200ms HERE： CPL //輸出 40KHz 方波 NOP ； 屏蔽外部中斷屏蔽定時器中斷關(guān)定時器屏蔽外部中斷關(guān)定時器Testok=2返回屏蔽定時器中斷關(guān)定時器 T0關(guān)外部中斷Testok=1返回屏蔽 T0 中斷NOP ； NOP ； DJNZ 14H，HERE； RET前方測距電路的輸入端接單片機(jī) 端口，單片機(jī)執(zhí)行上面的程序后，在 端口輸出一個 40KHz 的脈沖信號，經(jīng)過三極管 T 放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出40KHz 的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射 200ms。右側(cè)和左側(cè)測距電路的輸入端分別接 和 端口，工作原理與前方測距電路相同。超聲波測距儀主程序利用外中斷 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(jìn)入中斷程序。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時器 T0 停止計(jì)時，并將測距成功標(biāo)志字賦值 1。如果當(dāng)計(jì)時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，并將測距成功標(biāo)志字賦值 2 以表示此次測距不成功。 前方測距電路的輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機(jī) INT1 端口，同時單片機(jī) 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。部分源程序如下： RECEIVE1：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX1 //關(guān)外部中斷 1 JNB , RIGHT // 引腳為 0,轉(zhuǎn)至右測距電路中斷服務(wù)程序JNB , LEFT // 引腳為 0,轉(zhuǎn)至左測距電路中斷服務(wù)程序 RETURN：SETB EX1 //開外部中斷 1 POP ACC POP PSW RETI RIGHT： ... //右測距電路中斷服務(wù)程序入口 AJMP RETURN LEFT：... //左測距電路中斷服務(wù)程序入口 AJMP RETURN 顯示子程序和蜂鳴報(bào)警子程序先進(jìn)行動態(tài)顯示初始化將指針指向緩沖區(qū)首地址，然后去顯示位指針，取要顯示的數(shù)，再將數(shù)變成段碼，然后將段碼送段控制器，位碼送位控制器，在延時，然后判斷是否是最后一位，是否顯示完畢，沒有的話修改該緩沖區(qū)指針和位碼，直到顯示完畢。顯示及報(bào)警子程序框圖： 外部中斷入口初始化開位選查表送段碼位選左移一位修正段碼指針返回顯示完畢NY報(bào)警子程序取測量值LED 顯示Y距離小于 1m返回蜂鳴報(bào)警N圖 45 顯示子程序框圖 圖 46 報(bào)警子程序框圖第五章 系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，其中超聲波發(fā)射和接收采用超聲波換能器TCT4010F1（T 發(fā)射）和 TCT4010S1（R 接收） ，中心頻率為 40KHz，安裝時應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距 4～8cm，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容 C0 的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時間，以適應(yīng)不同距離的測量需要。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)和程序，測距儀能測的范圍為 ～ ，測距儀最大誤差不超過 1cm。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測量要求。結(jié)束語本文所設(shè)計(jì)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)是保證汽車安全的輔助系統(tǒng)。通過超聲波探頭反射超聲波，使用高速單片機(jī)計(jì)算測量車與障礙物之間的往返時間然后再計(jì)算出車與障礙物的距離，并加入了軟件補(bǔ)償，提高了距離計(jì)算的精度，然后顯示在 LED 數(shù)碼管上，當(dāng)在探測的范圍有障礙物時，蜂鳴器提示報(bào)警，距離越近蜂鳴器的報(bào)警頻率也越大，當(dāng)距離小于最小安全距離時，蜂鳴器不間斷報(bào)警。實(shí)際測試證明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，能夠滿足一般近距離測距要求，且成本低、有良好的性價(jià)比。該系統(tǒng)中鎖相環(huán)鎖定需要一定的時間，測得的距離有誤差，在汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用中誤差為 1cm 可忽略不計(jì)，由于此電路具有設(shè)計(jì)簡單，價(jià)格便宜，測量精度比較高的優(yōu)點(diǎn)。致 謝首先，我要感謝我的導(dǎo)師李老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，同時也感謝本校的一些老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所給予我的幫助。在我畢業(yè)論文寫作期間，各位老師給我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會，向您們表示由衷的感激。同時還要感謝系實(shí)驗(yàn)室在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間提供給我們優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)條件。接著，我要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)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。同時，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個團(tuán)結(jié)友愛，相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。最后我要深深地感謝我的家人，正是他們含辛茹苦地把我養(yǎng)育成人，在生活和學(xué)習(xí)上給予我無盡的愛、理解和支持，才使我時刻充滿信心和勇氣，克服成長路上的種種困難，順利的完成大學(xué)學(xué)習(xí)。 還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵和幫助的朋友，在此無法一一列舉，在此也一并表示忠心地感謝！ 參考文獻(xiàn)[1] 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蘇煒，龔壁建，[J].傳感器技術(shù)，2022， （6）：811附錄 程序清單/*超聲波測距器單片機(jī)程序MCU AT89C51 XAL 12MHzincludeincludedefine uchar unsigned unsigned chardefine uint unsigned intdefine ulong unsigned longuchar code tab[]={0x18,0x7b,0x2c,0x29,0x4b,0x89, 0x 88, 0x 3b, 0x 08, 0x 09, 0x f f, 0x 8e}。//段碼data uchar testok,num,keynum1,mao。data uchar dispram[4]={0,0,0,0}。//顯示初值data uine i。data ulong time,baojing。sbit set=P2^0。//定義位尋址，設(shè)置鍵sbit a