【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，當接收電路有信號輸入時，對輸入信號進行處理。（4） 數(shù)碼管顯示模塊：通過該模塊的設計能夠讓所測得的距離顯示在數(shù)碼管上。（5） 聲光報警模塊：當所測距離小于預先設定值時，通過聲音報警來提醒駕駛員。 超聲波測距的算法設計超聲波測距的原理：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。距離的計算公式為：系統(tǒng)各功能模塊系統(tǒng)初始化運算結果處理數(shù)碼管顯示發(fā)射接收控制模塊聲音報警 （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，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時，超聲波在介質傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當接收器收到發(fā)射波立即停止計時。這樣，定時器就記錄下了超聲波自發(fā)射點至障礙物之間往返傳播經歷的時間 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內部的定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產生一個負跳變，在 INT0 產生一個中斷請求信號，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，計算距離。在使用時，如果溫度變化不大，則可以認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。其部分源程序如下?RECEIVE0：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 //關外部中斷 0 MOV R7, TH0 //讀取時間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH //計算時間差 MOV 31H, A //存儲結果 MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A SETB EX0 //開外部中斷 0 POP ACC POP PSW RETI 主程序設計及其流程圖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，在此過程中主程序調用了子程序及中斷服務程序。程序首先完成初始化過程，然后是一個重復的控制發(fā)射信號的過程，即調用發(fā)射子程序幾遍，而且每次發(fā)射周期結束都判斷在發(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，同時啟動內部定時器 T0 開始計時。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?，此時表明信號已經返回，微處理器進入中斷關閉定時器。再把定時器中的數(shù)據(jù)經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)場情況進行聲光報警。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計算距離開報警距離關報警顯示距離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，同時把計數(shù)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。進入中斷程序后就立即關閉計時器 T0 停止計時，并將測距成功標志字賦值 1 即 Testok=1。如果當計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 關閉，并將測距成功標志字賦值 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 中斷服務程序和超聲波接收中斷服務程序。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，但要求程序運行準確，需要采用匯編語言編程。1）40KHz 脈沖的產生與超聲波發(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，這由單片機執(zhí)行下面程序來產生。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定時器屏蔽外部中斷關定時器Testok=2返回屏蔽定時器中斷關定時器 T0關外部中斷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 端口，單片機執(zhí)行上面的程序后，在 端口輸出一個 40KHz 的脈沖信號，經過三極管 T 放大，驅動超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出40KHz 的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射 200ms。右側和左側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） ，立即進入中斷程序。進入中斷后就立即關閉計時器 T0 停止計時，并將測距成功標志字賦值 1。如果當計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 關閉，并將測距成功標志字賦值 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 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 INT1 端口，同時單片機 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 //關外部中斷 1 JNB , RIGHT // 引腳為 0,轉至右測距電路中斷服務程序JNB , LEFT // 引腳為 0,轉至左測距電路中斷服務程序 RETURN：SETB EX1 //開外部中斷 1 POP ACC POP PSW RETI RIGHT： ... //右測距電路中斷服務程序入口 AJMP RETURN LEFT：... //左測距電路中斷服務程序入口 AJMP RETURN 顯示子程序和蜂鳴報警子程序先進行動態(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報警子程序取測量值LED 顯示Y距離小于 1m返回蜂鳴報警N圖 45 顯示子程序框圖 圖 46 報警子程序框圖第五章 系統(tǒng)的軟硬件調試超聲波測距儀的制作和調試都比較簡單，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，可適當調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試好后，便可將程序編譯好下載到單片機試運行。根據(jù)實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，以適應不同距離的測量需要。根據(jù)所設計的電路參數(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)調試完后應對測量誤差和重復一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。結束語本文所設計的倒車雷達系統(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，使用高速單片機計算測量車與障礙物之間的往返時間然后再計算出車與障礙物的距離，并加入了軟件補償，提高了距離計算的精度，然后顯示在 LED 數(shù)碼管上，當在探測的范圍有障礙物時，蜂鳴器提示報警，距離越近蜂鳴器的報警頻率也越大，當距離小于最小安全距離時，蜂鳴器不間斷報警。實際測試證明該系統(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，在汽車雷達應用中誤差為 1cm 可忽略不計，由于此電路具有設計簡單，價格便宜，測量精度比較高的優(yōu)點。致 謝首先，我要感謝我的導師李老師在畢業(yè)設計中對我給予的悉心指導和嚴格要求，同時也感謝本校的一些老師在畢業(yè)設計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)知識上的指導和日常生活上的關懷，沒有您們這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設計，借此機會，向您們表示由衷的感激。同時還要感謝系實驗室在畢業(yè)設計期間提供給我們優(yōu)越的實驗條件。接著，我要感謝和我一起做畢業(yè)設計的同學。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。同時，我還要感謝我的寢室同學和身邊的朋友，正是在這樣一個團結友愛，相互促進的環(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，在生活和學習上給予我無盡的愛、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，順利的完成大學學習。 還有許許多多給予我學業(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[1] [J].制作天地，2022,(5):3142[2] 樓然苗，李光飛 .《單片機課程設計指導》[M].北京：北京航空航天大學出版社，2022[3] 楊國田 白 焰 董 玲 51單片機實用C語言程序設計[M] 中國電力出版社 2022[4] [N].忻州師范學院校報，[5] 張琛，耿標 .超聲波測距的原理及設計[J].科技傳播，2022,(13):217222[6] 趙廣濤，程萌杭 .基于超聲波傳感器的測距系統(tǒng)設計[J].微計算機信息，2022,(1):129131[7] [J].自動化系統(tǒng)與用,2022,(6):100102[8] 楊億希，肖博，蘇宇 .超聲波測距裝置的研制簡介[N].凱里學院學報,[9] 張波，王朋亮 .基于 STC89C51 單片機超聲波測距系統(tǒng)的設計[J].機床與液壓,2022,(18):5658[10] 王紅云，姚志敏，王竹林，[J].,（11）:4749[11] 李瀚蓀. 《電路分析基礎》[M].北京：高等教育出版社，2022[12] 楊志忠. 《數(shù)字電子技術基礎》[M].北京：高等教育出版社，2022[13] 華成英. 《模擬電子技術基礎》[M].北京：高等教育出版社，2022[14] 鄭郁正. 《單片機原理及應用》[M].成都：四川大學出版社，2022[15] 譚浩強. 《C 程序設計》[M].北京：清華大學出版社， 2022[16] 王俊峰，孟令啟 .《現(xiàn)代傳感器應用技術》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2022[17] 阮一輝. 基于超聲波定位技術的障礙物探測[D].蘇州：蘇州大學，2022[18] 恒清，張靖 .加強單片機系統(tǒng)抗干擾能力的方法[N].通化師范學院校報，[19] 蘇煒，龔壁建，[J].傳感器技術，2022， （6）：811附錄 程序清單/*超聲波測距器單片機程序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，設置鍵sbit a