【導讀】決，否則后果不堪設想。停車時如果光是靠駕駛員的經(jīng)驗和技術是不夠的，所以智能泊。泊車輔助系統(tǒng)是一種能夠?qū)崟r顯示車后障礙。物狀況的汽車倒車輔助裝置，在現(xiàn)實生活中應用十分廣泛。泊車輔助系統(tǒng)又稱倒車雷達，視野死角和視線模糊的缺陷，提高了安全性。車時，啟動倒車雷達，在控制器的控制下，由裝置于車尾保險杠上的探頭發(fā)送超聲波，時做到心中有數(shù)，使倒車變得更輕松。倒車雷達的提示方式可分為液晶、語言和聲音三。種；接收方式有無線傳輸和有線傳輸?shù)取＠肁T89C51單片機所具備的單芯片語音功能，外接三個超聲波測距。模組，組成一個示例的倒車雷達系統(tǒng)，語音提示報警（~）范圍內(nèi)的障礙物。方面得到廣泛應用，本設計主要研究了單片機在泊車輔助系統(tǒng)中的應用。CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀。高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。提供了一種靈活性高且價廉的方案。

　　

【正文】 溫度系數(shù)晶振和高溫度系數(shù)晶振。低溫度系數(shù)晶振的震蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩率明顯改變，所產(chǎn)生信號作為計數(shù)器 2的脈沖輸入。計數(shù)器 1和溫度寄存器被預制在 — 55攝氏度所對應的一個基數(shù)。計數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1的預置值減到 0時，溫度寄存器的 值將加 1攝氏度，計數(shù)器 1的預置將重新被裝入，計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)至計數(shù)器 2計數(shù)到 0，停止溫度寄存器累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 實際測溫電路如圖所示，圖中 DS1820管腳 2與單片機 ，單片機通過它以串口數(shù)據(jù)傳誦方式讀取測溫結(jié)果。 DS1820利用單線控制信號在總線上與單片機進行通信。由于所用設備通過漏極開路端（ 2腳）連在總線上，控制線需要一個上拉電阻。 圖 溫度測量電路圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 0 M a y 20 0 7 S he e t o f F i l e : E : \ l i uw e i \論文 \ p r o t e l \ M y D e s i g n .d db D r a w n B y:1 2 3D S 18 2 0V C CR 1 03K接 P 1 .5 19 報警電路設計 報警電路如圖所示，采用典型的 555振 蕩電路，單片機通過控制 4腳 (手動復位腳 )的電平來控制振蕩器的工作，高電平時工作，低電平時停止。振蕩頻率為 800Hz。單片機的 P1. 4控制 555 電路根據(jù)測量結(jié)果，產(chǎn)生不同頻率的信號使報警電路發(fā)出不同長短報警聲。在揚聲器發(fā)出報警聲時，時基電路 555 處于暫穩(wěn)態(tài)，此時電源向電容充電，從而使 555 結(jié)束暫穩(wěn)態(tài)回復到穩(wěn)定狀態(tài) 輸出低電平，使揚聲器停止發(fā)出報警聲。 LED 指示燈由單片機管腳控制，高電平點亮，低電平熄滅，其閃爍頻率與聲音報警頻率相同。 圖 報警電路圖 顯示電路設計 超聲波測距儀的顯 示要求比較簡單，測量結(jié)果采用十進制數(shù)字顯示。顯示位數(shù)按照該裝置可測量的長度 (與采用的超聲波傳感器有關 )以及測量的精度來確定，要能顯示出0— 9這些數(shù)字以及小數(shù)點等，并要求顯示穩(wěn)定，無閃爍。長度單位一般為 “m” ，可以不顯示，因此顯示器件可選用 BS202型共陰極 7段 LED顯示器。通過對一般測距儀的分析，發(fā)現(xiàn)通常只需要 4位的 LED即可滿足大多數(shù)的顯示精度要求，為了減少所需的 I/O數(shù)量，降低成本，采用動態(tài)顯示控制方式。通過對顯示接口電路的綜合分析，發(fā)現(xiàn)測距儀利用串行輸入 BCD碼的十進制譯碼驅(qū)動顯示器件 MC14499來 完成與單片機系統(tǒng)的顯示接口較為簡單可靠。 串行輸入顯示接口芯片 MC14499是一個 BCD一鎖存 /7段譯碼 /驅(qū)動器，雙列直插式 l8腳封裝， MC14499具有輸入鎖存功能，一幀數(shù)據(jù)輸入之后，就被鎖存起來，直至下一幀數(shù)據(jù)輸入為止。一幀串行數(shù)據(jù)輸入之后， MC14499就自動開始動態(tài)掃描，實現(xiàn)動態(tài)顯示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 0 M a y 20 0 7 S he e t o f F i l e : E : \ l i uw e i \論文 \ p r o t e l \ M y D e s i g n .d db D r a w n B y:接 P 1 .4報警電路T R I G2Q3R4C V o l t5T H R6D I S7VCC8GND1U25 55 SPR67 5KR82KR77 5KC70 .1 uC60 .1 uD1Q1V C C 20 圖 顯示電路圖 用 MC14499 設計的 LED 顯示器動態(tài)顯示接口電路，用 AT89C2051 單片機作為控制核心的超聲波測距儀，其數(shù)據(jù)輸出既可以通過單片機的通用 I/O 口輸出，也可以通過單片機的串口用串行方 式輸出。本設計采用后者。單片機的 P1 口為數(shù)據(jù)輸出口，顯示器采用 RS202 型共陰極 7段 LED，顯示位數(shù)為 4位，由于一片 MC14499 可以驅(qū)動 4個 LED 顯1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 7 J u n 2 0 07 S he e t o f F i l e : E : \ l i uw e i \論文 \ p r o t e l \ M y D e s i g n .d db D r a w n B y:+5接 P 1 .0接 P 1 .1接 P 1 .2a b c d e f gdpⅠⅡⅢⅣDCLKENVDDO S CV S SM C 1 44 9 9R3R4R5+5C3U6NOTU7NOTU8NOTU9NOT4 7Ω * 85 .1 K Ω *3dpgfedcbaCOM1COM2COM3COM4C9L E D 1 21 V i n9OUT10GND117805V i n 12OUT13GND147812V i n15OUT16GND177905C2C1C61 00 uC3C70 .1 uR2R1R424V+ 5 VR3C41 00 uC50 .1 u+ 1 2 VC81 00 uC90 .1 u 5 V示器，因此該顯示接口只需用一片 MC14499 和單片機連接。該動態(tài)顯示接口的原理圖如圖 所示。 用來向 MC14499 發(fā)送數(shù)據(jù)， 用來向 MC14499 發(fā)送時鐘脈沖， 用于控制單片機輸出數(shù)據(jù)向 MC14499 串行輸入 (當 =0 時，允許 MC14499 輸人數(shù)據(jù) )。反相器作為顯示器的位驅(qū)動， 8 個 47Ω 的電阻是 LED 的限流電阻， 3 個 的電阻是上拉電阻，使單片機 AT89C2051 輸出電平與用 MC14499 設計的 LED顯示器動態(tài)顯示接口電路電平相兼容。由于 MC14499 具有輸入自動鎖存功能，而串行輸入一幀數(shù)據(jù)又需要一定的時間，所以 LED 顯示的數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。 電源電路設計 +5V 和 +12V 穩(wěn)壓電源 我們用到的穩(wěn)壓電源電路，能產(chǎn)生 +12v、 +5v和 5v 共 3 組輸出電壓 ,可供采用正、負工作電源的數(shù)字電路或微處理器集成電路使用。并且?guī)в谐潆娦铍姵刈鳛閭溆秒娫?，當單片機電源正常工作時，蓄電池處于浮充電狀態(tài)，時刻保持滿電狀態(tài)，當緊 急情況下，如果單片機電源不能夠正常工作，那么蓄電池提供 +5v 的穩(wěn)定電源，直到電源故障解除為止。然后單片機電源恢復工作后再次對蓄電池充電。 電源電路圖如圖所示： 圖 +5V、 5V和 +12V穩(wěn)壓電源電路圖 22 穩(wěn)壓電源電路 在輸出電流為 500mA 時，輸出電壓為 24V。當負載短路時，穩(wěn)壓電路自動關斷。短路消除后，它都能自動啟動。在負載電流由空載變?yōu)?500mA 時，輸入電壓從 16～ 24V 范圍內(nèi)，穩(wěn)壓誤差在 1％以內(nèi)。 當負載電流增大時， 3 只晶體管都導通，直至 VT2 飽和為止， IC2達到 20mA 左右，從而限制 VT1 的基極電流。此時，最大輸出電流近似為 20β 1（ mA）。如果負載電阻很小，則輸出電壓很低，不能維持 VT3 導通，從而使穩(wěn)壓電路關閉。流過 R1 和 VD1 短路的輸出電流約為 100mA 左右。 圖 24V穩(wěn)壓電路圖 器件 選型 AT89C2051 單片機 AT89C2051是一個 2K字節(jié)可編程 EPROM的高性能微控制器。它與工業(yè)標準 MCS51的指令和引腳兼容，因此它是一種功能強大的微控制器，它對很多嵌入式控制應用提供了一個高度靈活有效的 解決方案。 AT89C2051有以下特點： 2K字節(jié) EPROM、 128字節(jié) RAM、 15根I/O線、 2個 16位定時 /計數(shù)器、 5個向量二級中斷結(jié)構(gòu)、 1個全雙向的串行口、并且內(nèi)含精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器，具有 12MHz/24MHz工作頻率，同時還具有加密陣列的二級程序存儲器加鎖、掉電和時鐘電路等。此外， AT89C2051還支持二種軟件可選的電源節(jié)電方式?？臻e時， CPU停止，而讓 RAM、定時 /計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。可掉電保存 RAM的內(nèi)容，但可使振蕩器停振以禁止芯片所有的 其它功能直到下一次硬件復位。 AT89C2051有 2個 16位計時 /計數(shù)器寄存器 Timer0、 Timer1。作為一個定時器，每個機器周期寄存器增加 1，這樣寄存器即可計數(shù)機器周期。因為一個機器周期有 12個振蕩 23 器周期，所以計數(shù)率是振蕩器頻率的 1/12。作為一個計數(shù)器，該寄存器在相應的外部輸入腳 。由于需要二個機器周期來辨認一次 1到 0的變化，所以最大的計數(shù)率是振蕩器頻率的 1/24，可以對外部的輸入端 ，便于測量脈沖寬度。 充分利用 AT89C2051的片內(nèi)資源，即可在很少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。 超聲波傳感器 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是指頻率高于 20kHz的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應。因此超聲波檢測 廣泛應用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學等方面。 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。 超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波）。在工業(yè)中應用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現(xiàn)象，并且在傳播過程中有衰減。在空氣中傳播超聲波 ，其頻率較低，一般為幾十 KHZ，而在固體、液體中則頻率可用得較高。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠。利用超聲波的特性，可做成各種超聲傳感器，配上不同的電路，制成各種超聲測量儀器及裝置，并在通迅，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應用。 由發(fā)送傳感器 (或稱波發(fā)送器 )、接收傳感器 (或稱波接收器 )、控制部分與電源部分組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為 15mm 左右的陶瓷振子換能器組成，換能器作用是將陶瓷振子的電振動能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中輻射；而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接 收波產(chǎn)生機械振動，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對發(fā)送的超進行檢測 .而實際使用中，用作發(fā)送傳感器的陶瓷振子也可以用作接收器傳感器社的陶瓷振子?？刂撇糠种饕獙Πl(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計數(shù)及探測距離等進行控制。 24 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計和仿真 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 在系統(tǒng)硬件構(gòu)架了超聲測距的基本功能之后，系統(tǒng)軟件所實現(xiàn)的功能主要是針對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及數(shù)據(jù)的處理和應用。根據(jù)以上所述系統(tǒng)硬件設計和所完成功能，系統(tǒng)軟件需要實現(xiàn)以下功能： （ 1）信號控制 在系統(tǒng)硬件中，己經(jīng)完成了發(fā)射電 路、回波接收電路、溫度補償電路的設計。在系統(tǒng)軟件中，要完成對發(fā)射脈沖信號、脈沖接收信號、時序及輸出信號的控制。 （ 2）數(shù)據(jù)存儲 為了得到發(fā)射信號與接收回波間的時間差，要讀出此刻計數(shù)器的計數(shù)值，然后存儲在 RAM中，芯片所測出的溫度值也要存在 RAM中，而且每次發(fā)射周期的開始，需要對計數(shù)器清零，以備后續(xù)處理。 （ 3）信號處理 RAM中的溫度值要轉(zhuǎn)化為此溫度下的聲速，轉(zhuǎn)換公式是： 3 3 1 .4 1 / 2 7 3c ??? (m/s)。RAM中存儲的計數(shù)值也不能作為距離值直接顯示輸出，計數(shù)值與實際的距離值 之間轉(zhuǎn)換公式為 : / 2 ( ) / 2rs vt v t N?? ，其中， t為發(fā)射信號到接收之間經(jīng)歷的時間， rt 為方波信號作為計數(shù)脈沖時計數(shù)器的時間分辨率， N為計數(shù)器的值。在這部分中，信號處理包括計數(shù)值與距離值換算，二進制與十進制轉(zhuǎn)換。 （ 4）數(shù)據(jù)傳輸與顯示 經(jīng)軟件處理得到的距離送給四