【導(dǎo)讀】增加，造成公路、街道、停車場、車庫等越來越擁擠。汽車駕駛員越來越擔心車。的安全了，其中倒車就是一個典型。倒車時，駕駛員疲于前瞻后顧，很容易就發(fā)。生追尾等碰撞事故。因此，增加汽車的后視能力，研制汽車后部探測障礙物的倒。車雷達便成為近些年來的研究熱點。本文設(shè)計的倒車雷達預(yù)警系統(tǒng)主要是針對汽。車倒車時人無法目測到車尾與障礙物體的距離而設(shè)計開發(fā)的。該系統(tǒng)將微計算機。時發(fā)出報警等級。工作時，超聲波發(fā)射器不斷發(fā)射出一系列連續(xù)脈沖，給測量邏。輯電路提供一個短脈沖。最后由信號處理裝置對接收的信號依據(jù)時間差進行處。本文介紹了基于AT89C51單片機的超聲。及聲光告警顯示模塊等部分組成。文中運用理論分析、計算機仿真等研究手段，系統(tǒng)設(shè)計中采用了模塊設(shè)計思想，簡化了調(diào)試工作量，最終很好完成了超。聲波測距倒車雷達系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試。

　　

【正文】 址進行錄放，對模擬通道配置寄存器（ APC）進行讀寫 [11]。 ISD1700 語音芯片具有以下特點： （ 1） 可錄、放音十萬次，存儲內(nèi)容可以斷電保留一百年 （ 2） 兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式。 （ 3） 可處理多達 159 段以上信息。 （ 4） 有豐富樣的工作狀態(tài)提示。 （ 5） 多種采樣頻率對應(yīng)多種錄放時間。 （ 6） 音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活。 （ 7） 用戶可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率，從而決定芯片的錄放時間和錄放音質(zhì)。 ISD1700 電氣特性如下： （ 1） 工作電壓： ，最高不能超過 6V （ 2） 靜態(tài)電流 ISTB： 1181。A. （ 3） 工作電流 IOP： 20mA. 本系統(tǒng)采用 SPI 控制模式，通過外接 1KΩ 電阻來設(shè)定芯片的采樣率為。 如圖 所示為實時播報電 路： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 圖 實時播報部分電路原理圖 值得注意的，當系統(tǒng)上電時有時會出現(xiàn)意料之外的錄音過程，而這個意外的錄音過程會妨礙以前的聲音回放，一個偽 EOM 標記會出現(xiàn)在存儲空間的開始部分。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，在控制端 REC 和 VCC 之間并聯(lián)一個電容（大約為 即可。它使控制端的電壓同步拉起，一旦電壓變高，電壓上拉部分將保持高電平直到人為地使電壓變低，從而防止偽 EOM 標記的產(chǎn)生。 當然這種異常現(xiàn)象與印刷線路板的電容有關(guān)，因此不是每個人都會遇到這種情況。但為了使電路穩(wěn)定工作，這個電容是必須的。 硬件電路原理圖見附圖。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 超聲波倒車雷達系統(tǒng)的軟件設(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四個主要模 塊組成。軟件設(shè)計的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示 。 圖 系統(tǒng)模塊框圖 （ 1） 系統(tǒng)初始化模塊：系統(tǒng)剛上電的時候?qū)ο到y(tǒng)的各個引腳的電平分配和對各寄存器的初值賦值。 （ 2） 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工作，同時啟動接收電路工作，當接收電路有信號輸入時，對輸入信號進行處理。 （ 3）溫度補償模塊：根據(jù) DS18B20 傳到 AT89C51 的溫度值進行處理修正聲速。 （ 4） 運算結(jié)果處理模塊：運算結(jié)果處理模塊將多次所測得時間 進行處理，進行軟件取大值工作，根據(jù)公式計算出距離，然后再對計算得出的結(jié)果進行修正處理，數(shù)據(jù)處理后送至數(shù)碼顯示模塊。 （ 5） 數(shù)碼管顯示模塊：通過該模塊的設(shè)計能夠讓所測得的距離顯示在數(shù)碼管上。 主程序除了完成定時器 T0、中斷源 TNT0 初始化外，主要實現(xiàn)超聲波的巡 系 統(tǒng) 功 能 模 塊 初始化程序 發(fā)射接收控制模塊 溫度補償模塊 運算處理模塊 數(shù)碼顯示模 塊 聲光報警模塊 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 回發(fā)射（調(diào)用超聲波發(fā)射程序）和距離的動態(tài)掃描顯示； INT0 中斷服務(wù)程序計算車尾距離障礙物的距離數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)一方面交由主程序顯示，另一方面與設(shè)定值（比如 1m）進行比較，如小于 1m，接蜂鳴器報警，否則關(guān)閉報警；如果車尾距離障礙物的距離較遠，超聲波往返時間就會 超過了定時器 T 一次性最長的定時時間，則 T0 發(fā)生溢出而中斷，這時進行距離計算，并顯示 “OFF”，以示車后無障礙物，可放心倒車。 軟件設(shè)計要求 本系統(tǒng)的設(shè)計要求是利用超聲波測距原理設(shè)計一個車用的倒車雷達。要求通過設(shè)計能夠測出并顯示車與障礙物的距離，并能在距離小于 1m的時候根據(jù)設(shè)定值進行聲光報警。 超聲波測距算法設(shè)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： d=s/2=(ct)/2 （ ） 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。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，超聲波咋介質(zhì)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(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 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(nèi)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(chǎn)生一個負跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 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，計算距離，由于精度要求較高，所以通過溫度補償?shù)姆椒ㄔ谲浖屑右孕Ｕ? 主程序 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(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)束都很判斷在發(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。主程序流程圖如圖 ： 圖 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 關(guān)報警 顯示距離 Testok=2 Tstok=0 N Y 顯示 OFF 顯示距離 S 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 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 開始計時。要檢測返回信號必須在啟動發(fā)射信號后 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(jīng)返回，微處理器進入中斷關(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)場情況進行聲光報警 。 超聲波發(fā)送、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(guān)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(guān)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(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 和 ： 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 30 頁 圖 T0中斷子程序 圖 超聲波接受中斷子程序 顯示程序、報警程序 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。 顯示程序及報警程序流程圖如圖 ，圖 。 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 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 31 頁 圖 顯示子程序 圖 報警子程序 報警子程序 取測量值 LED 顯示 Y 距離小于 1m 蜂鳴報警 N 返回 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 Y N 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 32 頁 結(jié) 論 課題主要完成對基于超聲波測距的倒車測距儀的硬件電路設(shè)計、軟件設(shè)計。本系統(tǒng)利用超聲波測距的原理檢測系統(tǒng)與障礙物之間的距離，并通過語音芯片進行實時播報距離和 LED 顯示距離信息。在進行本設(shè)計時，通過查閱網(wǎng)絡(luò)與圖書館搜集到的資料，再加上指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)與生活中對于超聲波的工作原理的觀察研究相結(jié)合，設(shè)計出了這一套超聲波倒車雷達系統(tǒng)，基本完成了課題的要求，但是由于設(shè)計的理論基礎(chǔ)尚淺，對課題的研究經(jīng)驗還不成熟，使得在技術(shù)的解決與運用上顯得粗糙了一些。 在以后的改進過程中，使其功能更加齊全，設(shè)計 的更加人性化。 本課題概括地說，完成以下幾項工作 : 1 了解超聲波的概念、性質(zhì)和超聲波傳感器的工作原理， 研究了超聲波測 距的基本原理。 2 選用 ATC89C51單片機作為倒車測距儀的主控芯片，進行接收、報警和 顯示控制。學(xué)習(xí)、研究了芯片各模塊的功能及使用。 3 繪制系統(tǒng)各單元的電路原理圖。 4 編寫各模塊子程序。 5 將各子程序綜合，完成系統(tǒng)的主程序流程設(shè)計。 6 采用了分時的程序設(shè)計方法，使 CPU更有效率。 7 利用系統(tǒng)進行實驗，得出進一步改善系統(tǒng)功能的想法。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 33 頁 致 謝 本論文是在王玉昆老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。在選題、設(shè)計研究及撰寫論文過程中，王老師均給與了我莫大的指導(dǎo)和幫助，及時糾正和鼓勵使我慢慢走出了電子設(shè)計研究的困頓，積累了很多經(jīng)驗，并完成了預(yù)期的任務(wù)。 沒有您的幫助和關(guān)懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計，借此機會， 特向王老師表示我衷心的感激和深切的謝意。 接著，我要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué) ,在畢業(yè)設(shè)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(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個團結(jié)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。感謝身邊的每一個人，謝謝！ 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 34 頁 參考文獻 [1] 侯國章 ,賴一楠 ,田思慶 .測試與傳感技術(shù) .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2021 [2] 童詩白 ,華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京：高等教育出版社， 2021 [3] 【日】松井邦彥，梁瑞林譯 .傳感器實用電路設(shè)計與制作 .北京：科學(xué)出版社，2021 [5] 楊欣 ,王玉鳳 ,劉湘黔 .電子設(shè)計從零開始 .北京：清華大學(xué)出版社， 2021 [6] 蘇長贊 .紅外線與超聲波遙控 [M].北京：人 民郵電出版社， ： 2635 [7] rotor S， ZHANG G X. Geometric Error Measurement and Compensation of Machines [M].Annals of the CIRP. 1995:599609 [8] 張謙琳 .超聲波檢測原理和方法 [M].北京：中國科技大學(xué)出版社， 1993： 1116 [9] 夏路易 ,石宗義 .電路原理圖與電路板設(shè)計教程 ：北京希望電子出版社， 2021 [10] 趙晶 電路設(shè)計與制版 — PROTEL99高級應(yīng)用 [M] 北京：人民郵