【導(dǎo)讀】聲波在空氣中的速度為340米/秒。超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，可以計(jì)算出距離。使用這種方法測(cè)試距離迅速、方便、制作容易、價(jià)格低廉且測(cè)。量精度可達(dá)到工業(yè)要求。本課題意在使用51單片機(jī)設(shè)計(jì)與制作超聲波倒車?yán)走_(dá)。繪制系統(tǒng)組成框圖，確定設(shè)計(jì)方案；了解電路所需集成芯片的功能，參數(shù)和工作原理；繪制整機(jī)電路圖；制作實(shí)物并完成軟、硬件調(diào)試；提交畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。使用超聲波傳感器測(cè)距；使用4位數(shù)碼管顯示距離；使用18B20進(jìn)行溫度補(bǔ)償（可選）。以及改進(jìn)意見等；第7周：第二次檢查設(shè)計(jì)完成情況，并作好畢業(yè)答辯準(zhǔn)備；報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫出審閱意見。準(zhǔn)用徒手畫，必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制。設(shè)計(jì)的超聲波汽車倒車探測(cè)器正是考慮安全方面的問題。其中硬件電路包括濾波電路、放大電路和整形電路。濾波電路的作用是濾掉。一些噪音；因?yàn)槌暡▊鞲衅魇峭ㄟ^振動(dòng)產(chǎn)生電流的，所產(chǎn)生的電流非常微弱，

　　

【正文】 tmpchange 。 distance_data outeH。 //測(cè)量結(jié)果的高 8 位 distance_data 8。 //放入 16 位的高 8 位 distance_data distance_data|outeL。//與低 8 位合并成為 16 位結(jié)果數(shù)據(jù) distance_data* 11。 //因?yàn)槎〞r(shí)器默認(rèn)為 12分頻 distance_data 157+*tmp *distance_data /10000。 if succeed_flag 0 distance_data 0。 //沒有回波則清零 A2t tmp %100。 A1 A2t/10。 A2 A2t%10。 conversion distance_data 。 //*************************************************************** //外部中斷 0，用做判斷回波電平 INTO_ interrupt 0 // 外部中斷是 0 號(hào) outeH TH1。 //取出定時(shí)器的值 outeL TL1。 //取出定時(shí)器的值 succeed_flag 1。 //至成功測(cè)量的標(biāo)志 EX0 0。 //關(guān)閉外部中斷 //顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程 序 void conversion uint temp_data uchar ge_data,shi_data,bai_data,k_data,w_data 。 w_data temp_data/10000 。 temp_data temp_data%10000。 //取余運(yùn)算 k_data temp_data/1000 。 temp_data temp_data%1000。 //取余運(yùn)算 bai_data temp_data/100 。 temp_data temp_data%100。 //取余運(yùn)算 shi_data temp_data/10 。 temp_data temp_data%10。 //取余運(yùn)算 ge_data temp_data。 EA 0。 kk k_data。 ww w_data。 bai bai_data。 shi shi_data。 ge ge_data 。 EA 1。 //****************************************************************** void delay_20us uchar bt 。 for bt 0。bt 60。bt++ 。 第四章 安裝與調(diào)試 正確的調(diào)試系統(tǒng)才能使各模塊正常工作。 使用的設(shè)備： 示波器 一臺(tái) 數(shù)字萬用表 一臺(tái) 電烙鐵及焊接工具 一套 卷尺 一把 小一字起 一把 導(dǎo)線 若干 硬件調(diào)試 ，元器件極性是否正確。 ，把其打打到二極管檔位，用兩支表筆分別接觸需要測(cè)量的引腳，如果萬用表發(fā)出聲音，則兩引腳連接正常；如果萬用表不響，則表示兩點(diǎn)之間沒連上。 軟件調(diào)試 使用 keil uVision3 編寫程序，通過 avr_fighter 將程序下載到單片機(jī) AT89S51 芯片內(nèi)。 整機(jī)調(diào)試 。 ，觀察各端口是否定義正確， LCD1602液晶顯示是否正常。在我們調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)編程定義液晶所對(duì)應(yīng)的端口位出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致液晶不能正常顯示，經(jīng)過仔細(xì)檢查，將定義錯(cuò)的端口改過來，液晶能夠正常的顯示。 ，將超聲波發(fā)射和接收頭放置在距離障礙物 20cm 左右處，觀察液晶是否能顯示距離。在我們調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)不能顯示距離，經(jīng)過對(duì)硬件電路多次調(diào)節(jié)，液晶能顯示距離，但不準(zhǔn)確，經(jīng)過對(duì)電路的調(diào)節(jié)和對(duì)程序的修改，最終能正常的測(cè)出距離。 第五章 使用說明 使用說明 使用超聲波測(cè)距時(shí)，先確保各部 件的電源和信號(hào)線已連接正確。將程序下載到 AT89S51 芯片內(nèi)，并將其裝入制作的電路板中。 當(dāng)汽車倒車時(shí)，接通電源，這時(shí)超聲波測(cè)距模塊開始工作，當(dāng)汽車移動(dòng)便可以顯示當(dāng)前離障礙物的距離。當(dāng)距離超過能測(cè)的最大距離時(shí)，液晶顯示預(yù)設(shè)初值，當(dāng)距離小于所允許的距離事，報(bào)警系統(tǒng)就開始報(bào)警。 按下 Srst1 時(shí)，系統(tǒng)還原為初始化狀態(tài)。 故障檢修 在硬件和軟件安裝與調(diào)試過程中出現(xiàn)了一些故障，通過反復(fù)檢查將故障排除。如下為出現(xiàn)的故障和排除的方法。 LCD1602 液晶不能顯示。原因在于編程時(shí)沒有注意到 液晶各引腳對(duì)應(yīng)單片機(jī)上的端口位，定義端口位錯(cuò)誤，將定義端口位改過來液晶就能正常顯示。 不能接收到超聲波。原因在于沒有把發(fā)射端的頻率調(diào)到 40kHz，接收端cx20216 的增益偏大或偏小，經(jīng)過多次調(diào)節(jié)，最終能夠接收到超聲波并能夠顯示距離。 測(cè)得的距離與實(shí)際距離不符。原因在與超聲波的聲速受溫度等各種因素影響，在加上溫度補(bǔ)償和對(duì)超聲波在程序上的補(bǔ)償，最終在很大程度上縮小了測(cè)得距離和實(shí)際距離的誤差。 結(jié)論 本課題是基于 51 單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)與制作，實(shí)現(xiàn)了所要實(shí)現(xiàn)的功能，能夠正確的測(cè)出所要測(cè)的距離，并 通過測(cè)得當(dāng)前溫度對(duì)其進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，使其測(cè)得的距離更加準(zhǔn)確。各硬件單元的設(shè)計(jì)也符合課題的要求，但是在設(shè)計(jì)過程中還有許多不足之處。比如所設(shè)計(jì)的功能還有所欠缺，只有基本的功能。還有就是考慮到當(dāng)汽車倒車離障礙物一定距離就發(fā)生報(bào)警，以提示要碰到障礙物，當(dāng)?shù)管囘_(dá)到最小距離時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)切斷引擎，將其強(qiáng)制停下來。 在以后的改進(jìn)過程中將所能考慮到的和許多的不足之處逐一添加進(jìn)去，使其功能更加齊全，設(shè)計(jì)的更加人性化。 參考文獻(xiàn) [1] 王靜霞 ??單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（ C 語言版）：電子工業(yè)出版社， [2] 鄧木生 ??模擬電子電路分析與應(yīng)用：高等教育出版社， [3] 吳松林 ??傳感器與檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)：北京理工大學(xué)出版社， [4] 電子制作 2021 年第 8 期：《電子制作》編輯部， [5] DS18B20 官方英文文檔： DS18B20 官方英文站點(diǎn)下載 [6] 中國(guó)電子開發(fā)網(wǎng)： /bbs 致謝 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我不僅認(rèn)識(shí)到了自己的許多不足，在整個(gè)過程中，也讓從中學(xué)到了許多東西，要想在未來的道路上走得更遠(yuǎn)更好，我們就應(yīng)該從現(xiàn)在開始，抓緊每 一分每一秒，努力學(xué)習(xí)，遇到事情要多動(dòng)手，不要一味的去想，只有在實(shí)踐中才能出真理。 本次關(guān)于基于 51 單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)與制作是在余娟老師的精心指導(dǎo)下，和同組內(nèi)其他成員的共同努力下才得以順利完成。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)把我大學(xué)三年來所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，既鍛煉了我們的實(shí)際操作能力，又使理論知識(shí)得以加強(qiáng)和升華，激發(fā)了創(chuàng)新意識(shí)。在整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)、工作、生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到 了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程所學(xué)到的東西是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 再次感謝指導(dǎo)老師余娟老師和各位老師、同學(xué)們的幫助。 附錄 圖 A：總原理圖 圖 B： PCB 表 A：元件清單 元件清單 元件代號(hào) 元件名稱 元件規(guī)格 數(shù)量（個(gè)） 元件代號(hào) 元件名稱 元件規(guī)格 數(shù)量（個(gè)） U1 單片機(jī)芯片 AT89S51 1 C4 瓷片電容 330P 1 U2 555 芯片 NE555 1 C5 瓷片電容 1000P 1 U3 六位反相器 CD4069 1 C6 瓷片電容 10nf 1 U4 紅外接收芯片 CX20216A 1 C7,C8 瓷片電容 33P 2 LS23 超聲波傳感器 CBS40R/T 1 對(duì) C9 電解電容 10uf 1 J1 溫度傳感器 18B20 1 C10 瓷片電容 104 1 J2 液晶顯示器 MC16204X 1 C11 電解電容 470uf/16V 1 RP1 排阻 470R 1 LS1 蜂鳴器 ― 1 R1 電阻 1 XTAL1 晶振 1 R2 電阻 200K 1 Srbt1 按鍵 ― 1 R3,R4,R8 電阻 10K 3 Q1 三極管 PNP 型 1 R5 電阻 1K 1 RW1 精密變阻器 200R 1 R6 電阻 10R 1 RW2 精密變阻器 20K 1 R7 電阻 200R 1 RW3 精密變阻器 10K 1 R9 電阻 1 C1 瓷片電容 473 1 R10 電阻 1 C2 電解電容 1uf 1 R11 電阻 1R 1 C3 電解電容 1 /hanqi2844 /hanqi2844 /hanqi2844 /hanqi2844 /hanqi2844 /hanqi2844 /hanqi2844 /hanqi2844 /hanqi2844 專業(yè)（系） 電氣工程系 班 級(jí) 鐵道通訊 082 班 學(xué)生姓名 何貽輝 指導(dǎo)老師 余娟 完成日期 2021 年 4 月 23 日 報(bào)警模塊 電源電路模塊 單片機(jī)最小系統(tǒng) LCD1602 顯示模塊 超聲波發(fā)射模塊 超聲波接收模塊 溫度補(bǔ)償模塊 DS18B20 初始化 溫度檢測(cè) 溫度補(bǔ)償 超聲波發(fā)射 距離計(jì)算 LCD 顯示模塊 超聲波接收 報(bào)警 開始 初始化 超聲波發(fā)射 定時(shí)器 1 溢出？ 是否收到？ N N Y Y 數(shù)據(jù)處理 顯示 開始 DS18B20 初始化 讀字節(jié) 寫字節(jié) DS18B20 初始化 讀取溫度 開始 LCD 初始化 LCD 是否為忙？ Y N 單片機(jī)向 LCD 寫命令 單片機(jī)向 LCD 寫數(shù)據(jù) 顯示數(shù)據(jù) 結(jié)束 中斷開始 取定時(shí)器 1 的值 成功標(biāo)志位賦值 關(guān)外部中斷 返回