【正文】 bai_data=temp_data/100 。 } 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 33 } 167。p2_1=1。flag++。 case 0x01:P0=shi。p2_1=1。 timer0() interrupt 1 // 定時器 0 中斷是 1 號 { TH0=0xfd。 //至成功測量的標志 EX0=0。在中斷服務程序中，讀出計數(shù)值，并將高 8 位存儲到 outeH 低 8 位存儲到 outeL 。 baojing (a)。 //厘米 } if(succeed_flag==0) { distance_data=0。 //關閉外部中斷 if(succeed_flag==1) { distance_data=outeH。 //啟動定時器 1 EA=1。 //打開外部中斷 TH1=0。 //延時 20us Trig=0。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。 //打開總中斷 0 167。 //啟動定時器 0 IT0=0。 test =0。 P1M0 = 0XFF。 P0M1 = 0。外部 中斷 0，用做判斷回波河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 30 電平。河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 29 第 4章 軟件設計 167。如圖 37 所示。其中， 輸出一定頻率的信號作為驅動信號 。 能以聲音或 光 告知 駕駛員 周圍障礙物的情況，解除了駕駛員 倒車 時前后探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態(tài)顯示電路中的。由于 LED 靜態(tài)顯示需要占用較多的 I/O 口，且功耗較大，因此在大多數(shù)場合通常不采用靜態(tài)顯示，而采用動態(tài)掃描的方法來控制 LED 數(shù)碼管的顯示。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 26 靜態(tài)顯示的優(yōu)點是數(shù)碼管顯示無閃爍，亮度高，與單片機之間的連接比較簡單，例如上圖中使用串行轉并行芯片 74LS164N 作為數(shù)碼管的驅動，軟件控制比較容易。使用時，可將 P0 與 LCD 的數(shù)據(jù)線相連， ~ 口與 LCD 的控制線相連，如圖 36 所示。 表 31 數(shù)碼管段碼表 十進制數(shù) 段碼（不帶點顯示） 段碼（帶點顯示） 0 0xeb 0xef 1 0x28 0x2c 2 0xb3 0xb7 3 0xba 0xbe 4 0x78 0x7c 5 0xda 0xde 6 0xdb 0xdf 7 0xa8 0xac 8 0xfb 0xff 9 0xfa 0xfe 167。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。LED 數(shù)碼管要顯示 BCD 碼所表示的十進制數(shù)字就需要有一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完全成譯碼功能，還要有相當?shù)尿?動能力。 在顯示譯碼器和顯示器的連接中，顯示譯碼器各個輸出端必須具有足夠的吸取電流的能力，以驅動有關顯示 段發(fā)光。液晶顯示器 件本身不發(fā)光，在黑暗中不能數(shù)字，它依靠在外界電場作用下產(chǎn)生的光電效應，調制外界光線使液晶不同部位顯示出反差，從而顯示出字型。綜合課題的實際要求由數(shù)碼管，通過單片機編程實現(xiàn)顯示，表示距離的數(shù)值。 167。電路的電壓放大倍數(shù) 如 35 公式所示。 2RUUI ii ??? (32) 3RUUI f ?? ?? (33) 根據(jù) 下面 兩個放大器理想化的重要概念 ： 1. 集成 運放兩 個輸入 端之 間的凈 輸入電 壓 U 通常 接近于 零， 即U= ?U = ?U ? 0，若把它理想化，則有 U=0，但不是短路，故常稱為虛短。前置放大電路單元的作用是對有用的信號進行放大，并抑制其它的噪聲和干擾，從而達到最大信噪比，以利于后續(xù)電路的設計。 167。傳播媒質的溫度、河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 21 壓力、密度對聲速都將產(chǎn)生直接的影響，因此需對聲速加以修正。 測距誤差主要來源于以下幾個方面： 入射角 ? 的影響 。 167。此方法測試距離太近 。發(fā)射電路設計的是否合理直接影響發(fā)射波功率和波形的重復性。 圖 33 超聲波發(fā)射電路框圖 167。編程由單片機 端口輸出以上脈沖觸發(fā)信號，模塊內部將發(fā)出 8 個 40kHz 周期電平并檢測回波。其圖形如圖 32 所示 。嵌入式系統(tǒng)一般應用于對實時響應要求較高的設備中，單片機作為嵌入式系統(tǒng)的核心部件，其應用使電子系統(tǒng)的智能化出現(xiàn)了意想不到的效果，常常無需對硬件資源做任何改動，只需更新系統(tǒng)軟件就能使系統(tǒng)功能升級。它的出現(xiàn)及發(fā)展使計算機技術從通用型數(shù)值計算領域進入到智能化的控制領河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 域。 ,通過 外部中斷啟動單片機中斷程序 ,這時 T0 計數(shù)器停止記數(shù) , 再由軟件進行提取計數(shù)器的計數(shù)值換算成時間通過計算得出距離數(shù)并送 LED 顯示 ,系統(tǒng)還會根據(jù)障礙物與車尾距離遠近實時發(fā)出警示聲音。系統(tǒng)硬件主要由單片機系統(tǒng)、顯示電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波檢測接收電路和報警電路五部分組成 。s(8 個 40KHz 方波脈沖 )的發(fā)射脈沖寬度 。因此， cb 為可測距范圍 ； b 點就為測距遠限，其外部就為測量不到的區(qū)域。由圖 28 可見，從 b 點以后，接收的信號低于閾值，相當于測距的遠限。因此，在一段較長時間內，加在接收放大器輸入端的發(fā)射信號幅值仍具一定幅值高度，可以達到限幅電路的限幅電平 Vm； 另一方面，接收探 頭上接收到的各種反射信號卻遠比發(fā)射信號小，即使是離探頭較近的表面反射回來的信號，也達不到限幅電路的限幅電平。此時，在短時間內放大器的放大倍數(shù)會降低，甚至沒有放大作用，這種現(xiàn)象稱為阻塞。s(32 個 40KHz 脈沖方波 )的發(fā)射脈沖寬度，同時單片機編程避開盲區(qū)。s(8 個 40KHz 方波脈沖 )， 800181。但是根據(jù)實際的經(jīng)驗，過寬的脈沖寬度會增加測量盲區(qū)，對接收回波及比較電路都造成一定困難。如果測距精度要求很高，則可通過改變硬件電路增加溫度補償電路的方法或者在硬件電路基本不 變的情況下通過軟件改進算法的方法來加以校正。 T XT 1T 2R X 圖 23 超聲波測距原理 超聲波在固體中傳播速度最快，在氣體中傳播速度最慢，而且聲速 c 與溫度有關。本設計采用往返時間檢測法測距。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計 算得到距離。 圖 25 HCSR04 超聲波測距模塊實物 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 如圖 25 接線， VCC 供 5V 電源， GND 為地線， TRIG 觸發(fā)控制信號輸入， ECHO 回響信號輸出等四個接口端。 （ 1） 采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給最少 10us 的高電平信呈。頻率取得太高，在傳播的過程中衰減較大，檢測距離越短，分辨力也變高。一般電子市場上出售的超聲波傳感器常見的有收發(fā)一體式和收發(fā)分體式兩種。由于超聲波在空氣中傳播時會有衰減 ,衰減的程度與頻率的高低成正比 , 而頻率高分辨率也高 , 故短距離測量時應選擇頻率高的傳感器 , 而長距離的測量時應用低頻率的傳感器。接收超聲波時，超聲波的振動集中于振 子的中心，所以能產(chǎn)生高效率的高頻電壓。在雙晶振子的兩面涂敷薄膜電極，其上面用引線通過金屬板 (振動板 )接到一個電極端，下面用引線直接接到另一個電極端。發(fā)射超聲波時，加在其上面的交變電壓的頻率要與它的固有諧振頻率一致。如果在壓電陶瓷晶片上有超聲機械波作用，這將會使其產(chǎn)生機械變形，這種機械變形是與超聲機械波一致的，機械變形使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生頻率與超聲機械波相同的電信號。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。屬于晶體的如石英，妮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有鋯鈦酸鉛，欽酸鋇等。由于工作頻率與應用目的不同，超聲傳感器的結構形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在 超聲檢測和診斷中習慣上都把超聲傳感器稱作探頭，而工業(yè)中采用的流體動力型傳感器稱為“哨”或“笛”。它是一種將其他形式的能轉變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。反之，如果兩電極間外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，就成為超聲波接收器。本 次設計超聲波傳感器采用電氣方式中的壓電 方 式 。反之，如果兩極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。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。 超聲波傳感器的簡介 超聲波傳感器是利用超聲波的 特性 研制而成的傳感器。超聲波引起質點的運動，雖然位移和速度不大，但是與超聲波振動的頻率的平方成正比的質點的加速度卻很大，有時足以達到破壞介質的程度。由于超聲波的干涉，在輻射器的周圍形成一個包括最大最小的揚聲場。 超聲波的物理性質 當超聲波傳播到兩種特性阻抗不同介質的平面分界面上時，一部分超聲波被反射；另一部分透射過界面，在相鄰介質內部繼續(xù)傳播。因此，我們把頻率高于 20200 赫茲的聲波稱為 “超聲波 ”。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 第 2章 超聲波測距原理與方法 167。據(jù)相關調查統(tǒng)計， 15％的汽車碰撞事故是因倒車時汽車的后視能力不良造成的。 167。由于車輛在道路中行駛狀況十分復雜，并線、移線、轉彎、上下坡及道路兩旁的靜態(tài)護欄、標志牌和各種惡劣天氣的影響等，使得雷達對主目標的識別產(chǎn)生較高的誤報率。 超聲波測距系統(tǒng)在汽車上的應用可能還會更全面，例如將來可以在汽車的四個角上分別安裝上該系統(tǒng)，這樣可以降低司機師傅在拐彎的時候擦傷車子，而且可以在汽車前面也安裝該系統(tǒng)，可以減少因霧天或是能見度較低的時 候汽車撞車事故。 汽車倒車雷達的發(fā)展趨勢 隨著科技的日新月異，人們對于車輛的功能及行車安全的期望日益增多?，F(xiàn)有超聲波測距系統(tǒng)不僅測量范圍有限制，且測量精度有限。 河南科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 167。隨著科技水平的不斷提高，超聲波測距技術被廣泛應用于人們日常工作和生活之中。隨著經(jīng)濟發(fā)展，電子測量技術應用越來越廣泛，而超聲波測量精確高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞。原來不是問題的倒車也逐漸變成了問題。 課題研究 的 背景 自從 1886 年 2 月 9 日卡爾?本茨發(fā)明了人類第一輛汽車，至今世界汽車工業(yè)經(jīng)過了近 122 年的發(fā)展，當代汽車已經(jīng)非常成熟和普遍了。其中 硬件電路包括單片機的最小系統(tǒng)、超聲波的發(fā)射與接受、報警電路和數(shù)碼管顯示。 （ 2） 對設計的電路進行分析能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。 測距的公式 可以 表示為： L=C? T 式中 L 為測量的距離長度； C 為超聲波在空氣中的傳播速度； T 為測量距離傳播的時間 差 (T 為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半 )。 超聲波是頻率高于 20200 赫茲 的聲波，它方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的 聲能 。由于微處理計時精度有限和硬件設計的束縛，現(xiàn)有超聲波測距系統(tǒng)的范圍比較低。第三代的液晶熒屏顯示較以前有了一個質的飛躍。 經(jīng)過幾年的發(fā)展，倒車雷達系統(tǒng)已經(jīng)過了數(shù)代的技術改良，不管從結構外觀上，還是從性能價格上，這幾代產(chǎn)品都各有特點，目前使用較多的是數(shù)碼顯示、熒屏顯示和魔幻鏡倒車雷達這 3 種。以上的這些都是在畢業(yè)設計期間所學的知識的利用。 記錄并分析實 驗結果 ...............................................................36 結 論 ......................................................................................................38 參考文獻 ..................................................................................................39 致 謝 ......................................................................................................41 附 錄 .............................................................................................