【正文】 LED 顯示電路組合中包括 LED 信號(hào)燈、兩個(gè)七段數(shù)碼管 ,用于信號(hào)燈報(bào)警和顯示當(dāng)前的距離。電路圖見 、 。和揚(yáng)聲器不同的是蜂鳴器只能發(fā)出單一的音頻。在報(bào)警鈴、防盜器件、煙霧放敏感器及家用電器中作為蜂鳴器用。同樣 ,當(dāng)通電時(shí)壓電材料會(huì)發(fā)生形變。 采用 LED 的七段數(shù)碼管來顯示汽車與障礙物之間的距離 ,電路上面很容易實(shí)現(xiàn)。 (4)利環(huán)保：環(huán)保效益更佳 ,光譜中沒有紫外線和紅外線 ,既沒有熱量 ,也沒有輻射 ,眩光小 ,而且廢棄物可回收 ,沒有污染不含汞元素 ,冷光源 ,可以安全觸摸 ,屬于典型的綠色照明光源。直流驅(qū)動(dòng) ,超低功耗（單管 瓦）電光功率轉(zhuǎn)換接近 100%,相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能 80%以上。 LED 信號(hào)燈 LED 發(fā)光機(jī)理： PN 結(jié)的端電壓構(gòu)成一定勢(shì)壘 ,當(dāng)加正向偏置電壓時(shí)勢(shì)壘下降 ,P 區(qū)和 N 區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn) ,距離較近時(shí) ,兩級(jí)放大的增益能輸出足夠強(qiáng)度的信號(hào) ,在第 3 級(jí)有可能出現(xiàn)信號(hào)飽和 ,但距離較遠(yuǎn)時(shí) ,必須采用三級(jí)放大電路。放大電路采用單電源供電 ,信號(hào)放大和變換采用一片 LM324 通用運(yùn)算放大器 ,前三級(jí)為放大器設(shè)計(jì) ,后一 級(jí)為比較器設(shè)計(jì)。共模輸入范圍包括負(fù)電源 ,因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。具體的電路圖如 圖 44 所示 ： 圖 超聲波發(fā)射電路圖 超聲波接收電路 超聲波接收電路采用了集成電路 LM324,將接收到的超聲波信號(hào)用前三極放大后 ,最后一級(jí)用比較器使之成為數(shù)字信號(hào)（高電平為 5V,低電平為 0V） ,當(dāng)單片機(jī)接收到中斷信號(hào)時(shí) ,說明檢測(cè)到了反射回來的超聲波 ,單片機(jī)就進(jìn)入中斷狀態(tài) ,開始距離計(jì)算 ,并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給單片機(jī)。例如 ,若模擬開關(guān)的供電電源 VDD=＋ 5V,VSS=0V,當(dāng) VEE=－ 5V時(shí) ,只要對(duì)此模擬開關(guān)施加 0～ 5V的數(shù)字控制信號(hào) ,就可控制幅度范圍為－ 5V～＋ 5V 的模擬信號(hào)。 xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 CD4051 的芯片引腳圖 單八路模擬開關(guān) CD4051,CD4051 引腳功能見 表 42。將 C 端與 AT89C51 單片機(jī)的 口連接后 ,就可通過單片機(jī)對(duì) 口來控制 555的工作 ,進(jìn)而控制超聲波傳感器的發(fā)射。在壓電材料切片上施加一定頻率的交變電壓 ,當(dāng)外加信號(hào)頻率等于壓電晶片的固有頻率時(shí) ,會(huì)產(chǎn)生電致伸縮振動(dòng) ,產(chǎn)生共振 ,并帶動(dòng)共振板振動(dòng) ,產(chǎn)生超聲波。 (a)壓 電式超聲波傳感器： 常用的超聲波發(fā)生器可以分為二大類 ,一是用電氣方式產(chǎn)生超聲波 ,如變磁阻式、電 容式、磁電式 、 壓電式等超聲波發(fā)生器；二是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波 ,有加爾統(tǒng)笛、液哨 和氣流旋笛等。是復(fù)用雙功能口 ,P3 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí) ,它的接收低 8 位地址。 a)P0 口（ 39 腳～ 32 腳）：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口 ,外接存儲(chǔ)器時(shí) ,與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用 ,能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。但在此期間 ,每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn) ,PSEN 同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出） 8 個(gè) LS 型的TTL 輸入。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入電路。 （ 2） ALE/PROG（ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí) ,ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。 ST/VPD（ 9 腳）：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí) ,在此引腳 上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí) ,對(duì) CHMOS 單片機(jī) ,此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 VSS（ 20 腳）接地。 80C51 單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu) 芯片的引腳描述 CHMOS 制造工藝的 89C51 單片機(jī)采用 40 引腳的雙列直插封裝（ DIP 方式） ,在單片機(jī)的 40 條引腳中有 2 條專用于主電源的引腳 ,2 條外接晶體的引腳 ,4 條控制與其它電源復(fù)xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 用的引腳 ,32 條輸入 /輸出（ I/O）引腳。 汽車倒泊防撞 警報(bào) 器的設(shè)計(jì) 9 4 硬件設(shè)計(jì) 控制器選擇 圖 AT89C51 芯片引腳 微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展已廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中 ,使人們的日常生活工作都發(fā)生了重大變化 ,如果沒有微型計(jì)算機(jī) ,人們的工作生活的質(zhì)量都受到很大的損失。電路連接非常簡(jiǎn)單 ,但是必須保證時(shí)序與單片機(jī)嚴(yán)格同步。 超聲波接收電路采用了集成電路 LM324,LM324 采用的超聲波接收電路采用了集成電路 LM324,將接收到的超聲波信號(hào)用前三極放大后 ,最后一級(jí)用比較器使之成為數(shù)字信號(hào)（高電平為 5V,低電平為 0V） ,當(dāng)單片機(jī)接收到中斷信號(hào)時(shí) ,說明檢測(cè)到了反射回來的超聲波 ,單片機(jī)就進(jìn)入中斷 狀態(tài) ,開始距離計(jì)算 ,并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給單片機(jī)。它將超聲波發(fā)生器提供的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)并發(fā)射出去。當(dāng)完成數(shù)據(jù)測(cè)量后 ,測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ,然后顯示測(cè)量結(jié)果范圍 ,當(dāng)車輛離障礙物的距離超過安全警戒線時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另一類是同時(shí)具有發(fā)射與接收功能的收發(fā)一體式超聲xx 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 波傳感器 ,此類超聲波測(cè)距有效范圍比較小 ,但防塵、防水性能比較分體式超聲波傳感器要好。 (6) 系統(tǒng)的總體硬件圖 圖 用 89c2051 實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)總體的硬件圖 方案二：基于 AT89C51 單片機(jī)的超聲波防撞報(bào)警系統(tǒng) 該系統(tǒng)的硬件電路主要由單片機(jī)、超聲波傳感器、 LED 顯示模塊 ,蜂鳴器報(bào)警模塊等組成。 由 CC7555 時(shí)基電路產(chǎn)生的單位時(shí)基信號(hào)控制選通門的開與閉 。 (2) 超聲波發(fā)射與接收電路 超聲波接收電路由超聲波接收探頭放大器和整形器 組成 ,由障礙物反射回來的超聲波經(jīng)接收探頭變換為電脈沖信號(hào) 。隨著單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的推廣普及，微控制技術(shù)將發(fā)揮越來越重要的作用。 智能傳感器：?jiǎn)纹瑱C(jī) 與傳感器相結(jié)合可以構(gòu)成智能傳感器，它對(duì)經(jīng)傳感器初級(jí)變換后的電量做進(jìn)一步的變換、處理，輸出能滿足遠(yuǎn)距離傳送、能與微機(jī)接口的數(shù)字信號(hào) ； 工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制器及機(jī)電一體化控制系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)除一些小型工控機(jī)之外，許多都是以單片機(jī)為核心的單機(jī)或多機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 盡管目前單片機(jī)的品種很多 ,但在國(guó)內(nèi) ,Intel 公司的 MCS51 系列單片機(jī)和與其內(nèi)核80C51 兼容的單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛。 第一階段（ 19711976）：?jiǎn)纹瑱C(jī)萌芽階段； 第二階段（ 19761980）：初級(jí)單片機(jī)階段； 第三階段（ 19801983）：高性能單片機(jī)階段； 第四階段（ 19831990）： 8 位單片機(jī)鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)推廣階段； 第五階段（ 1990）：?jiǎn)纹瑱C(jī)在集成度、功能、速度、可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等方面全方位地向更高水 平發(fā)展。 （ 3） 抗干擾能力強(qiáng)。 單片機(jī)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1） 集成度高、功能強(qiáng)。該報(bào)警器與其它報(bào)警器相比具有功能多、硬件電路簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn) [4][7]。本文設(shè)計(jì)了一種超聲波汽車倒泊 防撞 報(bào)警器 ,本報(bào)警器具有以下功能：最大測(cè)距 ,最小測(cè)距 ,實(shí)時(shí)顯示測(cè)得的距離；在不同的時(shí)間利用三個(gè)不同的超聲波傳感器進(jìn)行測(cè)距 ,能夠有效的提高報(bào)警的穩(wěn)定性。 （ 2）工作溫度 ： 由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高 ,特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小 ,所以工作溫度比較低 ,可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不失效。 測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差 Dt,然后求出距離 S。在未來的應(yīng)用中 ,超聲波將與信息技術(shù)、新材料技術(shù)結(jié)合起來 ,將出現(xiàn)更多的智能化、高靈敏度的超聲波傳感器。 (3)不受無線電頻譜的資源限制 ,易于進(jìn)行抗電磁干擾設(shè)計(jì)。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。 由上述可知 ,汽車與障礙物的距離只有在危險(xiǎn)距離狀態(tài)才有發(fā)生碰撞的可能 ,汽車防撞裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)主要是采 集汽車與障礙物的距離和本車車速 ,并與當(dāng)時(shí)車速下安全警報(bào)距離與危險(xiǎn)距離之間進(jìn)行比較 ,判斷汽車與障礙物的距離是否安全。目前在汽車警報(bào)器經(jīng)過 20多年的發(fā)展 ,已經(jīng)歷了從開始的由單片機(jī)的蜂鳴器到由頻率控制聲音的急促報(bào)警到進(jìn)一步的可視的智能化防撞報(bào)警系統(tǒng)。microputer V 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................................... 1 課題來源 ..................................................................................................................................... 1 科學(xué)依據(jù) ..................................................................................................................................... 1 超聲波傳感器 .............................................................................................................................. 1 超聲波應(yīng)用 .................................................................................................................................. 1 超聲波傳感器的主要性能指標(biāo) ...................................................................................................... 2 研究?jī)?nèi)容 ..................................................................................................................................... 2 2 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) .............................................................................................................................. 3 單片機(jī)的概念及特點(diǎn) .................................................................................................................... 3 單片機(jī)的發(fā) 展 ............................................................................................................................... 3 單片機(jī)的應(yīng)用 ............................................................................................................................... 4 3 設(shè)計(jì)方案 ........................................................................................................................................ 6 備選方案 ..................................................................................................................................... 6 方案一：基于 AT89C2051 單片機(jī)的超聲波防撞報(bào)警系統(tǒng) .................................................... 6 方案二：基于 AT89C51 單片機(jī)的超聲波防撞報(bào)警系統(tǒng) ....................................................... 7 選擇方案依據(jù) ..............................................................................................................................