【正文】 閃光報(bào)警在硬件連接上非常簡(jiǎn)單 ， 通?？衫?AT89C52 的 I/O 口直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn) ， 如圖 33 所示。 本設(shè)計(jì)從節(jié)省 I/O 口和降低能耗出發(fā) ， 采用方案二。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一 位一位的輪流點(diǎn)亮各個(gè)位 ， 對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō) ,每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。該方式每一位都需要一個(gè) 8位輸出口控制。但是 ， LED 顯示器與 LCD 顯示器相比 ， LED 在亮度、功耗、可視角度和刷新速率等方面 ， 都更具優(yōu)勢(shì)。本身也是一種光源。既能顯示簡(jiǎn)單的字符 ， 也能顯示各種復(fù)雜的圖形和自定義的字符 ， 因此應(yīng)用比 較廣泛。 20 四、顯示報(bào)警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 顯示器是一個(gè)典型的輸出設(shè)備 ， 而且其應(yīng)用是極為廣泛的 ， 幾乎所有的電子產(chǎn)品都要使用顯示器 ， 其差別僅在于顯示器的結(jié)構(gòu)類型不同而已。具有內(nèi)存較大 ， 功能強(qiáng) ， 抗干擾能力強(qiáng)、軟硬件資源都比較豐富等特點(diǎn) ， 其外圍接口電路簡(jiǎn)單。可編程序控制器 (PLC)在 PCPLC技術(shù)中作為下位機(jī) ， 其運(yùn)行可靠性得到了一致認(rèn)可 ， PLC在系統(tǒng)中的作用是： 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)元件 — 各類傳感器 ， 采集系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù) ， 將運(yùn)行參數(shù)送至 PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元 ， 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集單元利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將數(shù)據(jù)送到 PLC控制主機(jī) ， 由 PLC的主機(jī) (CPU)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ， 最后通過(guò)總線網(wǎng)絡(luò)送至上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī) (主控機(jī) )PC。 19 三、控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 在控制系統(tǒng)的方案選擇上 ， 由于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及到數(shù)據(jù)處理 ， 控制實(shí)時(shí)性等問(wèn)題 ， 選用基于微 控制器的系統(tǒng) ， 電路的實(shí)現(xiàn)不僅簡(jiǎn)單而且成本低、功耗低、能大大縮小整個(gè)系統(tǒng)的體積。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān) ， 如果溫度變化不大 ， 則可認(rèn)為聲速基本不變。 二、超聲波測(cè)距方案設(shè)計(jì) 方案一： 取輸出脈沖的平均值電壓 ， 該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比 ， 測(cè)量電壓即可測(cè)得距離； 但比例系數(shù)不易測(cè)定。由上述敘述可知，超聲波測(cè)量能夠達(dá)到 系統(tǒng)中所要求的測(cè)量精度，可以應(yīng)用在汽車倒車系統(tǒng)上。頻率高于 20200Hz的機(jī)械波稱為超聲波 ， 頻率低于 20Hz的機(jī)械波稱為次聲波。夜間同樣不妨礙測(cè)距儀的工作 ， 故該種測(cè)距儀廣泛應(yīng)用在軍用汽車上。紅外線的最大探測(cè)距離為 10m， 測(cè)距時(shí)響應(yīng)的時(shí)間 較慢 ， 約 3110? ms。它具有尺寸小、質(zhì)量輕、功耗小、 17 噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、光計(jì)量準(zhǔn)確、其線掃描輸出的光電信號(hào)有利于后續(xù)信號(hào)處理等優(yōu)良特性 ， 在汽車行業(yè)也得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用雷達(dá)測(cè)距 ， 需要防止電磁波干擾 ， 雷達(dá)彼此之間的電磁波和其他通信設(shè)施的電磁波對(duì)其測(cè)距性能都有影響。但由于激光雷達(dá)測(cè)距儀器工作環(huán)境處于高速運(yùn)動(dòng)的車體中 ， 振動(dòng)大 ， 對(duì)其穩(wěn)定性、可靠性提出了較高的要求 ， 其體積也受到了一定的限制 ， 同時(shí)激光測(cè)距方式受天氣 狀態(tài)、汽車的震動(dòng)及反射鏡表面磨損、污染等因素影響較大 ， 測(cè)距精度難以保證。 方案一：激光測(cè)距 激光測(cè)距裝置是一種光子雷達(dá)系統(tǒng) ， 它具有測(cè)量時(shí)間短、量程大、精度高等優(yōu)點(diǎn) ，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 16 (3)顯示報(bào)警系統(tǒng)：顯示距離及最小距離報(bào)警以提醒駕駛員。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)分為三個(gè)主要模塊：測(cè)距系統(tǒng) ， 控制系統(tǒng)和顯示報(bào)警系統(tǒng)。 15 第 三 章 系統(tǒng)構(gòu)建與方案設(shè)計(jì) 第一節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成 ， 分別為測(cè)距子系統(tǒng) (超聲波發(fā)送接收系統(tǒng) )、控制系統(tǒng)和顯示報(bào)警子系統(tǒng)。 定時(shí)器 2 的中斷是由 T2CIN 中的 TF2 和 EXF2 邏輯或產(chǎn)生的。 為確保采樣的正確性 ，要求輸入的電平在變化前至少保持一個(gè)完整周期的時(shí)間 ， 以保證輸入 信號(hào)至少被采樣一次。 定時(shí)器 2 由兩個(gè) 8 位寄存器 TH2 和 TL2 組成 ， 在定時(shí)器工作方式中 ， 每個(gè)機(jī)器周期 TL2 寄存器的值加 1， 由于 一個(gè)機(jī)器周期由 12 個(gè)振蕩時(shí)鐘構(gòu)成 ， 因此 ， 計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/l2。 九、定時(shí)器 AT89C52 的定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1 的工作方式與 AT89C51 相同。 七、中斷寄存器 AT89C52 有 6 個(gè)中斷源 ， 2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) ， IE 寄存器控制各中斷位 ， IP 寄存器中 6 個(gè)中斷源的每一個(gè)可定為 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)。 不應(yīng)將數(shù)據(jù) 1寫(xiě)入未定義的單元 ， 由于這些單元在將來(lái)的產(chǎn)品中可能賦予新的功能 ， 在這種情況下 ， 復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“ 0”。在掉電模式下 ， 保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器 ， 禁止所用其他芯片功能 ， 直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。在芯片擦操作中 ， 代碼陣列全被寫(xiě)“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前 ， 該操作必須被執(zhí)行。石英 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 XTAL1：振蕩器反相放大器 及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器 ( 地址為0000HFFFFH)， EA 端必須保持低電平 (接地）。該位置位后 ， 只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活 ， 此外 ， 該引腳會(huì)被微弱拉高 ， 單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí) ， 應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 要注意的是：每 當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。RST：復(fù)位輸入。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX A DPTR 指令）時(shí) ， P2 送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。作輸入口使用時(shí) ， 因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 IIL。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí) ， 這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用 ， 在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 VCC：電源電壓。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式 ， 以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 第三節(jié) 單片機(jī) AT89C52的特性 AT89C 系列單片機(jī)是 Atmel 公司生產(chǎn)的一款標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)。 (四 )32 位單片機(jī) 32 位單片機(jī)的字長(zhǎng)為 32 位 ， 是單片機(jī)的頂級(jí)產(chǎn)品 ， 具有極高的運(yùn)算速度。這類單片機(jī)由于其片內(nèi)資源豐富且功能強(qiáng)大 ， 主要在工業(yè)控制、智能儀表、家用電器和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用。 （二） 8 位單片機(jī) 8 位單片機(jī)的控制功能較強(qiáng) ， 品種最為齊全。迄今為止 ， 市售單片機(jī)產(chǎn)品已達(dá) 60 多個(gè)系列 ， 600 多個(gè)品種。第一條指令的含義是把 05H 傳送到累加器 A 中；第二條指令是加法指令 ,它把累加器 A 中的 5 和立即數(shù) 10 相加 ， 結(jié)果保留到累加器 A 中；第三條是停機(jī) 8 指令 ， 機(jī)器執(zhí)行后處于動(dòng)態(tài)停機(jī)狀態(tài)。 程序的編制稱為 “ 程序設(shè)計(jì) ” 。 A← data1+data2 10000000 1111110 80 FE SJMP $ 。指令碼由操作碼 (Operation Code)和地址碼 (Address Code)構(gòu)成：操作碼用于指示機(jī)器執(zhí)行何種操作；地址碼用于指示參加操作的數(shù)在哪里。 7 二、單片機(jī)的基本工作原理 單片機(jī)是通過(guò)執(zhí)行程序來(lái)工作的 ， 機(jī)器執(zhí)行不同程序就能完成不同的運(yùn)算任務(wù)?？刂?/狀態(tài)線有兩類：一類是 CPU發(fā)出的控制命令 ，如讀命令、寫(xiě)命令、中斷響應(yīng)等；另一類是存儲(chǔ)器或外設(shè)的狀態(tài)信息 ， 如外設(shè)的中斷請(qǐng)求、存儲(chǔ)器忙和系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)等。內(nèi)部總線主要由三種不同性質(zhì) 的連線組成 ， 它們是地址線、數(shù)據(jù)線和控制線 /狀態(tài)線。指令是一種能供機(jī)器執(zhí)行的控制代碼 ， 有操作碼和地址碼兩部分。PSW(Program Status Word， 程序狀態(tài)字 )也由 8 位觸發(fā)器組成 ， 用于存放 ALU操作過(guò)程中形成的狀態(tài)。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元 ALU、累加器 A、通用寄存器 R0、暫存器 TMP 和狀態(tài)寄存器 PSW 等五部分組成。 RAM 主要用來(lái)存放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或作為通 用寄存器、數(shù)據(jù)堆棧和數(shù)據(jù)緩沖器之用。 ROM 型單片機(jī)內(nèi)部 ， 其程序存儲(chǔ)器是采用掩膜工藝制成的 ， 程序一旦固化進(jìn)去便永遠(yuǎn)不能修改。由于單片機(jī)主要在控制 系統(tǒng)中使用 ， 因此一旦該系統(tǒng)研制成功 ，其硬件和應(yīng)用程序均已定型。為此 ， 在分析單片機(jī)工作原理前 ， 先對(duì)圖 21 中各部件作一基本介紹是十分必要的。它是由中央處理器 (CPU)芯片、ROM 芯片、 RAM 芯片和 I/O 接口芯片等通過(guò)印刷電路板上總線 (地址總線 AB、數(shù)據(jù)總線 DB 和控制總線 CB)連成一體的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 通常 ， 單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成 ， 內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：CPU(Central Processing Unit,中央處理器 )、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等。超聲技術(shù)是通過(guò)聲波的產(chǎn)生、傳播及接收的物理過(guò)程而完成的 ， 它的應(yīng)用研究正是結(jié)合超聲波之獨(dú)有特性而展開(kāi)的。在聲波壓縮階段 ，空穴被壓縮直至崩潰。 超聲波雖然在氣體中衰減很強(qiáng) ， 但在固體和液體中衰減較弱。 b、能量大。 在材料合成中 ， 尤其是納米材料的制備中 ， 超聲波技術(shù)有著極大的潛力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域相互滲透 ， 使超聲波技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、化工、醫(yī)學(xué)、石油化工等許多領(lǐng)域。 第三節(jié) 目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 超聲波是指頻率在 20kHz～ 106kHz 的機(jī)械波 ， 波速一般為 1500m/s， 波長(zhǎng)為～ 10cm。本文研究的汽車倒車預(yù)警系統(tǒng)屬于第二種思路 ， 能很大程度地解決倒車難題 ， 同時(shí)為汽車自動(dòng)駕駛的研究 應(yīng)用奠定 了 基礎(chǔ)。駕駛者只能依賴后視鏡觀察后方障礙物 ， 后視鏡受其位置的限制 ， 視野狹窄、清晰度差 ， 根本無(wú)法達(dá)到倒車中后視的目的。在 2020年汽車事故的發(fā)生比例中 ， 倒車引起的事故占 28％ ， 倒車已成為令人們頭痛的一項(xiàng)任務(wù) ， 即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)也在抱怨倒車是件費(fèi)力費(fèi)神的事。Ultrasonic DistanceMeasuring iii 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................ i ABSTRACT .......................................................................................................................... ii 第一章 緒論 ....................................................................................................................... 1 第一節(jié) 課題研究的背景 ................................................................................................ 1 第二節(jié) 課題研究的目的及意義 .................................................................................... 2 第三節(jié) 目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 .................................................................................... 2 第四節(jié) 超聲波的特性及作用原理 ................................................................................ 3 第二章 AT89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ........................................................................................... 4 第一節(jié) 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) ................................................................................................ 4 一、單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ................................................................................................ 4 二、單片機(jī)的基本工作原理 ........................................................................................ 7 第二節(jié) 單片機(jī)的分類及發(fā)展 ........................................................................................ 8 一、單片機(jī)的分類 ...................................................