【正文】 再次我要感謝我親愛的家人，是他們默默的支持我，鼓勵(lì)我，在我成長(zhǎng)和求學(xué)的道路上為我指明前進(jìn)的方向，在生活和學(xué)習(xí)上給予我無私的愛，是我有信心面對(duì)一切，走出大學(xué)的校園，踏上社會(huì)的征途。 其次，我還要感謝畢業(yè)小組的各位成員。 本論文是在 常 老師的親切關(guān)懷和嚴(yán)格要求下完成的，在論文完成的全過程都伴隨著 常 老師的悉心指導(dǎo)。這些對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大幫助的。 總體來說，最重要的是在本課題的設(shè)計(jì) 過程中我學(xué)到了很多知識(shí)，從中受益匪淺。 在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。 超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì)原理為超 聲波發(fā)生器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。 超聲波檢測(cè)接收電路 主要是由 集成電路 CX20206A 組成。 超聲波 發(fā)射電路 主要由反相器 74LS04 和超聲波發(fā)射換能器 T 構(gòu)成，單片機(jī) 端口輸出的 40kHz 的方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反相器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反相器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推換形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離。但是對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)很好的理論基礎(chǔ)。 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) C 語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)對(duì)時(shí)間要求精度較高的部分全部由單 片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器完成，而雖然溫度傳感器的讀寫對(duì)時(shí)間精度要求也高，但經(jīng)詳細(xì)計(jì)算所得出的 C 程序已被廣泛應(yīng)用，所心本設(shè)計(jì)全部使用 C語言編程 。它的作用使形成用于產(chǎn)生超聲波的40KHZ 信號(hào)、形成必要的時(shí)序、控制 LCD 字符的顯示、以及對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。 基于單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì) 圖 310晶振復(fù)位電路 AT89C51 單片機(jī)在高溫環(huán)境中穩(wěn)定性好。 晶 振電路： 每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 復(fù)位和晶振電路模塊 AT89S51 單片機(jī)最小系統(tǒng)由 AT89S51 單片機(jī)及其外圍電路組成，是整個(gè)超聲波測(cè)距儀的核心電路。采用集成穩(wěn)壓器7805， C1 是橋式整流濾波電 容器，因 為 C1 是打容量電解電容器，它本身的分布電感比較大，對(duì)高頻交流成分的濾波效果較差。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞 。該系列集成穩(wěn)壓 器 型號(hào)中的 78或 79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓。集成穩(wěn)壓器由于使用方便、體積小、成本低、性能優(yōu)良、一致性好等優(yōu)點(diǎn)而在各種電子設(shè)備中得到了非常廣泛的應(yīng)用。用分立元器件組裝的直流穩(wěn)壓電源存在體積大，組裝、調(diào)試、維修麻煩的缺點(diǎn)。 電源設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)很重要關(guān)節(jié)。 LCD 顯示倒車距離。點(diǎn)陣字符位之間，有一定點(diǎn)陣間隔，這樣就起到了字符間距和行距的作用。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。前兩種可以顯示數(shù)字、字符和符號(hào)等。液晶顯示器具有體積小、重量輕、功耗極低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。報(bào)警電路圖如圖 37： 基于單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì) 圖 37蜂鳴器報(bào)警電路 當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警；當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用了 LCD 顯示 [14]（輕薄短小，分辨率高，可顯示漢字等各種符號(hào)的優(yōu)點(diǎn)）和蜂鳴器報(bào)警電路 [15]來提醒駕駛員。 報(bào)警顯示模塊的設(shè)計(jì) 在駕駛員倒車時(shí)，需要顯示器顯示出車距離障礙物的距離，這樣才能使駕駛員倒車時(shí)心中有數(shù)，且當(dāng)車輛迫近障礙物時(shí)，需要聲音報(bào)警裝置給予駕駛員以警示，提醒駕駛員已經(jīng)迫近障礙物，保證車輛及人身安全，由此可見，報(bào)警顯示模塊在倒車?yán)走_(dá)中是由不可缺的。主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍 ， 適合于構(gòu)建自己的測(cè)溫系統(tǒng)。 （ 7）負(fù)壓特性電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線 上的時(shí)序滿足一定的要求時(shí)，可以不接外部電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。 （ 4）多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。C。C 范圍內(nèi)，精度為 177。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。以供單片機(jī)處理，它還具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 基于單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì) 圖 31超聲波發(fā)射電路 溫度補(bǔ)償電路 溫度補(bǔ)償電路采用美國(guó)達(dá)拉斯 (Dallas)公司的單線數(shù)字溫度傳感器芯片DS18B20 作為溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻有所不同。通過發(fā)射探頭將 40kHz的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械諧振而產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，而接收探頭則是將超聲波引起的機(jī)械諧振在轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)。 超聲波測(cè)距模塊的設(shè)計(jì) （ 1） 超聲測(cè)距、激光測(cè)距、紅外測(cè)距、微波測(cè)距等非接觸式測(cè)距方法被廣泛用于探測(cè)、汽車、運(yùn)動(dòng)機(jī)器人等方面。 顯示報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要對(duì)數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、蜂鳴器和 LCD 顯示電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中，測(cè)距系統(tǒng)由超聲波發(fā)射模 塊、超聲波接收模塊及溫度補(bǔ)償模塊構(gòu)成；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要 采用 AT89C51，用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。它能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車、倒車和啟動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，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。 倒車?yán)走_(dá)，又稱泊車輔助系統(tǒng)，或稱倒車電腦警示系統(tǒng)。單片機(jī)(AT89C51)發(fā)出短暫的 40KHz 信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；反射后的超聲波經(jīng)超聲波接收器作為系統(tǒng)的輸入，鎖相環(huán)對(duì)此信號(hào)鎖定，產(chǎn)生鎖定信號(hào)啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，得出時(shí)間 t，再由系統(tǒng)軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、判別后，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果被送至 LCD 顯示電路進(jìn)行顯示，當(dāng)距離小于安全距離時(shí)，并進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 要完成整個(gè)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要單片機(jī)控制核心，超聲波發(fā)射模塊，超聲波接收模塊，溫度補(bǔ)償電路 ，報(bào)警電路以及顯示電路這幾個(gè)模塊（圖 24）。數(shù)碼管是 LED 發(fā)光的效果，液晶是分子偏轉(zhuǎn)引起的暗影效果，數(shù)碼管比液晶耗電。數(shù)碼 管顯示內(nèi)容單一，液晶則比較豐富；數(shù)碼管一般就是一個(gè) 7 段的8 字，當(dāng)然多的有 16 段的中間米字型的，液晶可以顯示各種內(nèi)容。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測(cè)距系統(tǒng) 。 掉電方式：保存 RAM 的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。 5l 系列單片機(jī)提供以下功能： 4 kB 存儲(chǔ)器； 256 BRAM； 32 條 I／ O 線； 2個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器； 5 個(gè) 2 級(jí)中斷源； 1 個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。 51 系列單片機(jī)采用 40 引腳雙列直插封裝 (DIP)形式，內(nèi)部由 CPU， 4kB 的ROM， 256 B 的 RAM， 2 個(gè) 16b 的定時(shí)／計(jì)數(shù)器 TO 和 T1， 4 個(gè) 8 b 的 I／ O 端I： IP0， P1， P2， P3，一個(gè)全雙功串行通信口等組成。 因此，需要通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。溫度越高，傳播速度越快，而且不同溫度下傳播速度差別非常大，例如 0℃時(shí)的速度為 332m/s， 30℃時(shí)的速度為 350m/s，相差 18m/s。 c0—— 0℃時(shí)的聲波速度，為 。 T—— 氣體勢(shì)力學(xué)溫度，與攝氏溫度的關(guān)系是 T=273K+t。 超聲波的傳播速度 c 并不是固定不變的，傳播速度受空氣密度、溫度和氣體分子成分的影響，關(guān)系式為（ ）： KTcMRTc 27310 ??? ?（ ） 式中γ —— 氣體定壓熱容與定容熱容的比值，空氣為 。 限制倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的最大可測(cè)距離存在 4 個(gè)因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。 由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)，因而超聲波可以用于 距離的測(cè)量。超聲波在空氣中傳播時(shí)，途中碰到障礙物就立即返射回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。 圖 22 超聲波測(cè)距原理 基于單片機(jī)的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)