【正文】 最后我要深深地感謝我的家人，正是他們含辛茹苦地把我養(yǎng)育成人，在生活和學(xué)習(xí)上給予我無(wú)盡的愛(ài)、理解和支持，才使我時(shí)刻充滿信心和勇氣，克服成長(zhǎng)路上的種種困難，順利的完成大學(xué)學(xué)習(xí)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的短短 3 個(gè)月里，你們給我提出很多寶貴的意見(jiàn)，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠(chéng)的謝謝你們。在我畢業(yè)論文寫(xiě)作期間，各位老師給我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒(méi)有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會(huì)，向您們表示由衷的感激。該系統(tǒng)中鎖相環(huán)鎖定需要一定的時(shí)間，測(cè)得的距離有誤差，在汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用中誤差為 1cm 可忽略不計(jì)，由于此電路具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，測(cè)量精度比較高的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)超聲波探頭反射超聲波，使用高速單片機(jī)計(jì)算測(cè)量車與障礙物之間的往返時(shí)間然后再計(jì)算出車與障礙物的距離，并加入了軟件補(bǔ)償，提高了距離計(jì)算的精度，然后顯示在 LED 數(shù)碼管上，當(dāng)在探測(cè)的范圍有障礙物時(shí)，蜂鳴器提示報(bào)警，距離越近蜂鳴器的報(bào)警頻率也越大，當(dāng)距離小于最小安全距離時(shí)，蜂鳴器不間斷報(bào)警。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對(duì)測(cè)量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測(cè)量要求。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測(cè)量的間隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測(cè)量需要。根據(jù)測(cè)量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容 C0 的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。顯示及報(bào)警子程序框圖： 圖 45 顯示子程序框圖 圖 46 報(bào)警子程序框圖報(bào)警子程序取測(cè)量值LED 顯示Y距離小于 1m返回蜂鳴報(bào)警N外部中斷入口初始化開(kāi)位選查表送段碼位選左移一位修正段碼指針?lè)祷仫@示完畢NY. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手第 5章 系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試超聲波測(cè)距儀的制作和調(diào)試都比較簡(jiǎn)單，其中超聲波發(fā)射和接收采用 Φ15的超聲波換能器 TCT4010F1（T 發(fā)射）和 TCT4010S1（R 接收） ，中心頻率為40kHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距 4～8cm，其余元件無(wú)特殊要求。 前方測(cè)距電路的輸出端接單片機(jī) INT0端口，中斷優(yōu)先級(jí)最高，左、右測(cè)距電路的輸出通過(guò)與門(mén) IC3A 的輸出接單片機(jī) INT1 端口，同時(shí)單片機(jī) 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識(shí)別由程序查詢來(lái)處理，中斷優(yōu)先級(jí)為先右后左。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器 T0 停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值 1。右側(cè)和左側(cè)測(cè)距電路的輸入端分別接 和 端口，工作原理與前方測(cè)距電路相同。測(cè)距系統(tǒng)中的超聲波傳感器采用 UCM40 的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是 40kHz 的脈沖信號(hào)，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序來(lái)產(chǎn)生。下面分別給出各自的流程圖如圖 43 和 44：圖 43 T0 中斷子程序 圖 44 超聲波接收中斷子程序超聲波發(fā)生子程序雖簡(jiǎn)單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確，需要采用匯編語(yǔ)言編程。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出是還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值 2，及 Testok=2 以表示此次測(cè)距失敗。主程序利用為中斷 0 檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（INT0 引腳出現(xiàn)低電平） ，立即進(jìn)入中斷程序。下圖 42 為主程序流程框圖。再把定時(shí)器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)換算就可以得出超聲波傳感器與障礙物之間的距離。要檢測(cè)返回信號(hào)必須在啟動(dòng)發(fā)射信號(hào)后 毫秒才可以檢測(cè)，這樣就可以抑制輸出的干擾。程序首先完成初始化過(guò)程，然后是一個(gè)重復(fù)的控制發(fā)射信號(hào)的過(guò)程，即調(diào)用發(fā)射子程序幾遍，而且每次發(fā)射周期結(jié)束都很判斷在發(fā)射信號(hào)后延時(shí)等待的過(guò)程中是否發(fā)生了中斷，即是否有回波產(chǎn)生來(lái)判斷程序的流程。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。?dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。這樣，定時(shí)器就記錄下了超聲波自發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時(shí)間 t 。測(cè)距時(shí)有安裝在同一位置的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，有定時(shí)器計(jì)時(shí)。距離的計(jì)算公式為： （42tcsd??1）其中，d 為被測(cè)物與測(cè)距儀的距離，s 為聲波的來(lái)回的路程， c 為聲速，t 為聲波來(lái)回所用的時(shí)間。要求通過(guò)設(shè)計(jì)能夠測(cè)出并顯示車與障礙物的距離，并能在距離小于 1m 的時(shí)候根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行聲光報(bào)警[16] 超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距的原理：即為超聲波發(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(lái)，就被超聲波接收器 R 所接收到。 主程序除了完成定時(shí)器 T0、中斷源 TNT0 初始化外，主要實(shí)現(xiàn)超聲波的巡回發(fā)射（調(diào)用超聲波發(fā)射程序）和距離的動(dòng)態(tài)掃描顯示；INT0 中斷服務(wù)程序計(jì)系統(tǒng)各功能模塊系統(tǒng)初始化程序按鍵掃描模塊數(shù)碼管顯示模塊運(yùn)算結(jié)果處理模塊發(fā)射接收控制模塊聲光報(bào)警模塊. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手算車尾距離障礙物的距離數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)一方面交由主程序顯示，另一方面與設(shè)定值（比如 1m）進(jìn)行比較，如小于 1m，接蜂鳴器報(bào)警，否則關(guān)閉報(bào)警；如果車尾距離障礙物的距離較遠(yuǎn)，超聲波往返時(shí)間就會(huì)超過(guò)了定時(shí)器 T 一次性最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間，則 T0 發(fā)生溢出而中斷，這時(shí)進(jìn)行距離計(jì)算，并顯示 “OFF”，以示車后無(wú)障礙物，可放心倒車。（6） 聲光報(bào)警模塊：當(dāng)所測(cè)距離小于一定值時(shí)，通過(guò)聲光報(bào)警來(lái)挺行駕駛員。（4） 發(fā)射接收控制模塊：發(fā)射控制模塊是軟件控制超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲脈沖啟動(dòng)定時(shí)器工作，同時(shí)啟動(dòng)接收電路工作，當(dāng)接收電路有信號(hào)輸入時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理。（2） 數(shù)碼管顯示模塊：通過(guò)該模塊的設(shè)計(jì)能夠讓所測(cè)得的距離顯示在數(shù)碼管上。第 4章 軟件設(shè)計(jì)超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)射子程序、INT0超聲波接收中斷程序及顯示子程序四個(gè)主要模塊組成。其中 S1表示“確定”按鍵；S2 表示 “減一” ；S3 表示“加一 ”、S4 表示循環(huán)移位，對(duì)不同位置進(jìn)行選擇。其電路連接如圖 37 溫度測(cè)量電路所示。它通過(guò)輸出 9 位（二進(jìn)制）數(shù)字來(lái)直接表示所測(cè)量的溫度值，溫度值是通過(guò) DS18B20 的數(shù)據(jù)總線直接輸入. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手CPU,無(wú)需 A/D 轉(zhuǎn)換，而且讀寫(xiě)指令，溫度轉(zhuǎn)換指令都是通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳入DS18B20。2℃的測(cè)量精度。因而，使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，同時(shí)可靠性更高。為此，利用一線性數(shù)字溫度計(jì)即集成溫度傳感器 DS18B20 和單片機(jī)，構(gòu)成一個(gè)高精度的數(shù)字溫度檢測(cè)系統(tǒng)。目前，大多數(shù)溫度測(cè)控系統(tǒng)在檢測(cè)溫度時(shí)，都采用溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)化為電量，經(jīng)信號(hào)放大電路放大到適當(dāng)?shù)姆秶?，再?A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量來(lái)完成。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手圖 36 單片機(jī)及顯示系統(tǒng)電路圖 溫度測(cè)量電路 由于超聲波的傳播速度 V 受到空氣中的溫度、濕度、壓強(qiáng)等因素的影響，其中溫度的影響最為突出，溫度每升高 1℃，速度增加約 。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的 4 位共陽(yáng) LED 數(shù)碼管，用于顯示車尾障礙物的距離，由單片機(jī) —接 LED 的 a~g 七個(gè)筆段，~ 接四位 8550 的公共端，通過(guò)軟件以動(dòng)態(tài)掃描方式顯示。單片機(jī) AT89C51 采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減少測(cè)量誤差。通過(guò)單片機(jī)的 22228四個(gè)管腳的信號(hào)控制四個(gè)三極管的 B 極，利用三極管的開(kāi)關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的點(diǎn)亮，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。它由電源變壓器，橋式整流電路 D1~D4，濾波電容 CC8，防止自激電容 C1C16和一只固定式三端穩(wěn)壓器（7805）組成。此直流電壓經(jīng)過(guò) LM7805 的穩(wěn)壓和電容濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直接輸出電壓。其中，變壓器將交流電源（220V/50Hz）變換位符 合整流電路所需要的交流電壓；整流電路是具有但方向?qū)щ娦阅艿恼髌骷?，將交流電壓整流成單方向脈動(dòng)的直流電壓；濾波電路濾去單向脈動(dòng)直流電壓中的交流部分，保留直流成分，盡可能供給負(fù)載平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，通過(guò)此電路使直流輸出電壓穩(wěn)定?！?(3)　產(chǎn)品性能 ? 標(biāo)稱頻率（KHz ）：40KHz ? 發(fā)射聲壓 10V（0dB＝）：≥95dB ? 接收靈敏度 40KHz　 （0dB＝V／ubar ）：≥65dB ? 靜電容量 1KHz，＜1V?。≒F）：1260pF～2340pF ? 探測(cè)距離（m）：～3 ? －6dB 指向角：　60 度 ? 外殼材料：鋁 ? 外殼顏色：黑 穩(wěn)壓電源電路 在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一的能量來(lái)源，穩(wěn)壓電源的主要任務(wù)是將 50Hz 的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓和電流，從而滿足負(fù)載的需要，直流穩(wěn)壓電源一般由整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速 C 與溫度有關(guān) 壓電陶瓷超聲波傳感器 (TCF4018TR1) (1)　適用范圍 家用電器及其它電子設(shè)備的超聲波遙控裝置；超聲測(cè)距及汽車倒車防撞裝. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手置；液面探測(cè)；超聲波近接開(kāi)關(guān)及其它應(yīng)用的超聲波發(fā)射與接收。接收換能器對(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測(cè)距離。 單片機(jī)發(fā)出超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差 tr，然后求出距離 S＝Ct/2，式中的 C為超聲波波速。5l 系列單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法?？臻e方式：CPU 停止工作，而讓 RAM、定時(shí)／計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。該系列單片機(jī)引腳與封裝如圖 34 所示。CX20226A 的外部接線圖如圖33 所示：IN 1C1 2C2 3GND 4F0 5C3 6OUT 7VCC 8R17CX20226ALS3RX(S)C9473R14 +C17 10uF/50V+C10 10uF/50VR15200KR16200KC6 330pFVCCC1104P32超 聲 波 接 收 電 路圖 33 超聲波檢測(cè)接收電路圖 超聲波顯示及控制部分電路 AT89C51單片機(jī)的原理及工作特點(diǎn)5l 系列單片機(jī)中典型芯片(AT89C51)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 T0 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。（5） 積分濾波器與整形電路：檢測(cè)器輸出的信號(hào)經(jīng)積分濾波器送到整形. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手電路，輸出較好的矩形波。（3） 寬頻帶濾波器：其頻率范圍為 30Hz~60Hz，其中心頻率可調(diào)。通過(guò)反饋將放大器設(shè)定于適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，再由限制電平電路進(jìn)行自動(dòng)控制。（1） 前置放大器：它是高增益的放大器，由于超聲波在空氣中直線傳輸時(shí)，傳輸距離越大，能量的衰減越厲害，故反射回來(lái)的超聲波信號(hào)的幅值會(huì)有很大的變化。內(nèi)部電路由前置放大器、自動(dòng)偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成。由于經(jīng)探頭變換后的正弦波電信號(hào)非常弱，因此必須經(jīng)放大電路進(jìn)行放大。 超聲波接收電路超聲波接收電路包括超聲波接收探頭、信號(hào)放大電路及波形變換電路三部分。（7） 7 腳：遙控命令輸出端，它是集電極開(kāi)路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為 22kΩ，沒(méi)有接收信號(hào)時(shí)該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則會(huì)下降。例如，取 R=200kΩ 時(shí)，fn≈42kHz，若取 R=220kΩ，則中心頻率 f0≈38KHz。. . . .. . 學(xué)習(xí)好幫手（4） 4 腳：接地端。但 C 的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為 R=，C= μF。（2） 2 腳：該腳與 GND 之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。其主要功能是從