【正文】 圖 33 閃光報警電路 2． 鳴音報警 實(shí)現(xiàn)鳴音報警的接口電路 也 比較簡單 ， 其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q器 ， 當(dāng)在蜂鳴器兩引腳上加 3～ 15V直流工作電壓 ， 就能產(chǎn)生 3kHZ 左右的蜂鳴振蕩音響。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的閃光報警就是在控制指示燈的程序中加入定時程序 ， 按一定的時間間隔來交替點(diǎn)亮與熄滅指示燈。 （三）報警方式 報警信號通常有三種類型：一是閃光報警 ， 因為閃動的指示燈更能提醒人們注意；二是鳴音報警 ， 發(fā)出特定的音響 ， 作用于人的聽覺器官 ， 易于引起和加強(qiáng)警覺；三是語音報警 ， 不僅能 起到報警作用 ， 還能直接給出警報種類的信息。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示 ， 動態(tài)顯示節(jié) 21 省了 I/O 口 ,降低了能耗。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示 ，但必須保證掃描速度足夠快 ， 字符才不閃爍。 方案二：動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度 ， 且字符不閃爍。所謂靜態(tài)顯示 ， 就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時 ， 相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。 所以本設(shè)計采用方案二。 簡單地說 ， LCD 與 LED 是兩種不同 的顯示技術(shù) ， LCD 是由液態(tài)晶體組成的顯示屏 ， 而 LED 則是由發(fā)光二極管組成的顯示屏。 LED 顯示器是由發(fā)光二極管排列組成的 顯示器件。 LED 是發(fā)光二極管的簡稱 ， 是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的設(shè)備。LCD 液晶器具有本身不發(fā)光 ， 靠反射或者透射其他光源的優(yōu)點(diǎn) ， 同時具有功耗小 ，可靠性高 ， 壽命長 ， 體積小 ， 電源簡單等特點(diǎn) ， 非常適合于嵌入式系統(tǒng)、移動設(shè)備和掌上設(shè)備的使用。 LCD 液晶顯示器是利用光的偏振現(xiàn)象來顯示的。最簡單的顯示器可以使用 LED 發(fā)光二極管 ， 設(shè)計簡單 ， 易于安裝 ， 成本只要幾元 ， 但給出只是一個簡單的開關(guān)量信息 ， 而復(fù)雜的較完整的顯示器應(yīng)該是 CRT 監(jiān)視器或者屏幕較大的 LCD 液晶屏 ， 其成本在幾十元到百元不等。 圖 32 單片機(jī)控制系統(tǒng) 綜合以上比較 ， 方案一 ， 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理任務(wù) 、 控制實(shí)時性要求高但設(shè)計復(fù)雜 ， 體積較大 ， 成本高 ， 而方案二 ， 設(shè)計簡單 ， 體積小 ， 安裝簡易 ， 成本低等特點(diǎn) ， 本系統(tǒng)采用的是第二種方案作為控制 系統(tǒng)。具 有很高的性價比 ， 成本低 ， 而且它經(jīng)過多年的發(fā)展 ， 技術(shù)也相當(dāng)?shù)某墒臁? AT89C52是一個 8k字節(jié)可編程 FPEPROM的高性能微控制器。但是用可編程控制器 PLC通過數(shù)據(jù)采集 控制多個傳感器的方式 ， 這種方式多用于工業(yè)生產(chǎn)中 ， 體積大 ， 安裝不方便 ， 而且成本高。 上、下位機(jī) (PCPLC)技術(shù)是基于工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的可編程序控制器 (PLC)控制程序發(fā)展而來的。本系統(tǒng)是精密實(shí)時采集傳輸系統(tǒng) ， 需要微控制器有很強(qiáng)的抗干擾能力 ， 而且要求微控制器內(nèi)部有看門狗定時器 ， 以便在程序走飛時能自動復(fù)位；執(zhí)行指令速度要快 ， 以便能高速處理采集到實(shí)時數(shù)據(jù)。因為超聲波在 20 Co 的空氣中的傳播速度為 334米 /秒 ， 由單片機(jī)負(fù)責(zé)計時 ， 單片機(jī)使用 ， 所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達(dá)到毫米級。如果測距精度要求很高 ， 則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ? 故本測量電路采用第二種方案。 方案二：測量輸出脈沖的寬度 ， 即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔 t， 被測距離為 S=vt／ 2。 表 31 各種傳感器測距 性能比較 超聲波 紅外線 攝像系統(tǒng) 毫米波雷達(dá) 激光 最大探測距離 10m 10m 大于 100m 大于 150m 可達(dá) 150m 響應(yīng)時間 較快 ,約為15ms 慢 , 3110? ms 取決于處理時間 快 ,可達(dá)到 1ms 很快 ,約 10ms 探頭磨損 ,污染等因素的影響 幾乎沒有影響 影響不大 大 ,直接影響分辨能力 較小 很大 ,使探測距離減少 1/2~1/3 成本比較 探頭約 20元一支 ,工作機(jī)理簡單 ,探頭易安裝 約 80元 大于 1000元 大于 1500元 ,價格昂貴 ,結(jié)構(gòu)復(fù)雜 約 500元 環(huán)境適應(yīng)性 好 ,可以工作在惡劣環(huán)境中 差 ,但在能見度低時比其他光學(xué)系統(tǒng)好 差 ,可見性不好條件下無法工作 較好 ,不受能見度影響 差 ,受惡劣環(huán)境影響 綜合以上考慮和實(shí)際應(yīng)用條件 ， 本系統(tǒng)的測距模塊采用的是第五種方案。 從以上五種測距技術(shù)方案的介紹可以看出各個傳感器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：超聲波技術(shù)主要用于短距離探測，成本低，制作安裝簡便，適應(yīng)惡劣環(huán)境；紅外線技術(shù)一般用于 18 夜間環(huán)境，對環(huán)境適應(yīng)性差；微波雷達(dá)測距和激光測距相對于超聲波測距來講精度更高，定位更準(zhǔn)確；攝像系統(tǒng)技術(shù)價格較貴；毫米波雷達(dá)技術(shù)和激光技術(shù)的成本很高，所以運(yùn)用其原理進(jìn)行測量的設(shè)備價格也是相當(dāng)高的，因而現(xiàn)在只是在比較高級的轎車中才有所應(yīng)用。 由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，并且利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實(shí)時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)，在移動機(jī)器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。與光波不同 ， 超聲波是一種彈性機(jī)械波 ， 它可以在氣體、液體和固體 中傳播。在這一頻率范圍內(nèi)的振動稱為聲振動 ， 聲振動所激起的縱波稱為聲波。 方案五：超聲波測距 超聲波簡單的說就是音頻超過了人類耳朵所能夠聽到的范圍。 由于任何物體在任何時候都會發(fā)出紅外線 ， 而且人類肉眼感知不到紅外線 ， 具有極強(qiáng)的隱蔽性。 紅外線測距在技術(shù)上難度不大 ， 構(gòu)成的測距系統(tǒng)成本較低 ， 但是在惡劣的天氣和長距離探測方面仍然不能滿足汽車防撞的要求。 方案四：紅外線測距 紅外線測距和激光、超 聲波測距在原理上基本相同 ， 均是根據(jù)發(fā)射波和反射時間來判斷目標(biāo)的距離 ， 車載儀器通過發(fā)射并接收前方物體反射回的紅外線 ， 依據(jù)信號的強(qiáng)弱及波長的不同 ， 同時分析時間差 ， 可分析出前方物體的性質(zhì)及與汽車的距離。 雙目攝像系統(tǒng)模仿人體視覺原理 ， 測量精度高。 方案三；攝像系統(tǒng)測距 CCD攝像機(jī)是一種用來模擬人眼的光電探測器。毫米波雷達(dá)主要應(yīng)用于防撞 ， 以避免高速公路上發(fā)生追尾碰撞。 作為車載雷達(dá) ， 目前適用的主要有脈沖多普勒雷達(dá)、雙頻 CW雷達(dá)和 FM雷達(dá)三種。所以在汽車防撞領(lǐng)域激光測距方式?jīng)]有得到發(fā)展。盡管非 成像 激光雷達(dá)同 成像 式激光雷達(dá)相比 ， 具有造價低、速度快、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。目前在汽車上應(yīng)用較廣的激光測距系統(tǒng)可分為非 成像 式激光雷達(dá)和 成像 式激光雷達(dá)。下面對五種不同的測距技術(shù)方案進(jìn)行介紹和比較。 第三節(jié) 系統(tǒng)方案設(shè)計 一、測距系統(tǒng)方案設(shè)計 目前汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)測距技術(shù)主要有激光、毫米波雷達(dá)、攝像系統(tǒng)、紅外線、超聲波等一些測距技術(shù) ， 不同的目標(biāo)探測方式其工作過程和原理有不同之處。 (2)控制系統(tǒng)：本系統(tǒng)以單片機(jī) 為控制核心 ， 控制 整個系統(tǒng)的運(yùn)行 ， 對各種接口電路進(jìn)行控制 ， 發(fā)射脈沖 ， 檢測到回波后 ， 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)實(shí)時時間差采樣 ， 測出從超聲波發(fā)射到接收回波信號的時刻差 ， 從而計算 出距離。軟件部分對不同功能模塊的程序進(jìn)行分別編程 ， 便于調(diào)試和移植。 圖 31 汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 按照系統(tǒng)設(shè)計要求 ， 汽車倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成 ， 系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化思想。 本系統(tǒng)主要完成的功能是：當(dāng)車掛入倒檔位后 ， 提供： (一 )防碰撞預(yù)警：當(dāng)距離小于 1米時蜂鳴器發(fā)出 BiBi聲； (二 )車距顯示：在顯示屏上顯示車距以提醒 駕駛者。然而 ， 定時器 2 的標(biāo)志位 TF2在定時器溢出的那個機(jī)器周期的 S2P2 狀態(tài)置位 ， 并在同一個機(jī)器周期內(nèi)查詢到該標(biāo)志。當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時 ， 這些標(biāo)志位不能被硬件清除 ， 事實(shí)上 ， 服務(wù)程序需確定是 TF2 或 EXF2 產(chǎn)生中斷 ， 而由軟件清除中斷標(biāo)志位 。 IE 也有一個總禁止位 EA， 它能控制所有中斷的允許或禁止。 十 、中斷 AT89C52 共有 6 個中斷向量：兩個外中斷（ INT0 和 INT1)， 3 個定時器中斷（定時器 0、 l、 2）和串行口中斷。由于識別 1 至 0 的跳變需要 2 個機(jī)器周期（ 24 個振蕩周期） ， 因此 ， 最高計數(shù)速率為振蕩頻率的 1/24。 14 在計數(shù)工作方式時 ， 當(dāng) T2 引腳上外部輸入信號產(chǎn)生由 1 至 0 的下降沿時 ， 寄存器的值加 1， 在這種工作方式下 ， 每個機(jī)器周期的 5SP2 期間 ， 對外部輸入進(jìn)行采樣。定時器 2 有三種工作方式：捕獲方式 ， 自動重裝載（向上或向下計數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式 ， 工作方式由 T2CON 的控制位來選擇。 定時 2： 定時器 2 是一個 16 位定時計數(shù)器。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。 八、數(shù)據(jù)存儲器 AT89C52 有 256 個字節(jié)的內(nèi)部 RAM， 80H－ FFH 高 128 個字節(jié)與特殊功能寄存器（ SFR）地址是重疊的 ， 也就是高 128 字節(jié)的 RAM 和 特 殊功能寄存器的地址是相同的 ， 但物理上它們是分開的。 六、引腳號功能特性 T2 （定時／計數(shù)器 2 外部計數(shù)脈沖輸入） ， 時鐘輸出； TZEX 定時／計數(shù) 2 捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制 。 AT89C52 除了與 AT89C51 所有的定時 /計數(shù)器 0 和定時 /計數(shù)器 1 外 ， 還增加了一個定時 /計數(shù)器 2。對沒有定義的單元讀寫將是無效的 ， 讀出的數(shù)位將不確 定 ， 而寫入 13 的數(shù)據(jù)也將丟失。 五、特殊功能寄存器 在 AT89C52 片內(nèi)存儲器中 ， 80HFFH 共 128 個單元為特殊功能寄存器（ SFR)。但 RAM、 定時器 、 計數(shù)器 、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 此外 ， AT89C52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯 ， 可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯 ， 支持兩種軟件可選的掉電模式。 四、芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合 ， 并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件 ， XTAL2 應(yīng)不接。該反相放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL1：振蕩器反相放大器的輸出端。 flash 存儲器編程時 ， 該引腳加上 +12V的編程允許電源 VPP， 當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 VPP。 需注意的是：如果加密位 LBI 被編程 ，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 EA/VPP ： 外部訪問允許。 PSEN： 程序儲存允許 PSEN 輸出是外部程序存儲器的讀選通信號 ， 當(dāng) AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時 ， 每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效 ， 即輸出兩個脈沖。 可 12 禁止 ALE 操作。 對 Flash 存儲器編程期間 ， 該引腳還用于輸入編程脈沖 (PROG)。 一般情況下 ， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號 ，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。當(dāng)振蕩器工作時 ， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 P3 口除了作為一般的 I/0 口線外 ， 更重要的用途是它的第二功能 ， 如下表所示： 端口引腳第二功能 RXD（串行輸入口〕 TXD（串行輸出口） INTO（外中斷 0〕 INT1（外中斷 l) TO（定 時 /計數(shù)器 0) Tl（定時 /計數(shù)器 l) WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 此外 ， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。對 P3 口寫入“ 1”時 ， 它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器，如執(zhí)行 MOVX A Ri 指令）時 ， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。對端口 P2 寫“ l” ， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平 ， 此時可作輸入口 ， 作輸入口使用時 ， 因為內(nèi)部存在上拉電阻 ，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 與 AT89C51 不同之處是 ， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ )。對端口寫“ 1” ， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平 ， 此時可作輸入口。 在 FLASH 編程時 ， P0 口接收指令字節(jié) ， 而在程序校驗時 ， 輸出指令字節(jié) ， 校驗時 ， 要求外接上拉電阻。作為輸出口用時， 每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路 ， 對端口 P0 寫 “ 1”時 ， 可作為高阻抗輸入端用。 GND：接地。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起 ， 特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本 。 一、主要特性 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000次 )Flash ROM 32個雙向 I/O 口 256 8bit 內(nèi)部 RAM 3個 16位可編程定時 /計數(shù)器中斷