【正文】 其部分源程序如下： RECEIVE0： PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 ；關(guān)外部中斷 0 MOV R7, TH0 ；讀取時間值 MOV R6, TL0? CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH；計算時間差 MOV 31H, A ；存儲結(jié)果 MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A? SETB EX0 ；開外部中斷 0 POP ACC? POP PSW RETI 主程序 晶振采用 6M， P1 口為數(shù)碼管段輸出口， ~ 為數(shù)碼管位輸出口， 超聲波發(fā)送輸出， 超聲波接收。 系 統(tǒng) 的 控制程 序 程序功能：測試障礙物距離，用數(shù)碼管顯示結(jié)果 出口參數(shù)： P0， 計算超聲波傳播時間 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。測出距離后結(jié)果將以十進制 BCD 碼方 式送往 LED 顯示約 ，然后再發(fā) 射超 聲波脈 沖重復(fù) 測量 過程。然后調(diào)用超聲波發(fā)射子程序發(fā)出一個超聲波脈沖，打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號。 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時器 T0 工作模式為 16 位定時器計數(shù)器模式。 軟件設(shè)計的主要思路是將預(yù)置、發(fā)射、接收、顯示等功能編成獨立的模塊，當(dāng) 按下 控制鍵 后，在 一定 的周期 內(nèi)一次 接收各 個模 塊，調(diào) 用預(yù)置子程序、 發(fā) 射 子程序 、查詢 子程 序、定 時子程 序。從微秒到小時定 時 ， 可在單穩(wěn)態(tài)或多諧振蕩方式工作 ， 可調(diào)節(jié)占空比 ， 輸出端可供給或吸入 200mA 電流 ， 輸出和 電源 與 TTL 兼容 ， 溫度穩(wěn)定性 優(yōu)于 %/℃ ， 常開與常關(guān) 輸出端 。在揚聲器發(fā)出報警聲時，時基電路 CC7555 處于暫穩(wěn)態(tài)，此 時電源 向電容充電，從而使 CC7555 結(jié)束暫穩(wěn)態(tài)回復(fù) 到穩(wěn)定狀態(tài)，輸出低電平，使揚聲器停止發(fā)出報警聲， 直到 下一次測距結(jié)束產(chǎn)生新的報警聲 。 報警 發(fā)聲 電路 報警 發(fā)聲 電路由 CC7555 電路和揚聲器組成。 汽車車速的測量是通過霍爾集成傳感器來實現(xiàn)的 ， 即將裝有永久磁鐵的轉(zhuǎn)盤的輸入軸與車輪的轉(zhuǎn)軸相連 , 當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時 , 轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動 , 此時 , 轉(zhuǎn)盤上的永久磁鐵會經(jīng)過霍爾集成傳感器 , 從而在霍爾集成傳感器的輸入端得到一個磁信號 , 如果 轉(zhuǎn)盤不停轉(zhuǎn)動 , 霍爾集成傳感器便會輸出轉(zhuǎn)速信號。目前的霍爾器件都可承受一定的振動，可在零下 40 攝氏 度到零上 150 攝氏度范圍內(nèi)工作，全部密封不受水油污染，完全能夠適應(yīng)汽車的惡劣工作環(huán)境。例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進行二次變 換；可測量壓力 、質(zhì)量、液 位、 流速、流量等。采用功率霍爾開關(guān)電路可以減小這些現(xiàn)象。許多人都知道，轎車的自動化程度越高，微電子電路越多，就越怕電磁干擾。相對于機械斷電器而言，霍爾式點火脈沖發(fā)生器無磨損免維護，能夠適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，還能精確地控制點火正時，能夠較大幅度提高發(fā)動機的性能，具 有明顯的優(yōu)勢。 例如汽車點火系統(tǒng)，設(shè)計者將霍爾傳感器放在分電器內(nèi)取代機械斷電器，用作點火脈沖發(fā)生器。 根據(jù)霍爾效應(yīng)做成的霍爾器件，就是以磁場為工作媒體，將物體的運動參量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓的形式輸出，使之具備傳感和開關(guān)的功能。當(dāng)原副 邊補償電流產(chǎn)生的磁場在磁芯中達到平衡時 式 (3)成立 ： N*IN =n*IM (3) 式中 ： IN 為原邊電流； N 為原邊線圈的匝； IM 為副邊補償電流； n 為副邊線圈的匝數(shù)。 即原邊電流 (IN)所產(chǎn)生的磁場通過一個副邊線圈的電流 (IM)所產(chǎn)生的磁場進行補償 。 傳感器的工作原理是磁平衡式的 。開環(huán)霍爾傳感器的優(yōu)點是電路形式簡單、成本相對較低；其缺點是精度和線性度較差，響應(yīng)時間較慢，溫度漂移較大。在實際使用中，經(jīng)常將霍爾集成電路 ， 有時也用霍爾元件與永磁體、軟磁材料等封裝在一起，組成適用于特定應(yīng)用場合的霍爾傳感器組件。前者的輸出與磁場成正比，用于各種參量的測量：后者的輸出為高、低電平兩利，狀態(tài)，常用于無刷電機和汽車點火裝置中。除了己非常成熟的雙極型霍爾ＩＣ外，應(yīng)用ＣＭＯＳ和Ｓ i ＣＭＯＳ技術(shù)的霍爾產(chǎn)品業(yè)已廣泛使用，ＭＯＳ霍爾ＩＣ的功耗 更低，功能更強。僅在汽車的電子系統(tǒng)中，使用霍爾ＩＣ的就有十幾處?？蓮模郑扰c加速度的關(guān)系曲線上求得加速度。在盒體的Ｏ點上固定均質(zhì)彈簧片Ｓ，片Ｓ的中部Ｕ處裝一慣性塊Ｍ，片Ｓ的末端ｂ處固定測量位移的霍爾元件Ｈ，Ｈ的上下方裝上一對永磁體，它們同極性相對安裝。由事先校準的ｐ ～ｆＶＨ雪曲線即可得到被測壓力ｐ的值。磁系統(tǒng)最好用能構(gòu)成均勻梯度磁場的復(fù)合系統(tǒng)，如圖６中的（ａ）、（ｂ），也可采用單一磁體，如（ｃ）。 圖 211 幾 種產(chǎn)生梯度磁場的磁系統(tǒng) 和 幾種 霍爾位移傳感器的特性曲線 ⑤ 壓力傳感器 霍爾壓力傳感器由彈性元件，磁系統(tǒng)和霍爾元件等部分組成，如圖212 所示。用霍爾元件測量位移的優(yōu)點很多：慣性小、頻響快、工作可靠、壽命長。圖 211 示出３種產(chǎn)生梯度磁場的磁系統(tǒng)及其與霍爾器件組成的位移傳感器的輸出特性曲線，將它們固定在被測系統(tǒng)上，可構(gòu)成霍爾微位移傳感器。對于霍爾輸出電壓 U 的處理，人們設(shè)計了許多種電路，但總體來講可分為兩類：一類為開環(huán) (或稱直測式、直檢式 )霍爾電流傳 感器；另一類為 閉環(huán) (或稱零磁通式、磁平衡式 )霍爾電流傳感器。眾所周知 ，當(dāng)電流流過一根長的直導(dǎo) 線 時，在導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場，磁場的大小與流過導(dǎo)線的電流的大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾器件進行檢測，由于磁場的變化與霍爾器件的輸出電壓信號有良好的線性關(guān)系，因此，可以用測得的輸 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 20 出信號，直接反應(yīng)導(dǎo)線中電流的大小，即 I∝ B∝ U2式中， I 為通過導(dǎo)線中的電流； B 為導(dǎo)線通電流后產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度； U 為霍爾器件在磁場中產(chǎn)生的霍爾電壓。這類霍爾電流傳感器的價格也相對便宜，使用非常方便，已得到極為廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外已有許多廠家生產(chǎn)。這些都會對測量精度產(chǎn)生影響。在這種應(yīng)用中，霍爾器件是磁場檢測器，它檢測的是磁芯氣隙中的磁感應(yīng)強度?？蓽y直流、交流和各種波形的電流。 圖 29 ③ 測量電流強度 將圖 210 中霍爾器件的輸出（必要時可進行放大）送到經(jīng)校準的顯示器上，即可由霍爾輸出電壓的數(shù)值直接得出被測電流值。可通過測量霍爾電壓推算出磁感應(yīng)強度的大小，由此建立了磁場與 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 19 電壓信號的聯(lián)系；根據(jù)這一關(guān)系式。如圖 29 所示， 當(dāng)把通有小電流的半導(dǎo)體 薄片 置于磁 場中時 ，半 導(dǎo)體內(nèi) 的載流 子受洛 倫茲 力的作 用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)， 使半 導(dǎo)體兩 側(cè)產(chǎn)生 電勢 差，該 電勢差 即為霍 爾電 壓 U， 這個 U電壓與磁感應(yīng)強度 B 及控制電 流 I 成正比，經(jīng)過理 論推算得到如下等式關(guān)系： U=（ RH/d） *B*I (1) 式中， U 為霍爾電壓； B 為磁感應(yīng)強度； I 為控 制電流； RH 為霍爾系數(shù)：d 為半導(dǎo)體片的厚度。 只要測出霍爾電壓ＶＢＢ ′，即可算出磁場Ｂ的大小；并且若知載流子類型ｎ型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為電子，Ｐ型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為空穴，則由Ｖ ＢＢ＇的正負可測出磁場方向，反之，若已知磁場方向，則可判斷載流子類型。 霍爾元件應(yīng)用十分廣泛大致可分為以下幾個方向。進入 20 世紀 80 年代，隨著電子元器件制造技術(shù)的發(fā)展，霍爾電流／電壓傳感器的 39。 0V 的正負只與電流方向 I 有關(guān)，而與 B 的方向無關(guān)。由于制造上困難及材料的不均勻性， 4 兩點實際上不可能在同一條等勢線上。 RV 的正負僅與 B 的方向有關(guān)，而與I 的方向無關(guān)。 ③ 里紀 —— 勒杜克（ Righi— Leduc） 效應(yīng)產(chǎn)生的電勢差 RV 。與霍爾效應(yīng)類似，該熱流也會在 4 點間形成電勢差 NV 。 ② 能斯特（ Nernst）效應(yīng)引起的電勢差 NV 。可以證明 IBVE? 。 xyzI 12 I43B 圖 28 在磁場中的霍爾元件 ① 厄廷豪森（ Eting hausen）效應(yīng)引起的 電勢差 EV 。 嚴格地說，在半導(dǎo)體中載流子的漂移運動速度 并不完全相同，考慮到載流子速度的統(tǒng)計分布，并認為多數(shù)載流子的濃度與遷移率之積遠大于少數(shù)載流子的濃度與遷移率之積，可得半導(dǎo)體霍爾系數(shù)的公式中還應(yīng)引入一 個霍爾因子 Hr ，即 )( pernerR HHH 或? 普通物理實驗中常用 N 型 Si、 N 型 Ge、 InSb 和 InAs 等半導(dǎo)體材料的霍爾元件在室溫下測量，霍爾因子 ?? ?Hr ，所以 neRH 183?? 式中， ???e 庫侖 （ 2） 霍爾效應(yīng)的副效應(yīng) 上述推導(dǎo)是從理想情況出發(fā)的，實際情況要復(fù)雜得多，在產(chǎn)生霍爾電壓 HV 的同時，還伴生有四種副效應(yīng)，副效應(yīng)產(chǎn)生的電壓疊 加在霍爾電壓上，造成系統(tǒng)誤差。 由（ 7）式知 IBdVR HH ? 因此將待測的厚度為 d 的半導(dǎo)體樣品，放在均 勻磁場中，通以控制電流 I，測出霍爾電壓 HV ，再用高斯計測出磁感應(yīng)強度 B 值，就可測定樣品的霍爾系數(shù) HR 。它是選定霍爾元件，即 HK 已確定，保持控制電流 I 不變，則霍爾 電壓 HV 與被測磁感 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 17 應(yīng)強度 B 成正比。 由（ 7）式可知，如果霍爾元件的靈敏度 HR 已知，測得了控制電流 I和產(chǎn)生的霍爾電壓 HV ，則可測定霍爾元件所在處的磁感應(yīng)強度為 ：HHIKVB? 。 上面討論的是 N 型半導(dǎo)體樣品產(chǎn)生的霍爾效應(yīng)， B 側(cè)面電位比 A 側(cè)面高；對于 P 型半導(dǎo)體樣品，由于形成電流的載流子是帶正電荷的空穴，與 N 型半導(dǎo)體 的情況相反， A 側(cè)面積累正電荷， B 側(cè)面積累負電 荷，如圖27（ b）所示，此時， A 側(cè)面電位比 B 側(cè)面高。因 HK 和載流子濃度 n 成反比，而半導(dǎo)體的載流子濃度遠比金屬的載流子濃度小，所以采用半導(dǎo)體材料作霍爾元件靈敏度較高。自由電子受力偏轉(zhuǎn)的結(jié)果，向 A 側(cè)面積聚，同時在 B 側(cè)面上出現(xiàn)同數(shù)量的正電荷，在兩側(cè)面間形成一個沿 Y軸負方向上的橫向電場 HE? （即霍爾電場），使運動電子受到一個沿 Y 軸正方向的電場力 eF? ， A、 B 面之間的電位差為 HV （即霍爾電壓），則 jbVejeEEeEqF HHHHe ????? ????? (4) 將阻礙 電荷的積聚，最后達穩(wěn)定狀態(tài)時有 0?? em FF ?? 0??? jbVejeVB H ?? 即 bVeeVB H? 得 VBbVH? (5) 此時 B 端電位高于 A 端電位。 e 為電子 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 16 的電荷量。產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的原因是形成電流的作定向運動的帶電粒子即載流子（ N 型半導(dǎo)體中的載流子是帶負電荷的電子， P 型半導(dǎo)體中的載流子是帶正電荷的空穴）在磁場中所受到的洛侖茲力作用而產(chǎn)生的。 + ++ +++ V HE HeFmFbIdBABZXY+ ++ +++ V HE HF mF eBbId AB (a) (b) 圖 27 霍爾效應(yīng)原理圖 實驗表明，在磁場不太強時，電位 差 HV 與電流強度 I 和磁感應(yīng)強度 B成正比，與板的 厚度 d 成反比，即 dIBRV HH ? (1) 或 IBKV HH ? (2) 式（ 1）中 HR 稱為霍爾系數(shù)，式（ 2）中 HK 稱為霍爾元件的靈敏度，單位為 mv / (mA 將一塊半導(dǎo)體或?qū)w材料，沿 Z 方向加以磁場 B? ，沿 X 方向通以工作電流 I，則在 Y 方向產(chǎn)生出電動勢 HV ，如圖 27 所示，這現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 基于單片機的汽車防追尾碰撞報警系統(tǒng)設(shè)計 15 霍爾 集成 器件 測速 原理 （ 1） 霍爾效應(yīng) 1879 年，美國物理學(xué)家 Edwin Herbert Hall 在研究 金屬的導(dǎo)電機構(gòu)時 發(fā)現(xiàn) 當(dāng) 磁場 作用于 載流金 屬導(dǎo) 體、半 導(dǎo)體中 的載流 子時 ，產(chǎn)生 橫向電位差 ； 當(dāng) 電流 通過金 屬箔片 時， 若在垂 直于電 流的方 向施 加磁場 ，則金屬箔片兩 側(cè)面 會出 現(xiàn) 橫向電 位差 的物理 現(xiàn)象 ， 這就是 霍爾 效應(yīng) ， 霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種。 AT89C2051 中的兩個 16 位定時計數(shù)器寄存器 T0 和 T1, 作定時器時 , 可計數(shù) 機器周期 , 計數(shù)頻率為振蕩