【正文】 儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) 南通紡織職業(yè)技術學院 汽車的測速及倒車提示系統(tǒng)分析 14 AT89S52 定時 /計數(shù)器的介紹 工作方式寄存器 TMOD 用于設置定時 /計數(shù)器的工作方式，低 4 位用于 T0，高 4 位用于 T1。對 P2 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用； P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。對 P0端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入； 南通紡織職業(yè)技術學院 汽車的測速及倒車提示系統(tǒng)分析 13 P1 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅動4 個 TTL 邏輯電平。 AT89S52 部分引腳簡介 P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 控制 電路 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。 其中電路中的 R R4 R34 是限流電阻，在電路中起保護作用。 在 1s中之內記錄轉盤轉動的圈數(shù) ，并送至數(shù)碼管顯示 （速度的顯示就是對轉盤轉 每秒轉動 的圈數(shù)進行的顯示。 當檢測到有信號輸入時，光敏晶體管的基極，接受不到發(fā)光二極管的光照，則集電極正偏、發(fā)射極反偏，即光敏晶體管截止，高電平 VCC 經具有反相功能的Q11， 輸出低電平，送至 CPU的 口產生中斷。 e)CE 飽和電壓 Vcd：發(fā)光二極管工作電流 IF 和集電極電流 IC為規(guī)定值時，并保持 IC/IF=CTR 時，集電極與發(fā)射極之間的電壓降。 c)發(fā)射極 集電極電壓 Veco：發(fā)射極集電極所能承受的電壓。 （ 3） 輸出特性 a)集電極電流 Ic：光敏三極管集電極所流過的電流，通常表示最大值。 e)反向電流 Ir:通常是指在最大反向電壓情況下，流過 LED 的反向電流。 c)正向工作電壓 Vf： Vf 是指在給定的工作電流下， LED 本身的壓降。 （ 2） 輸入特性 a)正向工作電流 If： If 是指 LED 正常發(fā)光時所流過的正向電流值，不同的LED所允許流過的最大電流值也不一樣。 在光電耦合器件輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流 的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電 光 電的轉換。 四個缺口 槽型光電耦合器 南通紡織職業(yè)技術學院 汽車的測速及倒車提示系統(tǒng)分析 11 U7 圖 光電耦合器 如圖 ： 光電耦合器結構簡單，由一個發(fā)光二極管和一個光敏二極管組成，常用于 50Hz 以下工作頻率的裝置中。 芯片簡介 光電耦合器是一種把紅外發(fā)射器和紅外光接收器件以及信號處理電路等封裝在同一管座內的器件。遮光盤在凹槽中轉動時，缺口進入凹槽時，紅外線可以通過，缺口離開凹槽紅外線被阻擋。測距輪安裝在車輪上，這樣能使記數(shù)值準確一些。 南通紡織職業(yè)技術學院 汽車的測速及倒車提示系統(tǒng)分析 10 1 2 3 4 5 6 7 8U3CX20206231S1 1KR11KR11223C3 330pFC4C51uFC647uFC7 kR3200kR4510R5220kR6RLS2TLS1GNDRP150K231S2INT01 2U1A74LS043 4U1B74LS045 6U1C74LS0489U1D74LS041011U1E74LS041213U1F74LS04 圖 超聲波測距原理圖 轉速檢測電路 紅外測距儀由測距輪，遮光盤，紅外光電耦合器及凹槽型支架組成的。輸出端采用兩個反向器 并聯(lián)，用以提高驅動能力。 發(fā)射電路主要由 U1(74LS04)和超聲波發(fā)生換能器組成，單片機端口 出 40KHz 方波信號一路經一級反向器后送超聲波發(fā)生換能器 T的一個電極，另一路經兩級反向器后送超聲波發(fā)生換能器 T的另一個電極。 超聲波測距的原理分析 超聲波測距的具體原理分析如圖 ： 當開關 S S2閉合時， 利用單片機的定時計數(shù)器 T0（ ）產生 40KHz 的矩形波，該 矩形波的頻率 f=40KHz，所以其周期為 t0=25us，因為是方波所以 t=；由于晶振為 12MHz，所以機器周期為 T=1us,那么該定時計數(shù)器的初值計算： N=t/T=X=2^16N==65524=FFF4H 所以送入定時計數(shù)器的初值為： TH0=0FFH,TL0=0F4H 40KHz 的矩形波由 ，經過 74LS04六反向器由發(fā)射探頭 T4018發(fā)射出去，如果遇到障礙物就會及時的反射回來，再由超聲波接收探頭 R4018接收，經過 CX20200A 處理送到外部中斷 0處理。在超聲波發(fā)射時就啟動定時器 T1，到接受超聲波時再關閉定時器，這段時間有多少個 60us 則車體與障礙物的距離就是多少厘米。 在測距過程中，設超聲波的聲速為 340m/s，經計算可得超聲波傳播 1cm 需要 30us。T/R4018 電氣參數(shù)如表 33 所示 : 表 33 T/R4018電氣參數(shù)： 項目 電氣參數(shù) 聲壓電平 115dB 工作頻率 40KHz 接收靈敏度最小值 67dB 發(fā)送寬帶最小值 6/103dB 接收寬帶最小值 6/71dB （ 4） 超聲波測距算法 超聲波測距：超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開 始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計時。該超聲波傳感器分為發(fā)射和接收兩種，發(fā)射器的型號為 T4018，接收器的型號為 R4018。超聲波傳感器的主要性能指標有工作頻率、工作溫度、靈敏度。 探頭是一個電聲換能器，并能將返回來的聲波轉換成電脈沖；控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度，當改變探頭入射角或改變超聲波的擴散角時，可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質內部或改變聲波的指向性，提高分辨率；實現(xiàn)波型轉換；控制工作頻率；適用于不同的工作條件 。小功率的超聲波探頭多用于探測。該模擬系統(tǒng)采用的是利用測量脈沖反射時間法，反射時間法是利用檢測聲波發(fā)出到接收到被測物反射回波的時間來測量距離的。適當?shù)母碾娙?C4的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。 超聲波檢測接收電路如圖 ，該電路以 CX20206A 為核心，將超聲接收器輸入的超波電信號進行放大、整形、輸出。 帶通濾波器的中心頻率可通過改變 5腳和電源之間的電阻進行調節(jié)，其調節(jié)范圍為 30— 60KHZ。功耗低， VCC=5V 時，其典型功耗 9mW。低電壓供電， 典型值為 5V。引腳排列及其功能如圖 32所列。 74LS04的管腳如圖 ： 1A11Y22A32Y43A53Y6GND74A84Y95A105Y116A126Y13VCC14U174LS04 圖 74LS04的管腳圖 因為它的輸入與輸出相位相反，所以我們得到它的真值表，如表 31所示： 表 31 74LS02的真值表 Input Output A Y H L L H 數(shù)字顯示 功能鍵 單 片 機 發(fā)射驅動 接受處理 南通紡織職業(yè)技術學院 汽車的測速及倒車提示系統(tǒng)分析 7 （ 2） 接收電路 紅外線檢波接收芯片 CX20206A CX20206A 是紅外遙感接收前置放大雙極型集成電路，內部電路由前置放大器、自動偏置電平控制電路（ ABLC）、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和波形整形電路等組成。超聲波波經反射物反射回來后，由傳感器接收端接收，再經接收電路放大、整形，控制單片機中斷口。 控制電路 數(shù)碼管顯示 直流電機控制 提示音發(fā)生器 倒車檢測電路 轉速檢測電路 南通紡織職業(yè)技術學院 汽車的測速及倒車提示系統(tǒng)分析 6 3 硬件電路的設計 超聲波測距電路 超聲波測距原理簡單、成本低、制作方便，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物立即返回來，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計時。我們在設計中采用了常用的雙極式 H型變換器，它是由 4 個三極電力晶體管和 4個續(xù)流二極管組成的橋式電路 。 本設 計采用了可逆 PWM 變換器。 脈寬調速系統(tǒng)的主電路采用脈寬調制式變換器，簡稱 PWM變換器。脈沖寬度調制（ Pulse Width Modulation），簡稱 PWM。 采用晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位控制，而是工作在開關狀態(tài)。最后，當系統(tǒng)處于低速運行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產生較大的諧波電流危害附近的用電設備。 VM系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向導電性，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。 VM 系統(tǒng)是當今直流調速系統(tǒng)的主要形式。 方案二：靜止可控整流器。該系統(tǒng)需要旋轉變流機組，至少包含南通紡織職業(yè)技術學院 汽車的測速及倒車提示系統(tǒng)分析 5 兩臺 與調速電動機容量相當?shù)男D電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設備多、體積大、費用高、效率低、維護不方便等缺點。 旋轉變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調速的直流電動機供電，調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調節(jié)電動機的轉速。 對該顯示電路來說 采用數(shù)碼管顯示 很合理 。 方案二：數(shù)碼管顯示 采用數(shù)碼管顯示，需要外加驅動電路，但是簡 單的三極管就可以驅動，所以外加的驅動電路并不復雜。 所以選擇 AT89S52 為控制器的控制核心。 與 AT89C51 比AT89S52擁有 3個定時計數(shù)器和支持在線編程 ,ISP在線編程功能優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離， 是個強大易用的功能。 方案二：采用單片機芯片控制 該系統(tǒng)設計電路以 AT89S52 單片機為控制核心。 通過以上分析 采 用方案二 實現(xiàn) 了 高精度、寬范圍的測量 ，比較符合要求 。轉速 n與脈沖頻率 f 關系為 :n=60*f/p(r/min),其中 p 為圓盤開孔總數(shù)。 轉動圓盤被安裝在轉軸上 ,轉動圓盤邊緣開有等距離的孔 ,光源發(fā)出的光通過圓盤小孔照射到光敏元件上。 開關型霍爾傳感器尺寸小、工作電壓范圍寬，工作可靠，但是對于該 模擬系統(tǒng)，不需要 這么高精度的檢測 。 轉速檢測電路模塊 方案一 ：霍爾式輪速檢測 霍爾輪速傳感器由磁鋼、霍爾元件及電平轉換電路組成 ， 霍爾輪速傳感器核心為霍爾元件 ,霍爾元件通過齒輪的運動輸出 mV 級的準正弦波電壓 ,選用UGN3019 開關型集成霍爾元件 ,可實現(xiàn)將準正弦波電壓轉為標準脈沖電壓。超聲測距也存在缺點 ，就是對車 后的路坑、山崖、凸出的某些障礙物無法感應。常用有 CX20206 集成芯片，使用方便簡單，只需在外圍電路加常見的反向驅動集成塊 74LS04，使用起來效果很明顯而且價格合理。 測速及倒車提示系統(tǒng)設計方案論證 發(fā)射與接收模塊 方案一：采用后視攝像進行倒車 這種方法可以獲得障礙物的直觀圖像，但無法測得準確的距離；雖然其可靠性高但是價格較高，得不到普遍的推廣使用 ；這種方法還存在一些其他的缺陷，如其在夜間會受到影響，無法重現(xiàn)圖像，使其在晚間如同虛設，不僅如此，它還會受到天氣的影響，在陰雨、霧雪天氣，后視攝像這種方法同樣起不到效果。 南通紡織職業(yè)技術學院 汽車的測速及倒車提示系統(tǒng)分析 3 表 21 按鍵功能表 按鍵 名稱 K1 倒轉鍵 K2 減速鍵 K3 加速鍵 K4 正轉鍵 K5 復位鍵 S S2 進入倒車狀態(tài) （ 4）顯示 功能。當距離小于 20cm 時，電機自動停止，或者說在大于 20cm 時，也可以通過按鍵使電機停止 。 （ 2）倒車測距 范圍。 2 設計方案要求 功能及 技術要求 （ 1） 測速范圍。 針對我國高速公路交通安全的需要，以及國內外汽車電子技術的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，綜合汽車電子技術、通訊技術和控制技術等多學科理論，從必要性、可行性、實 用性和經濟性等角度出發(fā)，提出開發(fā)研制汽車 測速及倒車提示 系統(tǒng)。 通過 測距來 發(fā)現(xiàn)障礙物， 計算簡單 ,方便迅速 ,易于做到實時控制，距離準確度達到工業(yè)實用的要求。 為保障汽車駕駛時的舒適性和安全性世界各國對汽車防撞技術的研究和發(fā)展投入了大量的人力、物力和財力，據(jù)統(tǒng)計，危機情況時，如果能給駕駛員半秒鐘的預處理時間，則可分別減少追尾事故的 30%，