【正文】 減弱， 這樣就會(huì)導(dǎo)致 測量結(jié)果 的 誤差增大 [12]。 圖 測量 的 一米距離顯示 本系統(tǒng)在設(shè)計(jì) 和 數(shù)據(jù)的 計(jì)算 過程中無可避免地會(huì) 產(chǎn)生一定的誤差，以下對 可能產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行分析： （ 1）環(huán)境 的 溫度 所 引起的誤差 環(huán)境溫度的影響是 本 設(shè)計(jì) 在不同的 溫度 條件下 測量數(shù)據(jù)存在 誤差的主要原因 ， 根據(jù)有關(guān)資料， 在 當(dāng) 溫差 較大 時(shí)，前后 兩次測距 的誤差 肯定 前后相差 也 比較大 [11]。 經(jīng)測量一塊地磚的寬度為 60 cm，本設(shè) 計(jì)的測量距離為 m，距離基本能測準(zhǔn)，且比較穩(wěn)定，測量 情況如圖 所示。 超聲波測距 時(shí) 需要測的是從發(fā)射 開始 到接收 到 回波信號(hào)的 這段時(shí) 間里的 聲波往返 的 時(shí)間差，由于需要 對接收到的回波信號(hào)進(jìn)行檢測，而 檢測的有效信號(hào)為反射的回波信號(hào)， 所以應(yīng)該 要盡量避免檢測到余波信號(hào) 而 超聲波檢測中最小測量盲區(qū) 存在 的主 要原因 也是因?yàn)?余波干 擾的緣故 [10]。 5 硬件組裝及性能調(diào)試 本 汽車 防撞裝置 以 HCSR04型的 超聲波測距傳感器 模塊 為主 體 ，中心頻率 是基本穩(wěn)定 在 40 kHz， 安裝時(shí)保持 模 塊平整擺放即使 兩超聲波探頭的 中心軸線平行 [9]。 C 程序如下： if(xs=100) beep=0。 } } } 報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 主 程序根據(jù) 距離 計(jì)算 公式 計(jì)算數(shù)據(jù)即 距離 結(jié)果的 遠(yuǎn)近 ， 通過數(shù)碼管顯示， 并且 同時(shí) 控制蜂鳴器的鳴叫 的 頻率。 } if((xs4000)|xs10) { P1=0。 P2=0xff。 delay(10)。 P1=WeiMa[2]。 P2=DuanMa[xs/10]。 P1=WeiMa[1]。 P2=DuanMa[xs%10]。(xs10)) { P1=WeiMa[0]。 delay(10)。 P1=WeiMa[3]。 P2=DuanMa[xs/100]。 P1=WeiMa[2]。 P2=DuanMa[xs/10%10]。 P1=WeiMa[1]。 P2=DuanMa[xs%10%10]。(xs=100)) { P1=WeiMa[0]。 delay(10)。 P2=0xff。 delay(10)。 P2=0xff。 delay(10)。 P2=0xff。 delay(10)。 P2=0xff。//減去 60 是為了消除誤差的 60mm if((xs=1000)amp。當(dāng) 超聲波接收電路 接收 了 到 回波 信號(hào) 的同時(shí) 時(shí)， 電路 便會(huì) 產(chǎn)生一個(gè)低電平 到單片機(jī)的 端口 ， 在 單片機(jī) 檢測到該信號(hào)后，定時(shí)器計(jì)時(shí) 就 將 停止 ， 同時(shí) 定時(shí)器的計(jì)數(shù) 的 次數(shù) 將被 提取 出來 ， 這樣 就可以得到以 cm 為單位的 測量的 距離 值。由于這個(gè)距離值 是不斷變化的 ， 所以 ，這個(gè) 數(shù)碼管的 顯示 的 過程是在外部中斷 0 發(fā)生后 才 進(jìn)行 的 。 } 計(jì)算 及 顯示 模塊設(shè)計(jì) 從 距離計(jì)算 公式 S=17N/1000=N(cm)中 可以 很明顯 看出 來 ， 如果 想 要得到具體的 距離 的 值， 就 只 需 要 得到從 超聲波 發(fā) 送 開始 到接收到超聲波這個(gè)過程中定時(shí)器0的計(jì)數(shù) 的 次數(shù)。 //關(guān)閉外部中斷 } //定時(shí)器 1 中斷 ,用做超聲波測距計(jì)時(shí) timer1() interrupt 3 // 定時(shí)器 0 中斷是 1 號(hào) { TH1=0。 // delay(50)。 //取出定時(shí)器的值 outel=TL1。 } } //外部中斷 0，用做判斷回波電平 intO() interrupt 0 // 外部中斷是 0 號(hào) { TR1=0。 if(xs=100) beep=0。 //在 EA=0 時(shí)打開外部中斷 0 和定時(shí)器 1 的設(shè)置 while(Echo==0)。 // TL1=0。 // EX0=1。 Trig=0。 Trig=1。 while(1) { 計(jì)時(shí)停止 指定的報(bào)警聲開啟 中斷關(guān)閉 返回 距離計(jì)算處理 顯示距離并根據(jù)距離判斷是否報(bào)警 Y N delay(60)。//設(shè)置工作方式 IT0=0。首先是從定時(shí)器 0 得到超聲波傳播 中 往返所用 的時(shí)間，再運(yùn)用公式計(jì)算得出 障礙物 與 車尾 之間 的 距離， 然后 再 將 測得的 距離值傳到其他 功能 模塊進(jìn)行 其他功能的 處理。 中斷 處理 程序的 程序流程圖如圖 所示 。 根據(jù) 前面的 對 超聲接收電路 的 分析 ， 在 超聲波集成模塊 接收到 超聲波 回波信號(hào) 后 ， 超聲波 接收電路 就 會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 低電平 送 至單片機(jī)的 引腳，使系統(tǒng) 中斷， 則 系統(tǒng)轉(zhuǎn)入中斷處理程序。 綜合以上的分析可得到系統(tǒng)主程序流程圖， 系統(tǒng)主程序 的 流程圖如圖 所示。 超聲波接收電路 在 接 收到 超聲波 回波后， 通過 CX20216A 電路進(jìn)行 檢波整形比較 ， 并 向單片機(jī)發(fā)出有效信號(hào)，單片機(jī)通過外部中斷的改變記錄 回波信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，中斷發(fā)生 之后就是表示已經(jīng) 接收到 了 回波信號(hào)，這個(gè)時(shí)候停止計(jì)時(shí)，并且讀取計(jì)數(shù)器中的數(shù)值，這個(gè)數(shù)值就是 需要 進(jìn)行 測量的時(shí)間差的數(shù)據(jù)。 在 進(jìn)行 超聲波測距時(shí)， 實(shí)際上測距 就 是 記錄 從 超聲波 發(fā)射 電路發(fā)射超聲波信號(hào) 開始 到接收到信號(hào)的聲波 的 往返時(shí)間差， 然后通過數(shù)據(jù)計(jì)算出距離，對于回波信號(hào) 需要進(jìn)行 檢測的有效信號(hào) 是 反射物體反射的回波信號(hào)， 所以 要盡量避免 在 檢測 時(shí)候檢測 到余波信號(hào)。 在測距中， 各種信號(hào) 包括 溫度對聲速的影響都將干擾到測距 的準(zhǔn)確性 ，其中 超聲波的 余波信號(hào) 對整個(gè) 設(shè)計(jì)中測距 的精確 度 的 干擾的影響比較大 [7]。最后主程序通過 對 回波信號(hào)的接收 ，完成后續(xù)的 工作，假如 標(biāo)志位清零 則 說明接收到 了 回波信號(hào)， 那么 主程序 就 返回到 初始 端重新將 回波接收標(biāo)志位 置位 并且 在 單片機(jī)的 上發(fā)送低電平 到超聲波發(fā)射電路 ， 就這樣， 連續(xù) 不斷 地 運(yùn)行，循環(huán)不斷 地工作用來 實(shí)現(xiàn)測距 。 系統(tǒng) 程序 設(shè)計(jì)的主要 的 功能是發(fā)射超聲波、接受超聲波、 計(jì)算測量距離、數(shù)據(jù)計(jì)算、 蜂鳴器報(bào)警 和 數(shù)碼管顯示。 4 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 的是 模塊化 的 思路來進(jìn)行 設(shè)計(jì) 和 編寫 程序， 程序主要由 系統(tǒng) 主程序和中斷程序構(gòu)成。 圖 系統(tǒng)整體電路圖 在圖 中 ， 4 位共陽極數(shù)碼管的八個(gè) 顯示比劃 分別 外接 到 單片機(jī) 的 到 端口，用于顯示 所 測量距離， 數(shù)碼管的 共陽極 端 分別接在單片機(jī)的 、 、 、 這四個(gè)端口， 利 用 單片機(jī)的 動(dòng)態(tài)掃描的方式將距離顯 示出來 。報(bào)警模塊電路 圖如圖 所示。 顯示模塊 連接 電路 圖如圖 所示。數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示比較實(shí)用， 電路構(gòu)建簡單， 所以 本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)掃描的方法顯示測量距離， 只要 輪流顯示的速度足夠快的時(shí)候就能夠?qū)崿F(xiàn)測量數(shù)值的顯示 。相反，共陰極 就 是 數(shù)碼管里面的發(fā)光二極管的陰極接在一起作為公共引腳 即公共陰極 ，在使用時(shí)此引腳接 到 電源負(fù)極。 市面上 常用 的 LED 數(shù)碼管有兩種 即 共陽極 數(shù)碼管 與共陰極 數(shù)碼管 。 但是， 為防止發(fā)射信號(hào)對回收信號(hào)的影響 ，本超聲波集成模塊的測量周期 最好 定在 60 ms 以上 ， 所以 本設(shè)計(jì) 將 測量周期 定在 80 ms。 一有輸出就可以開定時(shí)器計(jì)時(shí) ， 當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值 ， 此時(shí)就為此次測距的時(shí)間 ， 就能夠 算出距離 。 另外， 此模塊 可以 自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40 kHz 的方波 脈沖 ， 并能夠 自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回， 如果檢測到 有信號(hào)返回則通過 I/O 口輸出 高電平，高電平的持續(xù)時(shí)間就是超 聲波從發(fā)射到返回 所用 的時(shí)間， 則，所 測量的 距離 =（高電平時(shí)間 聲速） /2。此模塊的測距范圍為 2 cm～ 5 m，能 基本 滿足測距要求，而且其精度可以達(dá)到 cm，盲區(qū) 僅 僅 為 2 cm， 完全 可以 能夠 滿足 本設(shè)計(jì)的 測距要求 ， 而且 測距 也比較 穩(wěn)定 。 而且 ， 它的 感應(yīng) 的 角度不大于 15176。 HRSR04 超聲波集成 模塊 正面外觀 如圖 所示 ， HRSR04 超聲波集成 模塊的背面外觀如圖 所示 。超聲波接收電路如圖 所示。 CX20216A 芯片的 5 腳 在 外接電阻對它的帶通濾波器 的 頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且 不用再外接其他 的 電感，能夠 很好地 避免 外加 磁場對 芯片 電路的干擾， 而且它的可靠性 也 是比較高的 。 超聲波接收 電路主要 是 由 集成 電路 CX20216A 芯片 電路構(gòu)成的 ， CX20216A 芯片 電路 可以 對超聲波信號(hào)進(jìn)行 放大、限幅、 帶通 濾波、 峰值 檢波、 整形 、比較 等功能 ， 比 較完 之后 超聲波接收電路會(huì) 輸出一個(gè)低電平到單片機(jī) 去 請求中斷， 當(dāng)即 單片機(jī)停止計(jì)時(shí)， 并 開始 去進(jìn)行 數(shù)據(jù)的處理 。 圖 超聲波發(fā) 射電路 工作時(shí)， 由單片機(jī) 產(chǎn)生 40 kHz 的脈沖 從 口 向超聲波 的 發(fā)射電路 部分 發(fā)出信號(hào)， 再 經(jīng) 74LS04 放大 電路放大后，驅(qū)動(dòng)超聲波探頭 將 超聲波 發(fā)射出去 。 超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì) 超聲波 發(fā)射 電路 是 由 超聲波探頭和超聲波 放大器 組成。這樣，定時(shí)器就 能夠準(zhǔn)確的 記錄下了超聲波 發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播 所用的時(shí)間 t（ s） [7]。 當(dāng)進(jìn)行距離的測量 時(shí) ， 由安裝在同 一水平 線 上的 超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收， 并且 同時(shí)啟動(dòng) 定時(shí)器 進(jìn)行 計(jì)數(shù) [7]。由于超聲波的 以上 幾個(gè) 特點(diǎn)， 所以 超聲波 被廣泛 地 應(yīng)用于物體距離 的測量 、厚度等 方面 [6]。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 所示。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī) 最小 系統(tǒng) 是其他 拓展 系統(tǒng)的最 基本的基礎(chǔ) ，單片機(jī) 最小系統(tǒng)是指一個(gè)真正可用的單片機(jī)最小配置系統(tǒng) 即單片機(jī)能工作的系統(tǒng) 。 （ c） /EA/Vpp（ 31 腳） ： /EA 為 片外程序存儲(chǔ)器訪選用端。 當(dāng)89S51 從 外部程序存儲(chǔ)器取指令或常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期 內(nèi) 輸出 2 個(gè)脈沖即兩次有效 ，以通過數(shù)據(jù)總線 P0 口讀回指令或常數(shù) 。對 片內(nèi)含有 EPROM 的機(jī)型在 編程時(shí)，這個(gè)引腳用于輸入編程 脈沖 /PROG 的輸入端 [5]。 表 P3 口 第二 功能 表 P3 引腳 兼用功能 串行通訊輸入 口 （ RXD） 串行通訊輸出 口 （ TXD） 外部中斷 0 請求輸入端 （ INT0） 外部中斷 1 請求輸入端 （ INT1） 定時(shí)器 0 輸入 端 (T0) 定時(shí)器 1 輸入 端 (T1) 外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 信號(hào)輸出端（ /WR） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 信號(hào)輸出端（ /RD） （ 5） 其它控制或復(fù)用引腳 （ a） ALE/PROG（ 30 腳）：地址鎖存有效信號(hào)輸出端。 P3 口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口 電位 拉到高電平，作輸入 口使 用； 在 對內(nèi)部 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)， 此端 接控制信息 [5]。 P3 口也 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載，這 8 個(gè)引腳還用于專門的第二功能 [5]。 P2 端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口 的 電位 拉到高電平，作 為 輸入 口使 用； 在 對內(nèi)部 的 Flash 程序存儲(chǔ)器編程時(shí)， P2 口 接收高 8 位地址和控制信息， 而 在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口 就 送出高 8 位地址 [5]。 例 如： 指令 CLR 是 清零的意思 ， CLR 的意思 就是讓單片機(jī) 的 端口 輸出低電平；而 指令 SETB 是 置 1 的意思 ， SETB 的意思就是 讓單片機(jī) 端口 輸出高電平 [5]。 P1 口 是一個(gè)帶內(nèi) 部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ， 而 P1 口只有通用 I/O 接口一種功能，而且 P1 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載； 在使用時(shí) 通常 不需要外接上拉電阻 就 能夠直