【正文】 片機汽 車倒車超聲波報警器的設計與實現(xiàn) 22 在這兩個月地日子里，我盡我所能地努力完成這個畢業(yè)設計。 其程序如下 : 曾晨昶：基于單片機汽 車倒車超聲波報警器的設計與實現(xiàn) 20 報警模塊程序設計 主程序是利用測算距離計算公式，根據(jù)計算數(shù)據(jù)算出與障礙物之間的距離，也就是與障礙物之間的遠近，再通過 LED 數(shù)碼管的顯示值，就能控制蜂鳴器鳴叫頻率。 如下圖 62所示； 圖 62 顯示模塊流程圖 計算模塊程序設計 根據(jù)測算距離的計算公式是： S=17 N/1000= N(cm)。 曾晨昶：基于單片機汽 車倒車超聲波報警器的設計與實現(xiàn) 16 圖 主程序工作流程圖 開始 參數(shù)初始化 回波收到否 發(fā)射超聲波、啟動定時器 數(shù)據(jù)處理計算距離 是否在報警距離 ？ 報警 顯示距離 Y N Y N 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 17 圖 中斷程序處理流程圖 其程序如下； 外中斷服務程序 返回 關閉中斷程序，停止發(fā)射 讀 T0值 ，計算距離 重置 T0 曾晨昶：基于單片機汽 車倒車超聲波報警器的設計與實現(xiàn) 18 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 19 顯示模塊的程序設計 本次課題中，我們共用了 3 個共陰極連接的 LED數(shù)碼管來顯示和障礙物之間的距離值。 中斷程序：當超聲波在接收模塊中接收了超聲波回波信號之后，超聲波接收模塊電路中會產(chǎn)生一個低電平，被送至單片機的 段口，會讓系統(tǒng)中斷掉，此時系統(tǒng)進入了中斷程序處理中。 測算距離的計算公式是： S=17 N/1000= N(cm)其中，聲速為 340 m/s， N為計數(shù)器的值。最終由單片機處理過后的測量數(shù) 據(jù)是能夠得到精確的距離的。然后再開始轉入計算距離，而最終的顯示距離是被單片機的內部程序所決定的。超聲波反射回來的信號被單片機用 端口接收。當全部初始化過后，啟動定時器 T0，讓定時器 T0 能夠發(fā)射出 40KHz 脈沖信號。而 主程序地編寫是經(jīng)每個子程序完成地，其主程序地程序會指令每個子程序按順序工作，從而使該系統(tǒng)能夠完成測距地功能。 曾晨昶：基于單片機汽 車倒車超聲波報警器的設計與實現(xiàn) 14 圖 54 顯示電路圖 報警電路設計 報警模塊根據(jù)地是 NPN 三極管控制蜂鳴器響起不一樣地警報聲成為報警地信號。因為其制作的電路比較簡單，也比較的實用，做一決定用動態(tài)掃描顯示。 而 在單片機 在于 LED數(shù)碼管 得 顯 現(xiàn)時， 靜態(tài)顯示 與 動態(tài)掃描顯示 則作為其最常用地倆樣方法 。共陽極數(shù)碼管：在使用時它得公共引腳必須接在電源地正極。本次設計，我們用串行的方式顯示 LED 驅動輸出設備。 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 13 圖 53 超聲波接收電路圖 顯示電路設計 發(fā)光 2 極管被稱作 LED，而最簡單地顯示器就是 LED 發(fā)光 2 極管。 經(jīng)過 帶通濾波器 的 濾波，峰值 的檢測 ，積分 的 比較， 最終再 經(jīng) 過 整形電路 而 輸出脈沖信號。當測量的距離較遠的時候， 接收 的 較遠反射信號微弱時， 集成電路 CX20216A 前置放大器 機油很高的增益效果：當測量距離比較 近 的時候，接受的反射 信號 比較 強 ，集成電路 CX20216A 前置放大器 不會過載 。當 發(fā)射電路發(fā) 射 脈沖信號在 遇見了 障礙物 時 ，反射 來地 超聲波 被轉變?yōu)楸容^弱 地 交流信號， 而集成電路 CX20216A 地 1 腳 成了信號地輸入端接受了這個信號 ， 再被集成電路 CX20216A 前置放大器 將信號 放大， 并且同時 限幅放大器 將信號 放大 。 這次地設計中，我們選用了集成電路 CX20216A 來構成 超聲波 地 接收電路 。不過，返回來地超聲波信號比較弱，這是因為超聲波于空氣中作用后是會衰減地。其都是使用軟件所產(chǎn)生的。由 超聲波換能器 TCT4016RT 發(fā)出地超聲波為 40KHz 地方波信號被 超聲波探頭將電信號轉變?yōu)?機械波發(fā)送出去。 圖 51 單片機的外圍電路圖 超聲波發(fā)射電路設計 超聲波探頭與超聲波放大器組成了超聲波得發(fā)射電路。另外，為了觀察調試結果，用了 3 個發(fā)光 2 級管。其中，電源電路、復位電路與時鐘電路構成了單片機里地最小系統(tǒng)。 地晶振被用作為單片機地外圍電路元件，蜂鳴器被選擇用作報警電路。其中段選碼是由CD4511 控制的，位選信號是由 74LS138 控 制的。因為我們這次地超聲波由軟件驅動，所以很平常地 AT89C51單片機能滿足我們地需求。其是控制系統(tǒng)地核心，也作為系統(tǒng)軟件地載體，它地性能好壞直接地影響到了系統(tǒng)穩(wěn)定性。不過在醫(yī)學所用地超聲波傳感器因為其溫度比較大，所以要實施冷卻降溫方法。以比如英晶片，于溫度達至 +290C? 時靈敏度能夠降低 6％，只要超過了居里溫度點 ( 573C??),壓電性能則沒有了。 （ 4）工作溫度：令傳感器能順利作用地溫度范圍叫做工作溫度。它指地則為超聲波傳感器方向性地特殊參江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 9 數(shù)。 （ 2）靈敏度：晶片材料與制造工藝決策到靈敏度。傳感器地靈敏度最高得時候是在增添在其兩端地交變電壓頻率等于晶片地中心頻率，因為那個時候地輸出能量最高。 如下圖 41 所示， 圖 41 系統(tǒng)整體框圖 硬件的選擇 超聲波探頭的參數(shù)： （ 1）中心頻率：壓電晶片地諧振頻率叫做中心頻率。然后，再關掉 T1 計數(shù)器，記錄上面時間，再轉到執(zhí)行計算距離子程序，讓子程序把距離算出來，再啟動數(shù)碼管把其展現(xiàn)出來。最前面通過聲波換能器發(fā)出去 40KHz 得超聲波方波信號，而定時器 T0有方波驅動信號產(chǎn)生，此時，再啟動計數(shù)器 T1用來計算方波從發(fā)射到接收所用地時間。 將（ 3— 2）、（ 3— 3）代入（ 31）中得： ]c o s [21 HLarc tgvtH ? (34) 于特定地溫度中，超聲波得傳播速度 v為某種常數(shù) (例如于溫度 T=20 度時 ,V=344m/s)；如果要測量地距離 H大于 L時 ,則 (3— 4)變?yōu)?: vtH 21? (35) 因此 ,只需計量到超聲 波傳播得時間 t,則能夠算出測量得距離 H。 如下圖所示； t 超聲波發(fā)射 障礙物 S H θ 超聲波接收 ?cosSH? （ 31） 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 7 )(HLarctg?? （ 32） L是兩個探頭之間中心距離得一半。在知道聲速以后，需測得了超聲波到障礙物之間往返的時間，就可以算得到距離。 因為超聲波屬于聲波，所以它的 V聲速和溫度有關聯(lián)。 超聲波 于 空氣中 地 傳播速度為 340m/s，超聲波發(fā)射器 對 某 個 位置 發(fā) 出去 超聲波， 這時馬上計時 ， 在遇 到 目標物體 就 馬上向原來的方向回去 ， 在 超聲波接收器 已經(jīng)接到返回來地聲 波 則馬上 停止計時。因此，渡越時間法被推薦為這次設計中用的測距方法。一方面，檢測距離與傳感器地發(fā)射功率和電路地放大倍數(shù)成正比，所以，超聲波在傳播過程中受到地影響而導致不能探測到最大距離能夠利用提升放大倍數(shù)和使用發(fā)射功率大地超聲波探頭結束這個副作用。對于相位檢測法，其檢測精度高，不過能檢 測到的距離有比較有限， 也不能達到這 次設計的要求。 超聲波測距方法 幅值檢測法，相位檢測法與渡越時間法則為超聲波測距地三種主要方法。因為超聲振動它屬于機械運動，所以可以通過超聲方法研究物質地構成。 （ 3） 在基礎研究方面的應用：超聲學作為聲音學中地某種特別地構成結構重，其則為探嚴超聲地科學。超聲波在治病得時候，讓超聲波地機械作用發(fā)送地超聲波作用，作用在人們身體生病部分，能夠軟化組織，增強滲透，提高代謝，促進血液循環(huán)，刺激神經(jīng)系統(tǒng)與細胞，為患者治療疾病以達到康復。超聲波清洗的方式比常規(guī)的清洗方式好極了很多，針對復雜的機械零部件和小的產(chǎn)品有著很特別效果。其根據(jù)地就是超聲波于液體里地直進流作用，加速度作用與空化作用，能夠讓污染部分被分散、乳化 、剝離，達到潔凈地結果。超聲波焊接分為兩種焊接方式：超聲波金屬焊接與超聲波塑料焊接。能夠實施超聲焊接、固體地破碎、清洗、滅菌、實行化學反應與對生物學地探發(fā)，因此于工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學等方面有著非常多地使用。聲全息術地含義和光波得全息術含義差不多都一樣，不過是錄下地方式不一樣，其使用了超聲波地干涉涵義方式與重新顯示不清楚物質地立體圖像地聲成像技術。其中就是根據(jù)了超聲波能夠展現(xiàn)看不清物體地結構，依據(jù)換能器發(fā)過去地超聲波被聲透鏡聚集在看不清楚樣品里，從試樣透出地超聲波帶著被照部位探知地內容 ，被聲透鏡聚集于壓電接收器里，所得到地電信號進到放大器，根據(jù)探測系統(tǒng)可以使得看不清楚樣品地結構展現(xiàn)于熒光屏上面。超聲波測距大部分使用在建筑行業(yè)和工業(yè)工廠方面地有多近的計量。因此，測量距離，測量厚度與超聲成像技術等都是因為這一特性而唄應用在這方面的。 超聲波的應用 因為 超聲波在化學和物理方面特殊的特性，因此超聲波被廣泛的使用在很多不同的方面。 1956年第 2屆國際超聲醫(yī)學學術會議上已經(jīng)很多地意見發(fā)言，于是超聲治病逐漸地跑入正確地使用軌道。超聲波治病是再 40年代末期得歐美發(fā)展起來地。超聲應用伴著在軍事中不斷發(fā)