【正文】 ssuming they are equal,and c~is the angle of the directivity diagram for the electroacoustic transducer in the radiator. Both in Eq.(1)and below,the absorption coefficient is dependent on the amplitude and not on the intensity as in some works[1],and therefore we think it necessary to stress this difference.In the various problems of sound ranging on the test members of machines and structures,the relationship between the signal attenuations due to the absorption of a planewave and due to the geometrical properties of the sound beam are,as a rule,quite must be pointed out that the choice of the geometrical parameters for the beam in specific practical cases is dictated by the shape of the reflecting surface and its spatial distortion relative to some average position.Let us consider in more detail the relationship betweenthe geometric and the power parameters of acoustic beams for the most mon cases of ranging on plane and cylindrical structural members.It is well known that the directional characteristic W of a circular piston vibrating in an infinite baffle is a function of the ratio of the piston39。同時感謝和我一起做畢設(shè)的趙林澤同學(xué)，他的軟甲的出色完成使得我的畢設(shè)更加完美。許老師獨特的思維、淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實的工作作風(fēng)以及寬厚待人的處世態(tài)度都給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺，在此向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意。本文提出的超聲波倒車雷達的設(shè)計方案具有硬件電路簡單、性能好、成本低等優(yōu)點，具有研究意義與設(shè)計價值。此外，系統(tǒng)報警后采取人工制動的方法，而非自動剎車，也是怕誤報警后的自動剎車帶來的負面影響。由于本系統(tǒng)采了STC89C52單片機為主控芯片,添加了附加模塊，充分利用了其豐富的片上資源使得系統(tǒng)功能多樣化，而且使用的外圍芯片減少了，提高了系統(tǒng)的可靠性。本次設(shè)計在實驗室中測試成功，我覺得實際中用的倒車防裝系統(tǒng)中，為了消除盲區(qū)只要在車后安裝兩對超聲波傳感器，來檢測車后略寬于車的較大范圍的障礙物。其二，就是軟件與硬件的調(diào)試，畢竟兩個人的成果最終完美匹配這比一個人做要難得多。在設(shè)計中主要克服了兩大難題，其一，較為復(fù)雜的電路焊接和檢測。按下最左邊的按鍵將會顯示如圖42：42 萬年歷顯示 按下中間的按鍵（溫度顯示）顯示如圖4343溫度顯示 最后是距離測量的顯示，如圖44所示：44距離測量顯示： 最終結(jié)果還是令人滿意的，達到了最初的設(shè)計目標(biāo)，完成了測量距離及顯示、溫度顯示、萬年歷顯示、蜂鳴器報警、串口通信等。第四章 硬件與軟件的調(diào)試硬件與軟件的調(diào)試是最后一步也是最重要的一步，應(yīng)為本次設(shè)計的硬件和軟件的設(shè)計不是同一個人，成功的關(guān)鍵在于兩個人的設(shè)計都要無誤且要匹配。在制作過程中先將主要模塊先焊接好，包括單片機最小系統(tǒng)模塊、LCD顯示模塊、超聲波測距模塊、溫度測量模塊。其電路圖如312所示：312報警電路設(shè)計： 本章主要介紹了硬件部分各大模塊的組成及硬件的規(guī)格與參數(shù)。圖311 穩(wěn)壓電路 預(yù)警電路，提供聲響報警信號，電路由電阻R1三極管Q蜂鳴器組成，當(dāng)測量值低于事先設(shè)定的報警值時，蜂鳴器發(fā)出“滴、滴、滴…..”報警聲響信號，測量值高于設(shè)定的報警值時，停止發(fā)出報警聲響。如311所示的電路為輸出電壓為+5V、。220V交流電通過電源變壓器變換成低壓交流電源，再經(jīng)過橋式整流電路和濾波電容的整理和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓。交流電壓變換部分主要由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路三部分組成。其電路圖如圖311所示。溫度芯片2是附加設(shè)計，其主要功能是測量車內(nèi)的溫度，讓駕駛員更好地了解車內(nèi)的溫度狀況。3． LCD1602內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表34所示。第15腳：背光源正極。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。表33 引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。圖38 1602字符型液晶顯示器實物圖 LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖39所示。下面以1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為5……右邊為6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個完整漢字。這樣一來就組成某個字符。這就是LCD顯示的基本原理。點陣圖形式液晶由MN個顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個點組成，屏上6416個顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路可直接驅(qū)動、容易實現(xiàn)全彩色顯示的特點，其目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域。④ 功耗較低 相對而言，此液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。② 數(shù)字式的接口 此液晶顯示器的接口都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口連接更加簡單可靠，操作更加方便。圖35超聲波測距模塊HCSR04實物圖 圖36超聲波測距模塊HCSR04規(guī)格圖表32超聲波模塊HCSR04的電氣參數(shù) 電氣參數(shù)HCSR04超聲波模塊工作電壓DC 5 V工作電流15mA工作頻率40Hz最遠射程4m最近射程2cm測量角度15 度輸入觸發(fā)信號10uS 的 TTL 脈沖輸出回響信號輸出 TTL 電平信號，與射程成比例規(guī)格尺寸45*20*15mm圖37 超聲波模塊HCSR04原理圖 顯示器LCD1602 液晶顯示器的優(yōu)點本系統(tǒng)的顯示器選擇液晶顯示器LCD1602，在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用LCD1602晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：① 其顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器的每一個點在收到信號后就一直保持特有的色彩和亮度，恒定發(fā)光，而其不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷地刷新新亮點。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S)/2。基本工作原理以及工作步驟：(1)采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號。 一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就波振蕩電路，由于晶振等效為電感頻率范圍很窄所以即使其它參數(shù)元件很大，這個震蕩器的頻率也不會有很大變化。 圖33 復(fù)位電路晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低 的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。5%，即 ～。 最小系統(tǒng)為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。外部方式的時鐘電路如圖3—2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。④ 可編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。 STC89C52引腳具體介紹① 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源GND(Pin20)：接地線② 外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③ 控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。這種單片機共有40個引腳，其中32個是外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外部中斷口，2個16位可編程的定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口， STC89C52可以按照常規(guī)的方法進行編程，也可以進行在線編程。障礙物超聲波接收器顯示器單片機報警電路超聲波發(fā)射器圖31 系統(tǒng)總體框架設(shè)計STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍的可編程可檫除只讀存儲器（FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能的COMOS8微處理器，俗稱單片機。第三章 系統(tǒng)硬件電路介紹 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計汽車防撞報警電路系統(tǒng)由單片機及外圍電路、超聲波發(fā)射部分、超聲波接收部分、數(shù)據(jù)顯示部分構(gòu)成，加報警電路以此構(gòu)成倒車雷達?！　∑鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：供電、電荷泵電路、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 通行串口采用通用串行9孔插頭，利用標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232為驅(qū)動器進行數(shù)據(jù)傳輸。顯示器應(yīng)用極為廣泛，是一種輸出設(shè)備，綜合課題的實際要求、成本以及考慮單片機的接口資源，本設(shè)計使用LCD1602作為顯示器，由于倒車時距離障礙物的距離本來就比較近，大概在3米以內(nèi)，所以一個雙行的帶背光LED顯示器就可以達到要求。（e）同頻率(40 KHz)的超聲波雜音加金屬聲，高壓氣體的排放聲，有汽車喇叭正對傳感器鳴叫時。（c）棉質(zhì)的表面易吸收聲波一類的物質(zhì)。圖27 超聲波探測障礙物根據(jù)以上原理及實踐經(jīng)驗可知，在下列環(huán)境下，易造成超聲波無法偵測及偵測不良的情況?。╝）鐵絲網(wǎng)，繩索類的細小物體。 （5）以上幾點總結(jié)來說，就是:角度、大小、表面材質(zhì)和距離。疏松、多孔的表面會很容易吸收音波而導(dǎo)致反射效率較低，使之不易被偵測。 （2）其反射面的大小不同，也會影響反射波的強度。根據(jù)以上原理，所算出的障礙物的距離都是指障礙物到傳感器的距離。圖24 超聲波差距示意圖在圖24中，雖然只用了一個超聲波傳感器來發(fā)射超聲波，但同時它又可以接收到回波。根據(jù)以上參數(shù)計算可知，在超聲波的傳播速度是準(zhǔn)確的前提下，測量距離的傳播時間的差值精度只要在達到微秒級，就能保證測距的誤差