【正文】 MC14499是一個(gè)BCD一鎖存/7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，雙列直插式l8腳封裝，MC14499具有輸入鎖存功能，一幀數(shù)據(jù)輸入之后，就被鎖存起來，直至下一幀數(shù)據(jù)輸入為止。通過對(duì)一般測(cè)距儀的分析，發(fā)現(xiàn)通常只需要4位的LED即可滿足大多數(shù)的顯示精度要求，為了減少所需的I/O數(shù)量，降低成本，采用動(dòng)態(tài)顯示控制方式。顯示位數(shù)按照該裝置可測(cè)量的長度(與采用的超聲波傳感器有關(guān))以及測(cè)量的精度來確定，要能顯示出0—9這些數(shù)字以及小數(shù)點(diǎn)等，并要求顯示穩(wěn)定，無閃爍。LED指示燈由單片機(jī)管腳控制，高電平點(diǎn)亮，低電平熄滅，其閃爍頻率與聲音報(bào)警頻率相同。單片機(jī)的P1. 4控制555 電路根據(jù)測(cè)量結(jié)果，產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)使報(bào)警電路發(fā)出不同長短報(bào)警聲。 溫度測(cè)量電路圖 報(bào)警電路設(shè)計(jì)，采用典型的555振蕩電路，單片機(jī)通過控制4腳(手動(dòng)復(fù)位腳)的電平來控制振蕩器的工作，高電平時(shí)工作，低電平時(shí)停止。DS1820利用單線控制信號(hào)在總線上與單片機(jī)進(jìn)行通信。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1攝氏度，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)至計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0，停止溫度寄存器累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩率明顯改變，所產(chǎn)生信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。DS1820溫度傳感器有兩個(gè)晶振，低溫度系數(shù)晶振和高溫度系數(shù)晶振。在本系統(tǒng)中采用默認(rèn)的12位精度。溫度輸出以16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制數(shù)形式提供，低位在前，℃/LSB（最小可分辨信號(hào)）形式表達(dá)，高五位為擴(kuò)展符號(hào)位。DS1820是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，電路連接非常簡(jiǎn)單，但是必須保證時(shí)序與單片機(jī)嚴(yán)格同步。當(dāng)溫度從0～40℃變化時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生大約7％ 的聲速變化，在超聲波測(cè)距儀中，把聲速作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量，為了獲得較精確的聲速，引入溫度補(bǔ)償是必要的。合理調(diào)節(jié)電位器，選擇比較基準(zhǔn)電壓，可使測(cè)量更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定。采用可調(diào)電位計(jì)是較為方便的方法。利用比較器的正反饋產(chǎn)生滯環(huán)特性來降低比較器的靈敏度，可以減少干擾。比較器這一部分如果調(diào)節(jié)不當(dāng)也可能會(huì)出現(xiàn)一些問題，如在輸出端會(huì)有高頻輸出等。當(dāng) LM324 檢測(cè)到超聲波回波信號(hào)時(shí)，它輸出低電平信號(hào)，此時(shí)LM324的輸入電壓就小于閥值電壓，所以LM324就輸出高電平信號(hào)，通向PC的數(shù)據(jù)采集端。調(diào)節(jié)電位器可得到閥值電壓。距離較近時(shí)，兩級(jí)放大的增益已能夠輸出足夠強(qiáng)度的信號(hào)了，第三級(jí)有可能出現(xiàn)信號(hào)飽和，但距離較遠(yuǎn)時(shí)，必須采用三級(jí)放大。為滿足交流信號(hào)的需要，每一級(jí)的放大器均采用阻容電路進(jìn)行電平偏移，、和，容量均為10μF，實(shí)現(xiàn)單電源條件下交流信號(hào)的放大。為減少負(fù)電源的使用，放大電路采用單電源供電，信號(hào)放大和變換采用了LM324通用運(yùn)算放大器，前三級(jí)為放大器設(shè)計(jì)，后一級(jí)為比較器設(shè)計(jì)。由于輸入信號(hào)的范圍較大，對(duì)放大電路的增益提出了兩個(gè)要求：一是放大增益要大，以適應(yīng)小信號(hào)時(shí)的需要；二是放大增益要能變化，以適應(yīng)信號(hào)變化范圍大的需要。超聲波在空氣中傳播時(shí)，其能量的衰減與距離成正比，即距離越近信號(hào)越強(qiáng)，距離越遠(yuǎn)信號(hào)越弱，通常在1mV～1V之間。正弦波信號(hào)不能直接被單片機(jī)接收，必須進(jìn)行波形變換。超聲波探頭必須采用與發(fā)射探頭對(duì)應(yīng)的型號(hào)，關(guān)鍵是頻率要一致，本設(shè)計(jì)采用 CSB40R，否則將因無法產(chǎn)生共振而影響接收效果，甚至無法接收。4腳為超聲波發(fā)射控制信號(hào)輸入端，由單片機(jī)進(jìn)行控制。因而，將4 腳與單片機(jī)的控制信號(hào)相接就可以控制發(fā)射電路。555 定時(shí)器的4腳是復(fù)位端，利用它來控制超聲波脈沖的發(fā)射。超聲波發(fā)射電路圖（）中將設(shè)計(jì)為可調(diào)電阻的目的是為了調(diào)節(jié)信號(hào)頻率，使之與換能器的40kHz固有頻率一致。脈沖寬度≈，由電容放電時(shí)間決定； =(+)，由電容充電時(shí)間決定，脈沖周期T≈+。當(dāng)充電到≥2/3后，振蕩器輸出翻轉(zhuǎn)成0，此時(shí)放電管導(dǎo)通，使放電端(DIS)接地，電容C通過對(duì)地放電，使下降。由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器（）。 最小應(yīng)用系統(tǒng)電路圖 超聲波發(fā)送電路設(shè)計(jì)超聲波發(fā)送電路包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩個(gè)部分，超聲波探頭（又稱“超聲波換能器”）選用CSB40T。其發(fā)出脈沖直接送入片內(nèi)定時(shí)控制部件。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成震蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接時(shí)鐘源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按RESET鍵，此時(shí)電源經(jīng)電阻、分壓，在RESET端產(chǎn)生復(fù)位高電平。復(fù)位電路由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合電容電壓不能突變的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且，這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定。s，則只需2181。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST引腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期)的高電平。 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，復(fù)位后PC＝0000H，使單片機(jī)從第—個(gè)單元取指令。 CSB40T組成的發(fā)射電路發(fā)射超聲波。 3 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件框圖 RESETINT0XTAL1XTAL2—超聲波接收電路超聲波發(fā)送電路測(cè)溫電路聲音報(bào)警電路復(fù)位電路晶振電路顯示電路 硬件框圖LED報(bào)警電路單片機(jī)AT89C2051作為主控器，復(fù)位端接上電+按鈕復(fù)位電路。擴(kuò)音器由555定時(shí)器組成電路驅(qū)動(dòng)，指示燈由單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。B段：100—50cm指示燈快閃亮、擴(kuò)音器以相應(yīng)頻率的叫聲提示。這樣用戶不僅可以很快的判斷出障礙物的大概距離，還可以清楚的知道詳細(xì)距離。 顯示及報(bào)警方案 倒車探測(cè)器在其偵測(cè)區(qū)內(nèi)檢測(cè)到障礙物時(shí)，LED指示燈及擴(kuò)音器會(huì)根據(jù)車與障礙物的距離發(fā)出警告聲。由單片機(jī)處理后進(jìn)行補(bǔ)償。 溫度測(cè)量及補(bǔ)償方案溫度對(duì)超聲波波速影響非常大，極大的影響測(cè)距精度，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。超聲波回波經(jīng)過超聲波接收傳感器，電容隔直濾波，一、二級(jí)放大，三級(jí)增益放大后進(jìn)入比較器LM324，這樣在比較器的輸出端將得到40KHz的方波輸入到單片機(jī)INT0引腳以產(chǎn)生中斷。本文采用由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧震蕩器驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器，驅(qū)動(dòng)頻率為40KHz。發(fā)射部分的點(diǎn)脈沖電壓很高，但是由障礙物回波引起的壓電晶片產(chǎn)生的射頻電壓只達(dá)毫伏級(jí)，甚至微伏。但是，每一個(gè)實(shí)際的發(fā)射傳感器有其工作電壓的極限值，即當(dāng)工作電壓超過了這個(gè)極限值以后，會(huì)對(duì)傳感器的內(nèi)部造成不可回復(fù)的損害。這樣才能使其工作在諧振頻率，達(dá)到最優(yōu)的特性。本文采用非調(diào)諧式。在非調(diào)諧式電路中沒有調(diào)諧元件。在調(diào)諧式電路中有調(diào)諧線圈(有時(shí)裝在探頭內(nèi))，調(diào)諧頻率由調(diào)諧電路的電感、電容決定。所以本方案選用的探頭是收發(fā)分體式40KHz的超聲傳感器。綜上所述，由于本測(cè)距儀最大測(cè)量量程不大 因而選擇測(cè)距儀工作頻率在40KHz，發(fā)射角與接收角均為60度的錐角。(2) 工作頻率越高，對(duì)相同尺寸的換能器來說，傳感器的方向性越尖銳，測(cè)量障礙物復(fù)雜表面越準(zhǔn)，而且波長短，尺寸分辨率高，“細(xì)節(jié)”容易辯識(shí)清楚，因此從測(cè)量復(fù)雜障礙物表面和測(cè)量精度來看，工作頻率要求提高。傳感器的工作頻率是測(cè)距系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)，它直接影響超聲波的擴(kuò)散和吸收損失，障礙物反射損失、背景噪聲，并直接決定傳感器的尺寸。由發(fā)射波束特性知，由于擴(kuò)散角的原因，超聲波的角度分辨率較低，但距離分辨率較高(1cm左右)，目前最大探測(cè)距15m。考慮到所設(shè)計(jì)產(chǎn)品是主要服務(wù)于普通用戶，而且要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低廉實(shí)用性強(qiáng)。根據(jù)計(jì)算的車體與障礙物之間的距離值及其與設(shè)定距離值的比較結(jié)果給顯示電路及提醒電路不同提醒信號(hào)，產(chǎn)生不同的聲光效果，引起駕駛?cè)藛T注意，以便采取相應(yīng)行動(dòng)。如果INT0接收的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)表明信號(hào)已經(jīng)返回，微處理器進(jìn)入中斷，關(guān)閉定時(shí)器?？刂朴?55定時(shí)器及超聲波換能器 CSB40T組成的發(fā)射電路發(fā)射超聲波，同時(shí)啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)。 方案確定本次設(shè)計(jì)方案采用超聲測(cè)距方式，DS1820芯片測(cè)溫，AT89C2051單片機(jī)做處理器，處理數(shù)據(jù)并計(jì)算聲速及距離，用LED數(shù)碼管顯示距離，用報(bào)警器、示意指示燈報(bào)警。 (5) 聲音＋數(shù)碼距離顯示＋指示燈數(shù)碼管顯示距離，聲音、指示燈提示，比較實(shí)用，直觀，方便。但需要專業(yè)集成芯片，技術(shù)上較為復(fù)雜。 (4) 魔幻鏡顯示，音響提示其外形就是一塊倒車鏡，所以可以不占用車內(nèi)空間，直接安裝在車內(nèi)倒視鏡的位置，顏色款式多樣。(3) 液晶熒屏顯示動(dòng)態(tài)顯示，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。(2) 數(shù)碼波段顯示數(shù)碼和波段組合在一起，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由3種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，；黃色代表警告距離，－；紅色代表危險(xiǎn)距離。(1) 轟鳴器提示車體與障礙物距離的改變使電路中電壓或電流變化不同給蜂鳴器不同信號(hào)，轟鳴聲越急，表示車輛離障礙物越近。 預(yù)警提示方式預(yù)警提示方式好壞是設(shè)計(jì)的汽車倒車探測(cè)器是否實(shí)用的重要標(biāo)志。通過對(duì)以上幾種測(cè)距方式的分析比較，可以看出超聲波測(cè)距方式在短距和低速測(cè)量方面比上述其它幾種技術(shù)更具優(yōu)越性。但其在高速行駛的汽車上的應(yīng)用有一定局限性，這是因?yàn)槌暡ǖ膫鬏斔俣仁芴鞖庥绊戄^大，不同的天氣條件下傳播速度不一樣；另一方面是對(duì)于遠(yuǎn)距離的障礙物，由于反射波過于微弱，使得靈敏度下降。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。研究表明，聲速v與熱力學(xué)溫度θ的平方根成正比，溫度越高聲速越大，溫度越低聲速越小。最后由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車與障礙物之間的距離。工作時(shí)，超聲波發(fā)射器不斷發(fā)出一系列連續(xù)的脈沖，并給測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件性能的提高，最終將得到廣泛應(yīng)用。雙目攝