【正文】 (41) 其中 TO 為計數(shù)器 T0 的計數(shù)值。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 16 主程序 設計 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置定時器 T0 工作模式為 16 位定時計數(shù)器模式，置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P2 清 0。 延時子程序是實現(xiàn)所需功能的選擇。然后 開啟接收回波中斷 。 中斷子程序是將 T1 中斷，發(fā)生超聲波信號，同時啟動 T0 進行計數(shù)。子程序包括：中斷子程序、顯示子程序、延時子程序、距離計算子程序、報警子程序。在各個模塊化的程序中盡量用最少的語句做 最多的事情，不讓語句出現(xiàn)歧義，這樣就可以使整個程序可以在系統(tǒng)中更好的運行，使單 片機工作效 率大大的提高。 倒車雷達的軟件設計方案 在單片機系統(tǒng)的程序的設計開發(fā)中，單片機就如同整個系統(tǒng)的交通中樞，而程序就是組成交通中樞的條條大道，各個部分的模塊化的程序就是整個系統(tǒng)的組成成份。軟件的設計應遵循結構化設計原則，在總體概況設計的基礎上進行具體的詳細設計，功能分 解，模塊劃分，細化軟件層次，優(yōu)化軟件結構，以達到 模塊功能的獨立性，執(zhí)行的高效性。當 輸出低電平時，蜂鳴器處于工作狀態(tài)，發(fā)出報警聲。單片機系統(tǒng)及顯示電路如圖 所示。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的 40KHz方波 信號，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。 單片機采用 89C51 或其兼容系列。 段選碼用 74LS245 來 驅動 。 本設計采用 一 個 4 位 LED 動態(tài)顯示，在位選線和段選線的共同作用下，可以使顯示器顯示各自的字符，當然這些字符不是同時顯示的，但由于人眼存在視覺暫留，加上發(fā)光二極管的余輝效應，由于掃描的速度足夠快，每位顯示的間隔時間足夠短，就可以給人同時顯示的感覺，而不會有閃爍感。 共 陰 極顯示器的發(fā)光二極管的 陰極連接在一起，當公共陰 極接 地 時，當某個發(fā)光二極管的 陽極 陰極 接高 電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的 段被顯示。它是由若干個發(fā)光二極管組成，當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫點亮。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 13 圖 74LS245引腳圖 顯示電路的設計 本設計中采用 LED 共 陰 極 4 封裝型顯示器顯示。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。復位后， P0 到 P3 并行I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。上電時，剛接通電源，電容 C 相當于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 89C52 全機自動復位，這就是上電復位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只 需按動按鈕即可。當 89C52 的 ALE 及 PSEN 兩引腳輸出高電平， RET 引腳高電平到時，單片機復位。只有當 RET 由高電平變成低電平以后， 89C52 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。在 89C52 的時鐘電路工作后，只要在 RET 引腳上出現(xiàn)兩個機器周期 以上的高電平時，單片機內(nèi)部則初始復位。 圖 89C52片內(nèi)振蕩器電路圖 圖 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 12 89C52 的復位輸入引腳 RET（即 RESET）為 89C52 提供了初始化的手段。在設計印刷電路板時，晶體或陶瓷振蕩器和電 容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。典型值通常選擇為 30pF 左右。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。 89C52 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件，圖 是內(nèi)部時鐘方式的電路。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構成一個自激振蕩器。下面介紹內(nèi)部時鐘方式。 89C52 的時鐘可以兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部方式。進入中斷后就立即關閉計時器 T0 停止計時， 可以用來實現(xiàn)等待計時功能。由于這種方式，計數(shù)范圍大， 所以 在計較大數(shù)據(jù)時可采用這種工作方式。當啟動 TX前， TLX和 THX裝入計數(shù)初值，當 TLX計滿后，向 THX進位，當計數(shù)器計數(shù) 達到 0FFFF后，再計一個數(shù)，則計數(shù)器產(chǎn)生溢出中斷，向 CPU請求中斷，在中斷程序時 THX和 TLX需重新裝入初值，以便中斷返回后重新開始計數(shù)。所以以下重點介紹工作方式 1的特點。此后的機器周期 S3P1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。計數(shù)器在每個機器周期的 S5P2期間采樣引腳輸入電平。 當定時器工作在計數(shù)方式時，外部事件通過引腳 T0（ ） 或 T1（ ） 輸入。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。這些寄存器是用于存放定時或計數(shù)初值的。其訪問地址依次為 8AH8DH。 由于本課題的需要用到單片機內(nèi)部的計數(shù)器和定時器，所以在這里有必要介紹定時器 /計數(shù)器的工作原理。 89C52 管腳圖如圖 所示。 從使用方便與簡化電路以及其性價比等角度來考慮， 89C52 比較合適的。它是一種低功耗高性能的具有 8K 字節(jié)可電氣燒錄及可擦除的程序 ROM的八位 CMOS 單片機。其中， MCS51由于單片機應用系統(tǒng)具有體積小，可靠性高，功能強，價格低等特點，很容易形成產(chǎn)品而更受青睞。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 9 圖 89C52管腳圖 單片機系統(tǒng)電路 單片機的選擇 單片機自從問世以來，它一直是工業(yè)檢測、控制應用的主角。 7 腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為 220KΩ，沒有接收信號時該端輸出為高電平，有信號時則會下降。例如，取 R=200KΩ 時， f n≈42KHz，若取 R=220KΩ，則中心頻率 f0≈38KHz。 4 腳：接地端。但 C 的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為 R=， C=。 2 腳：該腳與 GND 之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡，它們是負反饋串聯(lián)網(wǎng)絡的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。實驗證明用 CX20206A 接收超 聲波(無信號時輸出高電平 )，具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。 P 1 . 07 4 L S 0 47 4 L S 0 47 4 L S 0 47 4 L S 0 47 4 L S 0 4V c c1 K1 KTR 1R 2 圖 超聲波發(fā)射電路 超聲波 接收電路設計 集成電路 CX20206A 是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。輸出端采用兩 個反向器并聯(lián)，用以提高驅動能力。發(fā)射電路主要由反向器 74LS04 和超聲波 單片機系統(tǒng) 超聲波發(fā)送 聲光報警 超聲波接收 LED 顯示 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 7 發(fā)射換能器 T 構成，單片機 P1. 0 端口輸出的 40 KHz 方 波 信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路 經(jīng)兩級反向器后進到超聲波換能器的另一個電極。 倒車雷達的系統(tǒng)框圖如圖 所示。超聲波換能器有兩個壓電晶片和一個共振板，當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極間沒有外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，使機械能轉換為電信號，這時就成為超聲波接收換能器了。 在實際設計中， 倒車過程中對距離的 測量 ， 可 通過超聲波發(fā)射裝置向 車后方發(fā)送超聲波，再對 經(jīng) 障礙物 反 射回來的超聲波進行接收，在發(fā)送超聲波的同時，單片機的計時器開始計時，接收 經(jīng)障礙物返回的 超聲波時計時停止，從而計 算出超聲波發(fā)送和被接收之間的時間， 我們又知道超聲波在一定溫度下在空氣中傳播的速度，就能求出汽車與 障礙物之間的距離。 單片機系統(tǒng)電路又包括顯示電路 和 報警電路等。距離的計算公式為： d=s/2=(c t)/2 （ 21） 其中 d 為被測物與測距器的距離， s 為聲波的來回的路程， c 為聲速， t 為聲波來回所用的時間?？捎糜跍y距 、 測速 、 清洗 、 焊接 、 碎石等 超聲波測距原理 圖 示意了超聲波倒車雷達測距的原理，即超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。在逆壓電效應中壓電晶體成為超聲發(fā)生器；在正壓電效應中壓電晶體成為回聲接收器。目前最常用的換能器是壓電陶瓷即壓電晶體，在交變電場的作用中產(chǎn)生厚度的交替改變即聲振動 ： 當電場交變頻率與壓電晶體的固有頻率一致時，換能器的電轉換效率最高，即晶體的振幅最大 。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 4 第 2 章 超聲波測距 的基本原理 超聲波 簡介 超聲波頻率 大于等于 20KHz，診斷超聲波頻率一般范圍在 ，其中 310MHz 最常用。 第三部分在軟硬件模塊調(diào)試都成功的前提下，進行硬、軟件聯(lián)調(diào)，這是整個設計的關鍵，也是設計的難點所在。在實驗板上每一個硬件電路焊接 完成后，每一部分單獨調(diào)試，在各個部分調(diào)試成功后，聯(lián)調(diào)整個硬件電路，最后做出分析，得出結論。本次設計的內(nèi)容安排可以分為三部分 ： 第一部分是硬件設計 ， 包括方案的設計 、 元器件的選擇等 。 實現(xiàn)：利用軟件編程 來 實現(xiàn)各項功能。 實現(xiàn)：利用軟件編程實現(xiàn)各項功能。 實現(xiàn)：利用單片 機內(nèi)部定時器和中斷來實現(xiàn)。 實現(xiàn)：利用 超聲波接收電路中的 CX20206A 芯片 ， 接收到超聲波信號，它的 7引腳會輸出低電平。 實現(xiàn)：利用單片機 超聲波發(fā)生電路產(chǎn)生 40KHz 的脈沖信號，來驅動超聲波換能器發(fā)出超聲波信號。其中對 特定設置的距離進行聲光報警。在遵循軟硬件相結合的原則下，先熟悉軟件環(huán)境，然后進行硬件電路設計，再根據(jù)設計的硬件進行軟件編程，進行模塊化設計，并對各模塊進行調(diào)試，再焊接電路板，最后軟硬件進行聯(lián)合調(diào)試和故障的排除。并通過超聲波接收探頭接收被發(fā)射的超聲波信號，通過接收電路進行調(diào)理，得到一個低電平的電壓信號傳入單片機中。 (3) 汽車與障礙物不同距離時，發(fā)出不同的警報聲。 該設計技術指標： (1) 超聲波探測距離不小于 1 米。其原理是利用超聲波探測倒車路徑上或附近存在的障礙物，并及時發(fā)出警告。 本課題的主要任務及內(nèi)容 本課題的 設計采用超聲波檢測和 單片機 系統(tǒng)的汽車倒車雷達。汽車 倒車雷達 系統(tǒng)是一 種可向司機預先發(fā)出視聽 報 警信號的探測裝置。目前汽車安全領域被動安全研究較多，主要從安全氣囊、 ABS 和懸架等方面著手，以保證駕乘人員的安全。 汽車防撞系統(tǒng)作為 ITS 發(fā)展的一個基礎，它的成功與否對整個系統(tǒng)有著很大的作用。智能交通系統(tǒng) I T S(Intelligent Transportation System)是目前世界上交通運輸科學技術的前沿技術，它在充分發(fā)揮現(xiàn)有基礎設施的潛力，提高運輸效率，保障交通安全，緩解交通賭塞，改善城市環(huán)境等方面的卓越效能，已得到各國政府的廣泛關注。同時，隨著汽車工業(yè)的飛 速發(fā)展，汽車的產(chǎn)量和保有量都在急劇增加。 Single Chip Micyoco 。 關鍵詞 ：倒車雷達；超聲波 傳感器 ；單片機； LED顯示 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） II Abstract This paper introduces the design of car reversing radar based on the ultrasonic testing . The task uses ultrasonic testing and Single Chip Micyoco(SCM) syetem to design a kind of car reversing distance between car and barrier can be displayed on LED real time,and at the same time,the sound ang light alarmingcan be given at appointed distance. The syetem consist of two parts: hardware system and software system. In the hardware system,ultrasonic sound generating circuit drives emitting probe to send out ultrasonic signal and the receiving probe receives ultrasonic signal that is reflected from received electrical signl is conditioned by the receiving circuit and put into SCM system after conditioning,where the signal is processed,then displayed,