【正文】 短路一定要在器件安裝之前及時的檢查出來。 （ 2）用萬用表檢測看起來可疑連接線或者連接點(diǎn)，看它們是否和設(shè)計 中規(guī)定的一樣。 硬件調(diào)試 根據(jù)前面的研究完成各個電路模塊的原理設(shè)計并生成 PCB 圖，制作電路板，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。 基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計 23 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 在本次設(shè)計中，除了硬件和軟件的設(shè)計可行之外，軟 件和硬件的調(diào)試也是本次設(shè)計 中的重要部分。 測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式送往 LED 顯示約 ，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延時約 （這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因）后，才打開外中斷 0 接受返回的超聲波信號。 基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計 21 圖 （ a） 主程序流程圖 圖 （ b） 定時中斷服務(wù)子程序 圖 （ C） 外部中斷服務(wù)子程序 開始 單片機(jī)初始化 定時中斷子程序 有無回?fù)埽? 外部中斷子程序 N Y 定時中斷入口 定時器初始化 停止發(fā)射 返回 發(fā)射超聲波 三方向均發(fā)射完否？ Y N 外部中斷入口 關(guān)外部中斷 開外部中斷 結(jié) 果 輸 出 計 算 距 離 讀取時間值 返回 基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計 22 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時器 T0 工作模式為 16 位定時計數(shù)器模式。 定時中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射。 4. 3 主程序流程圖 軟件分成兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖 41（ a）（ b）（ c）所示。 在啟動發(fā)射電路發(fā)射超聲波的同時開啟單片機(jī) AT89C51 內(nèi) 的定時器 T0， 通過定時器∕計數(shù)器的計數(shù)功能記錄下來超聲波發(fā)射的時間和接收到超聲 波的時間。 其中， S 為測量的距離 ,C 為超聲波在空氣中的傳播速度。溫度假設(shè)不變，知道了時間和超聲波的聲波速度后，通過單片機(jī)的計算得出距離，顯示出來，到達(dá) 距離極限時，啟用報警模塊。 4． 1 軟件工作過程 按下控制系統(tǒng)的開關(guān)， 進(jìn)行系統(tǒng)的初始化， 當(dāng)主程序完成初始化后調(diào)用發(fā)射子程序， 由 口發(fā)射出 1 個脈沖，驅(qū)動超聲波換能器發(fā)射超聲波，并且計數(shù)器開始計時。然后開始加熱焊件，把烙鐵接觸到焊接點(diǎn)要保證烙 鐵讓整個焊件加熱，然后放焊錫絲，當(dāng)焊錫絲融化滿焊盤后，先將焊錫絲移開，最后在 移開烙鐵。在焊接時首先要準(zhǔn)備好焊錫絲和烙鐵。在這次焊接中，自己專業(yè)的學(xué)習(xí)了焊接技 術(shù)，大大增強(qiáng)了自 己的動手能力。 電路板制作成功之后，其他元件也都成功買到。 PCB 的制造很復(fù)雜，一般都要經(jīng)過制版、 圖形轉(zhuǎn)移、光學(xué)蝕刻、過孔和銅箔處理、助焊和阻焊處理等過程。 超聲波測距系統(tǒng)元器件清單 在本次設(shè)計中使用的元器件主要有單片機(jī) AT89C51， CX20206A,超聲波探頭， 蜂鳴器， 數(shù)碼顯示管等，所用元器件詳細(xì)清單如表 35 所示。 這時就可以使用單片機(jī)把各部分設(shè)計好的電路圖連接起來進(jìn)行仿真了。 超聲波測距預(yù)警系統(tǒng)是利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射接，并自動計 時得出超聲波的 往返時間，單片機(jī)采用的是 AT89C51，這種單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，結(jié)構(gòu)簡單。計數(shù)器計出超聲波傳 播所用的時間，然后算就能夠得到與障礙物之間的距離大小。 使用單片機(jī)的 口輸出 40KHZ 的方波信號，經(jīng)反相器來控制超聲波的發(fā)送，以達(dá) 到超聲波換能器所需的震蕩條件。 總體說來，本次設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)測距的功能，報警距離可以人工智能控制，能夠產(chǎn)生 方向性好，抗干擾能力強(qiáng)，穿透能力強(qiáng)的聲波信號，能夠在事故發(fā)生前提示報警。 系統(tǒng)的特點(diǎn) 基于超聲波技術(shù)的汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計，由于使用單片機(jī)作為控制元件控制整個系 統(tǒng)電路，致使系統(tǒng)操作方便、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單并且能夠自動控制該系統(tǒng)的的運(yùn)行， 能夠自己檢測障礙物。例如，當(dāng)數(shù)碼管顯 示管顯示 數(shù)字 0 時，那么共陰極數(shù)碼顯示管的編碼就為 00111111，十六進(jìn)制數(shù)為 0x3f，而共陽 極的數(shù)碼顯示管的編碼就是 11000000，十六進(jìn)制數(shù)為 0xc0。 一個八段式的數(shù)碼顯示 管的每個顯示管連在一起，每個二極管的公共端稱為位選線。 基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計 16 圖 33 共陰極型和共陽極型原理圖 圖 34 數(shù)碼顯示管引腳圖 如圖 34 數(shù)碼顯示管引腳圖所示， 把兩個 COM 引腳連接起來， 作為數(shù)碼管的公共端， 數(shù)碼管共陽端要接地，共陰端接電源。共陽極型就是將數(shù)碼管中發(fā)光二極管的陽極都接在一起并且接到電源 上，連接好之后把其中任何哪個發(fā)光二極管的陰極接到地線上，它就會發(fā)光。 數(shù)碼管又分為兩種類型， 共陽極型和共陰極型。八段式的與七段式的相比，他們各部分結(jié)構(gòu)大體 相同，八段只比七段式的多了一個小數(shù)點(diǎn)。 圖 32 CX20206 芯片接口圖 LED 數(shù)碼管 在生活中最常見到的 LED 數(shù)碼管是八段和七段的，八段式原理圖的如圖 34 所示。 CX20206 有 8 個引腳，管腳 1 是超聲波信號輸入端；管腳 2 的電阻和電容決定接收換能器的 總增益，通過增大或者減小電阻電容，確定放大倍數(shù)，改變放大器的頻率。 CX20206 功能特點(diǎn) CX20206 對收到的信號有放大和濾波的作用。 AT89C51 為許多器材的制造提供了十分靈活和低成本的解決辦法。當(dāng)處 于空閑方式時 CPU 處于睡眠狀態(tài)，但片內(nèi)的其他部件仍然繼續(xù)工作，而且片內(nèi) RAM 的內(nèi) 容和所有專用寄存器的內(nèi)容在空閑方式期間都被保留起來。由于它將 8 位多功能 CPU 處理器和閃爍存 儲器組合在單個芯片中 ,AT89C51 是一種高效微控制器外形及引腳排列如圖 31 所示。該芯片包括 了限幅放大、前置放大、整 形和輸出數(shù)據(jù)信號，這樣方便了檢測判斷回波的數(shù)據(jù)是否正確 , 并且能夠通過計算得出 距離值 . AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory） 的低電壓， 8 位高性能的 CMOS 微處理器，叫做單片 機(jī)。 AT89C51 控制著超聲波的發(fā)送和接收 ,串行口發(fā)送數(shù)據(jù)。中央處理器是 單片機(jī)的核心部分，它的主要作用是完成運(yùn)算和控制功能。用 AT89C51 的 端口輸出所需的 40kHz 的方波信號，采用 AT89C51 實(shí)現(xiàn)對 TCT40 超聲波轉(zhuǎn)換模塊和 CX20206A 芯片的控制。在本次設(shè)計中單片機(jī)采用 AT89C51。這樣振動膜片便會在磁鐵和電磁線圈的作用下，周期性反復(fù)地振動從而發(fā)出聲音。電磁式蜂鳴器主要由振蕩器、磁鐵、振動膜片、電磁線圈和外殼等部分組成。而多諧振蕩器由集成電路或者晶體管構(gòu)造而成。 壓電式蜂鳴器主要由壓電蜂鳴片、多諧振蕩器、共鳴箱阻及抗匹配器還有外殼等部 分組成。 R 3 81kR 3 12kD 1 2L E DV C CQ59 0 1 2LSS P E A K E RV C C 圖 27 報警裝置設(shè)計圖 蜂鳴器是使用直流電源進(jìn) 行供電，它廣泛應(yīng)用于當(dāng)今生活中，尤其在計算機(jī)、報警 器、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)等電子設(shè)備制造中作為發(fā)聲的器件而廣泛應(yīng)用。信 號通過一個三極管，把信號放大，以增強(qiáng)驅(qū)動能力。位碼使用四個 PNP 三極管來驅(qū)動，顯示電路設(shè)計圖如圖 26 顯示電路設(shè)計圖所示。若頻率和 CX20206 的中心頻率不同時，即可調(diào)節(jié) R15，使 濾波器的中心頻率與超聲波測距的頻率相符。當(dāng)接收到的聲波信號經(jīng)基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計 12 由放大器， 調(diào)整信號的頻率， 然后濾波消除干擾信號， 最后再經(jīng)過整形， 輸出到 CX20206 的 7 腳輸出。 并且 CX20206 芯片的內(nèi)部設(shè)置 比較好，由于設(shè)計中芯片的 f5 角連接了一個外接電阻，此電阻使他濾波器的中心頻率能 夠調(diào)節(jié)，當(dāng) R15 的阻值越大 濾波器的中心頻率就越低，變化范圍在 30～ 60 kHz 之間。 CX20206 是一款紅外線檢波接收的芯片，他常用于現(xiàn)實(shí)生活中，而且價格便宜。R 1 447R 1 52 0 0 kR 1 62 0 0 kC94 7 3C63 3 0C 1 04 .7C 1 74 .7R4 0 KC 1 11 0 4VCCP 3 .22 3 4 5 6 7 81 圖 25 超聲波接收裝置設(shè)計圖 超聲波的接收裝置如圖 25 超聲波接收裝置圖所示。接收裝置的設(shè)計可用 CX20206A 來完成。超聲 波探頭采用 RCT40。而電阻 R R9 可以增加超聲波換能器的阻尼效果， 縮短了震蕩時間，還可以提高換能器輸出高電平的驅(qū)動能力。 AT89C51 單片機(jī) 口輸出的 40kHz 的間斷方波信號分成 2 路，一路經(jīng)一級反向器后到達(dá) TCT40 一個電極， 另一路通過兩級反向器后到 TCT40 的另一個電極，用這種形式將 發(fā)出的方波信號 加到 TCT40 的兩端上，這樣 能夠增強(qiáng)超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。超聲 波發(fā)射電路設(shè)計圖如圖 24 所示。 單片機(jī) 端口輸出 40KHz 的超聲波信號 ，此時定時器開始計時。 AT89C51 單片機(jī) 振蕩復(fù)位電路 掃描驅(qū)動 LED 顯示 超聲波發(fā)送電路 報警電路 超聲波接收電路 基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計 10 圖 23 超聲波測距報警系統(tǒng)圖 2． 5 超聲波發(fā)射裝置的設(shè)計 超聲波發(fā)射器包括兩個部分：超聲波產(chǎn)生電路部分和超聲波發(fā)射控制電路部分。該系統(tǒng)全部都由單片機(jī)進(jìn)行控制，單盤機(jī) 發(fā)出 40Hz 的方波脈沖，經(jīng)過超聲波發(fā)射電 路發(fā)射出超聲波。當(dāng)超聲波信號經(jīng)過傳播后如果遇到障礙物之后就會發(fā)生光波折射，在傳 播回來，由接收換能器進(jìn)行接收。 在換能器的兩極引腳加上大小和方向不斷變化的交流電壓，就能使壓電晶片產(chǎn)生機(jī) 械變形，當(dāng)引腳的頻率和壓電晶片上的振蕩頻率相同時，就能帶動共振板發(fā)生共振產(chǎn)生 超聲波。當(dāng)外界的超聲波作用于壓 電晶片時，晶片被迫發(fā)生振動引起形變轉(zhuǎn)換成電信號，這是正壓電效應(yīng)。當(dāng)壓電晶片受到發(fā)射電脈沖激勵后即可產(chǎn)生振動，發(fā)射聲波脈沖，是逆壓電效應(yīng)。超聲波換能器的 內(nèi)部由一個換能板和兩個壓電晶片構(gòu)成。超聲波換能器有兩種，一種是超聲波發(fā)射換能器，另一種是超聲波接收換能 器。而我在此次設(shè)計中采用電氣方式產(chǎn)生超聲波， 使用目前在理論研究和實(shí)際生活中最為常用的壓電式超聲波發(fā)生器。 數(shù)據(jù)顯示 定時器 單片機(jī)控制 放大電路 超聲波發(fā)射器 放大 電路 超聲波接收器 基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計 9 大體上講，超聲波的發(fā)生器可分為兩類：一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波，一類是用 電氣方式產(chǎn)生超聲波。超聲波在現(xiàn)實(shí)生活中能夠 廣 泛應(yīng)用，是因?yàn)槌暡ㄓ幸韵聨追N特性，它能夠在氣體、固體、液體、等介質(zhì)中進(jìn)行傳 播，能夠傳遞巨大的能量，能夠發(fā)生反射、干涉和共振的現(xiàn)象。 超聲波是聲波中的一種。 圖 22 超聲波測距原理圖 2． 3 超聲波傳感器 為了利用超聲波方便人們的生活，科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計制做了很多的超聲波傳感器。本設(shè)計中設(shè)定溫度為常溫 20℃ 。聲速 c 與溫度有關(guān)，如溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。從而測出超聲 波發(fā)射和接收的時間差 T,然后根據(jù)公式