【正文】 圍為 0~35MHz。由于單片機要作為控制中心，其具有高速的特點能夠盡可能快的處理分析數(shù)據(jù)，以及及時的做出判斷，控制進行下一步的操作。 【 5】 控制系統(tǒng)電路 STC12C5A60S2 單片機最小系統(tǒng)設計 STC12C5A60S2 系列單片機是單時鐘 /機器周期 (1T)的新一代 8051 單片機，在設計的整個系統(tǒng)中其的核心的作 用。在使用時，如果溫度 處于一個穩(wěn)定值 ，則可認為聲速是正 文 15 基本不變的。在眾多的因素 當中溫度對速度的影響幾乎與其他影響的物理因素一樣。 超聲波的衰減 超聲波也有其自身的一些特質，在傳輸?shù)倪^程中，它的傳播速度不僅與自身的性質有關，而且還與超聲波傳輸過程中所處的介質特性有關。單片機定時器所計時間，即為傳播渡越時間。 t— 超聲波從發(fā)射到接收所需要 的時間 . 將（ 3— 2）、（ 3— 3）代入（ 31）中得： ]c o s [21 HLarc tgvtH ? ( 34) 其中 ,超聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個常數(shù) (例如在溫度 T=30 度時 ,V=349m/s)。這就是超聲波測距儀的基本原理。已知聲音在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù) 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射超聲波的同時開始計時，超聲波 速度 時間公式，可以計算出裝置到障礙物的距離（ s），即： s=340t/2。由于設計的特殊， 2 腳連接的器件選擇和 R3 的大小選取，如果不恰當，到最后實物應用過程中可能會出現(xiàn)報警器誤報的情況。電路中 R3的取值影響帶通的中心頻率，用 220K 歐姆使中心頻率接近 40KHz,就符合設計的正 文 13 要求。用 CX20206A 接收超聲波具有很高的靈敏度和很強的抗干擾能力，總放大增益為 80dB，脈沖幅度在 — 之間。 超聲波檢測接收電路 超聲波檢測接收電路由集成電路 CX20206A 專用芯片和換能器構成，如圖所示。 如圖 34所示： 正 文 12 圖 34 超聲波發(fā)射電路原理圖（二） 40kHZ 超聲波發(fā)射電路之 三 ， 該電路主要以 74LS04 反向器為主，可以將方波信號傳送到超聲波換能器兩端 ，加強發(fā)射強度，通過上拉電阻的作用提高輸出高電平的能力，增加換能器阻尼效果，縮短振蕩時間。 加上 的電感元件和電容組成電路濾波部分 。這樣電路很簡單與實用。發(fā)射超聲波信號大于 8m。按一下電源開關 S，便能驅動 T4016發(fā)射出一串 40kHZ 超聲波信號。 T4016 是耦合元件，對于電路來說又是輸出換能器。 汲取它們優(yōu)秀的方面，注意避開它們的不足之處 ，然后結合分析設計超聲波的發(fā)射與接收電路。 超聲波發(fā)射電路 為了使發(fā)射距離大于 同時又要保證電路簡單實用，所以 超聲波發(fā)射電路要求功率盡量大。如圖 31所示： 整個系統(tǒng)由 由單片機 控制， 根據(jù)“回波測距”的原理，首先 單片機發(fā)出 40kHZ的 電平 信號，經(jīng)放大 電路 后通過超聲波發(fā)射器 發(fā)射到空氣中 ；超聲波在空氣中傳播 直至遇到 障礙物后發(fā)生反射，反射的回波經(jīng)空氣傳播給超聲波接收器將接收到的超聲波信號經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進 行檢波處理后，輸入到微處理器的外部中斷口 INT0 處產(chǎn)生中斷，計數(shù)器停止計數(shù)，測得時 差 為 t，再將時刻差與聲速相乘，得出距離數(shù) 值 并送 LED 顯示。將超聲波的發(fā)射和接收傳感器探頭與 0UT 口相連接進行超聲波的發(fā)射和接收。另外程序控制單片機消除 接收 探頭對發(fā)射和接收超聲波的影響 ， 具體放在論文第４章中介紹。 軟件程序主要 由主程序、預置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。通過預先寫入的程序對此時的測出的速度進行一系列的誤差校正，結合兩者之間的相互作用實現(xiàn)超聲波測量距離功能。采用優(yōu)化式的模塊設計，將整體硬件電路分為供電 、顯示 ，還有信號的接收和發(fā)射等模塊。 由電源電路、 顯示電路 、 單片機電路 、 發(fā)射電路 、 接收電路 組建了硬件電路的主要部分，此外還包含了復位電路等。 本章回顧 本章主要講述了超聲波的產(chǎn)生電路，超聲波回波檢測電路和超聲波中央控制模塊的方 案選擇比較，介紹了超聲波的探測范圍。 系統(tǒng)探測范圍的確定 駕駛員的安全是至關重要的，超聲波傳感器的最大探測范圍為 10 米，因此將本次所制作的系統(tǒng)的測量范圍精確到 0~4cm，此外，超聲波還會受到其他因素的干擾，例如儀器所處環(huán)境的情況，所以選擇一個適當?shù)奈恢冒惭b傳感器是必不可少的。 性能與價格的比值高 ， 耗費小 ，其價 錢只是 DSP 的 1/5， 所以 是一種功能 豐富 的 小型 控制器， 為許 多嵌入式控制 應用開辟了一條嶄新的解決之路。 圖 25 DSP 控制器 方案三： STC12C5A60S 芯片 STC12C5A60S 具有 1 個時鐘周期，處理速度快 ， 高可靠 ，抗干擾能力強 ， 8路 10 位高速 A/D轉換，加密性強，解密難度高。不符合本次課題成本的要求。 方案一：ＰＣ — ＰＬＣ的控制系統(tǒng) 在工業(yè)上通常用上、下位機控制。 超聲波中央控制方案選擇 考慮到整個系統(tǒng)的設計要求對數(shù)據(jù)進行收集，處理，實行實時性的控制，因此在控制系統(tǒng)方面選用微控制器，因為微控制系統(tǒng)不僅能有效地使整個裝置微型化，而且電路簡單，成本低，功耗小。而且該集成電路具有很強的抗干擾能力和和靈敏度，只要適當?shù)貙π酒?1腳的電容進行調 節(jié)，就可以控制其靈敏度。 方案一：單穩(wěn)式超聲波 接收電路 正 文 6 電路將接收到的回波信號進行選頻，將 40kHz 以外的干擾信號濾除，將吻合諧振的 40kHz 信號送到 VT1~VT3 組成的高通放大器放大通過 C5和 VD1 檢出電流的直流分量，控制 VT4,VT5 電子開關驅動繼電器 K 工作 ,電路工作電壓為 3V。 因此，最后選擇 555 定時器的超聲波產(chǎn)生方案，作為超聲波脈沖方波的產(chǎn)生信號源。 方案一：可以使用超聲波專用的 555 定時器產(chǎn)生 40Hz 的方波，制作過程簡單，將 4 腳設置為超聲波發(fā)射輸入端，用排針引出，用單片機進行控制，為了使555 定時器有足夠電壓進行驅動，輸入了 12V 的電源電壓，當 4腳為低電平時，555 定時器輸出震蕩脈沖，當 4 腳為高電平時，定時器清零。 超聲波測距方案選擇 超聲波的換能器一般工作頻率為 40HZ，因此需要產(chǎn)生一個 40HZ 頻率的方波驅動換能器工作。但由于超聲波測量裝置制作簡單，在短距離測量精準所以被廣泛應用在實際生活中。 超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù) 計時器 記錄的時間t，就 可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離 (s)，即： s=340t/2。在介質能傳輸較遠 的距離，而且利用超聲波進行測距、測量的儀器計算簡單，操作方便，能做到實時的控制，因此在工業(yè)應用領域上得到廣泛的使用。 方案四：紅外線測距 通常人們把波長為 ~1000um 的光波成為紅外線，這是一種肉眼看不見的光，具有顯著的熱效應和穿透云霧的能力，而且任何物體都能夠反射紅外線，由于紅外線有極強的隱蔽性，一般不能直接被人眼識別，所以紅外線廣泛應用在軍正 文 4 事領域上，但在實際應用中紅外線容易受到光源和熱源的影響，所以發(fā)展空間有限。視頻信號連接到監(jiān)視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與拍攝圖像一樣的視頻圖像汽車的后方安裝攝像系統(tǒng)。其測量距離的原理與激光測量大致相同。 方案二：毫米波測距 毫米波是指頻率范圍在 ~300GHZ，帶寬高達 具有高精度分辨能力；與激光相比，它的傳播受到天氣影響較小，可以進行全天候工作，探測性能穩(wěn)定；在超高速的短距離傳播通信中，能夠精確地測量目標物距離，因此在軍事 領域上得到廣泛的應用。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單速度快而準確，其誤差僅為其它光學 測距儀 的五分之一到數(shù)百分之一，因而被廣泛用于地形測量，戰(zhàn)場測 量，坦克，飛機，艦艇和火炮對目標的測距，測量云層、飛機、導彈以及人造衛(wèi)星的高度等 ， 它是提高高坦克、飛機、艦艇和火炮精度的重要技術裝備 。 若激光是連續(xù)發(fā)射的，測程可達 40 公里左右，并可晝夜進行作業(yè)。 正 文 3 方案一：激光測距 激光測距儀是 一種光子雷達系統(tǒng)，它是 利用 激光 對目標的距離進行準確測定的儀器。一般常見的測量方式有激光，毫米波，攝像，紅外線，超聲波這 5 種方式。 2 方案設計和選擇 2． 1 系統(tǒng)方案選擇 超聲波的發(fā)射、接收以及處理數(shù)據(jù)芯片選用的不同都會造成設計性能的差異，由于要考慮設計的制作成本，以及運行的穩(wěn)定性，所以綜合市場上常見的制作方案進行一一比較。在中國最近有東風汽車 公司研發(fā)的新一代“藍鳥至尊”，其產(chǎn)品的熱賣點在于倒車影像顯示和 NAVI 的導航儀，提升了汽車的檔次。相繼之后，歐美國家又研發(fā)了電磁感應倒車雷達，雖然價格中等，但是安裝麻煩不易于普及，實用性受到限制。經(jīng)過一段時間的發(fā)展，人們制造出一種提醒裝置，當車再后退的 時候會發(fā)出“請注意”的提示語，但是這種只能對行人或者后方車輛進行提醒，無法實現(xiàn)駕駛員獨自倒車。一般流行的有 毫米波級雷達 ，高清顯示屏監(jiān)控倒車雷達。 （ 2）倒車雷達在國內(nèi)外的發(fā) 展狀況 經(jīng)過多年的技術革新改良，從初期的人工輔助式倒車發(fā)展到現(xiàn)在可以利用攝像頭直接觀察車后方狀況的倒車裝置。 因此，要么就提高駕駛員的駕駛技術，要么就尋求適合的裝置進行對駕駛者的技術輔助，從實際方案上看利用裝置進行輔助比較易于實現(xiàn)，畢竟駕駛員的技術非一朝一夕就能提高的，是長期駕駛總結的經(jīng)驗技術。汽車的便捷性給人們帶來舒適的感覺，亦同時加劇了車禍的嚴重性。眾多的消費者從得到滿足的傳統(tǒng)消費領域上將目光轉移到汽車奢侈品消費，因此我國的汽車市場呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。本系統(tǒng)的設計主要利用超聲波測距技術，微機數(shù)字處理技術和液晶顯示技術相結合，達到測量車后、尾與后方障礙物距離的目的，并及時告訴駕駛員距離的大小，從而完成安全倒車的操作。同時由于城市道路的發(fā)展空間和有限，車輛在駕駛或倒車時引發(fā)的交通事故屢見不鮮，市場上急需一種方案解決現(xiàn)狀，因此隨著市場消費的需求，超聲波倒車雷達系統(tǒng)應運而生。 本設計主要由測距，控制，提示等模塊構成，而且多構思不同的倒車雷達系統(tǒng)的裝置構架和設計方案，擇優(yōu)選用和分析，如何運用單片機技術實現(xiàn)的超聲波測距在汽車上的應用原理，介紹了以 STC12C5A60S單片機為主控子模塊的系統(tǒng)硬件和軟件設計。 Xxxxx大學 本科畢業(yè)設計（論文） 基于超聲波測距的倒車雷達設計 學 部 機電與信息工程學部 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 摘 要 ： 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，私家車慢慢地進入每家每戶，同時催生了汽車電子行業(yè)的發(fā)展，為了更好 解決駕駛員倒車時的視角問題，制作了倒后車雷達。汽車倒車裝置上主要采用了超聲波測距技術和微機控制技術，同時根據(jù)車輛所處位置到障礙物的距離進行測量和顯示距離，并通過與預置的安全距離進行比較達到實時報警的目的，很好地解決了駕駛員倒后車時遇到視角問題。 關鍵詞 ： STC12C5A60S2；超聲波測距；倒車；雷達 Ultrasonic ranging system design Abstract:With the development of modern technology, private car slowly into every household, and gave birth to the development of automotive electronics industry, in order to better solve the problem of the driver when reversing perspective, made after reversing radar. Car reversing system mainly uses ultrasonic ranging technology and puter control technology, and according to the location of the vehicle to measure the distance to the obstacle and display the distance, through the preset safety distance to pare the purpose of realtime alarm, well solution to the car after the driver fell perspective encountered problems. This design is mainly pos