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自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于stc89c52單片機(jī)的超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料

2024-12-10 03:03本頁(yè)面
  

【正文】 圖 33 復(fù)位電路 晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱(chēng),在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò),電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn),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(jī)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(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻,產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2,供單片機(jī)使用。 RXD 接地, TXD 接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)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(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻 ,產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1和 P2,供單片機(jī)使用。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 3— 2( b)所示, RXD 接地, TXD接外部振蕩器。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。時(shí)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(jī)有 4組 8位的可編程 I/O口,分別位 P0、 P P P3 口,每個(gè)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 超聲波接收器 顯示器 單片機(jī) 報(bào)警電路 超聲波發(fā)射器 障礙物 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(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 這種 單片機(jī)共有 40個(gè)引腳,其中 32 個(gè)是外部雙向輸入 /輸出( I/O)端口,同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外部中斷口, 2 個(gè) 16 位可編程的定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口, STC89C52 可以按照常規(guī)的方法進(jìn)行編程,也可以進(jìn)行在線編程。 圖 31 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì) STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍的可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器( FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory )的低電壓,高性能的 COMOS8 微處理器,俗稱(chēng)單片 機(jī)。 第三章 系統(tǒng)硬 件電路介紹 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 汽車(chē)防撞報(bào)警電路 系統(tǒng)由單片機(jī)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(bào)警電路以此構(gòu)成倒車(chē)?yán)走_(dá)。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)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(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 為驅(qū)動(dòng)器進(jìn)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(shí)際要求、成本以及考慮單片機(jī)的接口資源,本設(shè)計(jì)使用 LCD1602 作為顯示器,由于倒車(chē)時(shí)距離障礙物的距離本來(lái)就比較近,大概在 3 米以內(nèi),所以一個(gè)雙行的帶背光 LED 顯示器就可以達(dá)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(chē)?yán)日龑?duì)傳感器鳴叫時(shí)。 ( c)棉質(zhì)的表面易吸收聲波一類(lèi)的物質(zhì)。 圖 27 超聲波探測(cè)障礙物 根據(jù)以上原理及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可知,在下列環(huán)境下,易造成超聲波無(wú)法偵測(cè)及偵測(cè)不良的情況! ( a)鐵絲網(wǎng),繩索類(lèi)的細(xì)小物體。 ( 5)以上幾點(diǎn)總結(jié)來(lái)說(shuō),就是 :角度、大小、表面材質(zhì)和距離。疏松、多孔的表面會(huì)很容易吸收音波而導(dǎo)致反射效率較低, 使之不易被偵測(cè)。 ( 2)其反射面的大小不同,也會(huì)影響反射波的強(qiáng)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(gè)超聲波傳感器來(lái)發(fā)射超聲波,但同時(shí)它又可以接收到回波。根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算可知,在超聲波的傳播速度是準(zhǔn)確的前提下,測(cè)量距離的傳播時(shí)間的差值精度只要在達(dá)到微秒級(jí),就能保證測(cè)距的誤差小于 1mm。 對(duì)于時(shí)間誤差主要由發(fā)送計(jì)時(shí)點(diǎn)和接收計(jì)時(shí)點(diǎn)的準(zhǔn)確性確定,為了能夠有效的提高計(jì)時(shí)點(diǎn)選擇的準(zhǔn)確性,在這里提出了對(duì)發(fā)射信號(hào)和加收信號(hào)通過(guò)校正的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)。在實(shí)際情況下,溫度每上升或者下降 1 ℃ , 聲速將與之對(duì)應(yīng)的增加或者減少 ,這個(gè)影響對(duì)于較高精度的測(cè)量是非常嚴(yán)重的。 式( 2。超聲波在大氣中傳播的速度受介質(zhì)氣體的溫度、密度以及氣體分子成分的影響,即: ?s RTC M? ( ) 由上式可知,在空氣中 ,當(dāng)?shù)芈曀僦蝗Q于氣體的溫度,因此獲得準(zhǔn)確的當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的氣溫可以有效的提高超聲波測(cè)距時(shí)的測(cè)量精度。 表 23 聲波與速度的關(guān)系 溫度℃ 速度 m/s 溫度℃ 速度 m/s 溫度℃ 速度 m/s 0 17 34 352 1 18 35 2 19 343 36 3 20 37 4 334 21 38 5 22 39 355 6 23 40 7 24 346 41 8 25 42 9 337 26 43 10 27 44 358 11 28 45 12 29 349 46 13 30 47 14 340 31 48 15 32 49 361 16 33 50 通過(guò)以上分析,超聲波回波的幅值在傳播的過(guò)程中衰減很大,收到的回波信號(hào)可能會(huì)十分微弱,要想判斷所捕獲到的第一個(gè)回波來(lái)確定準(zhǔn)確的接受時(shí)間,就必須對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行足夠的放大,否則不正確所判斷的回波時(shí)間,會(huì)對(duì)超聲波測(cè)量精度產(chǎn)生一定的影響。 超聲波接收 單片機(jī) 控制器 超聲波發(fā)送 LED 顯示 掃描驅(qū)動(dòng) 聲光報(bào)警 設(shè)測(cè)量設(shè)備基準(zhǔn)面距被測(cè)物的距離為 h,則在空氣中傳播的超聲波波動(dòng)方程為: ? ? ? ? ? ???? kh t + k t e t + k t20A A c o s A c o s??? ( ) 由以上公式可知,超聲波在空氣傳播過(guò)程中存在衰減,且超聲波頻率越高,衰減就越快,但只有頻率的增高才有利于提高超聲波的指向性。 發(fā)射接收時(shí)間對(duì)測(cè)量精度的影響分析 采用 HCSR04 超聲波傳感器,脈沖的發(fā)射由單片機(jī)控制,發(fā)射頻率為40KHz ,忽略脈沖電路硬件產(chǎn)生的延時(shí),可知由軟件生成的起始時(shí)間對(duì)于一般要求的精度是可行的。圖 22 為倒 車(chē)?yán)走_(dá)的基本工作原理框圖。 由于是利用超聲波來(lái)測(cè)距,要測(cè)量預(yù)期的距離,所以產(chǎn)生的超聲波要有一定的功率與合理的頻率才能達(dá)到預(yù)定的傳播距離,同時(shí)這是得到足夠回波功率的必要條件,必須得到足夠的回波頻率,接收電路才能檢測(cè)到回波信號(hào)和防止外界的干擾信號(hào)的干擾。將式( )帶入式( )可得: ? ?? ?HMvtH a r c ta nc o ? () 當(dāng)被測(cè)的距離 H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 M時(shí),式( )變?yōu)椋? vtH ? () 以上就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。 STC89C52 最小系統(tǒng) 超聲波發(fā)射模塊 LCD 顯示模塊 超聲波接收模塊 雙溫度測(cè)量模塊 萬(wàn)年歷模塊(附加) 聲音報(bào)警模塊 串口通信模塊(附加) 圖 11 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波,會(huì)在發(fā)射的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),超聲波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就會(huì)立即返回來(lái),超聲波接收器收到發(fā)射返回波就立即停止計(jì)時(shí)。聲速確定已后,只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間,即可求得其間的距離。在使用時(shí),如果溫度變化不太大,則可認(rèn)為 聲速是基本不變的。 第二章 課題設(shè)計(jì)原理與思路 超聲波測(cè)距原理 超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷的檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波,從而測(cè)出發(fā)射與接收回波的時(shí)間差 t,然后求出來(lái)距離 2/cts? ,式中的 C 為超聲波的波速。 計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的目標(biāo):首先實(shí)現(xiàn)主要功能:測(cè)量并顯示具體距離,范圍在 5cm至 ;其次實(shí)現(xiàn)雙溫度顯示語(yǔ)音報(bào)警功能;然后后實(shí)現(xiàn)附加功能:萬(wàn)年歷顯示與串口通信;最后是對(duì)設(shè)計(jì)的總結(jié)。在此基礎(chǔ)上添加了兩個(gè)附加功能:萬(wàn)年歷顯示和串口通信。 系統(tǒng) 采用 單片機(jī) STC89C52 最小系統(tǒng)作為主控制器 ,系統(tǒng)采用 +5V電壓供電。 課題研究?jī)?nèi)容與設(shè)計(jì)目標(biāo) 本系統(tǒng)主要為八個(gè)大模塊,它們分別是: STC89C52 最小系統(tǒng)模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、雙溫度測(cè)量模塊、 LCD 顯示模塊、聲音報(bào)警模塊、串口通信模塊、萬(wàn)年歷模塊。 ,可以適應(yīng)不同的環(huán)境。 三級(jí)心跳報(bào)警音。 主機(jī)和顯示器之間無(wú)線連接,省去拆卸車(chē)內(nèi)裝飾麻煩,安裝更容易。更可在大巴、卡車(chē)等車(chē)身長(zhǎng)的車(chē)上使用,使安裝更容易。由于普通倒車(chē)?yán)走_(dá)安裝時(shí),從車(chē)后雷達(dá)主機(jī)到車(chē)前儀表臺(tái) 上顯示器要布一條線,這樣要拆裝車(chē)內(nèi)的裝飾板、膠條等,非常不方便。而且顏色款式多樣,可以按照個(gè)人需求和車(chē)內(nèi)裝飾選配,不過(guò)價(jià)格稍高,在 1000~2021 元之間。 魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)把后視鏡、倒車(chē)?yán)走_(dá)、免提電話、溫度顯示和車(chē)內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起,并設(shè)計(jì)了語(yǔ)音功能,是目前市面上最先進(jìn)的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)。不過(guò)液晶顯示器外觀雖精巧,但靈敏度較高,抗干擾能力不強(qiáng),所以誤報(bào)也較多。不用掛倒檔,只要發(fā)動(dòng)汽車(chē),顯示器上就會(huì)出現(xiàn)汽車(chē)圖案以及車(chē)輛周?chē)系K物的距離。 (點(diǎn)評(píng):第三代產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起,但比較實(shí)用,但安裝在車(chē)內(nèi)不太美觀,價(jià)格在 400~1000 元左右 。如果是物體,在 米開(kāi)始顯示;如果是人,在 米左右的距離開(kāi)始顯示。價(jià)格在 200~400 元之間。 蜂 鳴聲越急,表示車(chē)輛離障礙物越近。 ) (2)蜂鳴器提示 這是倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開(kāi)始。從某種意義上說(shuō),它對(duì)司機(jī)并沒(méi)有直接的幫助,不是真正的倒車(chē)?yán)走_(dá)。 (1)倒車(chē)?yán)忍嵝? “倒車(chē)請(qǐng)注意”!想必不少人還記得這種聲音,這就是倒車(chē)?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品,現(xiàn)在只有小部分商用 車(chē)還在使用。倒車(chē)?yán)走_(dá) 是汽車(chē)泊車(chē)的安全輔助裝置,能以聲音或者更為直觀的顯示和告知駕駛員周?chē)系K物的情況,解除駕駛員泊車(chē)和起動(dòng)車(chē)輛對(duì)前后左右探視所引起的困擾,并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷,提高駕駛的安全性。鑒于此,汽車(chē)高科技產(chǎn)品家族里,專(zhuān)為汽車(chē)倒車(chē)泊位設(shè)置的“倒車(chē)?yán)走_(dá)”便應(yīng)運(yùn)而生了。”相信一般的車(chē)主在停車(chē)場(chǎng)泊位時(shí),都會(huì)遇到車(chē)輛保管員的“熱情招呼”。 也許你還沒(méi)有買(mǎi)車(chē),也許你已經(jīng)是好多輛車(chē)的車(chē)主了,但你一定見(jiàn)過(guò)或遇到過(guò)倒車(chē)不當(dāng)造成的刮蹭和倒車(chē)事故?,F(xiàn)在汽車(chē)出廠大多都不配備倒車(chē)?yán)走_(dá),有安裝倒車(chē)?yán)走_(dá)的車(chē)也是和倒車(chē)?yán)走_(dá)廠家合作生產(chǎn)。新司機(jī)越來(lái)越多,女司機(jī)也越來(lái)越多,刮蹭、倒車(chē)事故等越來(lái)越多,因倒車(chē)事故引發(fā)的糾紛也越來(lái)越多。如果國(guó)內(nèi) GDP2020年比 2021年翻 兩番的話, 2020年前后中國(guó)將超過(guò)美國(guó),汽車(chē)需求量將達(dá)到 2021萬(wàn)輛,成為世界第一大汽車(chē)市場(chǎng)。到 2021 年年底,國(guó)內(nèi)汽車(chē)需求量將達(dá) 700 萬(wàn)輛,超過(guò)汽車(chē)消費(fèi)大國(guó)日本,成為僅次于美國(guó)的世界第二大汽車(chē)消費(fèi)國(guó)。 關(guān)鍵字 :超聲波 ,倒車(chē)?yán)走_(dá) ,傳感器 ,STC89C52 單片機(jī) The hardware design of automobile reversing radar system based on ultrasound distance measurement ABSTRACT The ultrasonic distance principle, drivers in reverse, the gears to push the car back and start against Reverse gear radar, under the control of the controller, the device to carry on the rear insurance send ultrasonic probe, obstacle, sensor, echo signal after receiving echo signal controller, which calculated data processing, the distance between the body and the obstacles and obstacles, then LED by a warning signal and noise, thus make the drivers reverse not mask obstacles. The whole process, without turning and car drivers that after, parking and reverse easier, more safety. Based on the analysis of domestic consulting, reverse radar system on the basis of relevant technology,
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