【正文】 (4)液晶熒屏顯示這一代產(chǎn)品有一個質(zhì)的飛躍，特別是熒屏顯示開始出現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)。 (點(diǎn)評：動態(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，價格在800~1500元之間。)(5)魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測知2米以內(nèi)的障礙物，并以不同等級的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。 (點(diǎn)評：因?yàn)槠渫庑尉褪且粔K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。)(6) 無線倒車?yán)走_(dá)全新無線液晶倒車?yán)走_(dá)，融無線連接、 倒車?yán)走_(dá)、彩色液晶顯示、BP警示音、于一體?，F(xiàn)在最新推出的第六代無線液晶倒車?yán)走_(dá)，一舉解決此問題，車后主機(jī)和顯示器之間無線連接，方便快捷。 (點(diǎn)評：第六代無線倒車?yán)走_(dá)特點(diǎn)： ,數(shù)碼顯示。，高貴典雅。，車后探頭方位閃動，智辨左右。)小結(jié)：據(jù)此，本課題以經(jīng)濟(jì)、方便、實(shí)用、能跟上時代為主，選擇類似第五代的以STC89C52為核心的超聲波倒車?yán)走_(dá)為研究和設(shè)計對象。其中串口通信模塊和萬年歷模塊是附加模塊，附加模塊是為了資源利用最大化。以單片機(jī)為核心，主要可以實(shí)現(xiàn)以下基本功能：通過采樣獲取到超聲波的傳播時間，用軟件來計算出距離，并且可以采集環(huán)境溫度進(jìn)行測距補(bǔ)償。本論文前半部分主要介紹模塊的功能、元器件的參數(shù)與選取以及選取的理由，后半部分是加載程序后的各功能的調(diào)試，與調(diào)試結(jié)果。內(nèi)容如圖11所示：超聲波發(fā)射模塊STC89C52最小系統(tǒng)LCD顯示模塊串口通信模塊（附加）聲音報警模塊超聲波接收模塊圖11雙溫度測量模塊萬年歷模塊（附加）： 第一章主要論述了汽車安裝倒車?yán)走_(dá)的意義、倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展過程以及課題研究的內(nèi)容與設(shè)計目標(biāo)。由于超聲波也是一種聲波，其速度C與溫度有關(guān)，不同溫度下的聲速會有所不同。如果測距精度要求非常高，則必須通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。這就是超聲波測距的機(jī)理。假設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為，根據(jù)計時器的記錄時間，發(fā)射點(diǎn)與礙物之間的距離，如圖21所示 圖21 超聲波測距的基本原理圖21中的被測距離為H，兩探頭的中心距離的一半用M表示，超聲波單程傳播的距離用表示，由圖可得： () ()將式（）帶入式（）得： ()在整個傳播過程中，超聲波所傳播的距離為： ()式中：為超聲波傳播的速度，為傳播的時間，即為超聲波從發(fā)射到接收所用的時間。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所需的時間，再乘以超聲波的速度就得到了二倍的聲源與障礙物之間的距離。經(jīng)分析和大量實(shí)驗(yàn)研究表明，頻率為40左右的超聲波在空氣中傳播的效果為最佳，同時為了處理方便，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成了具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號。 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)動聲光報警 圖22 倒車?yán)走_(dá)基本原理框圖 影響精度的因素分析 本節(jié)主要分析影響超聲波測距精度的幾個重要因素：發(fā)射接收時間對測量精度的影響分析 、當(dāng)?shù)芈曀賹y量精度的影響分析、影響超聲波探測的其他因素。對于接收到的回波，超聲波在以空氣為介質(zhì)的傳播過程中會有很大的衰減，其衰減遵循指數(shù)規(guī)律。聲波與速度的關(guān)系，如表23所示。 當(dāng)?shù)芈曀賹y量精度的影響分析 當(dāng)?shù)芈曀賹Τ暡y距測量精度的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比收發(fā)時間的影響要嚴(yán)重。工程上的常用的由氣溫估算當(dāng)?shù)芈曀俚墓饺缦拢? （）式中C0=；T為絕對溫度，單位K。9）一般能為聲速的計算提供較為準(zhǔn)確的結(jié)果。因此提高超聲波測量精度的決定因素就是獲得準(zhǔn)確的當(dāng)?shù)芈曀佟４送?，?dāng)要求測距的誤差小于1mm時，假定超聲波速度為C=344m/s(20℃室溫)，忽略聲速的傳播誤差，則測距誤差S△t 002 907s。使用的12 MHz晶體作時鐘基準(zhǔn)的STC89C52單片機(jī)定時器能方便的計數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用STC89C52的定時器能保證時間誤差在1mm的測量范圍內(nèi)。一般情況下使用的超聲波頻率為40KHZ。傳感器可檢查到的角度：傳感器發(fā)射超聲波是有一定的角度范圍，如圖24所示，圖26為常用傳感器的探測角度:圖25 超聲波水平探測角度圖26 超聲波垂直探測角度以上所示的1菱形區(qū)域是發(fā)射超聲波的覆蓋區(qū)域，而覆蓋區(qū)內(nèi)的障礙物是否能被探測到，則與以下因素有關(guān)(見圖27示): （1）從物理方面的反射原理可知:超聲波的反射規(guī)律為反射角等于入射角，因此，反射波是否能被傳感器捕捉，一定與反射面的角度有關(guān)。 （3）另外，障礙物會吸收掉一部分的超聲波，反射回去的只是其中的一部分，而吸收了多少，反射又是多少，則與障礙物的材質(zhì)和表面平滑程度相關(guān)。 （4）超聲波在空氣中的傳輸時也會衰減，所以同一個反射面，同樣的角度，距離越遠(yuǎn)，發(fā)射和反射的超聲波衰減就越大，就越不易被測到。這些因素綜合起來，決定障礙物是否會被探測到。（b）草地行車或崎嶇不平的路面。（d）傳感器表面附著異物。（f）障礙物為銳角反射體，錐狀物體等。報警裝置在這里采用的是有源蜂嗚器，根據(jù)距離遠(yuǎn)近進(jìn)行報警，以提示駕駛員。 其與單片機(jī)連接電路圖如下：圖28 MAX232電路與單片機(jī)通信電路 MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路,使用+5v單電源供電。：本章主要講的是課題設(shè)計的原理與思路，其中包括超聲波測距原理以及其測量精度的主要影響因素、顯示報警系統(tǒng)的設(shè)計方案、附加模塊通信串口的設(shè)計方案。系統(tǒng)總體框架設(shè)計如圖31所示。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，且與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可以有效地降低開發(fā)的成本。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，～P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ STC89C52主要功能如表31所示表31 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率024MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 時鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖3—2(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。（a）內(nèi)部方式時鐘電路 （b）外部方式時鐘電路圖32 時鐘電路本設(shè)計采用外部方式時鐘電路，以方便手動復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V177。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時， 穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏谶@個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它會組成并聯(lián)諧振電路 。晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。 圖34 晶振電路 超聲波測距電路超聲波測距模塊HCSR04可提供2cm400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。(2)模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；(3)有信號返回，通過IO口ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。超聲波測距模塊HCSR04實(shí)物如圖35所示，超聲波模塊原理如圖37所示。因此，液晶顯示器的畫質(zhì)高且不會閃爍。③ 其體積小、重量輕 此液晶顯示器是通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 液晶顯示器的原理液晶顯示器的顯示原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有了電就有了顯示，這樣即可以顯示出圖形也可以顯示文字。液晶顯示器的分類方法有很多種，通?？砂此娘@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，則可以分為靜態(tài)驅(qū)動（Static）、單純矩陣驅(qū)動（Simple Matrix）和主動矩陣驅(qū)動（Active Matrix）三種。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。用LCD顯示一個字符時比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€字符由68或88點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖38所示。圖39 1602LCD尺寸圖 LCD1602主要參數(shù)以及引腳功能1．1602 LCD主要參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm2．LCD1602引腳功能說明LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表33所示。第2腳：VDD接5V正電源。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第16腳：背光源負(fù)極。表34 控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 數(shù)字溫度計DS18B20 本設(shè)計采用的是雙溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，溫度芯片1是收集當(dāng)?shù)禺?dāng)時的溫度，即車外溫度，其采集的數(shù)據(jù)是為了矯正溫度對超聲波速度的影響而造成的誤差。 DS18B20的介紹數(shù)字溫度計DS18B20提供 9 位溫度讀數(shù),指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出，因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線和地讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供且不需要外部電源，其擁有以下等特性：獨(dú)特的單線接口，只需1個接口引腳即可通信多點(diǎn)（multidrug）能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化不需要外部元件可用數(shù)據(jù)線供電不需備份電源 測量范圍從55至+125，增量值為 ， 以 9 位數(shù)字值方式讀出