【正文】 , and can properly display the design can be well applied to real life with achieving the corresponding voice prompts.Key Word: ultrasonic sensor。 safety early warning system 目錄1 緒論 1 1 1 32 控制系統(tǒng)主要硬件的介紹 4 4 STC89C52簡(jiǎn)介 4 STC89C52引腳介紹 5 超聲波測(cè)距模塊選型 7 HCSR04介紹 7 超聲測(cè)距模塊構(gòu)成 10 11 12 ISD1820語(yǔ)音芯片介紹 14 　管腳排列圖 14 芯片錄音時(shí)間介紹 14 實(shí)物圖及使用說(shuō)明 153 硬件電路設(shè)計(jì) 17 17 18 超聲波系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 語(yǔ)音系統(tǒng)設(shè)計(jì) 204 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 21 預(yù)警系統(tǒng)主體部分流程圖 21 23 主程序的初始化 23 啟動(dòng)超聲測(cè)距模塊及調(diào)用計(jì)算 24 延時(shí)子程序 24 數(shù)碼管掃描顯示程序 24 中斷子程序 25 定時(shí)器T0計(jì)數(shù)溢出程序設(shè)計(jì) 25 定時(shí)器T1中斷掃描和啟動(dòng)模塊 25 距離計(jì)算和語(yǔ)音報(bào)警子程序 265 實(shí)物性能測(cè)試 28 單片機(jī)測(cè)試 28 程序調(diào)試 286 編程和下載軟件的介紹 29 Keil的簡(jiǎn)介 29 Altium Designer 36 STC_ISP_V480的簡(jiǎn)介 407 結(jié)論 42謝辭 43參考文獻(xiàn) 43附錄1 源程序 45附錄2 電氣原理圖 481 緒論汽車倒車系統(tǒng)即俗稱的倒車?yán)走_(dá)，是輔助泊車裝置。在日常的生活中，我們經(jīng)常能看到小汽車的各種磕磕碰碰的事情發(fā)生，安全距離控制不當(dāng)甚至有可能產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果，所以開發(fā)一種語(yǔ)音報(bào)警的汽車防撞預(yù)警系統(tǒng)勢(shì)在必行，也是此次設(shè)計(jì)的主要努力方向，希望自己的產(chǎn)品有一天能真正應(yīng)用到生活實(shí)際，造福全社會(huì)。隨著社會(huì)的發(fā)展，有車一族的發(fā)展勢(shì)不可擋，尤其現(xiàn)在的女司機(jī)也是越來(lái)越多，由于女性開車本來(lái)就小心翼翼，而且駕車技術(shù)相比于男性還是有一定的差距，并且出于對(duì)婦女權(quán)益的保護(hù)，本設(shè)計(jì)還具有一定的人文情懷，從此出發(fā)點(diǎn)考慮，無(wú)論是在小汽車，還是在大客車，以至于在軍事用途上都可以得到相應(yīng)的應(yīng)用和發(fā)展。相信本設(shè)計(jì)在以后的實(shí)際生活中將會(huì)發(fā)生舉足輕重的作用，對(duì)社會(huì)交通安全發(fā)展也將有開創(chuàng)性的意義，對(duì)于日益頻發(fā)的交通事故有一定的抑制作用。 倒車?yán)走_(dá)，是汽車停車的時(shí)候一種輔助泊車裝置，由探頭、控制芯片和顯示器件（或蜂鳴器）等部分組成。現(xiàn)在市面上的倒車?yán)走_(dá)大多采用超聲波測(cè)距原理，駕駛者在倒車時(shí)，將汽車的擋位推到R擋，啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)，在控制芯片的作用下，由裝置于車尾保險(xiǎn)杠上的探頭發(fā)送超聲波，遇到障礙物后，產(chǎn)生向回傳的一個(gè)信號(hào)，傳感器接收到此信號(hào)后經(jīng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，近而計(jì)算出車與被測(cè)物體之間的距離，判斷此物的位置，再由顯示器顯示距離并發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音提示，從而使駕駛者倒車時(shí)不至于撞上障礙物。 超聲的研究和發(fā)展,與媒質(zhì)中超聲波的產(chǎn)生以及接收的研究有著密切的關(guān)系。自此之后，各種各樣的汽笛和液哨等機(jī)械型超聲換能器開始陸續(xù)出現(xiàn)。由于超聲波的速度相對(duì)于光速要小的多,其傳播時(shí)間就比較容易檢測(cè),并且易于定向發(fā)射,方向性好,強(qiáng)度好控制,因而人類采用仿真技能利用超聲波測(cè)距。在未來(lái)的發(fā)展中，超聲波傳感器作為一種新型的非常重要的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度多功能的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求，如聲納的發(fā)展趨勢(shì)基本為：研制具有更高定位精度的被動(dòng)測(cè)距聲納，以滿足水中武器實(shí)施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低頻線譜檢測(cè)的潛艇拖曳線列陣聲納，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程的被動(dòng)探測(cè)和識(shí)別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中目標(biāo)識(shí)別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。隨著傳感器的技術(shù)進(jìn)步，傳感器將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。超聲波傳感器是本倒車?yán)走_(dá)的核心部分，對(duì)倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)的研究發(fā)展具有決定性的意義。 在本次倒車?yán)走_(dá)的預(yù)警系統(tǒng)的研究工作中，核心部分是超聲波測(cè)距系統(tǒng)、語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，另外自己添加溫度檢測(cè)系統(tǒng)，主要是考慮到人們出行，或是在車內(nèi)休息時(shí)候經(jīng)常關(guān)住溫度變化。本文主要的工作有以下幾個(gè)方面：（1）緒論部分主要闡述論文研究的目的和意義，國(guó)內(nèi)外倒車?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展情況，使讀者對(duì)所研究的問題有初步的認(rèn)識(shí)，更好的理解本文做好鋪墊工作。另外，還有四位一體數(shù)碼管的引腳和使用情況的介紹，對(duì)顯示系統(tǒng)有詳細(xì)介紹，讓使用者更加了解其相應(yīng)的功能。（4）對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)所有給予過(guò)幫助的老師同學(xué)致謝。下面首先介紹自己各種硬件芯片的選型問題，有些選型是在實(shí)際中經(jīng)常用到的，在此不再贅述，只是介紹主要的硬件。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 其PDIP封裝如圖21。GND：接地。P0口作為地址總線（低8位）以及數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用端口。這次設(shè)計(jì)中用P0口作為數(shù)碼管段碼的發(fā)送端。P1口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。④ P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出?；竟ぷ髟恚撼暡y(cè)距模塊HCSR04可以提供2cm400cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)量精度可達(dá)高3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。(2)觸發(fā)模塊后自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)信號(hào)是否返回。測(cè)試距離=(ECHO保持高電平時(shí)間*聲速(350m/s))/2。圖22 超聲波時(shí)序圖以上時(shí)序圖表明你只需要提供一個(gè)10uS 以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將 發(fā)出8個(gè)40kHz周期電平并檢測(cè)回波。 回響信號(hào)的脈沖寬度與所測(cè)的距離成正比。公式：距離= 高電平時(shí)間*聲速（340M/S）/2；建議測(cè)量周期為60ms以上，以防止發(fā)射信號(hào)對(duì) 回響信號(hào)的影響。圖23 HC_SR04實(shí)物圖HC_SR04實(shí)物規(guī)格如圖24。（1）MAX232介紹 該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件符合TIA/EIA232F標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平。主要特點(diǎn) 5V電源工作。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器177。其內(nèi)部有512*13位一次性ROM。程序代碼可用EMC編程器寫入芯片。 功能特點(diǎn) ，工作溫度范圍是070℃，工作頻率范圍是DC8MHZ，低功耗，片內(nèi)可按位編程，一個(gè)安全寄存器保護(hù)程序不被讀出，一個(gè)結(jié)構(gòu)寄存器滿足用戶要求，2個(gè)雙向I/O口，5級(jí)堆棧，掉電模式，可編程自由運(yùn)行的看門狗定時(shí)器，每個(gè)指令周期有兩個(gè)時(shí)鐘周期等功能。低諧波失真和低噪聲使TL07x系列非常適合高保真音頻前置放大器應(yīng)用。C后綴器件的特點(diǎn)是從0176。C。C至85176。C至125176?？紤]到使用成本和自己的功能需要采用四位一體的數(shù)碼管顯示，而未用1602,12864等LCD顯示，顯然后者顯示效果和功能更強(qiáng)大，但是出于練習(xí)而非商業(yè)化生產(chǎn)，沒必要使用精度和效果那么好的液晶顯示，下面簡(jiǎn)單介紹四位一體數(shù)碼管的使用。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片10引腳的LED數(shù)碼管。 在開始的選型過(guò)程中，既考慮到用液晶1602顯示，也考慮到四位一體的數(shù)碼管，最后結(jié)合本設(shè)計(jì)的顯示需要和成本的問題，還有編程的難易程度，最后綜合選定了四位一體的數(shù)碼管。相應(yīng)的功能介紹在此不再贅述，主要是由于平常數(shù)碼管使用比較頻繁，大多數(shù)人對(duì)其功能比較了解，編程也比較簡(jiǎn)單，主要注意分清共陰極，共陽(yáng)極即可。SP2的音量是通過(guò)板上的蘭白可調(diào)電位器來(lái)調(diào)節(jié)。在喇叭的直通模式下，可以直接由麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)喊話功能，充分挖掘產(chǎn)品的性能，可以使更模塊的利用達(dá)到最大化，如果應(yīng)用到生產(chǎn)的話，也可相應(yīng)實(shí)現(xiàn)利益的最大化。另外在本次的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，還可以把SP2接功率更大喇叭，利用蘭白旋鈕調(diào)節(jié)電位器的阻值，實(shí)現(xiàn)音量的調(diào)節(jié)，在不同的場(chǎng)合可以靈活調(diào)節(jié)音量，使使用性能達(dá)到最優(yōu)化。3 硬件電路設(shè)計(jì) 本部分介紹系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，超聲波傳感器采集電路，距離顯示電路，測(cè)溫電路以及語(yǔ)音播報(bào)電路設(shè)計(jì)。STC89C52最小應(yīng)用系統(tǒng)電路如圖31所示。其中電源電路、時(shí)鐘復(fù)位電路是保證單片機(jī)系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。為了確定單片機(jī)是否供上電，在VCC和地之間連接了一個(gè)發(fā)光二極管和1K的電阻。兩個(gè)小電容通常取值30pF，以保證振蕩器電路的穩(wěn)定性及快速性。單片機(jī)也類似，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到外部環(huán)境干擾而出現(xiàn)程序執(zhí)行錯(cuò)誤的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕，單片機(jī)內(nèi)部的程序就會(huì)從頭重新開始執(zhí)行。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以根據(jù)公式，（單片機(jī)的電源是5V，），需要的時(shí)間為10000*10UF=。但是一般情況下，為了獲得更安全，更方便的復(fù)位時(shí)就采用按鍵復(fù)位形式的復(fù)位電路，按鍵復(fù)位電路如圖35。當(dāng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，按下按鈕，開關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開始釋放之前充的電量。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。松開以后又回到低電平，從而能更簡(jiǎn)單地完成對(duì)單片機(jī)的復(fù)位操作。圖32 數(shù)碼管顯示電路系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用了四位共陽(yáng)極數(shù)碼管作為顯示的器件，6,8,9,12引腳是數(shù)碼管的位選信號(hào)端，1，2,3,4,5,7,10,11控制數(shù)碼管的位選，四位數(shù)碼管分別用一個(gè)S9015三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 超聲波系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖33 超聲