畢業(yè)設(shè)計(jì)單片機(jī)測(cè)距-在線瀏覽
2024-08-09 14:04本頁(yè)面
【正文】 隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化程的發(fā)展，汽車這一交通工具正為越來(lái)越多的人所用，但是隨之而來(lái)的問(wèn)題也顯而易見，那就是隨著車輛的增多，交通事故的頻繁發(fā)生，由此導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失數(shù)目驚人。奔馳汽車公司對(duì)各類交通事故的研究表明：若駕駛員能夠提早 1S 意識(shí)到有事故危險(xiǎn)并采取相應(yīng)的正確措施，則絕大多數(shù)的交通事故都可以避免 [6]。顯然，此類產(chǎn)品的研究開發(fā)具有極大的實(shí)現(xiàn)意義和廣闊的應(yīng)用前景 [7]。其較早的產(chǎn)品是用蜂鳴器報(bào)警 ,蜂鳴聲越急 ,表示車輛離障礙物越近。其大多數(shù)產(chǎn)品探測(cè)范圍在 ～ m,有的產(chǎn)品能達(dá)到 ～ m,并有距離顯示、聲響報(bào)警、區(qū)域警示和方位指示 ,有些產(chǎn)品還具備開機(jī)自檢功能。這些產(chǎn)品存在的主要問(wèn)題是測(cè)量盲區(qū)大 ,報(bào)警滯后 ,未考慮汽車制動(dòng)時(shí)的慣性因素 ,使駕駛者制動(dòng)滯后 ,抗干擾能力不強(qiáng) ,誤報(bào)也較多。其實(shí)超聲測(cè)距原理簡(jiǎn)單: 它發(fā)射超聲波并接收反射回波, 通過(guò)單片機(jī)計(jì)數(shù)器獲得兩者時(shí)間差 t, 利用公式 S=C*t /2 計(jì)算距離, 其中 S 為汽車與障礙物之間的距離, C 為聲波在介質(zhì)中的傳播速度 [10]。 2 課題的方案設(shè)計(jì)與論證 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)構(gòu)成超聲測(cè)距系統(tǒng)的電路功能模塊包括超聲波傳感器模塊、LCD 顯示模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊、單片機(jī)核心功能模塊及一些輔助電路。 當(dāng)利用超聲波探測(cè)器測(cè)距時(shí)常用兩種方法——強(qiáng)度法和反射時(shí)間法，強(qiáng)度法是利用聲波在空氣中的傳輸損耗值來(lái)測(cè)量被測(cè)物的距離，被測(cè)物越遠(yuǎn)其反射信號(hào)越弱，根據(jù)反射信號(hào)的強(qiáng)弱就可以知道被測(cè)物的遠(yuǎn)近，但在使用這種方法時(shí)由于換能器之間的直接耦合信號(hào)很難消除，在放大器增益較高時(shí)這一直接耦合信號(hào)就可使放大器飽和從而使整套系統(tǒng)失效，由于直接耦合信號(hào)的影響強(qiáng)度法測(cè)距只適合較短距離的且精度要求不高的場(chǎng)合。超 聲 波傳 感 器模 塊 C8051f020 單片機(jī) 無(wú)線通訊模 塊車 載電瓶 12V5V 與穩(wěn)壓語(yǔ)音報(bào)警系 統(tǒng)LCD 顯示模塊而超聲波傳感器一般要在 40KHZ 才能得到最大的震蕩，超聲波才能傳的更遠(yuǎn)，而要產(chǎn)生 40KHZ 的方波可以通過(guò)選擇超聲波傳感器 US100 的工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在電平觸發(fā)模式下，只需要在 Trig/TX 管腳輸入一個(gè) 10US 以上的高電平，系統(tǒng)便可發(fā)出 8 個(gè)40KHZ 的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)；在串口觸發(fā)模式下，只需要在 Trig/TX 管腳輸入 0X55（波特率 9600） ，系統(tǒng)便可發(fā)出 8 個(gè) 40KHZ 的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)。單片機(jī)的功能特點(diǎn)及測(cè)距原理 在串口觸發(fā)模式下 C8051f020 向超聲波傳感器模塊 Trig/TX 管腳輸入 0X55 然后對(duì)接收到的信息進(jìn)行處理后，被測(cè)的距離在 LCD 上顯示，報(bào)警電路發(fā)出適當(dāng)?shù)木嫣崾疽?。目前各半?dǎo)體公司、電氣商都向市場(chǎng)上推出了形形色色的單片機(jī)，并提供了良好的開發(fā)環(huán)境。目前，市面上的單片機(jī)不僅種類繁多，而且在性能方面也各有所長(zhǎng)。例如指令執(zhí)行速度，程序存儲(chǔ)器容量，I/O 引腳數(shù)量等。例如看門狗、多指針、雙串口等。對(duì)于程序存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，最好是 Flash 存儲(chǔ)器。如 DIP（雙列直插）封裝，PLCC（PLCC 有對(duì)應(yīng)插座）封裝及表面貼附等。如果設(shè)計(jì)戶外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級(jí)。（7）供貨渠道是否暢通、價(jià)格是否低廉。包括芯片手冊(cè)，應(yīng)用指南，設(shè)計(jì)方案，范例程序等。CygnalC8051F(已被 Silicon Lab 收購(gòu))系列單片機(jī)是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)SOCCPU 有效地管理模擬和數(shù)字外設(shè)可以關(guān)閉單個(gè)或全部外設(shè)以節(jié)省功耗 FLASH 存儲(chǔ)器，還具有在系線重新編程的能力即可用作程序存儲(chǔ)器又可用作于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇 C8051f020 單片機(jī) [12]。2. 復(fù)位電路引腳 RST（低電平有效） 圖 復(fù)位電路圖因 C8051f020 單片機(jī)內(nèi)集成了數(shù)字電路和模擬電路，所以又兩路電源電路：模擬電源正（AV+）、模擬電源地(AGND) 數(shù)字電源正（VDD）、數(shù)字電源地（DGND）圖 電源電路圖4．JTAG 電路（程序的下載和調(diào)試）C8051f020MCU 有一個(gè)片內(nèi) JTAG 接口和邏輯，提供生產(chǎn)和在系統(tǒng)測(cè)試所需要的邊界掃描功能，支持 FLASH 的讀和寫操作以及非侵入式在系統(tǒng)調(diào)試，JTAG 接口使用 MCU 上的四個(gè)專用引腳，它們是：TCK、TMS、TDI 和 TDO。 8 個(gè) I/O 口：P0P7：(1)電壓比較器 0、1 的同相和反相輸入端：CP0+、CP0、CP1+、CP1(2)帶隙電壓基準(zhǔn)輸出：VREF(3)ADC0 和 ADC1 的電壓基準(zhǔn)輸入：VREF0、VREF1(4)DAC 的基準(zhǔn)電壓輸入端：VREFD(5)ADC0 的 8 路輸入通道：(6)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 0 、1 的電壓輸出：DAC0、DAC1單片機(jī)的最小系統(tǒng):圖 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 超聲波傳感器的選擇超聲波傳感器模塊采取收發(fā)分離方式的好處：一是收發(fā)信號(hào)不會(huì)混疊，接收探頭所接收到的純?yōu)榉瓷湫盘?hào)；二是將接收探頭放置在合適位置，可以避免超聲波在物體表面反射時(shí)造成的各種損失和干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。圖 US100 實(shí)物圖US100 超聲波測(cè)距模塊引腳功能如下：表 US100 的引腳功能編號(hào) 符號(hào) 功能說(shuō)明1 VCC 接 VCC 電源（供電范圍 ） 。3 Eo/Rx 當(dāng)為 UART 模式時(shí)，接外部電路 UART 的 RX 端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時(shí)，接外部電路的 Echo 端。5 GND 接外部電路的地。(2)模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；(3)有信號(hào)返回，通過(guò) IO 口 ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。使用方法 本模塊使用方法簡(jiǎn)單,一個(gè)控制口發(fā)一個(gè) 10us 以上的高電平,就可以在接,當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值,此時(shí)就為此次測(cè)距的時(shí)間,的周期測(cè),即可以達(dá)到你移動(dòng)測(cè)量的值。隨著科技的發(fā)展，液晶顯示模塊的應(yīng)用前景將更加廣闊。 地 線 :(VSSA,VSSD) 芯 片 內(nèi) 部 的 模 擬 和 數(shù) 字 電 路 也 使 用 不 同 的 地 線 。 輸 入 放 大 器 可 用 單 端 或差 分 驅(qū) 動(dòng) 。 差 分 驅(qū) 動(dòng) 時(shí) ,信 號(hào)最 大 幅 度 為 峰 峰 值 16mV， 為 ISD33000 系 列 相 同 。 信 號(hào) 通 過(guò)耦 合 電 容 輸 入 ,最 大 幅 度 為 峰 峰 值 16mV 音 頻 輸 出 (AUD OUT) 提 供 音 頻 輸 出 ,可 驅(qū) 動(dòng) 5KΩ 的 負(fù) 載 。 串 行 輸 入 (MOSI) 此 端 為 串 行 輸 入 端 ， 主 控 制 器 應(yīng) 在 串 行 時(shí) 鐘 上 升 沿 之 前 半 個(gè)周 期 將 數(shù) 據(jù) 放 到 本 端 ,供 ISD 輸 入 。 ISD 未 選 中 時(shí) ,本 端 呈 高 阻 態(tài) 。 數(shù) 據(jù) 在 SCLK 上 升 沿 鎖 存 到 ISD,在 下 降 沿 移 出 ISD。 ISD 在 任 何 操 作 (包 括 快 進(jìn) )中 檢 測(cè) 到 EOM 或 OVF 時(shí) ,本 端 變 低 并 保 持 。 中 斷 狀 態(tài)也 可 用 RI
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