【正文】 0 語言模塊 .......................................................................................................................19 接線說明 ...............................................................................................................................19 按鍵說明 ...............................................................................................................................19第六章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...........................................................................................................................21 系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu) .........................................................................................................................21 系統(tǒng)程序的流程 .........................................................................................................................21 ...........................................................................23第七章 總結(jié) .........................................................................................................................................24致謝 .........................................................................................................................................................25參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................26附錄 1 源程序 ........................................................................................................................................27附錄 2 實(shí)物圖 ........................................................................................................................................311第 1 頁第一章 緒論 課題研究的現(xiàn)狀和發(fā)展歷史及意義隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，生活水平和生活質(zhì)量也日益提高，家庭小汽車擁有量也在隨之增加，城市道路汽車擁堵的現(xiàn)狀已經(jīng)成為不可回避的問題。道路交通事故死亡率居高不下儼然已經(jīng)成為世界性的社會(huì)問題。我國道路交通事故頻繁發(fā)生，其中大部分都為碰撞事故。技術(shù)的發(fā)展以及社會(huì)的需求催生了防撞預(yù)警自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的誕生。隨著物理學(xué)的發(fā)展超聲波測(cè)距被發(fā)現(xiàn)并廣泛應(yīng)用到測(cè)量領(lǐng)域，在汽車防撞系統(tǒng)的測(cè)量上十分常用。由于測(cè)量精度高，因此超聲測(cè)距在工業(yè)設(shè)計(jì)和日常生活上被廣泛應(yīng)用。通過計(jì)算聲波由發(fā)射到接收的時(shí)間差以確定測(cè)距距離，同時(shí)由于超聲測(cè)距受外界色彩效果、陽光強(qiáng)度和電磁場(chǎng)干擾的影響較小，具有性能穩(wěn)定可靠性、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、易于拆裝等優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于紅外和無線電測(cè)距而言，采用超聲波距離不僅能節(jié)約成本，而且可靠性和穩(wěn)定性更高，后期維護(hù)更加簡單。超聲波測(cè)距是簡單快速，容易實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)的實(shí)時(shí)控制，滿足了日益發(fā)展的工業(yè)和人類生活活動(dòng)的要求。超聲波測(cè)距可以做到在避免與介質(zhì)直接接觸的情況下對(duì)2第 2 頁物體進(jìn)行測(cè)距，是一種非接觸測(cè)量方法。由于超聲波測(cè)距的精度受環(huán)境的影響，使得很難在測(cè)量精度要求很高的領(lǐng)域應(yīng)用。在科研機(jī)構(gòu)和制造廠家合作下，在理論研究和實(shí)際制造方面取得很大進(jìn)展。由于沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，這使得各國的汽車防撞系統(tǒng)在功能上良莠不齊。德國奔馳公司發(fā)起并集中歐洲各國的力量共同研制汽車防撞系統(tǒng)，并首次提出將傳感器和人工智能技術(shù)融于汽車防撞系統(tǒng)中，以用于改善了汽車的安全性，加強(qiáng)駕駛員對(duì)汽車的有效控制，幫助駕駛員避免了交通事故的發(fā)生。并制作出一款可以計(jì)算出與車前障礙物距離，并根據(jù)后車的車速提醒駕駛員留出必要的安全距離。與此同時(shí)美國也開始著力研究防撞技術(shù)，雖然起步晚于歐洲各國，但目前汽車防撞技術(shù)卻是美國領(lǐng)先于世界。防撞系統(tǒng)的性能與國外還有很大差距，距離實(shí)現(xiàn)專業(yè)化和實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用還要一段時(shí)間發(fā)展。第二章主要介紹超聲波基礎(chǔ)理論以及其測(cè)距功能的原理，給出詳盡的系統(tǒng)框圖。第四章主要介紹系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，分析各種超聲波發(fā)射和接收電路的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定使用方案。第六章介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與流程，并給出聲波發(fā)射和接收中斷子程序。該技術(shù)在工業(yè)和生活中，對(duì)方便人們生活、提高生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)安全有很大潛力。在介質(zhì)中傳播的超聲波具有透、反射介質(zhì)及能夠聚束和定向等傳輸特性。 超聲波的傳播速度超聲波的傳播速度是表示聲波在介質(zhì)中傳播快慢的物理量，超聲波在介質(zhì)中傳播可以根據(jù)其傳播方向的不同，分為三種不同的振蕩波：橫波、縱波、表面波。超聲波具有一般聲波的固有特性，其在不同密度的介質(zhì)中傳播速度也會(huì)有所差異。超聲波在介質(zhì)中傳播會(huì)引起其內(nèi)部顆粒的運(yùn)動(dòng)，盡管運(yùn)動(dòng)幅度和速率很小，但由于超聲波振動(dòng)的頻率與質(zhì)點(diǎn)加速度的平方成正比關(guān)系，這導(dǎo)致很小的振動(dòng)頻率也會(huì)有很大的加速度。(2) 空化作用根據(jù)流體動(dòng)力學(xué)可知，存在于液體中的微氣泡會(huì)由于聲場(chǎng)的變化而發(fā)生振動(dòng)。這一系列動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)過程被稱為空化。從根本上講，是由于超聲波在介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，導(dǎo)致介質(zhì)內(nèi)部的粒子互相摩擦產(chǎn)生熱量。 超聲波傳感器超聲波傳感器是根據(jù)超聲波發(fā)射接收特性而制成的一種傳感器，其主要由發(fā)送和接收部分、供電和控制電路部分共同組成。一個(gè)好的探頭是超聲波傳感器必不可少的。其中由壓電晶體制成的傳感器更加優(yōu)越，能夠在機(jī)械能與電能之間互相轉(zhuǎn)換，具有很強(qiáng)的可逆特性。如果在壓電晶片兩端加額定頻率的電壓時(shí)，晶體自身就會(huì)發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，時(shí)而也會(huì)發(fā)出聲音。傳感器構(gòu)造如下圖 21,22： 圖 21 超聲波外部結(jié)構(gòu) 圖 22 元件外部結(jié)構(gòu) 超聲波測(cè)距系統(tǒng)原理在超聲檢測(cè)電路中，發(fā)射端發(fā)送一串固定間隔的方波脈沖，用以確定聲波來回傳輸?shù)臅r(shí)間間距。超聲測(cè)距大致有以下方法：① 根據(jù)電壓與距離成正比例關(guān)系，可以先取輸出脈沖的平均值電壓值，從而推算測(cè)得距離；② 測(cè)量超聲波從發(fā)射到被接收端接收的時(shí)間間隔 t，由于聲波在空氣中具有固定的速度，可根據(jù) S=1／2vt 測(cè)得距離。但如果測(cè)量距離在精度上的要求很高，那么我們必須通過采取溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)測(cè)量誤差加以糾正。假設(shè) t1 是超聲波從發(fā)射到被接收到的時(shí)間，t2 是超聲波開始發(fā)射的時(shí)間，則由 t1t2 可得出超聲波從發(fā)射到被接收器接收到的往返時(shí)間差。s－1，則發(fā)射端到障礙物的距離可由關(guān)系式 (241)測(cè)得： S=VT／2 (241)若在系統(tǒng)對(duì)測(cè)距精度要求很高，則需要關(guān)注外界環(huán)境溫度對(duì)傳播速度的直接影響，需按式(24)進(jìn)行溫度補(bǔ)償對(duì)超聲波速度予以校正： V=340+0．607T (242) 控制系統(tǒng)方框圖超聲波測(cè)距器由硬件控制和軟件控制組成，如下圖（23）：7第 7 頁顯示器按鍵啟動(dòng)復(fù)位電路電源電路STC89C51超聲波發(fā)射電路超聲波接收電路語音報(bào)警系統(tǒng)圖 23 系統(tǒng)框圖8第 8 頁第三章 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路本次設(shè)計(jì)我們計(jì)劃使用 STC89C51 單片機(jī)，其主要特點(diǎn)如下：1. 采用的 STC89C51 單片機(jī)是以 8051 為內(nèi)核，又能夠很好與 MCS51 系列單片機(jī)相互兼容。3. 采用的 STC89C51 可以在全靜態(tài)下工作，在電能消耗方面很低。5．采用 STC89C51 是因其價(jià)格便宜，集成度及可靠性高。P34 口是為了將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的端口。9第 9 頁 復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位的方法有多種，一般在只要 RESET 端加一個(gè)正脈沖信號(hào)就可以很簡單的實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，單片機(jī)復(fù)位一般分為：自動(dòng)和手動(dòng)兩種,如圖 32 手動(dòng)復(fù)位電路。一般要求脈沖信號(hào)為： ms。?K 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位的另一種人為方法只需要手動(dòng)按一下 S1 按鍵，是電容器 C1快速的通過 R1 釋放出電流，等 S1 手動(dòng)彈起復(fù)位后，電容再次實(shí)現(xiàn)充電。3. 3 時(shí)鐘電路單片機(jī)時(shí)鐘電路是用來配合外部晶振實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)振蕩的電路，單片機(jī)內(nèi)部則是由許多觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序電路組成。如果我們要使用單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路，必須先將XATL1 和 XATL2 兩端先使用石英晶體或者微調(diào)電容連接起來才能正常使用。沒有這個(gè)時(shí)鐘電路，單片機(jī)也就不能實(shí)現(xiàn)定時(shí)和進(jìn)行與時(shí)間有關(guān)的功能操作了。本次設(shè)計(jì)我們通過檢測(cè) 為 1 為 0 以