【正文】 預(yù)先設(shè)定的報(bào)警距離時(shí)，單片機(jī)接通蜂鳴器的電源，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。 回波信號(hào) 中斷申請(qǐng)信號(hào) 收發(fā)一體超聲波傳感器 超聲波發(fā)射與回波接受電路 雙 四 選 一 開 關(guān) 單片機(jī)控制電路 LED 數(shù)碼管顯示電路 聲音報(bào)警電路 超聲波放大與整形電路 通道選擇 激勵(lì)脈沖 平頂山學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的倒車防 撞 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張部興 3 超聲波測(cè)距原理 超聲波測(cè)距原理有兩種方式：共振式和脈沖反射式。 其 超聲波測(cè)距原理如圖 22所示。將式 (24)代入式 (23)可得： H=12vtcos[arctan(M/H)] (25) 當(dāng)被測(cè)距離 H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 M時(shí)， cos[arc tan(M/H)]=1，于是式 (25)變?yōu)?： H=12vt (26) 由此可見，要想測(cè)得距離 H，只要測(cè)得超聲波的傳播時(shí)間即可 [2,3]。 將裝有永久磁鐵的轉(zhuǎn)盤的輸 平頂山學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的倒車防 撞 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張部興 4 入軸與車輪的轉(zhuǎn)軸相 連，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，轉(zhuǎn)盤上的永久磁鐵會(huì)經(jīng)過霍爾集成傳感器，從而在霍爾集成傳感器的輸入端得到一個(gè)磁信號(hào)，如果轉(zhuǎn)盤不停轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾集成傳感器便會(huì)輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)。 報(bào)警器工作原理 報(bào)警器 的主要 工作 原理是由單片機(jī)控制發(fā)射電路將超聲 波 信號(hào)發(fā)射出去，遇到障礙物則返回由接收電路接收，根據(jù)發(fā)射和接收超聲波的時(shí)間差，以及它在空氣中傳播的速度來計(jì)算汽車尾部與障礙物的距離。溫度補(bǔ)償電路是用來補(bǔ)償因?yàn)榄h(huán)境溫度的不同使得超聲波在空氣中傳播的速度變化而引起的測(cè)距誤差，從而保證測(cè)距精度。報(bào)警器工作原理示意圖如圖 23所示 [5]。 圖 31 電路原理框圖 超聲波發(fā)射電路由 CC7555 時(shí)基電路和超聲波發(fā)射探頭組成。利用超聲波測(cè)距具有以下特點(diǎn)：測(cè)量靈敏度高、穿透力強(qiáng)、測(cè)量速度快、測(cè)量角度大，可對(duì)較大范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測(cè) [1, 6]。由障礙物反射回來的超聲波經(jīng)接收探頭，變換為電脈沖信號(hào)，再由放大 器、整形器放大和整形后送入到單片機(jī) AT89C2051 的 引腳。 測(cè)速電路由傳感器、脈沖放大器、整形器、 CC7555 時(shí)基信號(hào)電路、選通門組成。 平頂山學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的倒車防 撞 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張部興 6 報(bào)警電路由 CC7555 電路和揚(yáng)聲器組成。在揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲時(shí)，時(shí)基電路 CC7555 處于暫穩(wěn)態(tài)，此時(shí)電源向電容充電，從而使 CC7555 結(jié)束暫穩(wěn)態(tài)回復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，輸出低電平，使揚(yáng)聲器停止發(fā)出報(bào)警聲，直到下一次測(cè)距結(jié)束產(chǎn)生新的報(bào)警聲。用兩個(gè)數(shù)碼管顯示距離，數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示，由芯片 MCS14495 驅(qū)動(dòng)顯示， 、 分別作為驅(qū)動(dòng)芯片 MCS14495的鎖存 信號(hào)，用于控制產(chǎn)生的 BCD(Binary Code Decimal，二進(jìn)制編碼表示的十進(jìn)制數(shù)碼 )是顯示高位還是低位 [8]。內(nèi)部定時(shí)器 T0 工作在定時(shí)方式， T0 在超聲波發(fā)射時(shí)開始計(jì)數(shù)，當(dāng) 引腳收到回波后，停止計(jì)數(shù)， T0 所計(jì)時(shí)間即為超聲波往返傳輸時(shí)間，單片機(jī)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可測(cè)出距離。 單片機(jī)根據(jù)所測(cè)距離和車速進(jìn)行比較，判斷是否驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警，如設(shè)定： 平頂山學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的倒車防 撞 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張部興 7 當(dāng)車速小于等于 30km/min 時(shí)，安全距離應(yīng)大于等于 1m；當(dāng)車速小于等于 80km/min時(shí)，安全距離應(yīng)大于等于 2m；當(dāng)車速大于 80km/min 時(shí)，安全距離應(yīng)大于等于 5m 等 。 AT89C2051 單片機(jī)的性能及特點(diǎn) AT89C205 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 2K 的系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89C205 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2K 字節(jié) Flash， 128 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。工作電壓范圍 ~，工作頻率取12MH[10]。 T89C2051的 引 腳排列如圖33所 示。 對(duì) 管腳 的 說明如下： (1)端口 P1可以用作為 8位雙向 I/O引腳控制， 內(nèi)部提升電阻， 及 ， (AIN1)輸入， P1的輸出緩沖器可以吸入 20mA而直接驅(qū)動(dòng) LED顯示器， 。 超聲波傳感器 超聲波傳感器是超聲波倒車防撞雷達(dá)中的重要部件，每套 含 1 個(gè)發(fā)射頭 (T)和 1 平頂山學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的倒車防 撞 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張部興 8 個(gè)接收頭 (R)，應(yīng)配對(duì)使用。超聲波傳感器的主要參數(shù)有 ： 發(fā)射、接收的中心頻率通常為 177。 圖 33 標(biāo)準(zhǔn)工作模式引腳圖 表 31 AT89C2051主要功能特性 由于車后障礙物 (或人 )的反射面積或大或小，為提高檢測(cè)的可靠 性、不留盲區(qū)，需要在車輛后尾架或底盤上安裝左、中、右 3 套超聲波傳感器。 NE555 和電容電阻組成的電路產(chǎn)生 40KHz 的方波，以使超聲波傳感器產(chǎn)生諧振；而后面的 CD4049 則對(duì) 40KHz兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 2K 可反復(fù)擦寫 (1000 次 ) Flash ROM 15 個(gè)雙向 I/O 接口 6 個(gè)中斷源 兩個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 0~24MHz 兩個(gè)外部中斷源 可直接驅(qū)動(dòng) LED 低功耗睡眠功能 可編程 UARL 通道 ~ 的寬工作電壓范圍 128*8bit 內(nèi)部 RAM 兩個(gè)串行中斷 兩級(jí)加密位 內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 平頂山學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的倒車防 撞 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張部興 9 頻率信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。 圖 34 超聲波諧振頻率發(fā)生與調(diào)理電路 超聲波回波接收與處理電路設(shè)計(jì) 超聲波回波接收與處理電路如圖 35 所示。在放大器與比較器之間用 PNP 三極管 (8550)作為通路選擇，本方案需要將此通路選擇跳線短接上，即把 J2 短接，固定使三極管導(dǎo)通即可 [5]。由于系統(tǒng)用到單片機(jī)的輸入 /輸出端口不多，在不考慮功能擴(kuò)展時(shí)，從功能夠用和低成本的角度考慮，采用 AT89C2051單片機(jī)作為控制電路的核心器件。兩個(gè)16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，其體積小、價(jià)格低。單片機(jī)的 P3． 3端口周期性的輸出一串 40 kHz的矩形脈沖，通過雙路四選一模擬開關(guān) CD4052周期性地加到四路超聲波發(fā)射與回波接收電路。單片機(jī)的 端口為外部中斷 0中斷申請(qǐng)信號(hào)輸入端。 U4的小 平頂山學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的倒車防 撞 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 張部興 10 數(shù)點(diǎn)常亮， U4的單位為 m， U5的單位為 dm， U6的單位為 cm。 圖 35 超聲波回波接受處理電路