【正文】 多，可以顯示車后障礙物離車體的距離。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由 3 種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物距離有 ；黃色代表警告距離，表示障礙物距離只有 ~；紅色代表危險距離，表示障礙物距離只有不到，必須停止倒車。 第四代：液晶屏動態(tài)顯示。不用掛倒檔，只要發(fā)動汽車，顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離，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。 第五代：魔幻鏡倒車雷達。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、倒車雷達、免提 電話 、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項功能整合在一起，并設計了語音功能，是目前市面上最先進的倒車雷達山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 4 系統(tǒng)。而且顏色款式多樣，可以按照個人需求和車內(nèi)裝飾選配。本系統(tǒng)采用超聲波測距原理，包括超聲波傳感器（俗稱探頭）、控制器和顯示器等幾個部分。 本課題的現(xiàn)實應用的意義在于（ 1）將倒車自動化從被動防撞引向智能控制方向發(fā)展；（ 2）體現(xiàn)了 “以人為本 ”的駕駛理念，倒車時駕駛者的視線可集中在前方，不需顧及車后狀況，增加倒車的安全性和可靠性，并且它的應用可減輕司機體力和腦力勞動的強度；（ 3）它取代了傳統(tǒng)倒車對人的駕車經(jīng)驗和技術的依賴，使初學者不需要旁人指導也能根據(jù)提示完成復雜的倒車任務；（ 4）安全可靠的防碰撞預警，使駕駛者無論是白天還是夜晚都能實現(xiàn)安全倒車；（ 5）這一方案建立在安裝小組件的基礎上，避免對汽車整車的影響，為應用和普及創(chuàng)造 了條件，經(jīng)濟性較好，易于普及。 山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 5 第 2章 總體設計方案及論證 系統(tǒng)的總體框圖 本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。電路結構可劃分為：超聲波傳感器 、蜂鳴器、單片機控制電路 等 。單片機應用系統(tǒng)也是有硬件和軟 件組成。 系統(tǒng)采用 STC89C52單片機作為核心控制單元 ， 當測得的距離小于設定距離時，主控芯片將測得的數(shù)值與設定值進行比較處理。系統(tǒng)總體的設計方框圖如圖 。利用 內(nèi)部的定時器判斷超聲波的收發(fā)時間。并通過液晶模塊和報警模塊體現(xiàn)出來，若距離小于設定的距離，單片機控制蜂鳴器進行報警。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路 。 測試距離 =（高電平時間 *聲速（ 340m/s）） /2； 采用 4 位共陽極動態(tài)顯示模式，用來顯示實時距離。 山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 7 第 3章 超聲波測距原理 超聲波測距分析 最常用的超 聲測距的方法是回聲探測法 ， 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時計數(shù)器開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來，超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計時。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V 與溫度有關。如果對測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒?對測量結果加以數(shù)值校正。這就是超聲波測距儀的基本原理。 圖 超聲波的測距原理 ?cosSH? （ 31） 山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 8 )(HLarctg?? （ 32） 式中 :L兩探頭之間中心距離的一半 . 又知道超聲波傳播的距離為 : vtS?2 ( 33) 式中 :v—超聲波在介質(zhì)中的傳播速度 。當需要測量的距離 H 遠遠大于 L 時 ,則 (34)變?yōu)?: vtH 21? ( 35) 而超聲波在空氣中的傳播速度是 340m/s,所以 ,只要需要測量出超聲波傳播的時間 t,就可以得出 測量的距離 H。從結構上可以將收發(fā)設備分為收發(fā)一體換能器和收發(fā)分立換能器，這兩種形式各自有優(yōu)缺點。但是也由于收發(fā)共用端口的原因，導致了在發(fā)射完成脈沖序列之前不能夠開始接收，這就導致了盲區(qū)的存在，這在原理是是不能消除的。而在電路上，由于收發(fā)一體的超聲波山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 9 換能器的發(fā)射驅(qū)動電路和接收極的接收檢測電路彼此相連，導致了電路的相互干擾，增加了抗干擾設計工作。從總體上來說，收發(fā)分立在應用上更加簡單、可靠，本次設計采用收發(fā)分立形式換能器。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回；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。其中 VCC 供 5V 電源， GND 為地線， TRIG 觸發(fā)控制信號輸入， ECHO 回響信號輸出等四支線。 圖 HCSR04 超聲波模塊 山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 10 超聲波探測模塊 HCSR04 的使用方法如下： IO 口觸發(fā)，給 TRIG 口至少 10us 的高電平，啟動測量；模塊自動發(fā)送 8 個 40Khz 的方波，自動檢測是否有信號返回；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，測試距離 =（高電平時間 *340）/2，單位為 m。超聲波測距模塊HCSR04 時序圖如圖 所示。 山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 11 圖 超聲波探測模塊 HCSR04 原理圖 根據(jù) HCSR04 的原理圖， HCSR04 測距模塊時一個相對獨立的系統(tǒng)。它采用了單片機 EM78P135 作為控制器，完成了對外部觸發(fā)信號的檢測、產(chǎn)生脈沖信號、檢測回波首波信號等工作。對于本次設計，選用這種測距模塊將極大減少設計的工作，降低設計的成本。 圖 HCSR04 的電氣參數(shù) HCSR04總體性能分析 由于 HCSR04 在設計上的較為周全的考慮，使得其的精度較高。這種方法結構簡單，便于集成化、小型化，但是由于回波信號隨著測量距離的變化將發(fā)生劇烈變化，這將極大增加系統(tǒng)的設計難度，過零檢山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 12 測電路的參考電壓的設置將極為困難。從而帶來了測距的不確定性。使用單一電平閾值時，若設置 的閉值過高，則可能使較微弱回波漏觸發(fā)，出現(xiàn)測量錯誤 。再加上換能器的發(fā)射角較大，能量不夠集中，這更是減小了其探測范圍。 山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 13 第 4章 硬件實現(xiàn)及單元電路設計 單片機 STC89C52RC 單片機簡介 本設計中選用的宏晶科技的 STC89C52RC 型單片機是一種低功耗、高性能、采用 CMOS 工藝的 8 位微處理器，與工業(yè)標準型 80C51 單片機的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。由于一般的距離測量中，距離的變化速度并不太快，而且單片機的機器周期可達 μ s級，則其計時精度為 μ s級，完全可以滿足系統(tǒng)測量的要求，并且成本較低，所以本設計中選用 STC89C52RC型號的單片機。 STC89C52RC 單片機的引腳圖如圖 所示。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 護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 STC89C52 單片機的基本組成框圖見圖 。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運算的山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 15 中間結果、最終結果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等， SST89 系列單片機最多提供1K 的 RAM。但也有一些單片機內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 SST 公司推出的 89 系列單片機分別集成了 16K、 32K、 64K Flash 存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。 5. 兩個定時器／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可以設置 成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結果實現(xiàn)計算機控制。 6. 五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。 7. 一個全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實現(xiàn)單片機之間或單機與微機之間的串行通信。最高允許振蕩頻率為 12MHz。 STC89C52 單片機的中斷系統(tǒng) ： STC89C52 系列單片機的中斷系統(tǒng)有 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級，可以實現(xiàn)二級中斷服務嵌套。 STC89C52 單片機的定時 /計數(shù)器 ： 在單片機應用系統(tǒng)中，常常會有定時控制需求，如定時輸出、定時檢測、定時掃描等；也 經(jīng)常要對外部事件進行計數(shù)。 主控制模塊設計 本設計的主控制模塊包括： STC89C52RC 單片機，復位電路，超聲波測距模塊，時鐘電路。 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1U1Y112MC2 C3 VCCGNDR1410KC1 10uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P37 P23TrigEcho 圖 主控制最小系統(tǒng)電路 電路中用到 3 個 按鍵 ，一個是設定鍵，一個加鍵，一個減鍵。當按一下加鍵時，設置距離加一厘米，當按一下減鍵時，設置距離減一厘米。 其中 D1 為 電源工作指示燈。 Y1 為 12MHZ 晶體振蕩器，單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號 ， C2 與 C3 為負 載電容。為了電路的穩(wěn)定性起見 ， 在晶振的兩引腳處接入山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 18 兩個 10pf50pf 的瓷片電容接地來削減諧波對電路的穩(wěn)定性的影響 ,所以晶振所配的電容的值處在 10pf50pf 之間都可以，本設計 C2 和 C3 采用 。 圖 時鐘電路 復位電路的設計 本設計的復位電路如圖 所示，具有上電復位和按鍵復位兩種功能，上電復位電路是由電容 C 與電阻 R 串聯(lián)組成，電容接 VCC，電阻接地，RESET 腳接在它們中間，當上電時，電容相當于短路，此時電阻上的電壓等于 VCC，經(jīng)過一段時間后電阻電壓逐漸變小直至為 0，以達到上電復位的目的。 當 VCC 上電時， C 充電，在 10K 電阻 R 上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位；幾個毫秒后， C 充滿， 10K 電阻 R 上電流降為 0，電壓也為 0，使得單片機進入工作狀態(tài)。 S 松開， C 又充電，在 10K電阻 R 上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位。 單片機最小系統(tǒng)復位電路的極性電容 C 的大小影響單片機的復位時山東科技大學 畢業(yè)設計（ 論文 ） 19 間，一般采用 10～ 30uF，單片機最小系統(tǒng)電容值越大需要的復位時間越短。只需能顯示 0