【正文】 ....................................... 33 附件 2 主要程序代碼 ................................................... 34 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 IV 超聲波發(fā)射，接收，顯示 ............................................. 34 溫度測量 ........................................................... 39 語音報(bào)警 ........................................................... 46 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒論 1 第一章 緒論 課題研究意義 隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的人擁有了自己的汽車， 汽車成為繼購房之后的又一大消費(fèi)熱點(diǎn)。 隨著汽車逐年的增加，需要的停車位越來越多，然 而泊位卻是越來越小，停車的技術(shù)要求更高了。然而我們又如何去避免這些問題呢 ? “往后倒一點(diǎn)，再往后，打方向盤，在往左到一點(diǎn)，好，?！薄Ｈ欢⒉皇敲總€(gè)地方都有人工指引的，有時(shí)候晚上回家比較晚一個(gè)人在哪里慢慢倒車，不小心很容易磕磕碰碰，更有甚者，倒車時(shí)撞倒別人的車或人時(shí)就更麻煩了。 有鑒于此 ,出現(xiàn)了 超聲波汽車倒車防撞雷達(dá)，它的出現(xiàn)就解決了倒車的很多問題。 汽車倒車防撞雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā) 展現(xiàn)狀 由于倒車防撞雷達(dá)在實(shí)際中需求量大，實(shí)用性很強(qiáng)，經(jīng)過這些年的不斷發(fā)展，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的技術(shù)不斷改良，從結(jié)構(gòu)外觀上看是越來越精美，功能更加多樣，價(jià)格越來越低了，倒車防撞雷達(dá)的產(chǎn)品都越來越成熟了。司機(jī)只要掛上倒車檔，車上的喇叭就會(huì)響起，提醒車體周圍的人注意。 第二代 轟鳴器提示 這就是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開始。通過轟鳴聲急促，來判斷車輛離障礙物距離的遠(yuǎn)近，聲音越急促，離障礙物越近。然后在通過顏色來判斷是否安全，綠色代表安全距離，是指車體離障礙物離距離在 80cm以上；黃色代表警告距離，是離障礙物的距離只有 60cm 到 80cm；紅色代表危險(xiǎn)距離，是指車體離障礙物只有不足 60cm 的距離，必須要停止倒車了。 與 第一代相比 不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車，顯示器上就會(huì)出現(xiàn) 一些圖形 以及車輛周圍障礙物 離車體 的距離。 第六代 無線倒車?yán)走_(dá) 無線倒車?yán)走_(dá)，融無線連接、 倒車?yán)走_(dá)、彩色液晶顯示、 BP 警示音、 融合于一體。 第七代 MP3 倒車?yán)走_(dá) MP3 倒車?yán)走_(dá) 是將 倒車?yán)走_(dá)與車載 MP3 完美結(jié)合 ,使其具有倒車?yán)走_(dá)的功能和 MP3 的功能。 本設(shè)計(jì)是在第四代的基礎(chǔ)上結(jié)合了溫度測量，語音報(bào)警的功能而設(shè)計(jì)出來的。 本文的主要研究內(nèi)容有以下幾個(gè)方面 : (1) 簡述了超聲波倒車防撞雷達(dá)的意義，以及應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r。 (3) 重點(diǎn)對 汽車倒車防撞雷達(dá) 硬件部分進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。 (4) 詳細(xì)的說明了系統(tǒng)軟件流程，關(guān)鍵部分還給出了流程圖和相關(guān)流程。 各模塊所完成的具體功能如下： (1) 測距系統(tǒng)模塊：由超聲波傳感器的發(fā)送模塊、接收模塊和控制系統(tǒng)共同完成測距功能。 (3) 溫度測量系統(tǒng)模塊：用 DS1820 芯片測出溫度，校正超聲波的速度，提高測量的準(zhǔn) 確性。 圖 超聲波倒車防撞雷達(dá) 系統(tǒng) 測距方式 選擇不同測距方式就會(huì)出現(xiàn)不同的精度和穩(wěn)定性，所以選擇合適的測距方式對測量結(jié)果很重要，目前汽車倒車防撞雷達(dá)使用的距離測量方式有激光測距、紅外線測距、CCD攝象機(jī)和超聲波測距這幾種，每種都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，下面對它們各自的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析和比較。 脈沖式激光測距的原理是：測距儀發(fā)射出的激光經(jīng)障礙物反射回來后被接收儀接收，測距儀記錄下這段時(shí)間差，在由光在控 制 系 統(tǒng) 發(fā)射模塊 接收模塊 數(shù)據(jù)顯示 語音報(bào)警 溫度測量 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 設(shè)計(jì)方案分析 5 介質(zhì)中的傳播速度，可以計(jì)算出車體到障礙物的距離。 由于激光雷達(dá)測距儀是在高速運(yùn)動(dòng)的車體中工作，環(huán)境振動(dòng)很大，將會(huì)對其穩(wěn) 定性、可靠性都提出了比較高的要求，同時(shí)其體積也受到了一定的限制，往往還要考慮省電、低價(jià)、對人眼安全等因素。 (2) 紅外線測距 紅外線是我們?nèi)庋蹮o法看見的光，它波長比可見光光線要長，其波長為 ～1000μm。同時(shí)任何物體在任何的時(shí)候都會(huì)發(fā)出紅外線。但是因?yàn)槠洳ㄩL 以及大小很難準(zhǔn)確分辯，所以紅外傳感器角度分辨率是很高的，然而距離分辨率低。但是 ,它比較容易受到光源和熱源影響。工作時(shí)，超聲波發(fā)射器是會(huì)不斷發(fā)出一系列連續(xù)的脈沖，超聲波接收器則在接收到遇障礙物反射回來的反射波后，然后由信號(hào)處理裝置對接收的信號(hào)的時(shí) 間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車與障礙物之間的距離。經(jīng)過研究表明，聲速 c與熱力學(xué)溫度θ的平方根成正比，超聲波的傳播速度會(huì)隨著溫度的升高而變大。這就是所謂的時(shí)間差測距法。但是在高速行駛的汽車上的應(yīng)用有一定局限性，這是因?yàn)槌暡ǖ膫鬏斔俣仁芴鞖庥绊戄^大，不同的天氣條件下傳播速度不一樣；另一方面是對于遠(yuǎn)距離的障礙物，由于反射波過于微弱，使得靈敏度下降。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 設(shè)計(jì)方案分析 6 通過對以上幾種測距方式的分析比較，可以看出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但是超聲波測距方式在短距和低速測量方面比上述其它幾種技術(shù)更具優(yōu)越性。 超聲波測距誤差分析 根據(jù)超聲波測距公式 : 2/cts? ， 超聲波在空氣中的速度與 環(huán)境溫度 ? 近似為：27 3/ 1 ???C (m/s)， 可知測距的誤差 主要是由時(shí)間誤差、溫度 誤差引起的。其聲速 C與溫度有關(guān)。 溫度補(bǔ)償法 方法簡介 由表 ，本設(shè)計(jì)對以上數(shù)據(jù)采用一元線性回歸分析進(jìn)行擬合。 當(dāng)溫度知道的情況下，通過該式就可以知道該溫度下超聲波的傳播速度了。 可行性分析 ： 根據(jù)溫度與超聲波的傳播速度的線性關(guān)系，先由溫度傳感器測出溫度，然后在用測出的溫度帶入關(guān)系式 c=+，便找到了在該溫度下對應(yīng)的超聲波傳播速度 C，再由 /2s ct? 便可以得出被測量距離。由此選擇這方案測距是理想方案。測距誤差 s△ t() ≈ 即。使用的 12MHz晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的 89C52單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到 1μs 的精度，因此系統(tǒng)采 用 89C52定時(shí)器能保證時(shí)間誤差在 1mm的測量范圍內(nèi)。一般采用超聲波頻率為 40KHZ。 圖 超聲波測距示意圖 傳感器發(fā)射超聲波的角度不同，對測量的結(jié)果也有不同的影響，圖 感器的探測角度。垂直面是最理想測量。所以反射面的大小不同，也會(huì)影響反射波的強(qiáng)度。疏松、多孔的表面較易吸收超音波而導(dǎo)致反射效率較低，不易被偵測。 5） 以上幾點(diǎn)簡單的說，就是 :角度、大小、表面材質(zhì)和距離。 根據(jù)以上原理可知，在下列環(huán)境下，易造成無法偵測及偵測不良的情況。 （ 2）草地行車或崎嶇不平路面。 （ 4）傳感器表面附著異物。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 硬件電路 10 第三章 硬件電路 器件說明 AT89C52單片機(jī) AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能的 CMOS 位單片機(jī)，片內(nèi)含 256 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 8kb 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器， 2個(gè) I／ O 口線， 3個(gè) 16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口 ,片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路 ,同時(shí)， AT89C52可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操 作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 器件采用的是 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)來生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用的 8位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 本設(shè)計(jì)采用了 一種低價(jià)格﹑數(shù)字化﹑高性能的溫度傳感器 DS18B20 用來采集溫度， DSl8B20 是 單線數(shù)字溫度傳感器是 由 DALLAS 公司生產(chǎn)的，他具有獨(dú)特 圖 DS18B20 溫度傳感器 的單線總線接口方式。它無東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 硬件電路 11 需任何外圍硬件即可方便地進(jìn)行溫度測量，與單片機(jī)交換信息僅需要一根 I/O 線。 攝氏度等優(yōu)點(diǎn)。寄生供電就是從 DQ 數(shù)據(jù)獲取電源，采用這種方式供電時(shí)，需要 V接地，這種供電方式可能使得 DQ 線沒有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，因此本文使用的是第二種供電方式，即將 V直接接外部電源（ 3～ ）。 超聲波傳感器 超聲波傳感器又叫超聲波探頭，習(xí)慣上也稱為超聲換能器（如圖 所示），它的功能是通過它發(fā)射超聲波和接收超聲波。構(gòu)成晶片的材料有許多種。在本設(shè)計(jì)中 我們選用壓電式超聲波傳感器。逆壓電效應(yīng)就是將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探頭 ,然而利用正壓電效應(yīng)，將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可作為接收探頭。專用型是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接收器用作接收超聲波；兼用型就是發(fā)送器和接收器是一體的傳感器，既可以發(fā)送超聲波，也可以接收超聲波。 ISD2560 語音芯片的結(jié)構(gòu)和引腳功能 ISD2560 共有三種封裝形式： 32 引腳的 TSOP 封裝， 28 引腳的 DIP 封裝和 28引腳的 SOIC 封裝。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，并應(yīng)盡可能在靠近供電端處相連，而 去耦電容則應(yīng)盡量靠近芯片。 節(jié)電控制（ PD）：該端拉高可使芯片停止工作而進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。 錄放模式（ P/R）：該端狀態(tài)一般在 CE 的下降沿鎖存。錄音時(shí)，由地址端提供起始地址，直到錄音持續(xù)到 CE或 PD 變高，或內(nèi)存溢出；如果是前一種情況，芯片將自動(dòng)在錄音結(jié)束處寫入 EOM 標(biāo)志。如果 CE 一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音則會(huì)忽略 EOM 而繼續(xù)進(jìn)行下去，直到發(fā)生溢出為止。當(dāng)放音遇到 EOM時(shí)，該端輸出低電平脈沖。在模式狀態(tài)下，可用來驅(qū)動(dòng) LED，以指示芯片當(dāng)前的工作狀態(tài)。此外，該端還可用于級(jí)聯(lián)多個(gè)語音芯片來延長放音時(shí)間。片內(nèi)自動(dòng)增益控制電路（ AGC）可將增益控制在－１５～２４ｄＢ。耦合電容值和該端的１０ｋΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可減小噪聲，并提高共模抑制比。響應(yīng)時(shí)間取決于該端內(nèi)置的 5ｋΩ電阻和從該端到 VSSA 端所接電容的時(shí)間常數(shù)。選用標(biāo)稱值分別為 470ｋΩ和 4.7μＦ的電阻、電容可以得到滿意的效果。其前置電壓增益取決于 AGC 端電平。對話筒輸入來說， ANA OUT 端應(yīng)通過外接電容連至該端，該電容和本端的３ｋΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的附加低端截止頻率。 揚(yáng)聲器輸出 （ SP+、 SP）：可驅(qū)動(dòng) 16Ω以上的喇叭 （ 內(nèi)存放音時(shí)功率為１２．２ｍＷ AUX IN 放音時(shí)功率為５０ｍＷ）。 輔助輸入 (AUX IN)：當(dāng) CE 和 P/R 為高，不進(jìn)行放音或處入放音溢出狀態(tài)時(shí) 該端的輸入信號(hào)將通過內(nèi)部功放驅(qū)動(dòng)喇叭輸出端。為防止噪聲 建議在存放內(nèi)存信息時(shí) 該端不要有驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 硬件 硬件框圖 單片機(jī) AT89C52作為主控器，復(fù)位端接上電 +按鈕復(fù)位電路。 DS1820芯片并接收所測得的溫度數(shù)據(jù)。超聲波信號(hào)碰到障礙物時(shí)信號(hào)就會(huì)立刻返回，傳感器，濾波電容，放大器，電壓比較器傳給單片機(jī)的 INT0口一個(gè)低電平。 ， 顯示電路。 圖 硬件框圖 時(shí)鐘電路 RESET INT0 XTAL1 XTAL2 AT89C52 超聲波發(fā)送電路 超聲波 接收電路 測溫電路 聲音報(bào)警電路 復(fù)位電路 晶振電路 顯示電路 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 硬件電路 14 單片機(jī)各種功能部件能有條不紊地地工作，是因?yàn)楦鞑考际且詴r(shí)鐘控制信號(hào)為