【正文】 方面交由主程序顯示，另一方面與設定值（比如 1m）進行比較，如小于 1m，接蜂鳴器報警，否則關閉報警；如果車尾距離障礙物的距離較遠，超聲波往返時間就會超過了定時器 T 一次性最長的定時時間，則 T0 發(fā)生溢出而中斷，這 時進行距離計算，并顯示“ OFF”，以示車后無障礙物，可放心倒車。 軟件設計要求 本系統(tǒng)的設計要求是 利用超聲波測距原理設計一個車用的倒車雷達。要求通過設計能夠測出并顯示車與障礙物的距離，并能在距離小于 4m 的時候根據(jù)設定值進行蜂鳴報警 。 主程序 主程序是單片機程序的主體，整個單片機端系統(tǒng)軟件的功能的實現(xiàn)都是在其中完成的，在此過程中主程序調用了子程序及中斷服務程序。程序首先完成初始化過程，然后是一個重復的控制發(fā)射信號的過程， 即調用發(fā)射子程序幾遍，而且每次發(fā)射周期結束都很判斷在發(fā)射信號后延時等待的過程中是否發(fā)生了中斷，即是否有回波產生來判斷程序的流程。 工作時，微處理器 STC89C51先把 0，啟動超聲波傳感器發(fā)射超聲波，同時啟動內部定時器 T0開始計時。要檢測返回信號必須在啟動發(fā)射信號后 檢測，這樣就可以抑制輸出的干擾。當超聲波信號碰到障礙物時信號立刻返回，微處理器不停的掃描 int0引腳，如果 int0接收的信號有高電平變?yōu)榈碗娖?，此時表明信號已經返回，微處理器進入中斷關閉定時器。再把定時器中的數(shù)據(jù)經過換算就 可以得出超聲波傳感器與障礙物之間的距離。然后再根據(jù)現(xiàn)場情況進行聲光報警。下圖 為主程序流程框圖： 17 圖 主程序流程圖 開始 初始化 發(fā)射超聲波 啟動定時 開中斷 Testok=1 計算距離 開報警 距離 關報警 顯示距離 Testok=2 Testok=0 N Y 顯示 OFF 顯示距離 18 發(fā)射和接收模塊中斷程序 超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 2個左右超聲波脈沖信號（頻率約40kHz的方波），脈沖寬度為 12μ s左右，同時把計數(shù)器 T0打開進行計時。 主程序利用為中斷 0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（ INT0引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序。進入中斷程序后就立即關閉計時器 T0停止計時，并將測距成功標志字賦值 1即 Testok=1。如果當計時器溢出是還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0溢出中斷將外中斷 0關閉，并將測距成功標志字賦值 2，及 Testok=2以表示此次測距失敗。超聲波發(fā)射程序比較簡單，主要包括 T0中斷服務程序和超聲波接收中斷服務程序。 下面分別給出各自的流程圖如 圖 和 ： 圖 T0 中斷子程序 圖 超聲波接收中斷子程序 顯 示子程序和蜂鳴報警子程序 先進行動態(tài)顯示初始化將指針指向緩沖區(qū)首地址，然后去顯示位指針，取要顯示的數(shù)，再將數(shù)變成段碼，然后將段碼送段控制器，位碼送位控制器，在延時，然后判斷是否是最后一位，是否顯示完畢，沒有的話修改該緩沖區(qū)指針和位碼，直到顯示完畢。 顯示及報警子程序框圖 ： 屏蔽外部中斷 屏蔽定時器中斷 關定時器 屏蔽外部中斷 關定時器 Testok=2 返回 屏蔽定時器中斷 關定時器 T0 關 外部中斷 Testok=1 返回 屏蔽 T0 中斷 19 圖 顯示子程序框圖 圖 報警子程序框圖 本章小結 本章介紹了系統(tǒng)的軟件部分，包括各部分的詳細介紹和程序設計框圖，對于程序的編寫做了準備。 報警子程序 取測量值 LED 顯示 Y 距離小于 1m 返回 蜂鳴報警 N 外部中斷入口 初始化 開位選 查表送段碼 位選左移一位 修正段碼指針 返回 顯示完畢 N Y 20 第 5 章 測試 結果與 分析 測試結果 在室內進行的實驗中，根據(jù)實驗要求做了多次測試，記錄了每次的數(shù)據(jù)，因為實驗中都會存在著誤差， 所以測量時取平均值的方式記錄，每次測量時根據(jù)設定的距離進行 3 次測量，然后取平均值。 表 距離測量數(shù)據(jù)表 序號 理論值 cm 實際值 cm 絕對誤差 % 相對誤差 % 1 25 24 1 2 30 31 1 3 40 42 2 4 58 57 1 5 80 81 1 6 96 94 2 7 120 119 1 8 144 146 2 9 190 188 2 10 210 211 1 11 250 248 2 12 280 283 3 13 300 301 1 14 325 326 1 15 333 332 1 16 350 349 1 從表中可以看出絕對誤差為 3cm，相對誤差小于 5%，滿足設計要求。 21 圖 倒車雷達工作圖 誤差分析 引入測量誤差的原因主要有： 環(huán)境對測量的影響，包括空氣溫度變化引起的聲速變化、空氣成分變化、聲波傳播途中溫度梯度導致的誤差，由于這些因素對結果產生的影響比較小。開關門的可靠性是標志超聲波傳感器可靠性的關鍵，即同門控制。也就是說發(fā)射與脈沖計數(shù)必須同步。 量化誤差，即參考頻率計數(shù)結果的誤差，由于單片機計時時鐘頻率的值有量化誤差 為 米，符合測距要求范圍。所以超聲波發(fā)送應考慮因素有： 1 量程范圍 。2 目標距離和目標反射情況。 觸發(fā)誤差，由于 被測信號經放大，噪聲信號。干擾信號的摻入，使觸發(fā)時間可能提前或滯后，給測量結構帶來了隨機誤差。 本系統(tǒng)接收模塊在工作時對發(fā)射信號的接收需要有一定的延時，再在這段時間中鎖相環(huán)鎖定信號，由此產生的誤差。影響測量誤差的因素很多，還有現(xiàn)場環(huán)境干擾、實際脈沖頻率等。 測試過程 影響本設備進行報警的過程有很多原因，這些原因會導致儀器報警的成功與否，所以為此做了本次實驗。 實 驗目的 本次實驗目的是對本系統(tǒng)能否成功做出多次測試，保證設備的設計成功。 實驗原理 22 通過超聲波傳感器的超聲波的發(fā)射與接收驗證倒車雷達的系統(tǒng)報警。 實驗步驟 第一，驗證硬件各部分接觸是否完好 ； 第二，接通電源，按復位鍵，進行系統(tǒng)初始化； 第三，設定報警距離，在超聲波發(fā)射方向設立障礙物，觀察在被測距離范圍內報警器是否報警； 第四，改變報警距離，進行多次 顯示記錄，觀察是否能夠準確報警。 實驗結果 第一種，報警器能夠 第一時間準確在到達設定的報警距離時進行報警，報警器指示燈閃爍，發(fā) 出蜂鳴聲。 第二種，報警器沒有在設定的報警距離時報警，指示燈沒有閃亮，蜂鳴器沒有發(fā)出聲音。 實驗結論 超聲波傳感器的發(fā)射和接收受到周圍環(huán)境的影響，造成了設備測量的不準確，導致報警器無法報警。 本章小結 本章對于系統(tǒng)的實現(xiàn)做了多次實驗，進行了測量和誤差的分析。介紹了產生誤差的原因。 23 結 論 本 研究所設計的倒車雷達系統(tǒng)，通過超聲波傳感器反射超聲波，使用 STC89C51高速單片機計算 測量車與障礙物之間的往返時間 ，計算出車和障礙物之間的距離 然后顯示在 LED 數(shù) 碼管上，當在探測的范圍有障礙物時，蜂鳴器提示報警 。 在設計本產品時，通過查閱網(wǎng)絡與圖書館搜集到的材料，再加上指導老師的指導與資料提供，與生活中對于超聲波的工作原理的觀察研究相結合，設計出了這個超聲波倒車雷達系統(tǒng)，完成了課題的要求，但是由于設計的理論基礎知識掌握不充足，對課題的研究深度還不夠，在某些地方還不能闡述的非常詳盡，但設計的系統(tǒng)中也有著自己的特點，特點如下： （ 1） 產品價格低廉 ； （ 2） 采用模塊化設計，使用方便 ； （ 3） 利用超聲波傳感器和單片機，易安裝，穩(wěn)定性好 ； （ 4） 超聲波接收和發(fā)射分開，防止了信號發(fā)射和接收的不準確 ； 由于考慮了成本問題，在硬件上使用了 DYPME007 超聲波傳感器，在軟件上，充分利用了 STC89C51 的強大功能。 但是現(xiàn)在市場上大多數(shù)倒車雷達多數(shù)存在這幾點不足： （ 1） 最大有效探測距離問題 ； （ 2） 反應速度問題 ； （ 3） 探測盲區(qū)問題 。 目前汽車倒車雷達系統(tǒng)的發(fā)展趨勢就是逐步解決這些問題，以至于更好的為駕駛者服務 。 本論文所存在的 不足以及進一步的展望：經過前面章節(jié)的詳細敘述，論文討論了倒車雷達 系統(tǒng)的硬件與軟件設計，雖然做出了一些成果，但由于個人能力和時間限制，系統(tǒng) 的精確度還不夠好，對于聲速在空氣中會 受到影響沒有解決 。 24 參考文獻 [1] 童詩白，華成英 ， 模擬電子技術基礎 [M],第三版 .北京：高等教育出版， . 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