電氣工程與自動化畢業(yè)論文倒車防撞系統(tǒng)的設計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設 計</p><p><b>　　倒車防撞系統(tǒng)的設計</b></p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程與自動化 </p><p>　　學生姓名 學號

2、 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會的不斷進步，經濟不斷發(fā)展。尤其是我們中國各種行業(yè)都得到了空前

3、的發(fā)展。與此同時在2009年中國的汽車市場已經超過美國成為世界第一大汽車市場。由于我國自主品牌的不斷壯大，國內的汽車價格在不斷降低，所以現(xiàn)在越來越多的老百姓都對車子有需求，在路上跑的車子也是越來越多。不過同時也帶來了很多弊端，首先就是道路交通變得越來越擁堵，其次出現(xiàn)汽車事故的案件也在不斷增長。在這些汽車事故當中有一大部分的原因都是泊車時盲區(qū)較大而造成的，而停車時最大的盲區(qū)就是汽車尾部。所以說現(xiàn)在去研究設計一種可靠性高點，探測盲區(qū)小點，精

4、確度高點，價格便宜點的倒車雷達系統(tǒng)是很有必要的。</p><p>　　論文內容是基于AT89C51單片機倒車預警防撞系統(tǒng)的設計，設計的思路主要是運用超聲波的特點和優(yōu)勢，把超聲波測距系統(tǒng)與AT89C51單片機組合于一體，整合成一種基于AT89C51單片機的倒車防撞系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是采用軟、硬件結合的方式，并且具有模塊化與多用化的一些特點。該系統(tǒng)中運用到的芯片數(shù)量少，電路簡潔。采用通用型的單片機作為中央處理器。使得在需

5、要擴展功能時會比較簡單，外加硬件設備也變得比較方便。</p><p>　　該論文在闡述過程中給出了主要的電路原理圖，以及各個分支電路原理圖。在軟件設計部分有程序流程圖，充分說明了系統(tǒng)的設計過程以及系統(tǒng)的工作原理。還說明了超聲波發(fā)射與接收原理，對系統(tǒng)的各個單元都進行了介紹與分析。介紹了該系統(tǒng)所運用到的芯片功能及實現(xiàn)方式，以及其工作原理。論文還介紹了系統(tǒng)的軟件編寫，通過編程來實現(xiàn)各個整個系統(tǒng)的功能。最后還對倒車系統(tǒng)的

6、影響因素以及其客觀存在的誤差分析，并提出可靠減少誤差的方法。</p><p>　　關鍵詞:倒車雷達；單片機；超聲波；AT89C51</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of society, the constant development of economy.

7、Especially we Chinese various industry have been unprecedented development. Meanwhile in 2009, China's auto market had overtaken the United States as the world's biggest car market. Because our country independen

8、t brand expansion, domestic car in lowering prices, so now more and more people can afford a car, on the road ran car is also more and more. But at the same time, it brings a lot of drawbacks, first is road traffic is &l

9、t;/p><p>　　Thesis is based on AT89C51 microcontroller reverse collision warning system design, design ideas is to use the main features and advantages of ultrasound, the AT89C51 ultrasonic ranging system and co

10、mbined in one single chip, integrated into a reverse-based collision avoidance system AT89C51 microcontroller. This system is the use of hardware and software as the way, and has a modular and multi-use of some of the fe

11、atures. The system applied to a small number of chips, circuit simplicity. Used o</p><p>　　The paper describes the process are given in the main circuit diagram, and each branch circuit schematic. Part of a

12、program in the software design flow chart, which shows the system design process and the system work. Paper describes the principle of ultrasonic transmitter and receiver, each unit of the system have been introduced and

13、 analyzed. Introduced the system applied to the chip functionality and implementation, and it works. The paper also introduced the system of software development, t</p><p>　　Key word：Reversing radar; SCM; ul

14、trasonic wave; AT89C51</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1倒車雷達研究的背景1</p><p>　　1.2 國內外倒車雷達系統(tǒng)的發(fā)展狀況1</p><p>　　

15、1.3 超聲波檢測概述2</p><p>　　第2章 超聲波測距原理3</p><p>　　2.1超聲波傳感器的介紹3</p><p>　　2.1.1超聲波傳感器特性4</p><p>　　2.2超聲波測距原理及實現(xiàn)方式5</p><p>　　2.3影響超聲波探測的主要因素6</p><

16、;p>　　第3章 單片機超聲波測距系統(tǒng)的構想9</p><p>　　3.1超聲波測距的整體方案9</p><p>　　3.2系統(tǒng)的主要參數(shù)10</p><p>　　3.2.1 傳感器的指向角10</p><p>　　3.2.2聲速10</p><p>　　3.2.3 測距儀的工作頻率10</p&

17、gt;<p>　　3.2.4發(fā)射脈沖寬度11</p><p>　　3.2.5測量盲區(qū)11</p><p>　　第4章 倒車雷達系統(tǒng)的硬件電路介紹12</p><p>　　4.1.單片機 AT89C51介紹12</p><p>　　4.1.1管腳安排13</p><p>　　4.2電源的

18、設計14</p><p>　　4.3發(fā)射和接收電路14</p><p>　　4.4顯示電路15</p><p>　　4.5音頻解碼電路16</p><p>　　4.5.1芯片LM567的介紹17</p><p>　　4.5.2芯片LM567的使用注意要點17</p><p>　　4.

19、6蜂鳴報警電路18</p><p>　　第5章 系統(tǒng)軟件設計19</p><p><b>　　5.1主程序19</b></p><p>　　5.2 顯示子程序和蜂鳴報警子程序22</p><p>　　第6章 系統(tǒng)誤差分析及改進24</p><p>　　6.1誤差產生原因分析24<

20、/p><p>　　6.1.1 溫度對超聲波聲速的影響24</p><p>　　6.1.2 回波檢測對時間測量的影響24</p><p>　　6.2 針對誤差產生原因的系統(tǒng)改進方案24</p><p><b>　　小結26</b></p><p><b>　　致謝27</b&g

21、t;</p><p><b>　　參考文獻28</b></p><p><b>　　附錄1 程序29</b></p><p>　　附錄2 系統(tǒng)總原理圖35</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　隨著社會經濟的不斷發(fā)

22、展，汽車工業(yè)得到了空前的壯大。尤其是中國的汽車市場已經成為世界第一大市場，在2009年世界金融危機的時候，在汽車市場普遍不景氣的大環(huán)境下，中國車市逆勢上揚。交通運輸業(yè)的日益旺盛，從而汽車的數(shù)量就不斷的增長。在交通道路發(fā)展跟不上汽車工業(yè)的發(fā)展時，道路交通就變得越來越擁擠，撞車事件也在不斷增多，對人們造成了不可避免的人身傷亡與直接的經濟損失。鑒于這種問題的不斷突出，設計一種可靠性高，高精確度，響應速度快的倒車防撞預警系統(tǒng)是非常有必要的?，F(xiàn)在

23、市面上出現(xiàn)了很多種測距方式，其中超聲波測距最為常見，這種方式已經廣泛的運用于汽車的前后及其周圍在低車速時的防撞預警系統(tǒng)中。超聲波是一種物理聲波，具有聲波的傳播物理特性。有較好的防干擾能力，這個預警系統(tǒng)就是通過超聲波的反射波來確定車子與障礙物之間的距離，并用指示燈及數(shù)碼這種提醒方式，直觀的告知駕駛員起到安全的作用。</p><p>　　1.1倒車雷達研究的背景</p><p>　　由于倒車時

24、事故的發(fā)生率很高，對經濟會造成不小的損失，尤其是直接裝到老人與小孩這樣更是不堪設想了。所以在上個世紀就已經出現(xiàn)了倒車雷達。倒車雷達的全稱是“倒車防撞系統(tǒng)”或者稱為“泊車輔助裝置”。這種裝置在一定的基礎上解決了司機在泊車是左顧右盼時引起的麻煩，并且在一定程度上減少了駕車盲區(qū)。倒車雷達與普通的雷達原理相似，還是根據動物仿生學而研究出的。通過超聲波發(fā)射器與接收器的使用接受信號，再經過對信號一系列的處理后來判斷前方是否有障礙物，并且計算得出障礙

25、物的距離。但是軍用雷達可以同時探測出物體的大小及其形狀等參數(shù)，而倒車雷達現(xiàn)在一般都只能測出距離。司機把檔位掛至倒車檔時，倒車雷達系統(tǒng)就會自動啟動，當遇到障礙物的時候，安在后保險杠上的信號探頭接受器就會接收到反射信號，從而直接就計算出車尾與障礙物的距離。這樣司機就不會撞上車后的障礙物，而避免了不該有的經濟損失。</p><p>　　1.2 國內外倒車雷達系統(tǒng)的發(fā)展狀況</p><p><

26、;b>　　第一代倒車雷達</b></p><p>　　這種雷達是用單一的蜂鳴器來提醒車主的，這個是標志著倒車雷達的開始。倒車時，如果車子離障礙物的距離靠近倒一定程度的時候蜂鳴器就會發(fā)出警報，越靠近障礙物警報聲的頻率就越高。就是通過這種簡單的頻率高低來大致判斷障礙物的距離，但是缺點是不能判斷出準確的距離。</p><p><b>　　第二代倒車雷達</b&g

27、t;</p><p>　　這種雷達產品就是采用數(shù)碼管顯示了，可以直接顯示出車后的障礙物的具體距離。假如車后是物體就在1.8M的時候就開始顯示距離；如果是人就從1M左右開始顯示距離。這種顯示方式放在車內會比較不美觀，并且安裝起來也不是非常方便。</p><p><b>　　第三代倒車雷達</b></p><p>　　這種倒車雷達是用液晶顯示屏顯示

28、的，這款產品相比前兩代就有了質的飛躍了。顯示屏可以直接和車子的中控臺整合在一起，可以和導航，CD，DVD一起顯示與屏幕上。而不用單獨的再安裝一塊屏幕來顯示距離。但是液晶屏的外觀雖然美觀，但是其靈敏度高，抗干擾能力差所以誤報的時候也較多。</p><p><b>　　第四代倒車雷達</b></p><p>　　這種倒車雷達在第三代的基礎上把顯示的距離更具體化了。當車子低

29、速行駛時，屏幕可以選擇顯示車子周圍的情況。同時會在屏幕中間顯示出一個車子的圖案，假如周圍有障礙物，障礙物在何處，距離都能直觀的在仿真車子旁邊顯示出來。甚至可以直接判斷出障礙物的大小。這種產品就不能單一稱為倒車雷達了，因為顯示的是整輛車身周圍的情況，對在擁擠的車庫停車時非常有效果。 </p><p>　　1.3 超聲波檢測概述</p><p>　　超聲波就是一種頻率超過20KHZ的機械聲波。

30、超聲波是我們聽不到的一種特殊的聲波，同樣超聲波也具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦浴⒎瓷?、衍射、干涉、散射。超聲波同時還具有方向性集中、振幅小、加速度較大的特點，可以產生較大的力量，并且可以在不同的界面?zhèn)鞑?，超聲波的大部分能量都會被媒介反射。所以利用超聲波檢測就會顯得比較迅速，方便，容易得到實時監(jiān)控的效果，并且在測量精確度方面還能達到很高的要求，現(xiàn)在超聲波主要應用于建筑施工工地、倒車雷達還有一些工業(yè)現(xiàn)場的探測。就比如井深、液位等。</p

31、><p>　　當超聲波在不同的介質中傳播時，我們能根據不同介質的不同聲學特性對超聲波傳播的影響來判斷物體的質量好壞稱為超聲波檢測技術。在水中，可以利用超聲波脈沖在水中的傳播，遇到魚群而反射回來的反射波來判斷魚群的位置和多少，對漁業(yè)的發(fā)展起到了很大的作用。同時也可以用超聲波來探測海底深度，可以用來描繪海床構造。超聲波還可以利用回波來探測金屬、非金屬、堤壩的損傷情況，以及其損傷的位置及大小。這是非常實用的一種技術，也可以

32、提早的發(fā)現(xiàn)問題所在。還有就是超聲波還可以探測出人體內存在的結石、囊腫、腫瘤等疾病。還可以探測胎兒，對胎兒的生產起到輔助作用。當超聲波在移動的物體中傳播時利用多普勒效應，就可以測量出流速和流量等，探測心臟搏動功能等。若將超聲波作為媒介傳送某種信號時，那么就可以制成水中遙測儀，水中電話等遙感設備，以便進行水中通信。超聲波還有一個特性就是在固體和液體中傳播的速度會遠遠小于電磁波的速度，利用這一特性可制成超聲延遲線和存儲裝置以及對電視制式的轉換

33、等。還可利用超聲波測量液位、溫度、粘度和硬度等。除以上這么多功能運用之外，聲發(fā)射和聲成像技術的發(fā)展更大的豐富了超聲波的檢測內容。</p><p>　　超聲波與電磁波，光波，射線等檢測手段相比，它的最大特點就是穿透力很強，幾乎能在任何物體中傳播，可以了解到被檢測物體的內部情況。同時超聲波還有成本低廉結構簡單的優(yōu)點，能真正意義上的運用到實際工程中。所以超聲波測量在航空航天，實話，機械，國防，礦產，材料，機械等眾多領域

34、都得到了廣泛的運用。近幾十年來，由于現(xiàn)代電子技術，微型計算機的技術，信號處理技術還有超聲波的產生與接收技術的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，突破了以前常規(guī)超聲波檢測客觀存在難題的局限，進一步擴大了超聲波的適用范圍。</p><p>　　第2章 超聲波測距原理</p><p>　　2.1超聲波傳感器的介紹</p><p>　　超聲波由于其有傳播距離較遠，能量消耗緩慢，指向性強的優(yōu)點

35、而被經常用于距離的測量，就比如說測距儀和物位儀等都能通過多超聲波特性的運用來實現(xiàn)。超聲波測距技術主要運用于建筑工地，一些工業(yè)現(xiàn)場還有就是本論文所論述的倒車雷達防撞預警系統(tǒng)。運用超聲波檢測一般會比較方便迅速，計算簡單，能達到實時控制的要求。特別在精度方面能滿足工業(yè)要求，所以超聲波檢測系統(tǒng)能在測控系統(tǒng)中得到非常廣泛的運用。</p><p>　　超聲波傳感器是一種能將其它形式的能轉換為我們所需要的超聲波能或者是反過來把

36、超聲波能轉換為其它我們可以運用的能量的器件。到目前為止，常用的傳感器分為兩大類，即電聲型和流體動力型。電聲型又主要包括：1磁致伸縮傳感器；2壓電傳感器；3靜電傳感器。流體動力型又主要包括氣體和液體這兩種類型的哨笛。根據其應用目的和工作頻率的不同，超聲波傳感器的形式結構又是多種多樣的，并且連名稱也是個不相同的。比如說在超聲檢測與診斷時習慣上把超聲波傳感器叫做探頭，而在工業(yè)中用到的流體動力型傳感器就分別會被稱為“哨”或“笛”。</p&

37、gt;<p>　　傳感器主要的組成部件就是壓電晶片。壓電晶片受到發(fā)射電脈沖的激勵后所產生的振動既是可發(fā)射聲脈沖，就是逆壓電效應。相反超聲波作用于壓電晶片的時候，壓電晶片被迫受到振動所引起的變形就可以轉換成相應的電信號，這就是正壓電效應。后者是用于超聲波的接受，前者是用于超聲波的接收。由于這樣的構造，超聲波傳感器一般會采用兩塊壓電晶片制作而成。這種傳感器中的壓電晶片的材料較少，所以價格就會比較便宜，并且非常適用于液體和氣體媒

38、介中。在在壓電陶瓷上加上方向和大小都在不斷變化的交流電壓時，根據壓電效應就會迫使壓電陶片產生不規(guī)則的機械變形，這種機械變形的方向和大小會在一定范圍內與加在壓電晶片上的電壓成正比。這就是說，如果在壓電晶片上加了頻率為f1的交流電壓，它就會同時產生同頻率的機械振動，這種振動就會推動氣體或液體的等媒介，這樣就會發(fā)出超聲波。相反，如果在壓電晶片上受到超聲機械波德作用，也會對壓電晶片造成機械變形，那么這種機械變形也會和超聲波一直，這個機械變形就會

39、使壓電晶片產生頻率和超聲波相同的電信號。</p><p>　　圖2.1壓電式超聲波發(fā)生器的構造圖</p><p>　　壓電式超聲波發(fā)生器是運用壓電晶片的諧振來工作的。壓電式超聲波發(fā)生器的內部結構圖如圖2.1所示。它內部有兩個壓電晶片還有一個共振板，當兩個電極外加了脈沖信號時，它的頻率與壓電晶片的固有振蕩頻率相同時，壓電晶片就會發(fā)生共振，并且會帶動共振板振動，這樣就產生了超聲波。相反，如果兩

40、個電極間沒有外加電壓，同時共振板接收到超聲波的時候，這時將會壓迫壓電晶片產生振動，將機械能轉換成為可電信號，這時它就成為了超聲波接收器。</p><p>　　壓電晶片它本身就有一個固定的諧振頻率，就是中心頻率f0。當發(fā)射超聲波的時候，加在晶片上面的交流變電壓的頻率一定要和晶片的固有頻率相一致。這樣超聲波傳感器的靈敏度就會較高。當壓電材料不變的時候，可以改變壓電陶瓷晶片的物理尺寸大小，就可以非常方便的就能改變晶片的

41、固有諧振頻率。也可以利用這種特性來制作各種固有頻率不同的超聲波傳感器。</p><p>　　超聲波傳感器內部結構除了壓電陶瓷晶片以外還包括錐形輻射喇叭、引線、金屬殼、底座以及金屬網所構成。其中壓電晶片是傳感器的核心部分，金屬外殼可以防止外界物理因素對壓電晶片和錐形輻射喇叭的損壞。錐形輻射喇叭可以使發(fā)射和接收的超聲波能量集中在一起，并且使傳感器有了一定的指向角。金屬網也是起到保護作用的，但是完全不會影響發(fā)射和接收超

42、聲波。</p><p>　　2.1.1超聲波傳感器特性</p><p>　　超聲波傳感器的基本特性包括指向特性和頻率特性，在這個章節(jié)里以SZW-S40-12M 發(fā)射型超聲波傳感器為例加以說明。</p><p><b>　　指向特性</b></p><p>　　實際上超聲波傳感器的壓電晶片形狀是一個小圓片，可以類似的把表面

43、上的每個點都看成一個振蕩源，這樣就可以輻射出一個整個半圓的波形，這些指波并沒有指向性。但是在離開超聲波空間的某一點的聲壓是這些子波所迭加的結果，這個就是所謂的衍射，衍射的波形就有指向性。</p><p>　　二．傳感器的頻率特性</p><p>　　圖 2.2所示就是超聲波傳感器的頻率特性曲線。從圖中可以看出f0＝40KHz為超聲波發(fā)射傳感器的中心頻率，在f0處超聲波能產生最強的超聲波機械

44、波，這也就是說在f0處傳感器產生的超聲波的聲壓能量等級是最高的。而在f0處兩側的聲壓能量等級就會成指數(shù)衰減。所以，用來激勵超聲波傳感器的交流電壓的頻率一定要非常接近中心頻率f0才能有效的產生機械波。</p><p>　　圖 2.2超聲波發(fā)射傳感器的頻率特性曲線</p><p>　　同樣，超聲接收傳感器的頻率特性和超聲波發(fā)射傳感器的頻率特性也是類似的。曲線在f0處也是最高的,所以是說能輸出的

45、電信號的幅度也是最大的，即頻率在 f0處的接收靈敏度是最高的。因此，超聲波接收傳感器同樣也具有很好的頻率選擇的特性。要注意的是超聲波傳感器的特性曲線還和輸出端的外接電阻也有很大的關系，假如電阻很小的話，頻率特性就會使光滑而且較寬的帶寬，與此同時靈敏度也會隨之降低，而且最大靈敏度也會向稍低的頻率移動。假如電阻很大的話，頻率特性就是尖銳共振的，而且在這個共振頻率上的靈敏度也會變得很高。因此，超聲波傳感器應該和輸入阻抗較高的前置放大器一起使用

46、才能達到有較高接收靈敏度的效果。</p><p>　　2.2超聲波測距原理及實現(xiàn)方式</p><p>　　以超聲波測距原理為分類依據則可分為兩類，一類是共振式，另一類就是脈沖反射式。本文中運用到的方式就是第二種方式。這種方式就是利用超聲波的反射特性來實現(xiàn)的。超聲波的測距原理是通過超聲波發(fā)射器向某一個方向不斷的發(fā)射出超聲波，在發(fā)出超聲波的時候就開始計時，此時超聲波在空氣中傳播。當遇到障礙物時

47、，由于其反射特性會反射會大部分超聲波，在接收器接收到反射波的時候就會立即停止計時，得到一個時間t。在常溫的環(huán)境下，超聲波的傳播速度和普通聲音是一樣的，在空氣中的速度也是340m/s，根據剛才得帶的時間t，就可以利用公式計算出超聲波發(fā)射點和障礙物之間的距離S，即：</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p>　　其中，t0就是超聲波在發(fā)射點和障礙物之

48、間的單程傳播時間。</p><p>　　很容易可以看出它的主要組成部分有： </p><p>　　(1) 供應電能的脈沖發(fā)生器；</p><p>　　(2) 使接收和發(fā)射工作在不同時間的轉換開關；</p><p>　　(3) 轉換電能為聲波能，且能將聲波能發(fā)射到空氣中的發(fā)射傳感器；</p><p>　　(4) 接收反射

49、波能和轉換波能成為電能信號的接收傳感器；</p><p>　　(5) 接收放大器，能使微弱的反射波可以放大到一定程度，并使反射波去激發(fā)記錄設備；</p><p>　　(6) 記錄與控制設備</p><p>　　在超聲波的測量系統(tǒng)中，如果頻率取得過低，外界的雜音對系統(tǒng)的干擾就會較多；如果頻率取得過高，那么在傳播的過程中衰減就會較大。所以在用超聲波測量時，通常會使用頻率

50、為40KHz 的超聲波。目前能用超聲波測量的距離一般在幾米到幾十米之間，是一種非常適合室內測量的方法。</p><p>　　通常我們在距離測量系統(tǒng)中常用到的頻率范圍是25KHz～300KHz的脈沖波，接收和發(fā)射的傳感器有時會兩個分開，有時就會共用一個傳感器。發(fā)射電路一般都是由功放和震蕩兩部分組成，對傳感器產生一個有一定脈沖寬度的高壓脈沖串，在由發(fā)射傳感器把電能轉換成超聲波能發(fā)射出去。放大器是接收電路的重要組成部分

51、，主要是用于對回波信號的放大，以方便記錄與處理。同時接收放大器要有足夠寬的頻帶，以便能是它能接收到有一定頻帶寬度的脈沖信號。收發(fā)隔離則能使接收裝置避開信號強大的發(fā)射信號。記錄和控制部分時用來啟動和關閉發(fā)射電路的，并且記錄下接收和發(fā)射的瞬時，同時通過對記錄時間的處理轉換成距離的形式并顯示在數(shù)碼管上。</p><p>　　2.3影響超聲波探測的主要因素</p><p>　　在圖2.3中，是倒車

52、雷達的模擬圖。它是利用一個超聲波傳感器來發(fā)射出超聲波，同時也是用這個傳感器來接收反射波的。通常使用的頻率為40KHZ的超聲波。根據上面說講述的測距原理，所計算出的距離是指傳感器到障礙物之間的距離，所以在實際中車尾的真正距離還是有一點偏差的。</p><p>　　圖2.3倒車雷達的模擬圖</p><p>　　傳感器可以檢查到的角度：傳感器發(fā)射的超聲波都有一定的角度范圍，圖2.4，圖2.5所示

53、為常用傳感器的大致的探測角度:</p><p>　　圖2.4探測角度垂直模擬圖</p><p>　　圖2.5探測角度水平模擬圖</p><p>　　以上錐形區(qū)域就是發(fā)射超聲波的有效區(qū)域，而是否能探測到有效區(qū)域內的障礙區(qū)還與以下幾點因素相關關(見圖2.6所示):</p><p>　　1） 從物理的反射原理方面:超聲波的反射規(guī)律和普通波形一樣，反

54、射角等于入射角，所以，反射波能否被接收傳感器接收到還與反射面的角度相關。</p><p>　　2） 反射面的大小不同，同樣也會影響到反射波的強度。</p><p>　　3） 障礙物還會吸收一部分超聲波，反射回去的波是其中一部分而已，而吸收的多少和反射多少，則又與障礙物的材質還有表面的粗糙程度相關。疏松、多孔的表面比較容易吸收聲波，這樣就會導致反射回來的波大大減弱，而不易被偵測到。</

55、p><p>　　4） 超聲波本身在空氣中傳輸時就會有一定程度的衰減，所以在同一個反射面，同樣的角度時，被測物德距離越遠，發(fā)射出去后的聲波就會衰減的越多，從而導致反射回來的波能就越少。就會很難被傳感器接收到。</p><p>　　5） 概括以上幾點，簡單說就是:角度、大小、距離和表面材質。這些因素都可以影響到探測結果，這些因素就決定著是否會探測到障礙物。</p><p>

56、　　圖2.6 超聲波探測障礙物的角度</p><p>　　根據以上原理可知，在以下環(huán)境中，容易造成無法探測及探測結果不理想的情況！</p><p>　　1）草地行車或崎嶇不平的路面。</p><p>　　2）傳感器表面附著有異物。</p><p>　　3）鐵絲網，繩索類等細小物體。</p><p>　　4）障礙物為銳

57、角反射體，即錐狀物體時。</p><p>　　5）同頻率的超聲波雜音外加金屬聲，高壓氣體的排放聲，汽車喇叭對著傳感器鳴叫時。</p><p>　　6）棉質或者表面容易吸收聲波的物質。</p><p>　　第3章 單片機超聲波測距系統(tǒng)的構想</p><p>　　3.1超聲波測距的整體方案</p><p>　　系統(tǒng)的整體設

58、計以及對器件的選擇也是在這個方案的基礎上進行的，系統(tǒng)的結構如下圖 3.1 中所示。</p><p>　　圖 3.1 超聲波測距硬件連接結構圖</p><p>　　現(xiàn)在電子市場上常見的超聲波傳感器是接收和發(fā)射分體的，一般固有頻率是40KHz。如果想要還要高頻的超聲波傳感器就需要專業(yè)的生產廠商去訂做了。由于條件有限，我現(xiàn)在就選擇用的傳感器的固有頻率是40KHz的，有一個發(fā)射傳感器SZW-S40

59、-12M和一個接收傳感器SZW-R40-10P，它們的特性參數(shù)就如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 超聲波接收發(fā)射傳感器參數(shù)</p><p>　　發(fā)射電路經常會采用調諧式與非調諧式。在調諧式的電路中會有一個調諧線圈（有時會裝在傳感器內），其諧振頻率是由調諧電路的電容和電感所決定的，發(fā)射出去的超聲波脈沖的頻帶會較窄。相反在非調諧式電路中就沒有這個調諧線圈，發(fā)射出去的超聲波的頻率就

60、主要由壓電陶瓷晶片的固有參數(shù)所決定的，其頻帶會較寬。為了能將一定振幅和一定頻率的交流電壓加在發(fā)射探頭的兩端，從而能使傳感器產生振動發(fā)出超聲波。</p><p>　　所以電路頻率的選擇就是非常重要的。在選擇時就應該滿足發(fā)射探頭的頻率為40KHz，這樣才能使其在諧振頻率的狀態(tài)下工作，達到理想的結果。發(fā)射觸發(fā)電壓從理論上說是電壓越高越好，那是因為對相同的一個傳感器來說，其發(fā)射電壓越高的話，它所發(fā)射出去的超聲波的能量就越

61、高，功率也會越大。這樣接收到的回波的能量就越大，容易對回波進行數(shù)據上的處理，這樣就降低了接收電路的設計要求。但是，實際上每個發(fā)射傳感器的工作電壓都是由其極限值的，就是當工作電壓超過一定的電壓時，就會對傳感器造成不可修復的損傷。所以說我們對其加載的觸發(fā)電壓不能超過這個極限值。與此同時，發(fā)射電路中的阻尼電阻是決定電路阻尼情況的。同上我們會采用通過改變阻尼電阻去改變超聲波的發(fā)射強度。電阻很大的時候，阻尼就小，發(fā)射的強度就會很大，儀器的精度較低

62、實用與探測厚度較大的，對精度不高的物體。相反，電阻小的時候，電阻阻尼就大，發(fā)射出的強度就弱，對精度要求較高的，對探測物表面缺陷要求高的應當采用。</p><p>　　3.2系統(tǒng)的主要參數(shù)</p><p>　　系統(tǒng)的主要參數(shù)包括傳感器的指向角、脈沖寬度、工作頻率、聲速、測量盲區(qū)等，在下面將會做簡單的介紹。</p><p>　　3.2.1 傳感器的指向角</p&g

63、t;<p>　　傳感器的指向角就是指聲束半功率點之間的夾角，這是影響測距效果的一個非常重要的技術參數(shù)，它將會直接影響測量的分辨率。對于圓形傳感器來講，它的面積大小，工作波長λ還有傳感器的半徑 r 相關。</p><p>　　由公式 (3-1)</p><p>　　當選擇 f0=40KHz 時，λ＝C/f0=8.5mm。當f0選定后，傳感器的指向角θ就近

64、似的看成與傳感器的半徑成反比。指向角θ越小時，空間分辨率就越高，就要求傳感器半徑r要越大。由于目前電子市場上的壓電式傳感片的規(guī)格有限，為了系統(tǒng)降低成本，同時在不降低空間分辨率的前提條件下，選擇國產壓電傳感器片，其最大半徑為r=6.3mm，所以 。</p><p><b>　　3.2.2聲速</b></p><p>　　聲速的精確程度決定了測距系統(tǒng)的測量精

65、度。在傳播介質中聲波的傳播速度會隨著雜質含量，介質壓力，和溫度的變化而變化。聲速隨著溫度的改變而改變的公式為</p><p><b>　　(3-2) </b></p><p>　　其中，T 是溫度。由于該測距系統(tǒng)用于常溫的測量，而且量程也不大，溫度就可以看作為定值。在常溫的環(huán)境下，聲音在空氣中的速度可根據以上公式計算出為大約為 340 mm/ms。</p>

66、<p>　　3.2.3 測距儀的工作頻率</p><p>　　由文獻[5]得知，超聲波在空氣中的衰減系數(shù)為。所以，超聲波在空氣中的衰減對頻率是很敏感的，所以要求合理的選擇超聲波頻率，通常我們一般選擇頻率為40KHz 左右。頻率太高的超聲波是無法在空氣中傳播開去的。所以說傳感器的工作頻率是整個測距系統(tǒng)的主要參數(shù)，它會直接影響超聲波的擴散以及吸收損失，背景噪聲，障礙物的反射損失，并且還會直接決定了傳感器

67、的尺寸。</p><p>　　對工作頻率的確定主要是基于以下這幾點的考慮：</p><p>　　(1) 假如對測距能力的要求很大，那么聲波傳播損失就會相對增加，又由于介質對聲波的吸收和聲波工作頻率的平方是成正比的，為了減少聲波在傳播過程中的損失，就必須去降低工作頻率。</p><p>　　(2) 從傳感器的設計角度來看，工作的頻率越低，那么傳感器尺寸就要越大，導致制

68、造和安裝就會越困難。</p><p>　　（3）假如其工作頻率越高，對于同一尺寸的換能器來說，那么傳感器的方向性就會越尖銳，測量障礙物的復雜表面就會越準，并且尺寸分辨率高，波長短，細微的就容易辨識清楚，所以從測量復雜的障礙物表面以及測量精度來看，傳感器的工作頻率就要求提高了。</p><p>　　綜合上上面的論述，由于本測距儀的最大量程并不大，所以選擇測距儀的工作頻率在 40KHz。這樣傳

69、感器方向性較為尖銳，而且容易避開噪聲，還提高了信噪比；雖然在傳播損失方面相對低頻的會有所增加，但這不會給發(fā)射和接收帶來很大的困難。</p><p>　　3.2.4發(fā)射脈沖寬度</p><p>　　發(fā)射脈沖的寬度決定了倒車雷達的測量盲區(qū)，同時也會影響測量的精度，也會和信號的發(fā)射能量有關。根據查閱的資料顯示，較小發(fā)射的脈沖寬度可以減少測量盲區(qū)，提高測量的精度，同時也可以相應的減少發(fā)射脈沖的能量

70、。但是會對接收的回波不利。但是根據實際經驗，較寬的脈沖寬度會直接增加測量盲區(qū)，對接收回波的電路也會造成很大的困難。</p><p><b>　　3.2.5測量盲區(qū)</b></p><p>　　在傳感器脈沖反射的方式下工作是，電壓很高是發(fā)射的電脈沖在觸發(fā)傳感器的同時也會部分進入接收。此時，放大器的放大倍數(shù)在短時間內會降低，這種現(xiàn)象被稱為阻塞。不同的儀器的阻塞程度是不同的

71、。根據在阻塞區(qū)內的缺陷回波對缺陷進行評價的時候就會使結果偏低，有時就會發(fā)現(xiàn)不了障礙物。由于發(fā)射出的聲脈沖本身就有一定的脈沖寬度，再加上放大器的阻塞問題，在接近要發(fā)射脈沖的一段時間內，要發(fā)現(xiàn)的障礙物往往是發(fā)現(xiàn)不了的，就這段時間被稱為盲區(qū)，下面將會做具體的分析：</p><p>　　在發(fā)射超聲波的時候，雖然發(fā)射信號只是維持一個很短的時間，但是在停止發(fā)射信號后，傳感器會存在余振，這個余振是由于接卸波德慣性所造成 。所以

72、，在一個很短的時間內，加在放大器輸入端的接收信號幅值會有一定幅值的高度，有時可以達到限幅電平 ；從另一方面來說，接收傳感器接收到的反射信號卻比發(fā)射出去的信號要小，達不到限幅電路中的限幅電平。在反射面離傳感器越來越遠的時候，發(fā)射和接收的信號的相隔時間就會越來越長，當然其接收的幅值也會越來越小。由于在超聲波檢測系統(tǒng)中，超聲波在傳播中的衰減往往要比停留在傳感器的余振要快得多，為了達到一定的信噪比，回波一定要達到一定的閥值，這個閥值就是可以使放

73、大電路能接收到有效的輸入信號。</p><p>　　第4章 倒車雷達系統(tǒng)的硬件電路介紹</p><p>　　4.1.單片機 AT89C51介紹</p><p>　　AT89C51單片機是一個低電壓，高性能的8位單片機，器件采用了ATMEL公司的非易失性，高密度的存儲技術生產，可以兼容MCS-51的指令系統(tǒng)，單片機內置了通用型Flash存儲單元和八位中央處理

74、器，為功能強大的AT89C51單片機提供了具有很高性價比的解決方案。</p><p>　　AT89C51是一個高性能低能耗的單片機，它有32個外部雙向輸出輸入接口，40個引腳，兩個十六位的可編程定時計數(shù)器，兩個外部中斷口還有兩個串行通信數(shù)據接口，AT89C51可以在線編程，同時也可以按照常規(guī)的編程方法進行編程。它將通用的Flash存儲器和微型處理器相結合，其內置的可反復擦拭讀寫的Flash存儲器可以非常有效的降低

75、系統(tǒng)開發(fā)成本。</p><p>　　AT89C51單片機的主要特性如下：</p><p>　?。?）可與MCS-51 兼容 </p><p>　?。?）數(shù)據保留時間：10年 </p><p>　?。?）壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　?。?）4K字節(jié)可編程閃爍存儲器</p><p>

76、　?。?）全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　?。?）128*8位內部RAM</p><p>　?。?）對三級程序存儲器的鎖定</p><p>　?。?）32位可編程輸入輸出線</p><p><b>　　（9）5個中斷源 </b></p><p>　?。?0）兩個16位定時器/計數(shù)器

77、</p><p>　?。?1）可編的程串行通道</p><p>　?。?2）低能耗的閑置和掉電模式</p><p>　?。?3）片內自帶振蕩器和時鐘電路</p><p>　　輸入輸出端口的編程是根據應用電路的功能和具體的要求對寄存器進行編程。其編程步驟如下：</p><p>　　根據設計的要求來選擇需要使用的輸入輸出端

78、口，再用偽指令來定義其相應的寄存器；</p><p>　　初始化端口的輸出寄存器，應該要注意的是在輸出時的剛開始階段避免不確定狀態(tài)的出現(xiàn)。</p><p>　　根據外接電路確定 I/O 端口的方向，并且初始化端口數(shù)據方向寄存器。但是對于輸入端口的初始化可以不作考慮，因為 I/O 的復位初始值就是為輸入的。</p><p>　　假如用作輸入的 I/O 端口管腳需要上拉

79、，在通過管腳的上拉寄存器為其內部配置上上拉電阻。</p><p>　　最后才可以編寫對 I/O 端口進行輸入輸出的程序，以達到整個系統(tǒng)的功能要求。    </p><p>　　圖4.1 AT89C51單片機芯片</p><p><b>　　4.1.1管腳安排</b></p><p>

80、;　　我根據系統(tǒng)的設計要求，把各接口的功能做如下安排：</p><p>　　P3.0: 產生并輸出一個40KHZ的脈沖信號。（用于前方測距電路）</p><p>　　INT1: 產生中斷請求，外接前方測距電路。</p><p>　　P2.0: 用于顯示電路輸出，外接顯示器。</p><p>　　P2.1: 用于顯示電路輸出，外接顯示器。<

81、;/p><p>　　P2.2: 用于顯示電路輸出，外接顯示器。</p><p>　　P2.3: 用于顯示電路輸出，外接顯示器。</p><p>　　P2.4: 用于顯示電路輸出，外接顯示器。</p><p>　　P2.5: 用于顯示電路輸出，外接顯示器。</p><p>　　P2.6: 用于顯示電路輸出，外接顯示器。<

82、;/p><p>　　P2.7: 用于顯示電路輸出，外接顯示器。</p><p>　　P1.2: 外接報警蜂鳴電路</p><p>　　X1：接外部晶振。在單片機的內部，這個端口是一反相放大器的輸入端，這個反相放大器就是構成片內的振蕩器。當系統(tǒng)采用的是外部振蕩器時，這個引腳就應該接地。</p><p>　　X2：也是接外部晶振。在單片機內是接到振蕩

83、器的反相放大器的輸出端，還有內部時鐘發(fā)生器的輸入端口。當系統(tǒng)采用的是外部振蕩器時，那么該引腳就應該接外部振蕩信號的輸入端口。</p><p>　　RST：AT89C51 的復位信號輸入引腳，此引腳的工作點位為高電位，當要對芯片復位時，那么只要簡單的將這個管腳的點位提高到高點位就可以實現(xiàn)，AT89C51 就馬上能完成系統(tǒng)的復位動作。</p><p><b>　　4.2電源的設計&l

84、t;/b></p><p>　　圖4.3是我設計的供電電源原理圖。該電源是從18號19號管腳處接入12伏的汽車電源。經過芯片LM7805的處理后從3號端口輸出一個5伏的電源。這個電源就是供給整個系統(tǒng)的工作電流。</p><p><b>　　圖4.3電源原理圖</b></p><p>　　4.3發(fā)射和接收電路</p><

85、p>　　圖4.4發(fā)射電路原理圖</p><p>　　上圖4.4所示為系統(tǒng)中運用到得電路發(fā)射圖。</p><p>　　發(fā)射電路是由脈沖產生電路和脈沖發(fā)射電路所組成。脈沖發(fā)射電路是由單片機的P1.1端口來控制的。這個電路的主要功能是產生一個40KHz的脈沖電壓。當脈沖電壓導通三極管后，傳感器兩端就會得到一個40KHz的脈沖電壓。這個電業(yè)可以激勵傳感器把電能轉換為聲能，以超聲波的形式發(fā)射出

86、去。其流程圖如下圖4.5所示。</p><p><b>　　脈沖電壓</b></p><p><b>　　發(fā)出超聲波</b></p><p>　　圖4.5發(fā)射電路流程圖</p><p>　　圖4.6接收與放大電路原理圖</p><p>　　接收與放大電路如上圖4.6所示，當

87、發(fā)射電路從傳感器Y1處發(fā)射出一個超聲波信號時。超聲波遇到障礙物，反射回來的波形會被傳感器Y2接收到。此時Y2所接收到得信號強度會較弱，很難被下面的音頻解碼電路識別與處理。所以在這個信號經過放大器U1A的時候會被一級放大，再經過U1B的時候回被兩級放大。在兩級放大后就會得到一個信號強度比較適中的信號。此時的信號將會傳到音頻解碼電路中進行處理。</p><p><b>　　4.4顯示電路</b>

88、</p><p>　　顯示器是電路系統(tǒng)中經常用到的器件。它可以直觀的顯示出系統(tǒng)的工作狀態(tài)和一些系統(tǒng)參數(shù)。顯示器的類別有很多，大家一般聽到顯示器就是我們平時電腦上的硬件，液晶屏。這個是比較復雜的顯示器，分辨率較高。顯示器的尺寸也有大小，小到我們的手機，大到我們的電視機，這些都是液晶顯示屏。還有一種顯示器是罪簡單的數(shù)碼顯示管，我們常見到的有平時在用的簡單計算器，這種屏幕可以顯示數(shù)字和字母。由于系統(tǒng)的設計要求只是要顯示

89、厘米到米之間的數(shù)據，并且最遠的顯示距離為3米。所以我只要選擇三個數(shù)碼管就能達到設計的要求。</p><p>　　在單片機的應用中數(shù)碼管顯示器的工作狀態(tài)有兩種，一種是靜態(tài)的工作狀態(tài)，還有一種就是動態(tài)的工作狀態(tài)。所謂靜態(tài)的工作狀態(tài)，顧名思義就是顯示一個固定的數(shù)值，固定的字符。通過微機給各個管腳供電來顯示出要求的畫面。但是很麻煩的是，當你想改變它的顯示方式時，你就又要去改變供電管腳來拼出所要表達的另一種畫面。這種工作方

90、式只會應用到我們平時基本上不會去改變的地方，比如說指示牌，夜間提醒標識等。應用有很大的局限性。而動態(tài)顯示的工作方式就不一樣了，這種方法是采用給需要供電的LED管腳連續(xù)的提供脈沖電壓使之處于工作狀態(tài)，即采用分時的方法。這種方法是輪流的控制各個管腳的COM端。我的這個系統(tǒng)顯示要求是根據障礙物的距離變化不斷的改變顯示數(shù)字，所以說我采用動態(tài)顯示的方式。下圖4.7為顯示電路原理圖</p><p>　　圖4.7顯示電路原理圖

91、</p><p><b>　　4.5音頻解碼電路</b></p><p>　　本論文中用到的音頻解碼芯片是LM567。該芯片是美國國家半導體公司生產的一系列集成鎖相環(huán)路中的一種。它的設計非常簡潔精巧，并且具有良好的中心頻率穩(wěn)定性和良好的抑制噪音的能力。價格也較為便宜廉價，所以被應用在很多的音頻譯碼電路中。</p><p>　　這個芯片的鎖相環(huán)其

92、實就是一個閉環(huán)的負反饋相位控制系統(tǒng)，它有三個基本部件組成。其中包括了低通濾波器，相位檢波器還有就是壓控振蕩器。</p><p><b>　　Ud(t)uc</b></p><p><b>　　Ui(t)+</b></p><p><b>　　+</b></p><p>&l

93、t;b>　　_</b></p><p>　　圖4.8鎖相環(huán)的工作原理圖</p><p>　　4.5.1芯片LM567的介紹</p><p>　　圖4.9LM567芯片</p><p>　　工作原理：芯片的5號和6號腳接的是定時電阻和電容。這個決定了鎖相環(huán)內部的壓控振蕩器中心頻率。2號管腳接地，在之間接一個電容C2。2號管腳外

94、接的電容C2是對鎖相環(huán)捕捉的帶寬Bw是有一定影響的。1號腳接地，之間接一電容C1，是正交相位檢波器所輸出的濾波，它的電容值和2號管腳的C2相比要大很多，至少應該是C2的兩倍大小。3號管腳是信號的輸入端，輸入的信號的幅度要求應該大于25mV，其最適合的值為200mV左右。當LM567輸入的信號的頻率和內部的振蕩中心頻率出不多時，那么芯片的邏輯輸出端，即8號管腳將會從高電平跳為低電平，從而輸出一個反向的脈沖。8號管腳不但可以用來選頻，還可以

95、用來形成反向脈沖。改變這邊電阻Rp值的大小可以改變選頻的頻率。因為8號管腳是集電極開路時輸出，所以在實際應用中，芯片的8號管腳上就要接一個上拉電阻到正極VCC處。</p><p>　　4.5.2芯片LM567的使用注意要點</p><p>　　首先要適當而精確的設定該芯片的帶寬和工作頻率。2號腳可以改變需要處理的帶寬，其外接的電容值越小，那么帶寬就會越大，相反就會越小。但是我們在實際的操作

96、中不能一味的減少電容值來加大帶寬的寬度，因為那樣會影響到芯片的抗干擾能力，有的時候還有可能會造成錯誤的觸發(fā)，這樣就會嚴重影響了該芯片的可靠性。還有在使用的時候一定要防止5號管腳的外接電路的短路和斷路現(xiàn)象。否則無論如何的數(shù)值輸入，8號管腳的輸出電平都將會是低電平。這樣就不能實現(xiàn)報警功能了。</p><p>　　其次要保證芯片LM567的振蕩頻率穩(wěn)定，那么要使它的工作電壓也要保持穩(wěn)定。應該盡量控制通頻帶的中心頻率與振

97、蕩的中心頻率相同，這樣可以提高芯片的可靠性和電路的靈敏度。</p><p>　　最后要避免輸出端在接通的瞬間出現(xiàn)錯誤的動作。因為在接通電源的時候，8號管腳的電平在低位，所以就要加入一個延時電路。</p><p><b>　　4.6蜂鳴報警電路</b></p><p>　　蜂鳴報警電路由兩個電阻，一個放大器和一個喇叭組成。電路圖中的電阻R16的阻

98、值是10K，R17的阻值為1K。電路信號由單片機的p1.5給出，當發(fā)射出去的超聲波被障礙物反射回后，并且被接收器接收到得時候，經過放大電路和音頻解碼電路的處理后。假如達到報警電路的報警需求那么單片機的端口就會向報警電路發(fā)出報警信號。這個報警信號經過簡單的放大后通過蜂鳴器來達到報警的目的。蜂鳴報警電路的原理圖如下圖4.10所示。</p><p>　　圖4.10 蜂鳴報警電路</p><p>

99、;　　第5章 系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　本片論文中的倒車雷達防撞預警系統(tǒng)是基于AT89C51單片機開發(fā)設計的，這塊單片機芯片和它的開發(fā)應用系統(tǒng)有很多優(yōu)點。首先它的編程語言簡潔，表達能力好，可以進行結構化的設計，生成的代碼質量高，可以直接控制外圍電路的硬件系統(tǒng)等諸多優(yōu)點。</p><p><b>　　一、信號控制</b></p><p>

100、　　在這整個系統(tǒng)的硬件中，已經完成了對接收電路，顯示電路，發(fā)射電路，門限檢測等電路的設計。而在軟件設計中，還要用軟件來實現(xiàn)增益控制信號，發(fā)射脈沖，門控，遠近控制，峰值采集等這些信號的時序和輸出。</p><p><b>　　二、數(shù)據存儲</b></p><p>　　為了準確的得到接收與發(fā)射信號的時間差，并且讀出計數(shù)器的計數(shù)值，還要把這個數(shù)值存儲在RAM內，并且在每次發(fā)

101、射超聲波的時候都要對計數(shù)器進行清零，從而不印象下一次的數(shù)據處理。</p><p><b>　　三、信號處理</b></p><p>　　在RAM中所存儲的數(shù)值不是可以用來直接輸出的距離數(shù)值，因為其間的數(shù)據轉換公式為：S=0.5*V*T在式中，T 是發(fā)射和接收信號之間的時間差，N為計數(shù)器的計數(shù)值。在這個處理部分中，包括對計數(shù)值和距離值的換算，對二進制和十進制的轉換計算。

102、</p><p><b>　　四、數(shù)據傳輸與顯示</b></p><p>　　數(shù)據經過軟件的處理后的到得距離，輸出是用三個數(shù)碼管來顯示的。由于系統(tǒng)用到的是單片機AT89C51并且還要考慮到整個系統(tǒng)的流程，系統(tǒng)的軟件部分都是由匯編語言編程來實現(xiàn)。由于需要計算的距離值和顯示是在子程序中完成實現(xiàn)的，所以要在初始化發(fā)射子程序后就要進入到中斷響應的等待階段。在此階段以后，原始采

103、集到得數(shù)據會經換算子程序的處理，二進制和十進制的轉換程序后，同時會顯示在數(shù)碼管上。整個系統(tǒng)軟件功能的實現(xiàn)主要包括主程序，中斷子程序和顯示報警子程序等。</p><p><b>　　5.1主程序</b></p><p>　　主程序是程序的主體，系統(tǒng)的所有功能的實現(xiàn)都是在這個主程序的基礎上實現(xiàn)的，在實現(xiàn)的過程中主程序會不斷的調用子程序和中斷程序。程序開始的時候首先要完成各

104、種初始化，然后是一個重復的控制發(fā)射信號的過程，在這個過程中會連續(xù)調用發(fā)射子程序數(shù)次，而且在每次發(fā)射周期結束后都會判斷是否接收到回波。流程圖如圖5.1所示。</p><p>　　圖5.1 主程序流程圖</p><p>　　一、40kHz 脈沖的產生與超聲波發(fā)射 </p><p>　　在脈沖產生前需要先對定時/計數(shù)器進行初始化，在這里我選擇的是工作方式1定時器模式，所

105、以TMOD應該設定為01H。接著用STEB TR0指令去開啟T0，在開啟T0后的同時開始發(fā)射超聲波脈沖。</p><p>　　本系統(tǒng)中所用到的超聲波傳感器是壓電式陶瓷傳感器，其工作電壓頻率為40kHz的脈沖信號，這個信號是由單片機執(zhí)行下面程序而產生的。 </p><p>　　PUZEL： MOV 14H, #12H ；超聲波發(fā)射時間持續(xù)200ms </p><p>

106、;　　HERE： CPL P1.0 ； </p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJZN 14H，HERE</p><p>

107、<b>　　RET </b></p><p>　　測距電路的輸入端與單片機P1.0端口連接，當執(zhí)行以上的程序之后，在P1.0端口就能輸出一個頻率為40kHz的脈沖信號，經過三極管的放大后，放大后的脈沖驅動傳感器產生超聲波，持續(xù)發(fā)射時間為200ms。</p><p>　　二、 超聲波的接收與處理 </p><p>　　超聲波的接受是由外部中斷口

108、INT0是否有中斷脈沖產生來判斷的。定時子程序轉回來的時候，要對中斷進行初始化。選定的是INT0口，工作方式為脈沖方式。</p><p>　　STEB EA ； 中斷總允許</p><p>　　STEB EX0 ； INT0中斷允許</p><p>　　STEB PX0 ； 設置INT0為高優(yōu)先級中斷</p><p>　　

109、STEB IT0 ； 設置INT0為脈沖方式</p><p>　　HERE：JMP $ ；等待中斷</p><p>　　接收傳感器采用與發(fā)射傳感器配對的UCM40R，將超聲波調制脈沖轉變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?，經運算放大器U1A和U1B兩極放大后加至U2。U2是帶有鎖向環(huán)的音頻譯碼集成模塊LM567，它的內部壓控振蕩器的中心頻率為f0=1/1.1R8C3，電容C4決定了芯片的鎖定帶寬?？?/p>

110、變電阻R8在發(fā)射的載頻上，那么當LM567輸入信號大于25mV時，輸出端8號腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，依此作為中斷請求信號，送至單片機進行處理。 </p><p>　　前方測距電路的輸出端接到單片機的INT0端口處，其中斷優(yōu)先級為最高，另外左、右測距電路的輸出是通過與門IC3A接至單片機的INT1端口，與此同時單片機的P1.3和P1.4端口接到IC3A的輸入端，其中斷源的辨別是通過程序查詢來完成的，其中斷優(yōu)先級是先右