基于單片機(jī)的倒車防撞報警系統(tǒng)的設(shè)計

1、 南京工程學(xué)院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目：基于單片機(jī)的倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué)院：自動化學(xué)院 班級：T101 年級專業(yè)：數(shù)控技術(shù) 學(xué)生姓名：蔡金利 學(xué)號：018810400017 指導(dǎo)老師：宋麗蓉 起止日期：2014.3.4至2014.4.311目錄1緒論12系統(tǒng)組成及工作原理22.1超聲波測距原理32.2測速原理42.3報警器工作原理43系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計53.1系統(tǒng)總體電路構(gòu)成53.2AT89C2051單片機(jī)的性能及特點73.3超聲波傳感器83.4超聲波諧振頻率發(fā)生與調(diào)理電路設(shè)計93.5超聲波回波接收與處理電路設(shè)計93.6顯示電路和報警電路設(shè)計104系統(tǒng)軟件的設(shè)計114.1主程序設(shè)計114

2、.2T0 中斷服務(wù)程序設(shè)計124.3外部中斷0程序設(shè)計134.4超聲波測距子程序設(shè)計144.5顯示程序設(shè)計154.6報警程序設(shè)計165結(jié)論與展望185.1結(jié)論185.2展望18參考文獻(xiàn)20致謝211 緒論隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國汽車的擁有量在大幅增加，造成道路擁堵，交通事故頻發(fā)，給人們的生命和財產(chǎn)安全帶來了巨大的損失。安全駕駛成為大家關(guān)注的焦點，其中汽車防撞系統(tǒng)(Collision Avoidance Sys-tem CAS)的設(shè)計和需求顯得非常重要和迫切。針對這種情況，設(shè)計一種響應(yīng)快、可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的汽車防撞報警系統(tǒng)勢在必行。所謂的汽車倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)即是俗稱的倒車?yán)走_(dá)，是汽車泊車輔

3、助裝置。在汽車倒車時，倒車?yán)走_(dá)采用超聲波測距原理探測汽車尾部離障礙物的距離，當(dāng)汽車尾部離障礙物的距離達(dá)到探測范圍時，倒車?yán)走_(dá)通過數(shù)碼管實時動態(tài)顯示距離。當(dāng)汽車尾部離障礙物的距離達(dá)到設(shè)定的安全警告值時，倒車?yán)走_(dá)發(fā)出報警聲，以警示駕駛員，輔助駕駛員安全倒車，為駕駛員的倒車安全提供保證和方便。因此有市場需求的產(chǎn)品，必然會帶動產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計，現(xiàn)在市場上的的倒車?yán)走_(dá)種類較多。幾乎道路上的所有的中高檔小轎車都配置有各種倒車?yán)走_(dá)。需求的提高必然會迫使產(chǎn)品的技術(shù)不斷更新。本文主要設(shè)計是一種新型的基于單片機(jī)控制的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用通用型單片機(jī)作為控制電路，方便系統(tǒng)功能擴(kuò)展。系統(tǒng)電路主要采用集成器件構(gòu)成，外

4、圍元件少，電路簡潔、調(diào)試方便、成本低，利于商品化生產(chǎn)。2 系統(tǒng)組成及工作原理本文設(shè)計的倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)是由四路收發(fā)一體封閉(防水) 型超聲波傳感器及其超聲波發(fā)射與回波接收電路、超聲波電信號放大電路、單片機(jī)控制電路、LED 數(shù)碼管顯示電路和蜂鳴器聲音報警電路組成。系統(tǒng)組成框圖如圖2-1所示?；夭ㄐ盘栔袛嗌暾埿盘柺瞻l(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警電路超聲波放大與整形電路通道選擇激勵脈沖圖2-1 倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)組成框圖當(dāng)汽車倒車時由倒車換擋裝置自動接通系統(tǒng)電源，系統(tǒng)上電復(fù)位，進(jìn)入工作狀態(tài)。單片機(jī)編程產(chǎn)生一串40 kHz的矩形脈沖電壓，經(jīng)四

5、選一模擬開關(guān)加到超聲波發(fā)射與回波接收電路，經(jīng)放大驅(qū)動超聲波傳感器發(fā)射出超聲波，同時單片機(jī)開始計時。發(fā)射出的超聲波碰到障礙物后形成反射波，部分反射波返回作用于超聲波傳感器，經(jīng)超聲波傳感器的聲/電轉(zhuǎn)換，變成微弱的電信號，該微弱的電信號經(jīng)放大、整形產(chǎn)生負(fù)跳變電壓，向單片機(jī)發(fā)出中斷申請。單片機(jī)收到中斷申請的信號后，立即響應(yīng)中斷，執(zhí)行外部中斷服務(wù)程序，停止計時，得到超聲波發(fā)送和返回的時間T，計算出發(fā)射點離障礙物的距離S ，即： S = ( C ·T) / 2 。C 是超聲波在空氣中的傳播速度，在常溫25 時，C 約為346 m/s。若發(fā)射出的超聲波在測距范圍內(nèi)未遇到障礙物，直到單片機(jī)定時中斷產(chǎn)

6、生，執(zhí)行定時中斷服務(wù)程序，選擇下一路，依次按后左路、后左中路、后右中路、后右路的順序繼續(xù)發(fā)射和接收超聲波，并經(jīng)過計算處理。四路探測處理完畢，選擇四路中測出的最小距離值通過LED數(shù)碼管顯示出來。當(dāng)最小距離值小于預(yù)先設(shè)定的報警距離時，單片機(jī)接通蜂鳴器的電源，蜂鳴器發(fā)出報警聲。若四路探測無回波中斷申請，則顯示“ . ”，表明在安全距離內(nèi)沒有障礙物，再繼續(xù)下一輪循環(huán)探測處理1。2.1 超聲波測距原理超聲波測距原理有兩種方式：共振式和脈沖反射式。因為共振式的應(yīng)用要求復(fù)雜，因此使用脈沖反射式，而本系統(tǒng)選用的是壓電式超聲波傳感器。其超聲波測距原理如圖2-2所示。圖2-2 超聲波測距原理圖圖2-2中被測距離為

7、H，兩探頭中心距離的一半用M表示，超聲波單程所走過的距離用L表示，由圖中關(guān)系可得：H=Lcos (2-1)=arctan(M/H) (2-2)將式(2-2)代入式(2-1)可得：H=Lcosarctan(M/H) (2-3)在整個傳播過程中，超聲波所走過的距離為：2L=vt (2-4)式中：v為超聲波的傳播速度；t為傳播時間，即為超聲波從發(fā)射到接收的時間。將式(2-4)代入式(2-3)可得：H=12vtcosarctan(M/H) (2-5)當(dāng)被測距離H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于M時，cosarc tan(M/H)=1，于是式(2-5)變?yōu)椋篐=12vt (2-6)由此可見，要想測得距離H，只要測得超聲波的傳播

8、時間即可2,3。2.2 測速原理汽車車速的測量是通過霍爾集成傳感器來實現(xiàn)的。將裝有永久磁鐵的轉(zhuǎn)盤的輸入軸與車輪的轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動，此時，轉(zhuǎn)盤上的永久磁鐵會經(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磁信號，如果轉(zhuǎn)盤不停轉(zhuǎn)動，霍爾集成傳感器便會輸出轉(zhuǎn)速信號。可以說，對汽車車速的測量實質(zhì)上是對轉(zhuǎn)速信號的頻率的測量4。2.3 報警器工作原理報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間差，以及它在空氣中傳播的速度來計算汽車尾部與障礙物的距離。系統(tǒng)軟件主程序完成系統(tǒng)的初始化、控制超聲波的發(fā)射與接

9、收，以及處理后產(chǎn)生BCD碼和相應(yīng)頻率的脈沖信號，以驅(qū)動后續(xù)電路，實現(xiàn)整個裝置的功能。溫度補償電路是用來補償因為環(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距誤差，從而保證測距精度。顯示采用動態(tài)掃描方式，小數(shù)點為固定的一直點亮顯示，數(shù)碼顯示的單位是m，范圍為0.19.9m，顯示精度為0.1m。報警器工作原理示意圖如圖2-3所示5。障礙物超聲波接收電路信號放大電路直流控制電路數(shù)字顯示電路超聲波發(fā)射電路電源電路ECU報警電路超聲波發(fā)生電路距離選擇電路圖2-3 報警器工作原理示意圖3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計3.1 系統(tǒng)總體電路構(gòu)成系統(tǒng)由主控單片機(jī)、超聲波發(fā)射電路、接收電路、測速電路、報警電路、

10、LED顯示電路組成，電路原理框圖如圖3-1所示。圖3-1電路原理框圖超聲波發(fā)射電路由CC7555時基電路和超聲波發(fā)射探頭組成。單片機(jī)AT89C2051的P1.7引腳控制CC7555時基電路產(chǎn)生40KHz的頻率信號給超聲波發(fā)生器，由超聲波探頭發(fā)射的超聲波射向障礙物。利用超聲波測距具有以下特點：測量靈敏度高、穿透力強、測量速度快、測量角度大，可對較大范圍內(nèi)的物體進(jìn)行檢測1, 6。超聲波接收電路由超聲波接收探頭、放大器和整形器組成。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，再由放大器、整形器放大和整形后送入到單片機(jī)AT89C2051的P3.2引腳。放大器宜選用有足夠增益和較低噪聲的寬帶放

11、大器，以保持脈沖信號尤其是信號前沿不發(fā)生畸變，以提高測距的精度7。測速電路由傳感器、脈沖放大器、整形器、CC7555時基信號電路、選通門組成。霍爾集成傳感器將車輪轉(zhuǎn)速信號變成脈沖信號輸出，經(jīng)放大、整形電路后送入選通門，由CC7555時基電路產(chǎn)生的單位時基信號控制選通門的開與閉，以控制轉(zhuǎn)速信號在單位時間內(nèi)通過選通門，送入單片機(jī)AT89C2051的P3.5引腳，控制T1計數(shù)器計數(shù)，實現(xiàn)了在單位時間內(nèi)的計數(shù)。報警電路由CC7555電路和揚聲器組成。AT89C2051的P1.6控制CC7555電路并根據(jù)測量結(jié)果，產(chǎn)生一定頻率的信號驅(qū)動揚聲器發(fā)出報警聲。在揚聲器發(fā)出報警聲時，時基電路CC7555處于暫穩(wěn)

12、態(tài)，此時電源向電容充電，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，使揚聲器停止發(fā)出報警聲，直到下一次測距結(jié)束產(chǎn)生新的報警聲。LED顯示電路由數(shù)碼管和驅(qū)動電路組成。用兩個數(shù)碼管顯示距離，數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示，由芯片MCS14495驅(qū)動顯示，P1.4、P1.5分別作為驅(qū)動芯片MCS14495的鎖存信號，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。圖3-2 AT89C2051外圍接口電路圖主控單片機(jī)AT89C2051主要是完成程序的執(zhí)行、數(shù)據(jù)的處理和對外部電路的實時控制。內(nèi)部定時器T0工作在定時方式，T0在超聲波發(fā)射時開

13、始計數(shù)，當(dāng)P3.2引腳收到回波后，停止計數(shù)，T0所計時間即為超聲波往返傳輸時間，單片機(jī)對該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可測出距離。內(nèi)部定時器T1工作在計數(shù)方式，由P3.5引腳輸入的脈沖信號控制T1計數(shù)，由T1所計數(shù)值確定汽車的車速9。單片機(jī)根據(jù)所測距離和車速進(jìn)行比較，判斷是否驅(qū)動報警電路報警，如設(shè)定：當(dāng)車速小于等于30km/min時，安全距離應(yīng)大于等于1m；當(dāng)車速小于等于80km/min時，安全距離應(yīng)大于等于2m；當(dāng)車速大于80km/min時，安全距離應(yīng)大于等于5m等。主控單片機(jī)外圍接口電路圖如上圖3-2所示。3.2 AT89C2051單片機(jī)的性能及特點AT89C205是一種低功耗、高性能CMOS 8位微

14、控制器，具有2K的系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C205為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。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，兩個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。AT89C2051是一個低功耗、高性能的CMOS 8位微處理器，與MCS-51系列指令

15、集和引腳兼容，具有以下特點：128bytes內(nèi)部RAM，2kbytes EPROM，15根I/O線，2個16位定時/計數(shù)器，5個兩級中斷源，1個全雙工串行口，一個片內(nèi)精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器，低功耗的閑置和掉電模式。工作電壓范圍4.25V5.5V，工作頻率取12MH10。AT89C2051中的兩個16位定時/計數(shù)器寄存器T0和T1，作定時器時，可計數(shù)機(jī)器周期，計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12；作計數(shù)器時，可對外部輸入引腳P3.4/T0和P3.5/T1上出現(xiàn)從1至0的變化時增1，計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。T89C2051的引腳排列如圖3-3所示。其主要功能特性如表3-1所示。對管腳的說明如下：

16、(1)端口P1可以用作為8位雙向I/O引腳控制，P1.2至P1.7用于內(nèi)部提升電阻，P1.0及P1.1則需要外加提升電阻，P1.0也作為內(nèi)部模擬比較器的負(fù)端(AIN1)輸入，P1的輸出緩沖器可以吸入20mA而直接驅(qū)動LED顯示器，P3.6是比較器輸出端。(2)端口引腳P3.0P3.5及P3.7可以作為7位雙向I/O引腳控制，并提供內(nèi)部提升電阻，P3.6位用于內(nèi)部比較器輸出控制，無法做一般I/O控制，P3口輸出緩沖器可以吸入20mA電流。3.3 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個發(fā)射頭(T)和1個接收頭(R)，應(yīng)配對使用。為防止泥水污染宜選用防水型結(jié)構(gòu)。超聲波傳

17、感器的主要參數(shù)有：發(fā)射、接收的中心頻率通常為40.0±1kHz、帶寬1kHz(-3dB)；發(fā)射頭的最大余振時間0.51.2ms(因生產(chǎn)廠家、型號不同而異)。圖3-3 標(biāo)準(zhǔn)工作模式引腳圖表3-1 AT89C2051主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)2K可反復(fù)擦寫(>1000次) Flash ROM15個雙向I/O接口6個中斷源兩個16位可編程定時/計數(shù)器時鐘頻率024MHz兩個外部中斷源可直接驅(qū)動LED低功耗睡眠功能可編程UARL通道2.76.0V的寬工作電壓范圍128*8bit內(nèi)部RAM兩個串行中斷兩級加密位內(nèi)置一個模擬比較放大器軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能由于車后障礙物(或人)的反

18、射面積或大或小，為提高檢測的可靠性、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。3.4 超聲波諧振頻率發(fā)生與調(diào)理電路設(shè)計超聲波諧振頻率的發(fā)生與調(diào)理電路如圖3-4所示。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40KHz頻率信號進(jìn)行調(diào)理。PLUS_EN1是超聲波信號發(fā)射的使能控制端口，當(dāng)該端口接低電平時，模組將不能發(fā)射超聲波信號，即40KHz的方波2。圖3-4 超聲波諧振頻率發(fā)生與調(diào)理電路3.5 超聲波回波接收與處理電路設(shè)計超聲波回波接收與處理電路如圖3-5所示。超聲波接收處理部分電路前級采用NE5532構(gòu)成100

19、00倍放大器，對接收信號進(jìn)行放大；后級采用LM311比較器對接收信號進(jìn)行調(diào)整，比較電壓為LM311的3管腳處，可由J1跳線選擇不同的比較電壓以選擇不同的測距模式。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。3.6 顯示電路和報警電路設(shè)計電路如圖3-6所示。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，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。AT89C2051單片機(jī)共有20個引腳，其中有15個I/O端口(P3.6無引出腳)。兩個16位定時器/計數(shù)器，其體

20、積小、價格低。采用12 MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)的P33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P3.4和P3.5端口輸出雙路四選一模擬開關(guān)CD4052的選通信號。單片機(jī)的P3.2端口為外部中斷0中斷申請信號輸入端。三位LED數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。U4的小數(shù)點常亮，U4的單位為m，U5的單位為dm，U6的單位為cm。采用有源蜂鳴器作為報警發(fā)音器件，一是器件成本低，二是便于動態(tài)掃描顯示的軟件編程。圖3-5 超聲波回波接受處理電路圖3-6 單片機(jī)控制、顯示與報警電路4

21、系統(tǒng)軟件的設(shè)計系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，方便擴(kuò)展移植。采用匯編語言編程，主要有主程序、T0 中斷服務(wù)程序、外部中斷0服務(wù)程序、超聲波測距子程序、顯示程序和報警程序11。4.1 主程序設(shè)計本系統(tǒng)有四路測距通道，采用分時工作，按后左后左中后右中后右順序循環(huán)測距。每一路發(fā)射超聲波后的等待外部中斷時間應(yīng)大于超聲波在最大有效探測距離內(nèi)往返時間。所以按最大有效探測距離可以估算出最短的循環(huán)間隔時間。因為超聲波在空氣中傳播能量會不斷衰減，所以超聲波測距存在最大有效探測距離。最大有效探測距離與多種因數(shù)有關(guān)：與超聲波傳感器性能的好壞、與驅(qū)動超聲波傳感器的脈沖電壓幅值(功率) 的大小、障礙物大小和形狀、障礙物吸波特性

22、以及反射波與入射波之間的夾角、與超聲波放大和整形電路的靈敏度等有關(guān)。設(shè)定最大有效探測距離為8 m(收發(fā)一體封閉型超聲波傳感器比較難達(dá)到，實際上也沒有必要探測很遠(yuǎn)的障礙物，只是設(shè)計留有裕量。由于顯示位數(shù)有限，也必須對最大探測距離做限制) ， 則循環(huán)工作的間隔時間Tm = 2 S/ C = 2 ×8/ 346 l 46 ms，加上避免接收超聲波傳感器余振的延時和程序執(zhí)行時間，留足裕量，設(shè)定Tm=56 ms。主程序流程圖如圖4-1所示。 首先是對系統(tǒng)初始化。端口P1.0 、P3.3 置0 ；設(shè)置堆棧，中斷允許總控制位EA允許中斷( EA = 1)；允許外部中斷0 中斷( EX0 = 1)，

23、采用邊沿觸發(fā)方式( IT0 = 1)； 設(shè)置定時器T0 允許中斷( ET0 = 1)，以16位工作方式定時約56 ms；設(shè)置定時器T1 以16 位工作方式定時/計數(shù)，計數(shù)初值0000H，然后啟動T0 定時。設(shè)置顯示數(shù)據(jù)初值為三位BCD 碼999 (cm)，對應(yīng)字形段碼顯示“- - -”。四路探測處理完畢后，將四組數(shù)據(jù)中的最小值送入顯示緩沖區(qū)，通過LED 數(shù)碼管顯示。同時該值與設(shè)定的100 cm 值比較，若四組數(shù)據(jù)中的最小值小于100 cm ，P3.7 端口置0，Q2三極管導(dǎo)通，有源蜂鳴器得電發(fā)出報警聲。由于單片機(jī)采用12 MHz 的晶振，1 個機(jī)器周期為1s，所以計數(shù)器每計一個數(shù)就是1s，定時

24、器T1 工作模式設(shè)置為16 位定時/計數(shù)器模式，則其最大定時65. 536 ms。由于定時器T0 每56 ms 產(chǎn)生中斷，執(zhí)行T0 中斷服務(wù)程序時停止T1 計時，所以T1 計時不會產(chǎn)生溢出中斷。一輪四路探測處理完畢所用時間大約是56 ms ×4 = 224 ms，用時很短，而倒車速度又比較慢，所以可以做到實時動態(tài)顯示。Y開 始系統(tǒng)初始化，T0,T1定時器、啟動T0定時56ms設(shè)置顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)置顯示數(shù)據(jù)初值讀取顯示數(shù)據(jù)動態(tài)顯示最小值小于1接通報警斷開報警N圖4-1 主程序流程圖4.2 T0 中斷服務(wù)程序設(shè)計T0 中斷服務(wù)程序流程圖如圖4-2所示。每隔56 ms分別按后左后左中后右中后

25、右順序選通下一路超聲波發(fā)射與回波接收電路，調(diào)用超聲波發(fā)生子程序，送出16 個40 kHz 的超聲波脈沖電壓，定時器T1 開始計時，定時器T0 開始定時56 ms，使每路工作56 ms。為了避免接收到超聲波傳感器余振的直射波產(chǎn)生的中斷申請，延時2. 8 ms 后，才允許外部中斷0 中斷，等待汽車接收返回的超聲波信號。所以，最小探測距離(盲區(qū))Smin = Ct/ 2 = 346 ×0. 002 8/ 2 l 0. 48 m。四路探測處理完畢，將四路中最小值送入顯示緩沖區(qū)。若在四路探測中有些路在有效探測范圍內(nèi)發(fā)射的超聲波未遇障礙物，無返回波，外部中斷0 不產(chǎn)生中斷申請信號，或者是進(jìn)入探測

26、盲區(qū)，外部中斷0產(chǎn)生的中斷申請不被受理，則定時器T1 計時到定時器T0 產(chǎn)生中斷，在T0 中斷服務(wù)程序中， 用三位BCD 碼999 ( 三位十進(jìn)制數(shù)最大值999 cm) 置夠四組數(shù)據(jù)。若顯示緩沖區(qū)的四組數(shù)據(jù)都是999 時，則對應(yīng)字形段碼顯示“ - - - ”。倒車伊始，LED 數(shù)碼顯示器就顯示“ - . - - ”，表明在安全距離內(nèi)沒有障礙物；若發(fā)出報警聲后，又顯示“ - . - - ”，表明進(jìn)入了探測盲區(qū)7。T0中斷入口停止T1計時，禁止外部中斷0中斷四路選通完畢有四組數(shù)據(jù)畢比較四路數(shù)據(jù)大小最小值送顯示緩沖器置夠四組數(shù)據(jù)YYN選通發(fā)射道調(diào)超聲波發(fā)生子程序啟動T1計時允許T0中斷，啟動T0定時

27、延時2.8ms允許外部中斷0中斷返回N圖4-2 T0 中斷服務(wù)程序4.3 外部中斷0程序設(shè)計 外部中斷0 服務(wù)程序流程圖如圖4-3所示：外部中斷0入口停止T2計時禁止外部中斷0中斷讀時間值計算距離結(jié)果存在比較大小緩沖區(qū)返 回圖4-3 外部中斷0 服務(wù)程序流程圖單片機(jī)一旦接收到返回超聲波信號(即INT0 引腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，立即進(jìn)入外部中斷0 服務(wù)程序。首先停止定時器T1 計時，禁止外部中斷0 中斷。然后將定時器T1 中的數(shù)N ，也即將超聲波往返所用的時間N (單位:s)，按式S = C T/ 2 = (346 ×N ×10 - 6 ) / 2 = 173 ×

28、;N ÷10000 計算，即得被測物的距離(單位: cm) ，將計算結(jié)果以百位、十位、個位BCD 碼方式送入比較大小的緩沖區(qū)，以備比較大小使用。然后等待定時器T0 定時56 ms中斷的產(chǎn)生，繼續(xù)下一路的探測處理。4.4 超聲波測距子程序設(shè)計超聲波發(fā)生子程序通過P3.3端口發(fā)送16個周期是25s (即頻率40 kHz，1個周期內(nèi)高電平持續(xù)13s、低電平持續(xù)12 s)的矩形脈沖電壓。脈沖串個數(shù)在1020個比較合適。脈沖個數(shù)太少，發(fā)射強度小，探測距離短；脈沖個數(shù)太多，發(fā)射持續(xù)時間長，在離障礙物距離近時，脈沖串尚未發(fā)射完畢，先發(fā)射出去的脈沖產(chǎn)生的回波就到達(dá)接收端，影響測距結(jié)果，造成測距盲區(qū)增

29、大。測距電路系統(tǒng)中的反射式超聲波傳感器采用UCM40的壓電陶瓷傳感器，它的工作電源是40 kHz的脈沖信號，是由單片機(jī)定時器產(chǎn)生振蕩頻率為40 kHz的脈沖串，經(jīng)脈沖變壓器生壓驅(qū)動超聲波發(fā)送器，并由P1.0口以疏密波形式向外傳播。下面是由定時器產(chǎn)生的40 kHz振蕩頻率的脈沖信號經(jīng)P1.1口輸出的子程序1：INTT0: CLR  EA       CLR  TR0       MOV  TH0,#00H   

30、0;   MOV  TL0,#00H       SETB ET1       SETB EA       SETB TR0       SETB TR1OUT :   RET;T1中斷，發(fā)超聲波用INTT1 : CPL  VOUT     

31、0; DJNZ R4,RETIOUT       CLR  TR1       CLR  ET1       MOV  R4,#04H       SETB EX0RETIOUT:RETI;外中斷0，收到回波時進(jìn)入PINT0: CLR TR0       CLR TR1

32、       CLR ET1       CLR  EA       CLR  EX0       MOV  44H,TL0       MOV  45H,TH0       SETB 00H

33、60;      RETI4.5 顯示程序設(shè)計DISPLAY:MOV R1, #40H;G               MOV R5,#0F7H;G       PLAY:   MOV A,R5           &#

34、160;   MOV P0,#0FFH               MOV P2,A               MOV A,R1              

35、MOV DPTR,#TAB               MOVC A,A+DPTR               MOV P0,A               LCALL DL1MS

36、               INC R1               MOV A,R5               JNB ACC.0,ENDOUT;G  &

37、#160;            RR A               MOV R5,A               AJMP PLAYENDOUT:     

38、   MOV R2,#0FFH               MOV P0,#0FFH               RET TAB:           DB   0C0H,0F9H

39、,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,0FFH,88H,0BFH; 共陽段碼管        "0","1","2","3","4","5","6","7","8","9","不亮","A","-"4.6 報警程序設(shè)計AJMP MAIN

40、 ；主程序入口ORG 0003HAJMP INT0 ；轉(zhuǎn)外部中斷0服務(wù)程序ORG 000BHAJMP ITOP ；轉(zhuǎn)T0中斷服務(wù)程序ORG 001BHAJMP ITOP ；轉(zhuǎn)T1中斷服務(wù)程序ORG 0100HMAIN: MOV SP,#60H ；堆棧初始化ACALL PTOM2 ；對T0，T1初始化RESET: AJMP MAIN ；復(fù)位入口轉(zhuǎn)主程序ORG 0003HAJMP INT0 ；轉(zhuǎn)INT0中斷服務(wù)程序 PTOM2: MOV TMOD,#16H ；T0初始化程序MOV TL0,#FFH ；T0初始化MOV TH0,#FFH,SETB TR0 ；啟動T0SETB ET0 ；允許T0中斷M

41、OV TL1,#0E3H ；T1置初值MOV TH1;#FEHCLR P1.0SETB EA ；CPU開放中斷RET TOINT: CLR TR0 ；停止T0計數(shù)SETB P1.1 ；建立標(biāo)志RETITOP: MOV TL1,#0E3HMOV TH1,#0FEHCPL P1.0 ；P1.0取反RETILOOP: MOV C,P1.1 ；T0產(chǎn)生過中斷否JNC LOOPSETB TR1SETB TR1 ；啟動中斷5 結(jié)論與展望5.1 結(jié)論本設(shè)計充分利用了單片機(jī)的內(nèi)部資源，用軟件編程產(chǎn)生超聲波矩形脈沖，代替硬件的超聲波發(fā)生電路，節(jié)省了硬件成本。采用一塊集成器件實現(xiàn)超聲波接收放大和整形，避免了采用多級集成運放組成高增益放大電路易產(chǎn)生自激等問題。在不增加硬件成本時，通過完善軟件設(shè)計，可提高系統(tǒng)測量精度和工作的可靠性，能夠滿足使用要求。在考慮功能擴(kuò)展時，可以采用帶“看門狗”的AT89S52 單片機(jī)，以增加擴(kuò)展端口。在超聲波測距的基礎(chǔ)上，如可增加防盜報警功能、車載蓄電池電壓檢測功能等，若增加微型攝像頭和小型液晶顯示器，便成為可直接觀察車后方的可視倒車?yán)走_(dá)。本系統(tǒng)實用性強，性價比高。5.2 展望本系統(tǒng)在實驗室條件下進(jìn)行了可行性的研究設(shè)計，要實際應(yīng)用中就必須考慮測量精度和