基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)35 / 48畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版

2、本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳?。作者簽名： 日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意

3、學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬(wàn)

4、字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體與大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)

5、印件）次序裝訂3）其它指導(dǎo)教師評(píng)閱書指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)：一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 優(yōu) 良 中 與格 不與格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 與格 不與格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 與格 不與格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂與附件）？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格

6、三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 與格 不與格建議成績(jī)：優(yōu) 良 中 與格 不與格（在所選等級(jí)前的畫“”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評(píng)閱教師評(píng)閱書評(píng)閱教師評(píng)價(jià)：一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂與附件）？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格二、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)

7、意義 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 與格 不與格建議成績(jī)：優(yōu) 良 中 與格 不與格（在所選等級(jí)前的畫“”）評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）與教學(xué)系意見(jiàn)教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)：一、答辯過(guò)程1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見(jiàn)解的敘述情況 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 與格 不與格二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)？ 優(yōu) 良 中

8、 與格 不與格2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂與附件）？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格三、論文（設(shè)計(jì)）水平1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 與格 不與格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 與格 不與格3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 與格 不與格評(píng)定成績(jī)：優(yōu) 良 中 與格 不與格教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見(jiàn)：系主任： （簽名）年 月 日基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：以STC89C52單片機(jī)為控制核心的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能有超聲波發(fā)射器發(fā)射出一系列的連

9、續(xù)脈沖，當(dāng)脈沖遇到障礙物后返回，超聲波接收器接收到脈沖后，送到單片機(jī)里，單片機(jī)計(jì)算出距離，在顯示器上顯示出距離，并通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)告知駕駛員，當(dāng)達(dá)到危險(xiǎn)距離時(shí)，發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)。根據(jù)超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的主要功能，提出了設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了論證。設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。硬件部分包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、超聲波模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊和按鍵模塊五個(gè)部分。單片機(jī)選用宏晶STC公司的STC89C52；用HC-SR04模塊進(jìn)行發(fā)射和接收脈沖；用LCD1602顯示距離，并與報(bào)警值比較；語(yǔ)音模塊由喇叭和YF017語(yǔ)音芯片組成，用喇叭播報(bào)距離，并當(dāng)距離達(dá)到報(bào)警值時(shí)發(fā)出報(bào)警；用按鍵模塊設(shè)定報(bào)警值。軟件采用了模塊化的設(shè)

10、計(jì)方法，主要分為主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收子程序、LCD1602顯示子程序、語(yǔ)音播報(bào)子程序和按鍵子程序六部分。系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)。軟硬件聯(lián)調(diào)成功后，實(shí)現(xiàn)了超聲波模塊發(fā)射和接收脈沖，將計(jì)算出的距離顯示在顯示器上，喇叭播報(bào)距離。當(dāng)距離小于設(shè)定值時(shí)，喇叭發(fā)出報(bào)警聲。關(guān)鍵詞:倒車?yán)走_(dá)；超聲波；單片機(jī)；語(yǔ)音播報(bào)；顯示器The design of Ultrasonic reversing radar system based on Single chipAbstract:STC89C52 microcontroller core with an ultrasonic reversing rada

11、r system design. The functions of the system has an ultrasonic transmitter emits a series of successive pulses, when they hit an obstruction return, the ultrasonic pulse received by the receiver, the supplied single chip microcomputer, the single chip microcomputer calculates the distance, showing d

12、istance on the display and informs the driver via voice broadcast, when it reaches the danger from issue hazard warnings.According to the main function of the ultrasonic reversing radar system design scheme is proposed and demonstrated. Design, including hardware design and software design two parts

13、. Minimum system hardware consists of a microcontroller, ultrasonic module, display module, voice module, a key module of five parts. The STC89C52 singlechip choose macrocrystalline on STC company; transmit and receive pulses with HC-SR04 module; LCD1602 display with distance, and compared with alar

14、m; sound module by the horns and YF017 voice chips, broadcast by loudspeaker distance, and when the distance is reached alarm when the alarm value; set alarm values button module. Software uses a modular design, divided into the main program, subprogram ultrasonictransmitter, ultrasonic receptionsub

15、routine, LCD1602 display routines,voice broadcast subroutine and button subroutine six parts.Joint debug systems software and hardware . After the success of the software and hardwares debugging realized transmit and receive pulses of ultrasonic module, the calculated distance is displayed on a disp

16、lay, speakers broadcast distance. When the distance is less than the set value, the horn alarm.Key words:reversing radar; Ultrasound; Single chip microcomputer; Voice broadcast; monitor目 錄1 概述11.1 課題研究背景與意義11.2 課題設(shè)計(jì)容12 設(shè)計(jì)方案論證12.1 總體設(shè)計(jì)12.2 超聲波測(cè)距方法選擇22.3 器件選擇23 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)33.2 超聲波模塊43.2.1 超聲波模塊

17、介紹43.2.2超聲波發(fā)射和接收電路63.2.3超聲波模塊電路63.3 顯示模塊73.3.1 顯示模塊介紹73.3.2 LCD1602電路83.4 語(yǔ)音模塊93.4.1 YF017語(yǔ)音芯片介紹93.4.2 語(yǔ)音模塊電路103.5 按鍵模塊104 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)104.1 主程序104.2 超聲波發(fā)射子程序124.3 超聲波接收子程序124.4 LCD1602顯示子程序134.5 語(yǔ)音播報(bào)子程序134.6 按鍵子程序145 系統(tǒng)調(diào)試155.1 硬件調(diào)試155.2 軟件調(diào)試155.3 軟硬件聯(lián)調(diào)165.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果166 結(jié)束語(yǔ)19致 20參考文獻(xiàn)21附 錄22 附錄1 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系

18、統(tǒng)原理圖.23 附錄2 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)元器件清單.24 附錄3 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)程序清單.25基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 概述1.1 課題研究背景與意義現(xiàn)在使用汽車的人越來(lái)越多了，但是車子一多，也會(huì)造成交通擁擠，隨之帶來(lái)的安全隱患也就越來(lái)越多了。當(dāng)人們?cè)诮值?、停車?chǎng)或者車庫(kù)要倒車的時(shí)候，駕駛員要不停的看著車子周圍的情況，不然的話，一不小心就會(huì)造成碰撞，給自己造成財(cái)產(chǎn)損失，更嚴(yán)重的話會(huì)給自己或他人的生命安全造成危險(xiǎn)。因此，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)就出現(xiàn)了。倒車?yán)走_(dá)是泊車和倒車的安全輔助裝置，當(dāng)駕駛員倒車時(shí)，啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，它能通過(guò)發(fā)射和接收超聲波來(lái)探測(cè)周圍的情況，并

19、以聲音或者影像告訴駕駛員，既解除了駕駛員倒車時(shí)要左顧右盼、前看后視的麻煩，又幫助駕駛員看清了整個(gè)車子周圍的情況，大大降低了發(fā)生事故的機(jī)率。1.2 課題設(shè)計(jì)容超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的控制器為STC89C52單片機(jī)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)超聲波模塊發(fā)射和接收脈沖，在顯示器上顯示距離，并語(yǔ)音告知駕駛員，在達(dá)到危險(xiǎn)距離時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲。系統(tǒng)需要用到以下四種技術(shù)：a、單片機(jī)：STC89C52單片機(jī)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，在生活中得到了廣泛的應(yīng)用，符合倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的要求；b、超聲波測(cè)距：超聲波指向性強(qiáng)、能夠測(cè)量較遠(yuǎn)的距離、能夠適應(yīng)較為復(fù)雜的環(huán)境、應(yīng)用級(jí)別較高；c、顯示：用LCD1602來(lái)顯示測(cè)得的距離；d、語(yǔ)音播報(bào)

20、：用YF017語(yǔ)音芯片和喇叭組成來(lái)播報(bào)距離，并在達(dá)到危險(xiǎn)距離時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲。2 設(shè)計(jì)方案論證2.1 總體設(shè)計(jì)超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。其中包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、超聲波模塊、顯示模塊、語(yǔ)音模塊和按鍵模塊五個(gè)部分。障礙物STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)超聲波模塊按鍵模塊顯示模塊語(yǔ)音模塊圖2-1 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖以STC89C52單片機(jī)為微處理器的最小系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)超聲波模塊發(fā)射出脈沖，遇到障礙物后，再接受返回的脈沖，單片機(jī)計(jì)算出脈沖從發(fā)射到接受之間的時(shí)間，接著計(jì)算出距離，將數(shù)據(jù)送至顯示模塊和語(yǔ)音模塊。在顯示器上顯示距離，通過(guò)喇叭播報(bào)距離，并當(dāng)距離達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲。按

21、鍵模塊可以重新設(shè)定報(bào)警值。2.2 超聲波測(cè)距方法選擇超聲波測(cè)距用的較多的方法有相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法、往返時(shí)間檢測(cè)法。相位檢測(cè)法的精度雖高，但是測(cè)量的距離較小。聲波幅值檢測(cè)法對(duì)環(huán)境的要求較高，使用起來(lái)難度較大。往返時(shí)間檢測(cè)法簡(jiǎn)單易懂、計(jì)算方便，在硬件和軟件設(shè)計(jì)上容易實(shí)現(xiàn)。所以選用往返時(shí)間檢測(cè)法來(lái)測(cè)量距離。 往返時(shí)間檢測(cè)法的原理是計(jì)算出從超聲波發(fā)射器發(fā)射出脈沖到接收器接收到脈沖之間的時(shí)間t，這個(gè)時(shí)間稱為渡越時(shí)間，再根據(jù)公式S=ct/2計(jì)算出距離。c為超聲波在空氣中的傳播速度，因?yàn)闇y(cè)試實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，可以考慮超聲波在常溫下傳播，c取340m/s。2.3 器件選擇單片機(jī)選用宏晶公司的STC89

22、C52單片機(jī)。該單片機(jī)使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便，而且功能強(qiáng)大，能夠滿足系統(tǒng)的計(jì)算和控制要求。超聲波模塊選用HC-SR04模塊。該模塊的測(cè)量距離較遠(yuǎn)，測(cè)量的精度高，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、小巧、容易裝卸，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。顯示模塊使用的是LCD1602。該模塊體積小、質(zhì)量輕、消耗少，可以顯示2*16個(gè)字符，而且不需要驅(qū)動(dòng)電路，可以直接通過(guò)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)單方便。由于這次顯示不需要字符和圖案，LCD1602價(jià)格便宜，容易購(gòu)買，所以選用LCD1602模塊。語(yǔ)音模塊由一個(gè)喇叭、一個(gè)YF017語(yǔ)音芯片和2個(gè)104電容組成。喇叭用來(lái)發(fā)出聲音，104電容將電源中的高頻雜波對(duì)地短路，用來(lái)降低電源輸入對(duì)芯片的影響，維持電

23、路的穩(wěn)定。YF017芯片可以直接驅(qū)動(dòng)喇叭，能夠控制多段地址的組合，使用起來(lái)，簡(jiǎn)單方便，功能強(qiáng)大。按鍵模塊由4個(gè)按鍵組成。K1、K2、K3、K分別是“設(shè)置報(bào)警值”、“增大報(bào)警值”、“減小報(bào)警值”、“播報(bào)距離” 。3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)第2節(jié)的總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件電路，總電路原理圖如附錄1所示。3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)選用的單片機(jī)為STC89C52單片機(jī)，其引腳圖如圖3-1所示。圖3-1STC89C52引腳圖STC89C52單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種消耗低、功能強(qiáng)大的COMS8位微型控制器。STC89C52單片機(jī)在傳統(tǒng)的51單片機(jī)的基礎(chǔ)上，做了許多的改動(dòng)，擁有8位

24、的CPU和系統(tǒng)可編程Flash，為眾多的嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高效的解決方案。要使單片機(jī)最小系統(tǒng)正常工作，就必須還要有復(fù)位電路和晶振電路。復(fù)位電路由電阻和電容串聯(lián)組成。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，受到環(huán)境的影響，會(huì)出現(xiàn)程序跑偏，這時(shí)，按下復(fù)位按鈕，部的程序就會(huì)從頭開始運(yùn)行。要想出現(xiàn)復(fù)位信號(hào)，就要給RST引腳提供一個(gè)2us以上的高電平，而要想超聲波模塊發(fā)射出脈沖，就要提供一個(gè)10us以上的高電平。所以，選擇一個(gè)10uF的電容和10K的電阻就能滿足要求。晶振電路由2個(gè)22pF的電容C2和C3，以與12MHz的晶振Y1組成。振蕩器的工作狀態(tài)決定整個(gè)最小系統(tǒng)的運(yùn)行。STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖3-

25、2所示。圖3-2 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)圖將單片機(jī)的RST引腳接在復(fù)位電路的電容C1和電阻R2之間，C2連接X(jué)TAL2引腳，C3連接X(jué)TAL1引腳 ，并在C2和C3之間并連一個(gè)12MHz的晶振，就構(gòu)成了STC89C52單片機(jī)的最小系統(tǒng)。3.2 超聲波模塊3.2.1 超聲波模塊介紹超聲波模塊選用的是HC-SR04模塊。其實(shí)物圖如圖3-3所示。圖3-3 HC-SR04模塊實(shí)物圖（1） HC-SR04模塊參數(shù)如表3-1所示 表3-1 模塊參數(shù)電氣參數(shù)HC-SR04超聲波模塊工作電壓DC 5V工作電流15mA工作頻率40khz最遠(yuǎn)射程4m最近射程2cm測(cè)量角度15°輸入觸發(fā)信號(hào)10u

26、s的TTL脈沖輸入回響信號(hào)輸出TTL電平信號(hào)，與射程成比例規(guī)格尺寸45*20*15cm（2） HC-SR04工作原理HC-SR04的模塊時(shí)序圖如圖3-4所示。10us的TTL循環(huán)發(fā)出8個(gè)40khz脈沖回響電平輸出與檢測(cè)距離成比例觸發(fā)信號(hào)模塊內(nèi)部發(fā)出信號(hào)輸出回響信號(hào)圖3-4 HC-SR04模塊時(shí)序圖根據(jù)以上的時(shí)序圖可以看出，只要P2.3向Trig提供一個(gè)10uS以上的高電平信號(hào)，模塊就會(huì)啟動(dòng)，自動(dòng)循環(huán)地發(fā)出8個(gè)40KHz的脈沖并且檢測(cè)是否有回波。當(dāng)檢測(cè)到回波信號(hào)后，ECHO會(huì)輸出一個(gè)回響電平到P2.4，回響電平的持續(xù)時(shí)間和檢測(cè)距離成正比。根據(jù)時(shí)間間隔就能夠計(jì)算出距離。3.2.2 超聲波發(fā)射和接收

27、電路超聲波部的發(fā)射和接收電路圖如圖3-5所示。圖3-5 超聲波發(fā)射和接收電路圖3.2.3 超聲波模塊電路超聲波模塊電路圖如圖3-6所示。超聲波模塊的VCC接電源，VDD接地，Trig接單片機(jī)的P2.3，用來(lái)接收觸發(fā)電平，Echo接P2.4輸出回響電平。 圖3-6 超聲波模塊電路圖3.3 顯示模塊3.3.1 顯示模塊介紹顯示模塊為L(zhǎng)CD1602顯示器。它是一種用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它是由若干個(gè)5*7或者5*11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。因?yàn)槊课恢g有間隔，所以它不能顯示圖形和漢字。其通過(guò)5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光，可以顯示兩行，每行顯示16個(gè)字符，只有并

28、行接口，沒(méi)有串行接口。其實(shí)物圖如圖3-7所示。圖3-7 LCD1602實(shí)物圖（1）LCD1602引腳說(shuō)明如表3-2所示表3-2 1602引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VCC電源正極10D3數(shù)據(jù)3VO液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6EN使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極 第一腳：接地電源VSS。 第二腳：5V正電源為VCC。 第三腳：VO為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整的端口，對(duì)比度的強(qiáng)弱由接電源的不同決定，對(duì)比度的調(diào)整可以通過(guò)一個(gè)10k的電位器。 第四腳：RS是寄存器

29、選擇，當(dāng)接收到高電平時(shí)，接數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)，接指令寄存器。 第五腳：R / W的讀和寫信號(hào)線，當(dāng)接收到高電平時(shí)，進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)，進(jìn)行寫操作。其中RS與R/W的關(guān)系決定了當(dāng)時(shí)狀態(tài)。 第六腳：使能端EN，當(dāng)EN端由1至0時(shí)，液晶模塊中的命令開始被運(yùn)行。 第七至十四腳：D0-D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第十五腳：背光源正極。 第十六腳：背光源負(fù)極。（2）LCD1602寫操作時(shí)序圖如圖3-8所示圖3-8 寫操作時(shí)序圖從這個(gè)時(shí)序圖可以看出，寫命令字節(jié)時(shí)， RS 變?yōu)榈碗娖?，R/W 變?yōu)榈碗娖?。然后LCD1602的DB0DB7 口接收數(shù)據(jù)， E引腳從低電平變?yōu)楦唠娖?，脈沖寬度要維持最小400ns，然

30、后E引腳負(fù)跳變，RS電平變低，R/W 電平變高。3.3.2 LCD1602電路LCD1602電路圖如圖3-9所示。其中D0D7與單片機(jī)的P0.0P0.7相連接，EN與單片機(jī)的P2.6相連，RS與單片機(jī)的P2.7相連接，V0和一個(gè)2.2K的電阻相連接地。GND、R/W和K接地，VCC和A接電源正極。圖3-9 LCD1602電路圖3.4 語(yǔ)音模塊語(yǔ)音模塊分為三個(gè)部分，分別是一個(gè)喇叭、一個(gè)YF017語(yǔ)音芯片和2個(gè)104電容。喇叭負(fù)責(zé)發(fā)出聲音，104電容負(fù)責(zé)去耦，維持電路的穩(wěn)定，而YF017語(yǔ)音芯片負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出聲音。3.4.1 YF017語(yǔ)音芯片介紹 YF017語(yǔ)音芯片有8個(gè)引腳，采用DIP或者S

31、OP方式封裝，工作電壓為1.8-5.5V，采用PWM直接驅(qū)動(dòng)小喇叭發(fā)出聲音。YF017語(yǔ)音芯片是固定標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以只通過(guò)一個(gè)IO口來(lái)控制多達(dá)32段地址。通常用3個(gè)IO口來(lái)控制芯片，其引腳圖如圖3-10所示。 圖3-10 YF017引腳圖模擬串行工作時(shí)各IO的作用：BUSY：芯片工作時(shí)，輸出低電平，停止工作或者待機(jī)時(shí)，保持高電平；DATA：接收單片機(jī)的脈沖信號(hào)；RST： 芯片的復(fù)位腳，當(dāng)收到高電平時(shí)，芯片停止工作。3.4.2 語(yǔ)音模塊電路語(yǔ)音芯片的Busy連接單片機(jī)的P2.2，用來(lái)識(shí)別語(yǔ)音芯片的工作狀態(tài)。Data連接P2.1，識(shí)別單片機(jī)的脈沖信號(hào)，受到幾個(gè)脈沖，就播放第幾個(gè)地址的容。Rest連接

32、P2.0，收到高電平后，語(yǔ)音芯片停止運(yùn)行。2個(gè)104電容降低電源輸入對(duì)芯片的影響，維持電路的穩(wěn)定。喇叭用來(lái)發(fā)出聲音。語(yǔ)音模塊電路圖如圖3-11所示。圖3-11 語(yǔ)音模塊電路圖3.5 按鍵模塊設(shè)計(jì)中有4個(gè)按鍵K1、K2、K3和K，作用分別是設(shè)置報(bào)警值、增大報(bào)警值、減小報(bào)警值和播報(bào)距離，因?yàn)榘存I較少，故采用了獨(dú)立鍵盤的方式，K1、K2、K3、K分別連到了單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P3.7，當(dāng)按下K時(shí)，喇叭播報(bào)當(dāng)前距離。按鍵模塊電路圖如圖3-12所示。圖3-12 按鍵模塊電路圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收子程序、LCD1602顯示子程序、語(yǔ)音播報(bào)子

33、程序和按鍵子程序六部分。4.1 主程序主程序流程圖如圖4-1所示。主程序是單片機(jī)程序的主體，單片機(jī)系統(tǒng)軟件的功能都是在其中完成的。首先對(duì)液晶初始化，讀取原報(bào)警值，定時(shí)器0初始化，再按鍵掃描，接著重新設(shè)定報(bào)警值并按鍵掃描，然后啟動(dòng)超聲波模塊，超聲波發(fā)射器發(fā)射出脈沖后，超聲波接收器檢測(cè)回波。當(dāng)接收到回波后，通過(guò)單片機(jī)計(jì)算出距離，并在顯示器上顯示出來(lái)。如果距離小于報(bào)警值，喇叭就會(huì)發(fā)出“注意危險(xiǎn)”的報(bào)警聲，如果距離大于報(bào)警值，則沒(méi)有聲音。按下K鍵，喇叭播報(bào)距離。計(jì)算距離顯示距離按下K鍵 發(fā)出“注意危險(xiǎn)”警報(bào)聲小于報(bào)警值播報(bào)距離結(jié)束接收回波開始 液晶初始化讀取原報(bào)警值啟動(dòng)模塊，發(fā)射脈沖 定時(shí)器0初始化重

34、新設(shè)定報(bào)警值按鍵掃描 按鍵掃描沒(méi)聲音YNYN圖4-1 主程序流程圖4.2 超聲波發(fā)射子程序超聲波發(fā)射子程序流程圖如圖4-2所示。超聲波發(fā)射子程序的過(guò)程是模塊接收到來(lái)自單片機(jī)的觸發(fā)信號(hào)后，發(fā)射出連續(xù)脈沖，同時(shí)定時(shí)器0開啟。接收觸發(fā)信號(hào)開始發(fā)射超聲波初始化定時(shí)器0結(jié)束圖4-2 超聲波發(fā)射子程序流程圖4.3 超聲波接收子程序超聲波接收子程序流程圖如圖4-3所示。超聲波接收子程序的過(guò)程是超聲波接收器檢測(cè)是否有回波，如果沒(méi)有回波，則繼續(xù)檢測(cè)，如果檢測(cè)到回波，模塊會(huì)輸出回響信號(hào)，那么定時(shí)器0中斷，單片機(jī)算出脈沖從發(fā)出到接收的時(shí)間差。開始輸出回響信號(hào)結(jié)束接收回波定時(shí)器0中斷YN 圖4-3 超聲波接收子程序流

35、程圖4.4 LCD1602顯示子程序LCD1602顯示子程序流程圖如圖4-4所示。LCD1602顯示子程序主要是對(duì)液晶部的控制指令進(jìn)行指定如液晶初始化，顯示空白，讀，寫，判斷液晶的工作狀態(tài)與指定字符的位置。LCD1602顯示子程序流程圖如圖4-4所示。首先對(duì)液晶初始化，然后將地址命令寫到LCD,然后向LCD發(fā)送字符串，最終在液晶上顯示距離。開始液晶初始化向LCD寫命令向LCD寫字符串顯示距離結(jié)束 圖4-4 LCD1602顯示子程序流程圖4.5 語(yǔ)音播報(bào)子程序語(yǔ)音播報(bào)子程序流程圖如圖4-5所示。語(yǔ)音播報(bào)的過(guò)程是首先對(duì)語(yǔ)音芯片進(jìn)行復(fù)位，在接受脈沖信號(hào)，接收到幾個(gè)脈沖信號(hào)，就調(diào)用第幾個(gè)地址的容，最后

36、通過(guò)喇叭發(fā)出聲音。語(yǔ)音芯片復(fù)位接收脈沖信號(hào)調(diào)用語(yǔ)音地址語(yǔ)音播報(bào)結(jié)束開始圖4-5 語(yǔ)音播報(bào)子程序流程圖4.6 按鍵子程序按鍵子程序流程圖如圖4-6所示。按下K1鍵，對(duì)液晶進(jìn)行初始化，重新設(shè)定報(bào)警值，按下K2鍵，增大報(bào)警值，按下K3鍵，減少報(bào)警值。開始按下K1結(jié)束液晶初始化按下K2增大報(bào)警值按下K3減少報(bào)警值 圖4-6 按鍵子程序流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試分為硬件和軟件兩部分，但是它們是緊密相連的。首先對(duì)硬件進(jìn)行故障排除，然后調(diào)試軟件，最后在軟硬件聯(lián)調(diào)。硬件電路是基礎(chǔ)，軟件是支撐硬件能夠運(yùn)行的關(guān)鍵。總之，調(diào)試過(guò)程是在硬件電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件調(diào)試的過(guò)程，軟硬件缺一不可。5.1 硬件調(diào)試首

37、先觀察看器件的焊接布局是否和原理圖上的一致，再看器件的引腳有沒(méi)有焊在一起，有沒(méi)有沒(méi)焊好，同時(shí)檢查器件是否有損壞，接著用萬(wàn)用表檢測(cè)各個(gè)引腳的線是否有短路或者斷路。5.2 軟件調(diào)試軟件調(diào)試使用的是Keil軟件。首先對(duì)編寫的程序進(jìn)行調(diào)試，看是否有錯(cuò)誤，再進(jìn)行編譯，將程序下載到單片機(jī)里。5.3 軟硬件聯(lián)調(diào)在硬件和軟件調(diào)試成功后，給萬(wàn)用表通上電，觀察給個(gè)模塊的工作狀態(tài)。分析各個(gè)模塊是否達(dá)到了要求的工作性能。 a、LCD1602能夠顯示距離； b、當(dāng)距離小于報(bào)警值時(shí)，喇叭發(fā)出“注意危險(xiǎn)”的報(bào)警聲，按下K鍵，喇叭播報(bào)距離； c、按下K1鍵，報(bào)警值重新設(shè)定，按下K2鍵，增大報(bào)警值，按下K3鍵，減小報(bào)警值。5.

38、4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果萬(wàn)用板未通電，其界面如圖5-1所示。按下K1鍵，重新設(shè)定報(bào)警值，其工作界面如圖5-2所示。按下K2鍵，將報(bào)警值增大到0.30m，其工作界面如圖5-3所示。按下K3鍵，將報(bào)警值減少到0.10m，其工作界面如圖5-4所示。在超聲波模塊前0.10m處放置一個(gè)擋板，液晶上顯示0.10m，其工作界面如圖5-5所示。圖5-1 萬(wàn)用板未通電界面圖5-2 設(shè)定報(bào)警值工作界面 圖5-3 增大報(bào)警值工作界面圖5-4 減小報(bào)警值工作界面圖5-5 測(cè)距工作界面6 結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)一學(xué)期的努力后，終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)與單片機(jī)有關(guān)，需要做實(shí)物，發(fā)現(xiàn)自己對(duì)單片機(jī)還不夠了解，動(dòng)手能力還不夠強(qiáng)，以后需要多多努力。

39、這次設(shè)計(jì)課題是基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因?yàn)樽约旱膯纹瑱C(jī)基礎(chǔ)較薄弱，應(yīng)老師的建議，在寒假買了單片機(jī)的書籍和學(xué)習(xí)板進(jìn)行了初步的研究，對(duì)如何做這個(gè)設(shè)計(jì)有了一個(gè)大致的了解，也鞏固了自己的單片機(jī)知識(shí)。開學(xué)后，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，去圖書館查閱相關(guān)的書籍，找到了需要用到的資料，再用一個(gè)多星期的時(shí)間確定了設(shè)計(jì)方案，接著開始畫原理圖和購(gòu)買要用的元器件。在焊接器件時(shí)，因?yàn)椴皇炀?，總是焊不上去，最后在同學(xué)的幫助下，終于完成了，所以很他。焊好器件后，用Keil軟件編寫程序，進(jìn)行調(diào)試、編譯，最后將修改好的程序下載到單片機(jī)里。通過(guò)軟硬件聯(lián)調(diào)，能夠使實(shí)物正常工作。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)既有辛苦也有收獲。因?yàn)橐郧暗幕A(chǔ)不是很

40、好，所以做起來(lái)不是那么順利，但是得到的也很多。既學(xué)到了單片機(jī)知識(shí)，也提高了自己的動(dòng)手能力，為自己以后的學(xué)習(xí)和工作提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。致 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成既有自己的努力，也和指導(dǎo)老師的幫助分不開。從確定設(shè)計(jì)課題到設(shè)計(jì)結(jié)束，每一個(gè)階段指導(dǎo)老師都會(huì)提供很大的幫助。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神令人感動(dòng)。從指導(dǎo)老師身上，不僅學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在以后的學(xué)習(xí)工作中，將牢記指導(dǎo)老師的教誨和鼓勵(lì)，努力奮斗。在此向指導(dǎo)老師致以最衷心的感和深深的敬意！ 除了指導(dǎo)老師，在四年的大學(xué)四年期間，每位老師都給予了很大的幫助，自己的水平得到了很大的提高，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在此，感

41、所有的老師和同學(xué)。最后，衷心感在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授。參考文獻(xiàn)1郭天祥. 新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程入門、提高、開發(fā)拓展全攻略M.：電子工業(yè) 20102豹，唐萬(wàn)生. 現(xiàn)代控制理論M.：機(jī)械工業(yè)，2006.73閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.: 高等教育,1998 4胡壽松. 自動(dòng)控制原理基礎(chǔ)教程M.：科學(xué)，2013.35蘭紅，鄒華，純利. 單片機(jī)原理與應(yīng)用M.： 機(jī)械工業(yè)，2013.76杰，黃鴻. 傳感器與檢測(cè)技術(shù)M.：高等教育，2002.87林書玉. 超聲波換能器的原理與設(shè)計(jì)M.：科學(xué)，2004.78麗霞. 單片機(jī)在超聲波測(cè)距中的應(yīng)用J.電子技術(shù),2002

42、0;9譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)（第三版）M.：清華大學(xué)，200510鵬,有志. 一種新型超生測(cè)距系統(tǒng)J.: 大學(xué)學(xué)報(bào),2003,33(1) 11賈伯年. 傳感器技術(shù)M.: 東南大學(xué),2000  12大新,胡學(xué)同,周杏鵬. 利用FPGA改進(jìn)超聲波測(cè)距模塊設(shè)計(jì)J.傳感器技術(shù),2005,24(2): 5759 13 偉. 單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例基于8051+Proteus仿真M. ：電子工業(yè) 2010.614 大明. 單片機(jī)控制實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)與綜合應(yīng)用實(shí)例M.：清華大學(xué)， 200415 齊，朱寧西. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)基于C51的Proteus仿

43、真M.：化學(xué)工業(yè)，2004.附 錄附錄1 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)原理圖附錄2 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)元器件清單附錄3 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)程序清單附錄1 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)原理圖工學(xué)院專業(yè)自動(dòng)化113班級(jí)B自動(dòng)化113學(xué)號(hào)1110603310邵歡奇設(shè)計(jì)課題名稱基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)比例審核圖號(hào)A3圖紙日期2015.6圖名基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖共1附錄2 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)元器件清單序號(hào)元器件數(shù)量型號(hào)（數(shù)值）1U11單片機(jī)STC89C522U21HC-SR04模塊3U31LCD1602顯示器4U41喇叭5U51語(yǔ)音芯

44、片（YF017）6C1110uF電容7C2、C3222pF電容8C4、C52104電容9Y1112MHz晶振10R11電阻2.2K11R21電阻10K12RP11排阻4.7K13K、K1、K2、K34按鍵附錄3 基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)程序A主程序代碼#include<reg52.h> /STC89C52單片機(jī)頭文件#include"eeprom.h" /存儲(chǔ)頭文件#define uchar unsigned char /宏定義#define uint unsigned intbit yyp=1,yy=1; #include"chao.h&quo

45、t; /超聲波頭文件#include"1602.h" /液晶頭文件void delaym(uint x) /毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù) uint i,j; for(i=x;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-);void main() init1602(); /液晶初始化 b=byte_read(0x2400); /讀取單片機(jī)原報(bào)警值inittimer0(); /定時(shí)器初始化while(1) keyscan(); /按鍵掃描 if(yyp=1) /重新設(shè)定報(bào)警值 keyscan(); /按鍵掃描startb(); /啟動(dòng)模塊，發(fā)射脈沖waitb(); /接收脈沖

46、if(distanceb()>=400)|(flag=1) flag=0; write_(0x80+0x40+9);/超出量程顯示*write_date('*'); write_date('.'); write_date('*'); write_date('*'); elsexm0=(distanceb()/100;xm1=(distanceb()/10%10;xm2=(distanceb()%10;write_(0x80+0x40+9); /顯示距離 write_date(0x30+xm0);write_date('

47、;.');write_date(0x30+xm1);write_date(0x30+xm2); delaym(100);if(distanceb()<b) /距離小于報(bào)警值yy=0; /發(fā)出警報(bào)聲elseyy=1; while(!k) /按下K鍵 bbh=1; if(bbh=1) /播報(bào)距離 bbh=0;Msc(); if(yy=0) yy=1;Msc1(); B超聲波代碼#include"chao.h" /超聲波頭文件bit flag=0;void delay_20us(void) /誤差 0us unsigned char a,b; for(b=1;b&g

48、t;0;b-) for(a=7;a>0;a-);void startb() /啟動(dòng)測(cè)距模塊trigb=0;trigb=1;delay_20us();trigb=0;void inittimer0() /初始化定時(shí)計(jì)數(shù)器0TMOD=0x01;TH0=0;TL0=0;TR0=0;void waitb() /等待回波/echo=0;while(!echob); /接收到回波TH0=0;TL0=0; flag=0;TR0=1;while(echob); /未接收到回波TR0=0;C LCD1602代碼sbit en=P26; /申明單片機(jī)P2口的第7位sbit rs=P27; /申明單片機(jī)P2口的第8位sbit k1=P10; /申明單片機(jī)P