多功能汽車防撞警報(bào)器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、多功能汽車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)多功能汽車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)摘 要：隨著電子技術(shù)和汽車技術(shù)的日益結(jié)合，各種電子智能裝置已經(jīng)用于汽車系統(tǒng)中，使汽車電子產(chǎn)品已經(jīng)成為電子產(chǎn)品中的一個(gè)獨(dú)立門類，它為保障汽車行駛安全、降低肇事率起到了很大的作用。汽車防撞系統(tǒng)是一種可向司機(jī)預(yù)先發(fā)出視聽告警信號(hào)的探測裝置。它安裝在汽車上,能探測企圖接近車身的行人、車輛或周圍障礙物；能向司機(jī)與乘員提前發(fā)出即將發(fā)生撞車危險(xiǎn)的信號(hào),促使司機(jī)采取應(yīng)急措施來應(yīng)付特殊險(xiǎn)情,避免損失。系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C2051 為控制核心器件，系統(tǒng)的硬件電路主要由超聲波測距裝置，汽車測速裝置，顯示裝置組成。一般的汽車防撞裝置在精度要求上很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)

2、的創(chuàng)新在于結(jié)合了溫度傳感技術(shù)，使超聲波測距更精確。根據(jù)電路設(shè)計(jì)原則， 首先完成總體方案的論證制定，繪制總體框圖，然后分析系統(tǒng)的工作原理，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出各部分單元電路原理圖，分析其工作原理，進(jìn)一步完成對(duì)系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)。在對(duì)系統(tǒng)工作原理充分研究的基礎(chǔ)上，選擇合適的元件型號(hào)和參數(shù)，再用 protel 繪圖軟件畫出電路原理圖。關(guān)鍵詞：AT89C2051；溫度傳感器；超聲波測距；汽車測速AnticollisionAnticollision AlarmAlarm ofof TheThe Multi-functionalMulti-functional AutomobileAutomobileAbstra

3、ct:Abstract: The technical of the car along with the electronics technique increasingly combinative, every kind of electronics intelligence equipments have been used in the car system, making the car electronics product have become an independent door in electronics product, it is to guarantees the

4、car drives the safety and lower the cause rate, it rises very big function.The principle of measuring distance with ultrasonic, and the influence of environment on the measuring accuracy ate introduce the reason of measuring error is analyzed. when instrument is designed, the selection of ultrasonic

5、 sensor, the ascertainment of frequency count and the influence of blind area on measurement are expounded the approach of improving measuring accuracy is pointed out, the method of correcting error with software is expound emphatically. design aims are achieved, measuring demands on industry are sa

6、tisfied.According to the principles of circuit design,firstly, I formulate 1 / 36the system overall plan , draw the diagram of the console, and then analyze the working principle of the system , design each parts of circuit schematics,which is based on the working principle of the system , furtherly

7、 I complete the design of the system circuits . According to the analysis of the working principle of the system， I select the appropriate component models and parameters, and then draw the system circuits through the protel schematic drawing software.KeyKey Words:Words: AT89C2051；Ultrasonic Distanc

8、e measuring；Thermometer；Measuring the speed of car目目 錄錄0 概述 41 總體方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 41.1 總體方案設(shè)計(jì) 41.2 超聲波測距原理與影響因素 51.3 汽車測速原理 81.4 AT89C2051 單片機(jī)功能介紹 82 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 92.1 電源電路的設(shè)計(jì) 92.2 傳感器的選擇 112.3 超聲波測距電路的設(shè)計(jì) 122.4 汽車測速電路的設(shè)計(jì) 132.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 16 2 / 362.6 顯示電路的設(shè)計(jì) 173 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 193.1 基于匯編語言實(shí)現(xiàn) DSB18B20 程序設(shè)計(jì) 193.2 基于匯

9、編語言實(shí)現(xiàn)顯示電路程序設(shè)計(jì) 203.3 基于匯編語言實(shí)現(xiàn)汽車測速程序設(shè)計(jì) 214 結(jié)束語 22參考文獻(xiàn) 23致 24附錄 25附錄 1 總程序流程圖 25附錄 1.1 總程序流程圖 25附錄 1.2 總程序清單 27附錄 2 設(shè)計(jì)圖紙 34附錄 2.1 汽車車速測量和超聲波測距原理框圖 34附錄 2.2：多功能汽車防撞報(bào)警器總框圖 35附錄 2.3：多功能汽車防撞報(bào)警器總原理圖 36多功能汽車防撞報(bào)警器多功能汽車防撞報(bào)警器0 概述隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步和科技的飛速發(fā)展，在日常工作和生活中，汽車已成為人們理想的交通工具。高速公路上的汽車川流不息，汽車尾氣排放日益嚴(yán)重，能源危機(jī)以與汽車行駛安全問題

10、日益突出，為解決汽車的污染、節(jié)能、安全問題，汽車上廣泛采用了電子控制技術(shù)。本此設(shè)計(jì)的多功能汽車防撞報(bào)警器是根據(jù)定時(shí)時(shí)間來計(jì)算汽車與障礙物的距離，用計(jì)數(shù)頻率來計(jì)算汽車車速，根據(jù)汽車與障礙物之間的距離和汽車的車速來判斷是否對(duì)應(yīng)在安全圍之，若超出安全圍就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)計(jì)算和判斷的結(jié)果產(chǎn)生 BCD 碼和相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)顯示電路。設(shè)計(jì)以單片機(jī) AT89C205 作為報(bào)警裝置的核心，能充分發(fā)揮 AT89C2051 的數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制功能，使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。 3 / 36系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求有以下幾點(diǎn)：A設(shè)計(jì)汽車防撞報(bào)警器的硬件電路，編寫能夠完成防撞報(bào)警的軟件，實(shí)現(xiàn)多功能的汽車防撞報(bào)警

11、系統(tǒng)。B與超聲波的測距技術(shù)、傳感器技術(shù)相結(jié)合，檢測汽車運(yùn)行中后方障礙物與汽車的距離與汽車車速。C通過數(shù)顯裝置顯示距離，并由發(fā)聲電路根據(jù)距離遠(yuǎn)近情況發(fā)出警告聲，使汽車駕駛者可以提前采取應(yīng)對(duì)措施。軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)所測距離和車速進(jìn)行比較，然后根據(jù)測量的結(jié)果來判斷是否驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警。設(shè)定當(dāng)車速小于等于 30km/h 時(shí),安全即離應(yīng)大于等于 1m；當(dāng)車速小于 80km/h,時(shí)安全即離應(yīng)大于等于 2m；當(dāng)車速大于 80km/h 時(shí)，安全距離應(yīng)大于等于 5m。如果將安全距離設(shè)為 0.5m，就可作為汽車倒車報(bào)警器，提高汽車倒車時(shí)的安全。如果超出設(shè)定的值系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警電路，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。多功能汽車防撞報(bào)

12、警器作為一項(xiàng)先進(jìn)的汽車防撞裝置，它能夠預(yù)報(bào)多種情況下汽車的防撞事故，該裝置以單片機(jī)為核心，具有體積小、使用方便的特點(diǎn)，對(duì)防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。在預(yù)防和制止事故方面起到了一定的作用，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。1 總體方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.1 總體方案設(shè)計(jì)由超聲波測距的原理：S=CT/2（其中 C 為超聲波速度，常溫下為 344m/S） ，聲速確定以后只要測出聲波往返時(shí)間，就可以測量出距離。汽車車速的測量是通過霍爾集成傳感器來實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)的硬件電路主要由溫度傳感器電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、汽車測速電路、報(bào)警電路、LED 顯示電路組成。通過AT89C2051 芯片處理防撞信

13、號(hào)，使報(bào)警電路報(bào)警，系統(tǒng)總的原理框圖如下圖所示。 4 / 36單單片片機(jī)機(jī)控控制制放大電路放大電路汽車速度測量汽車速度測量聲音報(bào)警聲音報(bào)警LED 顯示距離顯示距離溫度傳感溫度傳感器超聲波發(fā)射器超聲波發(fā)射器鎖相環(huán)鎖相環(huán)放大電路放大電路超聲波接受器超聲波接受器信號(hào)發(fā)射信號(hào)發(fā)射信號(hào)接收信號(hào)接收?qǐng)D 1-1 系統(tǒng)原理框圖1.2 超聲波測距原理與影響因素1.2.11.2.1 測量原理測量原理聲波是媒質(zhì)中傳播的質(zhì)點(diǎn)的位置、壓強(qiáng)和密度對(duì)相應(yīng)靜止值的擾動(dòng)。高于 2104HZ 時(shí)的機(jī)械波稱為超聲波，媒質(zhì)包括氣體、液體和固體。流體中的聲波常稱為壓縮波或壓強(qiáng)波，對(duì)一般流體媒質(zhì)而言，聲波是一種縱波，傳播速度為 C=Sq

14、rt(E/) (1-1)式中 E 為媒質(zhì)的彈性模量， 為媒質(zhì)的密度, E 為媒質(zhì)的彈性模量，E 為復(fù)數(shù)，其虛數(shù)部分代表損耗；C 也是復(fù)數(shù),其實(shí)數(shù)部分代表傳播速度，虛數(shù)部分則與衰減常數(shù)(每單位距離強(qiáng)度或幅度的衰減)有關(guān)，測量后者可求得媒質(zhì)中的損耗。聲波的傳播與媒質(zhì)的彈性模量密度、耗以與形狀大小(產(chǎn)生折射、反射、衍射等)有關(guān)。利用聲波反射原理，已知聲速 C，測量發(fā)射波與反射波的時(shí)間間隔 t，可得到發(fā)射點(diǎn)與反射點(diǎn)的距離 S 為S=C*T/2(1-2)原理圖如下： 5 / 36障障礙礙物物超聲波發(fā)射超聲波發(fā)射超聲波接收超聲波接收?qǐng)D 1-2 超聲波測距原理另外，從圖中還可以看出，由于超聲波利用接收和發(fā)射

15、波來進(jìn)行距離的計(jì)算因而不可避免地存在發(fā)射與發(fā)射之間的夾角，其大小為 2。當(dāng) 很小的時(shí)候可以根據(jù)公式(1-2)計(jì)算，當(dāng) 比較大的時(shí)候，則必須進(jìn)行距離修正，公式為S=COSCT/2 (1-3)在上式中，傾角 與超聲波發(fā)射裝置和接收裝置的位置有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意適當(dāng)安裝。1.2.21.2.2 外界因素對(duì)測量的影響外界因素對(duì)測量的影響聲波傳輸速度與媒介的彈性模量和密度相關(guān)，因此，利用聲速測量距離，就要考慮這些因素對(duì)聲速影響。在氣體中，壓強(qiáng)、溫度、濕度等因素會(huì)引起密度變化，氣體中聲速主要受密度影響，液體的深度、溫度等因素會(huì)引起密度變化，固體中彈性模量對(duì)聲速影響較密度影響更大，一般超聲波在固體中傳播

16、速度最快，液體次之，在氣體中的傳播速度最慢。氣體中聲速受溫度的影響最大。聲波擾動(dòng)是機(jī)械的，聲波在傳播中帶有機(jī)械能量，聲能傳播的途中逐漸轉(zhuǎn)變成熱，從而出現(xiàn)隨距離而逐漸衰減的現(xiàn)象,稱為聲吸收。聲波的頻率越高衰減得越厲害，傳播距離也越短，在給定的頻率下，衰減是濕度的函數(shù)。聲速受溫度的影響可以用以下公式表述：C=C0*Sqrt(1+(/273) (1-4)根據(jù)式(1-4)測量的溫度-聲速圖和溫度-聲速增量圖如圖 1-3 和圖 1-4 所示。由式(1-4)和圖 1-4 可見，當(dāng)溫度 從 040變化時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生 7%的聲速變化,因此，為了提高測量準(zhǔn)確度,計(jì)算時(shí)必須根據(jù)溫度進(jìn)行聲速修正。工業(yè)測量中，一般用公

17、式計(jì)算超聲波在空氣中的傳播速度(1-5)6 . 0331C 6 / 36圖 1-3 空氣中溫度-聲速圖圖 1-4 空氣中溫度-聲速增量圖由上面的分析可以知道，超聲波的速度受外界的影響因素很多，其中主要的影響因素是溫度，所以溫度補(bǔ)償在求取聲速過程就成為一個(gè)必不可少環(huán)節(jié)，為了簡化程序的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)之中采用了查表法進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其主要的目的是為了避開復(fù)雜的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算與浮點(diǎn)結(jié)果中各字節(jié)的提取操作。這樣，既保證了一定的精度要求又可以避免浮點(diǎn)運(yùn)算，在基于微處理器的系統(tǒng)常可將浮點(diǎn)運(yùn)算改為定點(diǎn)運(yùn)算。1.2.31.2.3 誤差修正以與算法誤差修正以與算法經(jīng)過多次測量發(fā)現(xiàn)，在同一溫度下測量結(jié)果有如下規(guī)律:A.對(duì)于同

18、一距離進(jìn)行多次測量所測數(shù)據(jù)穩(wěn)定性很好,1.5圍變化最大不超過0.7mm。B.測量誤差隨著所測距離的增大而增大。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn), 采集了 20時(shí)從 40cm 到 150cm 每隔 2cm 的距離的測量誤差,即，40，42，44，148，150cm 時(shí)的測量誤差，共 56 個(gè)值，其中，每一個(gè)值都是多次測量所得的平均誤差值。由這 56 個(gè)值組成了誤差函數(shù)表。理論上講，當(dāng)采集的點(diǎn)足夠多時(shí)，就可以根據(jù)逐點(diǎn)查表法達(dá)到非線性的完全修正，修正后誤差盡可能小。但這樣數(shù)據(jù)量會(huì)非常大。采用分段線性插值法進(jìn)行誤差曲線函數(shù)表的數(shù)據(jù)再生，從而減少了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量。根據(jù)這些誤差值繪出的測量誤差曲線，如圖 1-5 所示。 7 /

19、 36圖 1-5 測量誤差曲線1.3 汽車測速原理汽車車速的測量是通過霍爾集成傳感器來實(shí)現(xiàn)的。即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(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，轉(zhuǎn)盤上的永久磁鐵會(huì)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(gè)磁信號(hào)，如果轉(zhuǎn)盤不停轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾集成傳感器便會(huì)輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)?？梢哉f，對(duì)汽車車速的測量實(shí)質(zhì)上是對(duì)轉(zhuǎn)速信號(hào)的頻率的測量。1.4 AT89C2051 單片機(jī)功能介紹AT89C2051 是 ATMEL 公司 AT89 系列的新產(chǎn)品，是當(dāng)今世界上最新型的電擦寫入八位單片機(jī)，體積小、低電壓、低電流、低功耗、低價(jià)格、高性能。AT89C2051 是一個(gè)低功耗、高性能

20、的 CMOS8 位微處理器，與 MCS-51 系列指令集和引腳兼容，具有以 下特點(diǎn)：128bytes 部 RAM，2KbytesEPROM，1 根 I/O 線，2 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，5 個(gè)兩級(jí)中斷源，1 個(gè)全雙工串行口，一個(gè)片精密模擬比較器和片振蕩器，具有低功耗的閑置和掉電模式。工作電壓圍在 4.255.5V，工作頻率取 12MHz。它和 MCS-51 軟件完全兼容，在家電產(chǎn)品、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。AT89C2051 具有以下一些標(biāo)準(zhǔn)特性：2K 字節(jié)的閃速存貯器，128 字節(jié) RAM，15個(gè) I/O 線，2 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5 個(gè)兩級(jí)中斷源結(jié)

21、構(gòu)，一個(gè)全雙工串行口，一個(gè)精確的模擬比較器，片振蕩器和時(shí)鐘電路，支持兩種軟件可選的省電模式，在閑置模式 CPU 停止工作，但 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作，在掉電模式下，保存 RAM 中容，并且凍結(jié)振蕩器，禁止所有其它芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止，工作電壓圍 2.76V，直接 LED 驅(qū)動(dòng)輸出。 8 / 36圖 1-6AT89C2051 管腳封裝圖P1 口：8 位雙向 I/O 口，P1.2P1.7 有部上拉電阻，P1.0，P1.1 需外加上拉電阻。P1.0，P1.1 具有第二功能，分別作為片精密比較器的同相，反相輸入端。P1 口輸出緩沖器能接收 20MA 電流，并能直接驅(qū)

22、動(dòng) LED 顯示器。P1 口鎖存器寫 1 時(shí)可作為輸入口。P1 口在閃爍存儲(chǔ)器編程和校驗(yàn)時(shí)接收和輸出數(shù)據(jù)代碼。P3 口：P3.0P3.5，P3.7 是 7 位雙向 I/O，有部上拉電阻，P3 口輸出驅(qū)動(dòng)器能提供 20mA 灌電流驅(qū)動(dòng)能力。P3 口鎖存器寫 1 時(shí)可輸入口線。P3.6 作為輸入口線和片比較器輸出端相連，無硬件引出端。P3.0P3.5 具有如下第二功能：P3.0 RXD 串行輸入口；P3.1 TXD 串行輸出口；P3.2 外部中斷口輸入端；_0INTP3.3 外部中斷 1 輸入端端；_1INTP3.4 T0 計(jì)數(shù)器 0 外部輸入端；P3.5 T1 計(jì)數(shù)器 1 外部輸入端；P3 口在

23、閃爍存儲(chǔ)器編程和校驗(yàn)時(shí)接收控制信號(hào)；RST：復(fù)位輸入端，引腳電平變高后，所有 I/O 口線馬上復(fù)位到 1 狀態(tài)。振蕩器振蕩時(shí)該引腳保持兩個(gè)機(jī)器周期電平，可復(fù)位整個(gè)器件；Vcc 供電電壓，GND:接地；XTAL1、XTAL2：分別為片振蕩器反相放大器的輸入端和輸出端。晶體振蕩器2 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)2.1 電源電路的設(shè)計(jì)2.1.12.1.1 概述概述 9 / 3678L05 是三端式，固定下穩(wěn)壓輸出集成電路，輸出電壓為 5V，它具有輸出穩(wěn)定，溫度系數(shù)小，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，如下圖：圖 2-1 78L05 外接電路2.1.22.1.2 主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)A 外接元件少，適用性強(qiáng)；B 輸出電流為 10

24、0MA；C 輸出電壓為 5V；D 含過熱，過流保護(hù)。2.1.32.1.3 最大額定值最大額定值表表 2-12-1 78L0578L05 的最大額定值的最大額定值 項(xiàng)目項(xiàng)目 符號(hào)符號(hào) 額定值額定值 單位單位 電壓電源1V 30 V 消耗功率TP 800 mV 工作溫度OPYT-20+150 貯存溫度STGT -55+1502.1.42.1.4 電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)圖 2-2 78L05 應(yīng)用電路 10 / 362.2 傳感器的選擇2.2.12.2.1 DS18B20DS18B20 功能簡介功能簡介傳統(tǒng)的溫度檢測可以使用熱敏電阻作為溫度敏感元件，熱敏電阻主要優(yōu)點(diǎn)是成本低，但需后續(xù)信號(hào)處理電路，而且可靠

25、性相對(duì)較差，準(zhǔn)確度和精度都較低。美國Dallas 公司最新推出的 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 912位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在 93.75ms 和 750ms 將溫度值轉(zhuǎn)化 9 位和 12 位的數(shù)字量。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，可靠性更高。它具有獨(dú)特的單總線接口方式，即允許在一條信號(hào)線上掛接數(shù)十甚至上百個(gè)數(shù)字式傳感器，從而使測溫裝置與各傳感器的接口變得十分簡單，克服了模擬式傳感器與微機(jī)接口時(shí)需要的A/D 轉(zhuǎn)換器與其它復(fù)雜外圍電路的缺點(diǎn)，由它組成的溫度測控系統(tǒng)非常方便，而且

26、具有成本低、體積小、抗干擾性好、可靠性高、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。DS18B20 的測溫原理如圖 2-3 所示。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時(shí)鐘脈沖信號(hào)通過由高溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門開通周期來計(jì)數(shù)，通過該計(jì)數(shù)值來測量溫度。計(jì)數(shù)器被預(yù)置為與-55對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值，如果計(jì)數(shù)器在高溫系數(shù)振蕩器輸出的門周期結(jié)束前計(jì)數(shù)到零，表示測量的溫度高于-55，被預(yù)置在-55的溫度寄存器的值就增加一個(gè)增量，同時(shí)為了補(bǔ)償溫度振蕩器的拋物線特性，計(jì)數(shù)器被斜率累加器所決定的值進(jìn)行預(yù)置，時(shí)鐘再次使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值至零,如果開門時(shí)間仍未結(jié)束，那么重復(fù)此過程，直到高溫度系數(shù)振蕩器的門周期結(jié)束為止。這時(shí)溫度寄存器中的值就是被測的溫度值。斜率累加器主

27、要用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。2.2.22.2.2 DS18B20DS18B20 特點(diǎn)概述特點(diǎn)概述A.單線接口，只有一根信號(hào)線與 CPU 連接；B.數(shù)字信號(hào)輸出，不需要經(jīng)信號(hào)放大和 A/D 轉(zhuǎn)換；C.能提供 9 到 12 位溫度值，精度高，信息傳輸只需 1 根信號(hào)線，接口簡單，兩種供電方式；D.每個(gè) DS18B20 都有一個(gè)惟一的序列號(hào)，允許多個(gè) DS18B20 連接到同一總線上。E.當(dāng)電源極性接反時(shí)，DS18B20 不會(huì)因發(fā)熱而燒毀；F.測溫圍為55+125，增量值為 0.5(9 位溫度值)；G.現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗

28、干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。2.2.32.2.3 DS18B20DS18B20 的基本特性的基本特性DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器的外部形狀、部芯片如圖所示。它使用總線接口方式與外部微處理器進(jìn)行通信，溫度的測量圍為55+125，測量精度為 0.5。傳感器的供電寄生在通信的總線上，可以從總線通信中的高電平中取得，這樣可以不需要外部的供電電源。作為替代也可直接用供電端(VDD)供電。一般在檢測的溫 11 / 36度超過 100時(shí)，建議使用供電端供電，供電的圍為 35.5V。當(dāng)使用總線寄生供電時(shí)，供電端必須接地，同時(shí)總線口在空閑的時(shí)候必須

29、保持高電平，以便對(duì)傳感器充電。每一個(gè) DS18B20 溫度傳感器都有一個(gè)自己特有的芯片序列號(hào)，我們可以將多個(gè)這樣的溫度傳感器掛接在一根總線上，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的檢測。2.2.42.2.4 電路的設(shè)計(jì)電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中 DS18B20 與單片機(jī)連接電路如圖 2-6，其中 DS18B20 外接電源的工作方式，同時(shí) DS18B20 還有一種寄生電源的工作方式，它的一線工作協(xié)議流程是：初始化ROM 操作指令存儲(chǔ)器操作指令數(shù)據(jù)傳輸指令，其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序，寫時(shí)序和讀時(shí)序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始，如果一個(gè)線上掛多個(gè)DS18B20 要采用寄生電源的連接方式、需要進(jìn)行精度配置，對(duì)子程序 編寫要更復(fù)

30、雜一些。圖 2-3 DS18B20 與微處理器的典型連接圖2.3 超聲波測距電路的設(shè)計(jì)2.3.12.3.1 超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì)如圖 2-7 所示：圖 2-4 超聲波發(fā)射電路單片機(jī)（AT89C2051）通過外部引腳 P1.7 輸出短暫的脈沖寬度為 25s，載波為 40HZ 的超聲波脈沖串，然后加到射隨器的基極，經(jīng)過功率放大推動(dòng)超聲波發(fā)射出去。電路中的發(fā)光二極管 LED 和 R33 給出了電路的電源的供電指示。電路中的 12 / 36CSB40T 為超聲波的換能器，主要功能是發(fā)射超聲波。發(fā)射超聲波可以采用軟件和硬件方法，上述就是利用的軟件發(fā)生法，這種方法的特點(diǎn)就是充分

31、利用軟件，靈活性好。第二種方法就是利用超聲波專用發(fā)生電路或者通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號(hào)，并且直接驅(qū)動(dòng)換能器產(chǎn)生超聲波。本設(shè)計(jì)采用了第一種方法。2.3.22.3.2 超聲波接收電路超聲波接收電路超聲波接收電路主要由 CSB40R 、LM567 以與 LM385 組成電路組成圖如下：超聲波接收器將接收到的反射超聲波送到放大器進(jìn)行放大，然后用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波。經(jīng)處理后輸出低電平，送到 AT89C2051 的引腳啟動(dòng)中斷程序，再由軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、判別這樣就可以得出時(shí)間 t，如果有危險(xiǎn)，則觸發(fā)報(bào)警電路，同時(shí)被測的距離在 LED 上顯示出來。在選擇超聲波接收探頭的時(shí)候必須采用與發(fā)射探頭對(duì)應(yīng)的型號(hào)，主要

32、是頻率要一致，這里采用了 CSB40R，否則因無法產(chǎn)生共振影響接收效果、甚至無法接收。圖 2-5 超聲波接收電路由于經(jīng)探頭變換后的信號(hào)非常弱因此必須經(jīng)放大電路放大。由于正弦波信號(hào)不能直接被微處理器接收，因此必須進(jìn)行波形變換，LM567 就可以起到這樣的作用。2.4 汽車測速電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用的測速器由霍爾器件 3031T、光隔離器 4N37、比較 LM311、發(fā)光二極管顯示器、AT89C2051 單片機(jī)組成，主要的操作過程有脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、定時(shí)計(jì)數(shù)、速度數(shù)據(jù)處理等過程, 這種電子器件具有實(shí)時(shí)測速、反應(yīng)靈敏、測速精度高、結(jié)構(gòu)簡潔、成本較低等特點(diǎn)，且測速精度與靈敏度是可調(diào)的，這可通過選用具有不

33、同磁鋼對(duì)數(shù)的霍爾器件與通過設(shè)置不同定時(shí)記數(shù)的時(shí)間常數(shù)來實(shí)現(xiàn)，因而可以滿足不同測速場合下的精度與靈敏度要求，特別適合于發(fā)動(dòng)機(jī)后置、變速箱離駕駛室較遠(yuǎn)的場合，硬件框圖如下： 13 / 36霍霍 爾爾 元元 件件放放 大大 電電 路路光光 隔隔 離離 器器整整 形形 電電 路路AT89C2051圖 2-6 汽車測速原理圖2.4.12.4.1 霍爾效應(yīng)原理霍爾效應(yīng)原理假設(shè)在 N 型半導(dǎo)體薄片上通以電流 I，如圖所示，則半導(dǎo)體中的載流子(電子)沿著和電流相反的方向運(yùn)動(dòng)(電子速度為 V)，由于在垂直于半導(dǎo)體薄片平面的方向上施加磁場 B，所以電子受到洛侖磁力 FL 的作用，向一邊偏轉(zhuǎn)，并使該邊形成電子積累而

34、另一邊則為正電荷積累，于是形成電場 該電場阻止運(yùn)動(dòng)電子的繼續(xù)偏轉(zhuǎn) 當(dāng)運(yùn)動(dòng)電子受到的電場力 FE 與洛侖磁力 FL 相等時(shí)，電子的積累便達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，在薄片前后兩橫斷面之間建立電場，產(chǎn)生相應(yīng)的霍爾電勢 UH(方向見圖)，其值為：UH=KHIB (2-1)式中: KH霍爾元件的靈敏度 V/(A*T)；I控制電流，A；B磁感應(yīng)強(qiáng)度，T。由式(2-1)可看出霍爾電勢的大小正比于控制電流 I 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 當(dāng)電流固定不變時(shí)，UH 與 B 成正比，因而可用霍爾傳感器測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化來實(shí)現(xiàn)。圖 2-7 霍爾效應(yīng)原理圖2.4.22.4.2 光隔離器光隔離器 4N374N37 的選用的選用選用 4N37

35、 主要是考慮到電子車速表是一實(shí)時(shí)測速裝置，需進(jìn)行有效的隔離，以提高抗干擾能力 4N37 的工作原理，如圖 2-8 所示：4、5 兩腳間的電阻隨發(fā)光二極管發(fā)出的光強(qiáng)度的增加而減少，當(dāng) 1 腳上有電壓時(shí)，二極管發(fā)光，照射到 4、5腳間的元件上，使 4、5 引腳間電阻下降，使 4 腳上有信號(hào)電壓輸出，當(dāng) 1 腳上無 14 / 36電壓時(shí)，二極管不發(fā)光，4、5 引腳間的電阻很大，4 腳上無信號(hào)電壓輸出?？梢?N37 光隔離器輸入、輸出間無電的直接連通，只是通過光的作用來進(jìn)行工作的因而起到了隔離電的作用。圖 2-8 4N37 外型2.4.32.4.3 霍爾開關(guān)傳感器霍爾開關(guān)傳感器 3031T3031T

36、的選用的選用霍爾開關(guān)傳感器 3031T 的選用 3031T 是一種硅單片集成電路，如圖 2-9 所示，器件含有穩(wěn)壓電路、霍爾電勢發(fā)生器、放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開路輸出電路，3031T 具有工作電壓圍寬、可靠性高、外圍電路簡單、輸出電平可與各種數(shù)字電路兼容等特點(diǎn)，同時(shí) 3031還具有體積小、無觸點(diǎn)、動(dòng)態(tài)特性好、使用壽命長等特點(diǎn)，故在測量轉(zhuǎn)動(dòng)物體旋轉(zhuǎn)速度領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，器件采用三端平塑封裝。 圖 2-9 霍爾器件 3031T 集成電路2.4.42.4.4 比較器的選用比較器的選用LM311 是一種常用的線性比較器，它廣泛應(yīng)用于比較和整形電路中，在汽車測速電路中比較器 LM311 的作用是

37、將脈沖信號(hào)整形,它還能對(duì)脈沖的幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)，在汽車測速的過程中起到了很大的作用，它對(duì)控制信號(hào)的輸入有著很大的影響。2.4.52.4.5 汽車測速電路的設(shè)計(jì)汽車測速電路的設(shè)計(jì)汽車測速電路主要由霍爾傳感器 3031T，光電隔離器 4N37 和比較器 LM311 組成?；魻柶骷?3031T 中產(chǎn)生脈沖信號(hào)，其頻率與車速成正比(對(duì)確定的車型,比例常數(shù)一定) 接著該脈沖信號(hào)經(jīng)過放大，光電隔離和整形，送至 AT89C2051 單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)，具體電路設(shè)計(jì)如下： 15 / 36圖 2-10 測速原理圖2.5 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)2.5.12.5.1 音頻功率放大器音頻功率放大器 LM386LM386 介紹介紹A.

38、概述任何使揚(yáng)聲器發(fā)聲的電子裝置都需要使用音頻放大器件。到目前為止，在激勵(lì)小型揚(yáng)聲器的音頻放大器件中用的最多的是美國國家半導(dǎo)體公司 1975 年推出的集成電路 LM386，它主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。在電路設(shè)計(jì)中為使外圍元件最少，電壓增益置為 20。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在 6V 電源電壓下它的靜態(tài)功耗僅為 24Mw，使得 LM386 特別適用于電池供電的場合。LM386 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。LM386 缺點(diǎn)是它需要使用大容量的電容，使整個(gè)電路的

39、體積和價(jià)格上升，并可能使聲音失真，LM386 的輸入阻抗很高，這些對(duì)設(shè)計(jì)的影響可以忽略。B.特性a)靜態(tài)功耗底，約為 4mA,可用于電池供電；b)工作電壓圍寬，412V 或 518V；c)外圍元件少；d)電壓增益可調(diào) 20200；e)低失真度。2.5.22.5.2 設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)電路如圖 2-11 所示，報(bào)警電路主要由音頻功率放大器 LM386 和揚(yáng)聲器組成，LM386 的 3 腳接單片機(jī) AT89C2051 的 P1.6，管腳 6 接電源，當(dāng)汽車處于危險(xiǎn)的狀態(tài)時(shí)候，由單片機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，經(jīng)過音頻功率放大器 LM386 放大從而使揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 16 / 36圖 2 -11 報(bào)

40、警電路原理圖2.6 顯示電路的設(shè)計(jì)2.6.1MC144992.6.1MC14499 顯示芯片介紹顯示芯片介紹MC14499 是 Motorola 公司新近生產(chǎn)的一種串行 BCD 碼輸入十進(jìn)制碼輸出的CMOS 集成電路。一片 MC14499 可直接驅(qū)動(dòng)和控制 4 位共陰極 LED 顯示器(聯(lián)級(jí)時(shí)可控制、驅(qū)動(dòng) 4N 個(gè) LED 顯示器)，它采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，功耗較低。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于 MC14499 具有占用的輸入口線少(只 3 根)、單片控制的顯示位數(shù)多、使用方便可靠等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。MC14499 的引腳排列如圖 2-12 所示。片主要由移位寄存器、鎖存器、多路輸出器、

41、譯碼驅(qū)動(dòng)器與振蕩器組成，由多路輸出器從鎖存器中取出的 BCD 碼數(shù)據(jù)經(jīng)段譯碼器譯碼后，送到 a-g 與 DP 上，片振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號(hào)經(jīng) 4 分頻后分別送至 IIV4 條位控制線上,以提供對(duì) 4 位顯示器的輪流掃描。引腳功能如下：a-g，DP：七段碼管與小數(shù)點(diǎn)輸出；I-IV：字位選擇輸出；OSC：外接電容端。外接電容使片振蕩器產(chǎn)生一定頻率的掃描信號(hào)，以防 LED 顯示器閃爍；DATA：串行數(shù)據(jù)輸入端；CLK：時(shí)鐘輸入端。用于提供串行輸入時(shí)的時(shí)鐘控制信號(hào)；EN:使能端,此端為 0 時(shí)，MC14499 允許接收串行數(shù)據(jù)；為 1 時(shí)禁止接收串行數(shù)據(jù)，并將片移位寄存器中的數(shù)據(jù)送入鎖存器中鎖存。 17

42、 / 36圖 2-12 MC14499 的引腳圖2.6.2MC144992.6.2MC14499 在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在由單片機(jī)控制的具有顯示功能的系統(tǒng)中，使用 MC14499 來完成其顯示功能，不但使用的外圍線路少，而且軟件設(shè)計(jì)也很簡單。單片機(jī)與 MC14499 進(jìn)行接口時(shí)有 2 種方式：第 1 種為 I/O 口控制方式，即由單片機(jī)提供 3 根 I/O 口線來和 MC14499 進(jìn)行串口接口，用軟件來模擬串行輸出操作，以提供 MC14499 的 EN、CLK 和 DATA。第 2 種為串行口控制方式，由單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)發(fā)送端 TXD 提供 CLK 時(shí)鐘信號(hào)，串行數(shù)據(jù)接收端 RXD

43、 輸出串行數(shù)據(jù)，再由 P1 口或 P3 口任意一口提供 EN 信號(hào)，串行口控制方式工作于單片機(jī)的工作方式。其顯示電路接線如圖 2-13 所示。圖 2 -13 顯示電路原理圖MC14499 引腳 2、3、4 分別接 AT89C2051 的 P1.0、P3.1、P3.0。 18 / 363 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3.1 基于匯編語言實(shí)現(xiàn) DSB18B20 程序設(shè)計(jì)3.1.13.1.1 初始化初始化總線上的所有操作前要初始化操作，先發(fā)復(fù)位信號(hào)，通知傳感器 DS18B20，并等待接收命令。3.1.23.1.2 ROMROM 操作命令操作命令單片機(jī)收到 DS18B20 信號(hào)后，就可以發(fā)送四個(gè) ROM 操

44、作命令中的一個(gè)，這些命令字均為 8 位的 16 進(jìn)制數(shù)（最低位在前） ，現(xiàn)將這些命令說明如下。 A讀命令：通過該命令單片機(jī)可以讀出 ROM 中 8 位系列產(chǎn)品代碼、48 位產(chǎn)品序列號(hào)和 8 位 CRC 碼。讀命令僅用在單個(gè) DS18B20 在線情況，當(dāng)多于一個(gè)時(shí)由于DS18B20 為開漏輸出將產(chǎn)生線路混亂，從而引起數(shù)據(jù)沖突；B選擇定位命令：多片 DS18B20 接線時(shí)，單片發(fā)出該命令和一個(gè) 64 位數(shù)列，DS18B20 部 ROM 與單片數(shù)列一致者，才響應(yīng)單片機(jī)發(fā)送的寄存器操作命令，其他DS18B20 等待復(fù)位。該命令也可以用在單片 DS18B20 情況； C跳過 ROM 序列號(hào)檢測命令：對(duì)于

45、單片 DS18B20 在線系統(tǒng)，該命令允許主機(jī)跳過 ROM 序列號(hào)檢測而直接對(duì)寄存器操作，從而節(jié)省時(shí)間。對(duì)于多片 DS18B20 在線系統(tǒng)，該命令將引起數(shù)據(jù)沖突；D報(bào)警查詢命令：該命令操作過程同 ROM 查詢命令，但是，僅當(dāng)上次溫度測量值已置位報(bào)警標(biāo)志（由于高于 TH 或低于 TL 時(shí)） ，DS18B20 才響應(yīng)該命令，如果DS18B20 處于上電狀態(tài)，該標(biāo)志將保持有效，直到遇到下列兩種情況：a)本次測量溫度發(fā)生變化，測量值處于 TH、TL 之間；b)TH、TL 改變，溫度值處于新的圍之間。設(shè)置報(bào)警時(shí)要考慮到 EEROM 中的值。3.1.3 存貯器操作命令A(yù).寫入：用此命令把數(shù)據(jù)寫入寄存第 2

46、4 字節(jié)，從第 2 字節(jié)（TH）開始。復(fù)位信號(hào)發(fā)出之前必須把這三個(gè)字節(jié)寫完。 B.讀出：用此命令讀出寄存器中的容，從第 1 字節(jié)開始，直到讀完第 9 字節(jié)，如果僅需要寄存器中部分容，主機(jī)可以在合適時(shí)刻發(fā)送復(fù)位命令結(jié)束該過程。 C.復(fù)制：用該命令把暫存器第 24 字節(jié)轉(zhuǎn)存到 DS18B20 的 EEROM 中，如果DS18B20 是由信號(hào)線供電，主機(jī)發(fā)出此命令后，總線必須保證至少 10ms 的上拉，當(dāng)發(fā)出命令后，主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙來讀總線，如果轉(zhuǎn)存正在進(jìn)行，讀結(jié)果為 0，轉(zhuǎn)存結(jié)束為 1。D.開始轉(zhuǎn)換：DS18B20 收到該命令后立刻開始溫度轉(zhuǎn)換，不需要其他數(shù)據(jù)。此時(shí) DS18B20 處于空閑狀態(tài)，當(dāng)

47、溫度轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行時(shí)，主機(jī)讀總線將收到 0，轉(zhuǎn)換結(jié)束為 1。如果 DS18B20 是由信號(hào)線供電，主機(jī)發(fā)出此命令后主機(jī)必須立即提供用于DS18B20的上拉電平。 E.回調(diào)：執(zhí)行該命令把 EEROM 中的容回調(diào)到寄存器 TH、TL 和設(shè)置寄存器單元 19 / 36中，DS18B20 上電時(shí)能自動(dòng)回調(diào)，因此設(shè)備上電后 TH、TL 就存在有效數(shù)據(jù)。該命令發(fā)出后，如果主機(jī)跟著讀總線，讀到 0 意味著忙，1 為回調(diào)結(jié)束。F.讀電源標(biāo)志：主機(jī)發(fā)出命令后讀總線，DS18B20 將發(fā)送電源標(biāo)志，0 為信號(hào)線供電，1 為外接電源。單片 DS18B20 使用時(shí)，總線接 5k 電阻，應(yīng)適當(dāng)降低上拉電阻值，調(diào)試時(shí)，可把

48、上拉電阻換作電位器，逐步調(diào)節(jié)電位器直到獲得正確的溫度數(shù)據(jù)。讀寫 DS18B20 時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照既定的時(shí)序操作，否則，讀寫無效。3.1.4 DS18B20 的讀寫操作A.復(fù)位：對(duì) DS18B20 操作時(shí)，首先要將它復(fù)位。復(fù)位時(shí)，DQ 線被拉為低電平，時(shí)間為 480960ms；接著將數(shù)據(jù)線拉為高電平，時(shí)間為 1560ms；最后 DS18B20發(fā)出 60240ms 的低電平作為應(yīng)答信號(hào)，這時(shí)主機(jī)才能進(jìn)行其他操作。B.寫操作：將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號(hào)。從 DQ 線的下降沿起計(jì)時(shí)，在 15ms 到 60ms 這段時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行檢測，如數(shù)據(jù)線為高電平則寫1；若為低電平，則寫 0，完成了

49、一個(gè)寫周期。在開始另一個(gè)寫周期前，必須有 1ms以上的高電平恢復(fù)期。每個(gè)寫周期必須要有 60ms 以上的持續(xù)期。C.讀操作：主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1ms 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號(hào)。從主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平起 15ms 至 60ms，主機(jī)讀取數(shù)據(jù)。每個(gè)讀周期最短的持續(xù)期為 60ms。周期之間必須有 1ms 以上的高電平恢復(fù)期。3.2 基于匯編語言實(shí)現(xiàn)顯示電路程序設(shè)計(jì)3.2.13.2.1 顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路設(shè)計(jì)MC14499 與 AT89C2051 單片機(jī)的接口方式有并行口和串行口兩種方式，典型顯示電路如圖 2-17 所示。3.2.23.2.2 并行口方式

50、并行口方式在并行口方式下，選定 AT89C2051 單片機(jī) P1 或 P3 口任意 3 根 I/O 線，以提供MC14499 所需的時(shí)鐘信號(hào)、使能信號(hào)和串行數(shù)據(jù)。3.2.33.2.3 串行口方式串行口方式在串行口方式下, AT89C2051 單片機(jī)的串行輸出端 TXD 提供時(shí)鐘信號(hào)，串行口輸入端 RXD 輸出串行數(shù)據(jù)，選定 P1 口或 P3 口任意一根 I/O 線以提供 MC14499 所需的使能信號(hào)。在串行口方式下，應(yīng)將 AT89C2051 單片機(jī)串行口的工作方式置為 0 方式。串行口方式特別適合于硬件系統(tǒng)無相互間通道時(shí)的情況。在該控制方式下應(yīng)注意: AT89C2051 單片機(jī)從串行口輸出數(shù)

51、據(jù)時(shí)，發(fā)送順序?yàn)閺臄?shù)據(jù)低位到高位，而MC14499 將 BCD 碼數(shù)據(jù)譯為十進(jìn)制數(shù)時(shí)，卻是將原數(shù)據(jù)的低位作為高位處理的，如將某次數(shù)據(jù)的最后八位 10000100B(84H)送入 MC14499 時(shí)，從低位到高位被分布于其移位寄存器的 1320 單元中，即最低位 0 在 13 單元,最高位 1 在 20 單元，MC14499 進(jìn)行譯碼時(shí)，卻是將 0 作為最高位，1 作為最低位處理的，于是成為00100001B(21H),即段碼 3 數(shù)據(jù)為 0010B,顯示器顯示“2”,段碼 4 數(shù)據(jù)為 0001B，顯示器顯示“1”,因此，必須將欲顯示的壓縮 BCD 碼進(jìn)行循環(huán)位移(即將最低位移至最高位,第二位移

52、至第七位,其余以次類推)后再送入 MC14499，以保證顯示的正確 20 / 36性。3.2.43.2.4 程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)MC14499 每次可接收的串行數(shù)據(jù)最多為 20 位，而 AT89C2051 單片機(jī)由于是 8 位機(jī)，每次送出的數(shù)據(jù)并非一定是 20 位，特別是在串行口控制方式下，串行口每次送出數(shù)據(jù)為 8 位，因此 MC14499 每次接收的數(shù)據(jù)必然多于或少于 20 位。當(dāng)AT89C2051 單片機(jī)送出的數(shù)據(jù)多于 20 位時(shí)，MC14499 接收的將是最后 20 位數(shù)據(jù)，20 位以前多余的數(shù)據(jù)在移位過程中被后來的數(shù)據(jù)擠出；當(dāng) AT89C2051 單片機(jī)送出的數(shù)據(jù)少于 20 位時(shí)，

53、MC14499 在接收移位過程中將保留一部分移位寄存器中原來的數(shù)據(jù)。AT89C2051 單片機(jī)每次發(fā)送完數(shù)據(jù)后，必須將 MC14499 使能端置位。這是因?yàn)镸C14499 進(jìn)行譯碼輸出的并非是其移位寄存器的數(shù)據(jù)，而是其鎖存器的數(shù)據(jù)。將使能端置位有兩個(gè)作用:A.禁止 MC14499 再接收外來數(shù)據(jù)；B.將移位寄存器的數(shù)據(jù)送入鎖存器中，以提供譯碼輸出。在下面兩個(gè)驅(qū)動(dòng)程序中，均假設(shè)小數(shù)點(diǎn)選擇位、段碼 1、段碼 2、段碼 3、段碼 4 以壓縮 BCD 碼的形式存放于以 DATA 為首地址的單片機(jī)部 RAM 中。3.3 基于匯編語言實(shí)現(xiàn)汽車測速程序設(shè)計(jì)3.3.13.3.1 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生脈沖信號(hào)的產(chǎn)生據(jù)

54、霍爾效應(yīng)原理，將一對(duì)永久磁鋼固定在由變速箱第二軸驅(qū)動(dòng)的蝸輪軸的轉(zhuǎn)盤邊沿，在轉(zhuǎn)盤附近固定安裝一個(gè)霍爾器件 3031T (磁鋼與 3031T 正對(duì)時(shí)距離不超過 2mm)，同時(shí)在 3031T 上通以大小方向不變的控制電流 I,轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，受磁鋼所產(chǎn)生的磁場的影響,霍爾器件將感受到交變磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出頻率與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)，因此處只安裝了一對(duì)磁鋼(磁鋼對(duì)數(shù)的多少由具體場合的精度與靈敏度要求決定)，軸每轉(zhuǎn)一周,就產(chǎn)生一個(gè)脈沖，因此測出脈沖的頻率即可計(jì)算出車速。3.3.23.3.2 定時(shí)計(jì)數(shù)定時(shí)計(jì)數(shù)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)過放大、光隔整形后，送至 AT89C2051 單片機(jī)進(jìn)行 0.1S 定時(shí)計(jì)數(shù)(

55、通過改變定時(shí)計(jì)數(shù)的時(shí)間，可調(diào)整測速精度與靈敏度，當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)的時(shí)間為 0.1S 時(shí)，測速反應(yīng)時(shí)間為 0.1S)首先置位 EA 與 ET，即開放 CPU 中斷和允許定時(shí)器 T1 中斷然后設(shè)置 TMOD =15H，即定時(shí)器 T1 按方式 1 定時(shí)，計(jì)數(shù)器 T0按方式 1 對(duì)外來脈沖計(jì)數(shù)，且 T0、T1 的運(yùn)行情況只由 TR0、TR1 決定，若TR0、TR1 為 1 時(shí), T0、T1 分別進(jìn)行計(jì)數(shù)、定時(shí)，若 TR0、TR1 為 0 時(shí)，則 T0、T1停止計(jì)數(shù)、定時(shí)，因定時(shí) =0.1S，若晶振選用 f 晶=6MHZ，則 T1 的初值 a 由式(3-1)計(jì)算得=15536 ,故置初值 TH1=3CH、TL

56、1=B0H =(12/f 晶)(216-a)() (3-1)計(jì)數(shù)器從 0 開始計(jì)數(shù)，故置初值=0 接著置位、，即啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 T00T0T0TR1TR和定時(shí)器于是從 0 加 1 計(jì)數(shù)，從 3CB0H 加 1 定時(shí)，當(dāng)最高位產(chǎn)生溢出時(shí)置1T0T1T1T=1,向 CPU 申請(qǐng)中斷 CPU 響應(yīng)，中斷后便進(jìn)入中斷服務(wù)程序,并進(jìn)一步進(jìn)行處1TF1T理。 3.3.33.3.3 速度計(jì)算速度計(jì)算 21 / 36在中斷服務(wù)程序中，0.1的脈沖數(shù)由中轉(zhuǎn)入寄存器中(因一般汽車1T0TL1R變速箱第二軸實(shí)際轉(zhuǎn)速小于 28=256rad/s,故=0,n=值)，則 CPU 由式(3-2)即0TH0TL可計(jì)算出車速 (3

57、-2)0( / )3.6vniDn c式中: n0.1的脈沖數(shù)；定時(shí)時(shí)間(這兒定為 0.1s)；主減速器減速0i比；D車輪外徑 m；C速度轉(zhuǎn)換常數(shù)；其值 C =( 3.6D) /，可見 C 值因0i車型而異。4 結(jié)束語該設(shè)計(jì)所介紹的汽車防撞報(bào)警器,以單片機(jī) AT89C2051 作為報(bào)警裝置的核心,能充分發(fā)揮 AT89C2051 的數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制功能,使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài),提高系統(tǒng)的靈敏度。系統(tǒng)具有體積小、使用方便的特點(diǎn)。此設(shè)計(jì)創(chuàng)新之處在于在系統(tǒng)中加入了溫度傳感器，使汽車測距更精確，提高了系統(tǒng)的可靠性。該裝置工作穩(wěn)定能滿足多數(shù)汽車報(bào)警要求，且成本較低，有良好的性價(jià)比，由于系統(tǒng)中的鎖相環(huán)需要一

58、定時(shí)間，測的的距離有一些誤差，此誤差為 3cm 可以忽略不計(jì)，但是在精度要求較高的工業(yè)領(lǐng)域，如：機(jī)器人自動(dòng)測距方面，此誤差不能忽略，只有通過改變一些硬件的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波的快速鎖定，使誤差進(jìn)一步減小到 0.3mm，可以滿足更高的要求。稍加改進(jìn)就可作為汽車倒車報(bào)警器,提高汽車倒車時(shí)的安全性。 22 / 36參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1程杰容 黃金榮.車距監(jiān)測與倒車報(bào)警安全系統(tǒng)J. 師教育技術(shù)系，2004.2丁元杰.單片微機(jī)原理與應(yīng)用M.:機(jī)械工業(yè),2001.3雷輝.基于 AT89C2051 的智能型汽車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)J.航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2006.4廣新.高性能價(jià)格比單片機(jī) AT89C2051J. 省計(jì)

59、量測試研究所,1996.5帆.汽車防撞報(bào)警器的研制J. 第四軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系,2003.6鐘化.Z86E08 微處理器在汽車倒車防撞報(bào)警器中的應(yīng)用J. 東交通大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,2003.7雷輝.基于 AT89C2051 的智能型汽車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)J.航空學(xué)院電子信息工程系,2003.8王靜霞.用 MC68HC705J1A 實(shí)現(xiàn)超聲波汽車倒泊防報(bào)警器的設(shè)計(jì)J. 職業(yè)技術(shù)學(xué)院,2001.9閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.:高等教育,1998.10王建民 朱邦國. YHD 型汽車倒車防撞裝置J.電子世界,1997.11羅淳，熊慶國.智能汽車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)開發(fā)J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2009. 2

60、3 / 36致致 走的最快的總是時(shí)間，來不與感嘆，大學(xué)生活已近尾聲，四年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要?jiǎng)澫峦昝赖木涮?hào)。本文是在導(dǎo)師顧光旭副教授的悉心指導(dǎo)下完成的，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她都給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，顧老師放棄了自己的休息時(shí)間，她的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩！她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲酗L(fēng)格、博大的知識(shí)面、積極樂觀的生活態(tài)度將會(huì)對(duì)我以后的人生道路產(chǎn)生長遠(yuǎn)的影響。在論文即將完成之際，謹(jǐn)向?qū)熤乱宰钫\摯的敬意 ！感我的父母在我的求學(xué)生涯中給予的無私奉獻(xiàn)和關(guān)愛，在此祝他們身體健康、工作順利！感我的同學(xué)們，他們?cè)谖艺n題完成過程當(dāng)中提