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1、-PAGE . z單位代碼: 005 分 類 號(hào):IN大學(xué)創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題 目:汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè):電子信息工程姓 名:楠楠學(xué) 號(hào):0903024119指導(dǎo)教師:延寧職 稱:教授畢業(yè)時(shí)間:二零一三年六月-. z-. z汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要:本次設(shè)計(jì)主要是以AT89S52單片機(jī)作為主體設(shè)計(jì)的汽車倒車防撞系統(tǒng),這種智能的系統(tǒng)給汽車在倒車時(shí)提供較高的平安性。該系統(tǒng)利用了超聲波不用接觸就能進(jìn)展測(cè)量距離的特點(diǎn),系統(tǒng)主要包括超聲波發(fā)射電路模塊,超聲波承受電路模塊,液晶顯示模塊以及聲光報(bào)警電路模塊。超聲波探頭主要是進(jìn)展超聲波的發(fā)射和承受局部,液晶顯示主要是顯示障礙物與車之間的距離,在超
2、出所設(shè)定的距離時(shí),蜂鳴器報(bào)警,同時(shí)發(fā)光二極管亮,提醒駕駛員采相應(yīng)的措施。提高汽車在倒車過程中的平安性,能很有效的減少交通事故。關(guān)鍵詞:AT89S52;超聲波;測(cè)量距離;防撞-. zThe Design about Collision Avoidance System of ReveringAbstract:This design is mainly based on AT89S52 single chip microputer as the main design of the automobile back-draft anti-collision system, this system o
3、f intelligent car provides high security in reverse. The system uses ultrasonic without contact can characteristics of distance measurement, system mainly consists of ultrasonic transmitting circuit module, ultrasonic receiving circuit module, liquid crystal display module and an acousto-optic alarm
4、 circuit module. The ultrasonic probe is mainly the ultrasonic transmitting and receiving part, LCD display between the obstacle and the vehicle distance, beyond the set distance, the buzzer alarm, at the same time the bright light emitting diodes, to remind the driver to adopt the corresponding mea
5、sures. Improve the safety car in reversing the process, can be very effective to reduce traffic accidents.KEY WORDS: AT89S52, ultrasonic, measuring the distance,collision avoidance-. z目 錄TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc3551992251.緒論 PAGEREF _Toc355199225 h 1HYPERLINK l _Toc3551992261.1.本設(shè)計(jì)的目的和意義 PAGE
6、REF _Toc355199226 h 1HYPERLINK l _Toc3551992271.2.課題研究背景 PAGEREF _Toc355199227 h 2HYPERLINK l _Toc3551992282.超聲波介紹 PAGEREF _Toc355199228 h 3HYPERLINK l _Toc3551992292.1.超聲波傳感器 PAGEREF _Toc355199229 h 3HYPERLINK l _Toc3551992302.2.超聲波測(cè)距的原理與方式 PAGEREF _Toc355199230 h 4HYPERLINK l _Toc3551992312.2.1.超聲
7、波測(cè)距的工作原理 PAGEREF _Toc355199231 h 4HYPERLINK l _Toc3551992322.2.2.超聲波測(cè)距的工作方式 PAGEREF _Toc355199232 h 5HYPERLINK l _Toc3551992333.本設(shè)計(jì)核心器件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc355199233 h 6HYPERLINK l _Toc3551992343.1.硬件局部 PAGEREF _Toc355199234 h 6HYPERLINK l _Toc3551992353.2.單片機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc355199235 h 6HYPERLINK l _Toc3
8、55199236單片機(jī) PAGEREF _Toc355199236 h 6HYPERLINK l _Toc3551992373.2.2.功能特性描述 PAGEREF _Toc355199237 h 7HYPERLINK l _Toc3551992383.3.超聲波傳感器的選擇 PAGEREF _Toc355199238 h 8HYPERLINK l _Toc3551992393.4.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc355199239 h 8HYPERLINK l _Toc3551992404.硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc355199240 h 10HYPERLINK l _
9、Toc3551992414.1.顯示電路 PAGEREF _Toc355199241 h 10HYPERLINK l _Toc3551992424.2.報(bào)警電路 PAGEREF _Toc355199242 h 11HYPERLINK l _Toc3551992434.3.單片機(jī)最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc355199243 h 12HYPERLINK l _Toc3551992444.3.1.電源電路 PAGEREF _Toc355199244 h 12HYPERLINK l _Toc3551992454.3.2.晶振電路 PAGEREF _Toc355199245 h 13HYPERL
10、INK l _Toc3551992464.3.3.復(fù)位電路 PAGEREF _Toc355199246 h 13HYPERLINK l _Toc3551992474.4.整個(gè)電路設(shè)計(jì)的原理圖 PAGEREF _Toc355199247 h 14HYPERLINK l _Toc3551992485.程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc355199248 h 15HYPERLINK l _Toc3551992495.1.主程序流程圖 PAGEREF _Toc355199249 h 15HYPERLINK l _Toc3551992505.2.超聲波發(fā)射接收流程圖 PAGEREF _Toc355199
11、250 h 17HYPERLINK l _Toc3551992515.3.測(cè)距流程圖 PAGEREF _Toc355199251 h 18HYPERLINK l _Toc3551992525.4.顯示和報(bào)警流程圖 PAGEREF _Toc355199252 h 18HYPERLINK l _Toc3551992536.誤差分析 PAGEREF _Toc355199253 h 20HYPERLINK l _Toc3551992547.完畢語 PAGEREF _Toc355199254 h 21HYPERLINK l _Toc355199255參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc355199255
12、h 22HYPERLINK l _Toc355199256致 PAGEREF _Toc355199256 h 23-. z-. z1.緒 論超聲波是那些沒有眼睛生物用來防御外來侵略或用于捕食獵物的一種手段,這種生物發(fā)出人們所聽不到的超聲波,利用空氣作為傳輸媒質(zhì)傳播它們所發(fā)出的超聲波,超聲波遇到障礙物時(shí)就會(huì)反射回來,由發(fā)射到反射回來這之間的時(shí)間就可以粗略的估算出獵物或障礙物離該生物的距離。超聲波最早開場(chǎng)于1879年,而這種作為人類首次發(fā)現(xiàn)的高頻信號(hào),在其它行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用??墒窃谄囶I(lǐng)域很少有提及到它,這主要是因?yàn)樽钤缙诘某暡▊鞲衅鬟_(dá)不到汽車行業(yè)所要到達(dá)準(zhǔn)確要求。近些年,由于超聲波技術(shù)在我國(guó)
13、的不斷開展,再加上它是一種不用接觸就能進(jìn)展測(cè)量的高精度傳感器。所以后來也被用于汽車行業(yè)中來,其主要被應(yīng)用在汽車的倒車防撞系統(tǒng)上。1.1.本設(shè)計(jì)的目的和意義隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高,人們對(duì)物質(zhì)要求也越來越高,汽車作為現(xiàn)今社會(huì)的主要交通工具,很快在人們的生活中普遍了起來,而在駕駛過程中的平安問題也成為大家所關(guān)注的課題。汽車倒車倒車防撞系統(tǒng)能測(cè)量障礙物離車輛的距離并顯示該距離,同時(shí)用滴滴聲報(bào)警。駕駛?cè)藛T不但可以很直接觀測(cè)到被顯示的距離,還可以用聽覺判斷,根據(jù)車后障礙物距離的遠(yuǎn)近不同,報(bào)警頻率是不同,距離越近頻率越高。近幾年,由于科技突飛猛進(jìn)的開展,單片機(jī)在對(duì)電路的設(shè)計(jì)中變得越來越重要,并帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)技
14、術(shù)的開展。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,單片機(jī)一般作為一個(gè)比擬核心部件來使用,僅僅靠單片機(jī)方面知識(shí)還是不夠的,還應(yīng)該根據(jù)具體情況和要求設(shè)計(jì)硬件構(gòu)造和軟件局部,這些結(jié)合起來才能更好的完善對(duì)電路的設(shè)計(jì)。利用超聲波測(cè)距方面的知識(shí)和單片機(jī)設(shè)計(jì)電路,設(shè)計(jì)出了汽車倒車防撞系統(tǒng),此系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和超聲波非接觸測(cè)距特點(diǎn),通過LCD顯示障礙物與汽車之間的距離,并根據(jù)所測(cè)距離遠(yuǎn)近的不同,所發(fā)出的報(bào)警頻率是不同的,同時(shí)有不同顏色的LED燈亮。這樣就很好的解決了駕駛員在停車和起動(dòng)車輛時(shí)存在的一些平安隱患,提高了駕駛過程中的平安性。1.2.課題研究背景隨著汽車數(shù)量一年一年的增多年,對(duì)交通,停車位等造成
15、嚴(yán)重的壓力,現(xiàn)今社會(huì)交通堵塞,停車難已經(jīng)是個(gè)一個(gè)令人很頭疼的問題,特別是在停車的時(shí)候,稍稍不注意就有可能造成很嚴(yán)重的后果。這一問題得到了駕駛員們的關(guān)注,所以他們就對(duì)車操縱的便捷性提出了更高的要求,希望可以自己的車上安裝*種裝置可以解決汽車在倒車中所遇到的難題,減少在駕駛過程中的不平安隱患,以便于他們可以很快的停在所要停的地方,而當(dāng)出現(xiàn)問題可以及時(shí)的報(bào)警,以免造成不必要的問題。這時(shí)在汽車上安裝倒車防撞系統(tǒng)就顯得尤為重要,因此市場(chǎng)上出現(xiàn)了汽車倒車防撞系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要是利用超聲波非接觸的特點(diǎn)測(cè)量障礙物與車之間的距離。2.超聲波介紹人耳能聽到的聲波頻率在20Hz-20KHz之間。頻率超過20KHz的
16、稱為超聲波,低于20Hz的稱為次聲波1。我們通常用所到的超聲波的頻率圍,可從幾十兆赫茲到幾千兆赫茲。超聲波作為人類首次發(fā)現(xiàn)一種高頻信號(hào),其特點(diǎn)頗多:比方受它的頻率高,波長(zhǎng)短,特別是方向性好,能夠成為射線而定向傳播等。這一特性應(yīng)用到測(cè)量距離上來,它可以不用接觸被測(cè)物進(jìn)展測(cè)量,比起那些接觸式的測(cè)量就比擬方便了,特別對(duì)于那些比擬難測(cè)量的區(qū)域。超聲波的穿透能力是很強(qiáng),無論是固體還是液體,尤其是對(duì)那些不透明的物體,可以穿透幾十米的深度。超聲波在不同的介質(zhì)中傳播會(huì)在分界面發(fā)生反射,折射和波形轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。正是因?yàn)樗母鞣N特點(diǎn)所以,超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué),國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。2.1.超聲波傳感器用超聲波作為
17、檢測(cè)的方法,首先必須有能產(chǎn)生超聲波的元件。完成這項(xiàng)任務(wù)的元器件就是超聲波傳感器了,我們習(xí)慣上叫它超聲波換能器,或是超聲波探頭。超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成傳感器,超成波探頭按其構(gòu)造可分為直探頭,斜探頭,雙探頭和液侵探頭。按其工作原理又可以分為壓電式,磁致伸縮式,電磁式等2。在實(shí)際中比擬常用是壓電式探頭,它其實(shí)是利用了壓電效應(yīng)原理,壓電效應(yīng)又可分為逆壓電效應(yīng)和正壓電效應(yīng)。超聲波傳感器是一種可逆元件,而壓電式超聲波就是利用這一原理,也就是電信號(hào)和超聲波信號(hào)的相互轉(zhuǎn)化來。在超聲波的發(fā)射這一過程中,是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為發(fā)射的超聲波信號(hào);而在超聲波承受過程中,主要是將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過程。
18、超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波,具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)3。超聲波傳感器是由兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板組成。當(dāng)給它外加一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí),當(dāng)其頻率和壓電晶片的固有頻率相等時(shí),壓電晶片就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象,進(jìn)而帶動(dòng)共振板產(chǎn)生振動(dòng),就是超聲波發(fā)射器了2。超聲波發(fā)射器如圖2-1所示:圖2-1 超聲波發(fā)射器假設(shè)兩電極之間沒有電壓,共振板接收到超聲波信號(hào)時(shí),迫使壓電晶片產(chǎn)生振動(dòng),這樣就將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,此時(shí)就是超聲波接收器了2。超聲波接收器如圖2-2所示:圖2-2 超聲波接收器2.2.超聲波測(cè)距的原理與方式2.2.1.超聲波測(cè)距的工作原理超聲波測(cè)距原理就
19、是利用超聲波發(fā)射器發(fā)射信號(hào),從剛發(fā)射超聲波時(shí)就開場(chǎng)計(jì)時(shí),信號(hào)在介質(zhì)中傳播,在傳播的過程中遇到障礙物就馬上返回,超聲波接收器收到反射回來的信號(hào)時(shí)就立即停頓計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中傳播速度v,一般情況認(rèn)為是340m/s,根據(jù)記錄時(shí)間t就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離s,即:S=vt/2(2.1)超聲波測(cè)距示意圖如圖2-3所示圖2-3 超聲波測(cè)距原理圖2.2.2.超聲波測(cè)距的工作方式利用超聲波測(cè)量距離主要有聲波幅值檢測(cè)法,相位檢測(cè)法和度越時(shí)間法。聲波復(fù)制檢測(cè)法容易受反射波的干擾;度越時(shí)間檢測(cè)法測(cè)量精度較高,可使其測(cè)量圍小4,這種方法特別容易實(shí)現(xiàn)。綜合所述各種方法的優(yōu)缺點(diǎn),本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是度越時(shí)間檢測(cè)法
20、,其原理其實(shí)特別簡(jiǎn)單,就是超聲波傳感器發(fā)射超聲波信號(hào),經(jīng)由介質(zhì)轉(zhuǎn)播,當(dāng)遇到障礙物返回,直到超聲波接收器接收到回波時(shí),這之間所經(jīng)歷的時(shí)間就是度越時(shí)間。3.本設(shè)計(jì)核心器件簡(jiǎn)介3.1.硬件局部本設(shè)計(jì)的硬件電路主要包括單片機(jī)控制局部系統(tǒng),超聲波的接收和發(fā)射,報(bào)警電路以及顯示電路四局部組成。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為主,它有著12MHz高精度的晶振,可以獲得較為穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率,能有效的較少測(cè)量誤差。用AT89S52單片機(jī)的P3.0口發(fā)射出40kHz的方波信號(hào),此信號(hào)是超聲波傳感器所需要的。利用外部中斷INT0端口監(jiān)測(cè)返回的超聲波信號(hào)。顯示電路采用液晶顯示,報(bào)警電路采用聲光報(bào)警。系統(tǒng)框架圖如圖3-
21、1所示;AT89S52超聲波測(cè)距液晶顯示模塊聲光報(bào)警模塊圖3-1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖3.2.單片機(jī)的選擇53.2.1.AT89S52單片機(jī)片存儲(chǔ)器包含8KB的Flash,可在線編程,擦寫次數(shù)不少于1000次;具有256個(gè)字節(jié)的片RAM;具有可編程的32根I/O口線P0,P1,P2和P3;具有3個(gè)可編程定時(shí)器T0,T1和T2;含有2個(gè)數(shù)據(jù)指針TPTR0和TPTR1;中斷系統(tǒng)具有8個(gè)中斷源,6個(gè)中斷矢量,2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷構(gòu)造;串行通信口是1個(gè)全雙工的UART串行口;2種低功耗節(jié)電工作方式為空閑模式和掉電模式;具有3級(jí)程序鎖定位;含有一個(gè)看門狗定時(shí)器具有斷電標(biāo)志POF;與MCS-51產(chǎn)品完全兼容;3.2.
22、2.功能特性描述AT89S52是一種低功耗,高性能,采用CMOS8工藝的8為單片機(jī),其片具有8K的可在線編程Flash存儲(chǔ)器。該單片機(jī)采用了Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)型80C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容;片上的Flash存儲(chǔ)器可在線重新編程,或使用通用的易失性存儲(chǔ)編程器;通用的8位CPU在線可編程Flash集成在一塊芯片上,從而使AT89S52功能更加完善,應(yīng)用更加靈活;具有更高的性能價(jià)格比,使其在嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用5。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8K字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線,看門狗定時(shí)器,2個(gè)數(shù)據(jù)指針,三個(gè)16為
23、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,一個(gè)6向量2級(jí)中斷構(gòu)造,全雙工串行口,片晶振及時(shí)鐘電路。另外AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式??臻e模式下,CPU停頓工作,允許RAM,定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,串口,中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下,RAM容被保存,振蕩器被凍結(jié),單片機(jī)一切工作停頓,直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止,AT89S52引腳圖如圖3-2所示圖3-2 AT89S52引腳圖P0用作通用I/O口,每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)8TTL負(fù)載;當(dāng)用作輸入時(shí),每個(gè)端口首先置1。P0口也可以做偏外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器時(shí)的低8位地址/數(shù)據(jù)總線的復(fù)用口。這種情況下,P0口含上拉電阻。在flash編程時(shí),P0口輸入代碼
24、數(shù)據(jù);在flash校驗(yàn)時(shí),P0口輸出代碼數(shù)據(jù)。在進(jìn)展編程校驗(yàn)時(shí),須外接10K的上拉電阻。P2可用作通用I/O口,可驅(qū)動(dòng)4TTL負(fù)載;對(duì)P2口各位寫入1??勺鳛檩斎搿C總€(gè)引腳由外部負(fù)載拉為低電平時(shí),經(jīng)由部上拉電阻向外輸出電在編程和檢驗(yàn)時(shí),P3口承受*些控制信號(hào)。P3可用作通用I/O口,可驅(qū)動(dòng)4TTL負(fù)載;當(dāng)用作輸入時(shí),要先將P3口各位置1。假設(shè)外部負(fù)載將P3口拉低,則經(jīng)過上拉電阻向外輸出電流。在編程和檢驗(yàn)時(shí),P3口承受*些控制信號(hào)。P3口還具有替代功能,例如P3.0串行輸入(R*D),P3.1串行輸出T*D,P3.2外部中斷0INT0等。3.3.超聲波傳感器的選擇在本課題中選用HC-SR04超聲
25、波傳感器:它測(cè)量距離是精度很高可達(dá)3mm并且HC-SR04測(cè)距圍比擬大,一般可以實(shí)現(xiàn)從2cm400cm的非接觸式距離。HC-SR04模塊自身就有超聲波發(fā)射器,接收器與控制電路,這樣就減少了本設(shè)計(jì)的工作量。根本工作原理是采用單片機(jī)I/O口(P3.0口)觸發(fā)TRIG測(cè)距,至少給10us的高電平;HC-SR04自動(dòng)發(fā)送8個(gè)49khz的方波,自動(dòng)檢測(cè)是否有回波;如果有回波,通過I/O口ECHO給單片機(jī)的INT0口一個(gè)低電平,提醒T0口停頓計(jì)時(shí)。I/O口ECHO輸出一個(gè)高電平,則高電平維持的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。HC-SR04如圖3-3所示圖3-3HC-SR04模塊3.4.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路本
26、設(shè)計(jì)的主控制芯片是AT89S52單片機(jī),AT89S52單片機(jī)工作性能穩(wěn)定,同時(shí)它是在單片機(jī)的設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到的控制芯片。并且還具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力??梢酝ㄟ^改變其局部參數(shù)來改變電路的靈敏度和抗干擾能力,因而采用此芯片作為本設(shè)計(jì)的主控芯片。該系統(tǒng)核心由單片機(jī)控制和超聲波傳感器為核心,本設(shè)計(jì)采用的超聲波傳感器HC-SR04包括超聲波發(fā)射器,接收器與控制電路。超聲波傳感器在單片機(jī)的控制下發(fā)射出超聲波信號(hào),傳感器的承受局部承受到信號(hào)之后送入單片機(jī)進(jìn)展處理,計(jì)算出汽車與障礙物之間的最短距離,將所計(jì)算出來的結(jié)果送入液晶顯示電路顯示,再按照所設(shè)定的要求由報(bào)警電路進(jìn)展報(bào)警。4.硬件電路設(shè)計(jì)4.1
27、.顯示電路在大多數(shù)單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,最常用的顯示設(shè)備有:發(fā)光二極管,簡(jiǎn)稱LED(Light Emitting Diode);液晶顯示器,簡(jiǎn)稱 LCD。這兩種顯示器相對(duì)于其它顯示設(shè)備說比擬廉價(jià),功耗較低,完全能到達(dá)其它顯示器所要到達(dá)的要求。方案1:LCD1602液晶顯示器也稱為1602字符型液晶顯示,它的體積比擬小,功率消耗小,顯示質(zhì)量高,是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)的液晶顯示模塊。由于液晶顯示模塊每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度,恒定發(fā)光,不像有些顯示設(shè)備需要不斷的刷新和點(diǎn)亮;無電磁輻射;簡(jiǎn)單方便的數(shù)字式接口;應(yīng)用廣泛,可以顯示數(shù)字,字符,漢字和圖形等,可是用于各種場(chǎng)合6。使
28、用液晶顯示器,系統(tǒng)再也不需要像往常那樣把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)再行輸出了。方案2:數(shù)碼管是利用發(fā)光二極管組合而成的數(shù)字顯示器件,通過控制相應(yīng)的二極管的狀態(tài)顯示相應(yīng)的數(shù)字。要使數(shù)碼管正常顯示就得有驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的段碼,數(shù)碼管的現(xiàn)實(shí)方式可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示,靜態(tài)顯示方式只適合顯示單個(gè)的數(shù)字,對(duì)于文字性的東西就顯得沒則適宜了。由于動(dòng)態(tài)顯示方式利用的是人眼視覺暫留的特性,掃描的時(shí)間應(yīng)不大于20毫秒,占用系統(tǒng)資源大,且相對(duì)于整個(gè)倒車系統(tǒng)而言,需要比擬清晰明了的了解車與障礙物之間的距離。綜上所述,采用方案1顯示電路如圖4-1所示圖4-1 顯示電路4.2.報(bào)警電路本設(shè)計(jì)采用聲光報(bào)警,當(dāng)所計(jì)算出來的距離
29、在30cm到50cm之間,蜂鳴器報(bào)警同時(shí)綠色的燈亮;當(dāng)所計(jì)算出來的距離大于0cm小于30cm時(shí),黃色的燈亮蜂鳴器報(bào)警并且報(bào)警頻率要比前者高。聲控局部如圖4-2所示,P24口所接的是三極管的基極輸入端。當(dāng)P24輸出為高電平時(shí),三極管導(dǎo)通,蜂鳴器兩端就可獲得+5V的電壓而響;當(dāng)P24輸出為低電平時(shí),三極管不導(dǎo)通,蜂鳴器兩端電壓為0,所以就不會(huì)發(fā)聲。光控局部如圖4-3所示,主要是由兩個(gè)電阻和兩個(gè)不同色的發(fā)光二極管組成。圖4-2 聲音報(bào)警圖4-3 光報(bào)警4.3.單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)也就是能使單片機(jī)工作的最少元器件構(gòu)成的系統(tǒng),雖然這個(gè)系統(tǒng)很簡(jiǎn)單,但是卻是所有控制系統(tǒng)所必不可少的一局部。最小系統(tǒng)包
30、括電源電路,晶振電路和復(fù)位電路組成。AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖4-4所示圖4-4 AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)4.3.1.電源電路電源電路主要功能就是向單片機(jī)供電的。電源電路如圖4-5所示圖4-5 電源電路4.3.2.晶振電路晶振電路也稱時(shí)鐘電路,它是單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn),決定著單片機(jī)工作速度的快慢。負(fù)責(zé)產(chǎn)生單片機(jī)所需要的時(shí)鐘信號(hào),AT89S52部有一個(gè)高增益反向放大器,其輸入端為引腳*TAL1,輸出端為引腳*TAL2。在*TAL1和*TAL2兩端口連接晶體震蕩器形成反應(yīng)電路,晶體振蕩器就可以工作。早期晶體振蕩器的工作頻率在1.2-12MHz之間,由于科技的不斷開展,現(xiàn)在其工作頻率可正向
31、兩端延伸,到達(dá)了0-40MHz。晶振電路由電容和晶振構(gòu)成,在電路的設(shè)計(jì)過程中,對(duì)C1和C2的大小沒有嚴(yán)格的要求,但是它們的大小會(huì)影響振蕩器震蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性,大多數(shù)電路選擇的圍在10-30pF之間。在電路的布局時(shí),晶振,電容等應(yīng)可能近的靠近單片機(jī),這樣的目的是減小分布電容,保證振蕩器震蕩的穩(wěn)定性7。晶振電路如圖4-6所示圖4-6 晶振電路4.3.3.復(fù)位電路復(fù)位方式分為上電自動(dòng)復(fù)位,按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位三種方式7.本設(shè)計(jì)采用按鍵電平復(fù)位,按鍵電平復(fù)位電路如圖4-7所示,手動(dòng)按鍵產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào),完成單片機(jī)從新啟動(dòng),使單片機(jī)回到初始狀態(tài)。圖4-7 復(fù)位電路4.4.整個(gè)電路設(shè)計(jì)的原理
32、圖整個(gè)設(shè)計(jì)的原理圖如圖4-8所示:圖4-8 原理圖5.程序設(shè)計(jì)本課題的軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序,超聲波發(fā)射子程序,測(cè)距離子程序及顯示報(bào)警子程序組成。匯編語言程序執(zhí)行效率比擬高,主要因?yàn)樗旧硎且环N低級(jí)語言,是面向面向機(jī)器的程序語言。由于低級(jí)語言直接控制硬件,指令執(zhí)行速度快,且指令的執(zhí)行時(shí)間固定,所以匯編語言運(yùn)行時(shí)間短。但是其代碼繁多,語言格式比擬死板,可讀性差,不易于編寫,也不便于移植6。和匯編相比擬,C語言比擬符合人類思維習(xí)慣,C語言是面向計(jì)算機(jī)的,它是一種高級(jí)語言,兼?zhèn)涓呒?jí)語言與低級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。具有易于編寫、開發(fā)效率高、構(gòu)造化強(qiáng)、可移植性好、程序可讀性高且C程序有利于實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的算法。綜上
33、所述本設(shè)計(jì)選擇C語言編寫。并用Keil軟件進(jìn)展調(diào)試和編輯,Keil有豐富的庫函數(shù)。另外,Keil軟件多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊,容易理解。因此,利用單片機(jī)C語言進(jìn)展單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā),能縮短開發(fā)周期,降低了開發(fā)的本錢。5.1.主程序流程圖整個(gè)系統(tǒng)在的工作過程:首先將微處理器AT89S52的P3.0口置0,讓超聲波傳感器發(fā)射超聲波,在這同時(shí)啟動(dòng)AT89S52單片機(jī)的部定時(shí)器T0開場(chǎng)計(jì)時(shí)。在發(fā)射后1.4ms才可以去檢測(cè)反射回來的超聲波信號(hào),這樣就可以抑制輸出所產(chǎn)生干擾。當(dāng)超聲波遇到障礙物時(shí)立即被反射回來,這時(shí)微處理器就不停的對(duì)INT0端口進(jìn)展掃描,假設(shè)INT0接收的信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?,就說明有
34、信號(hào)反射回來,于是關(guān)閉定時(shí)器T0。再將T0中的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算就可以粗略的計(jì)算出超聲波傳感器與障礙物之間的距離。然后再根據(jù)所計(jì)算的情況進(jìn)展聲光報(bào)警。主程序框圖如圖5-1所示計(jì)算距離并顯示開場(chǎng)初始化發(fā)射,T0開場(chǎng)計(jì)時(shí),延時(shí)1ms,停頓發(fā)射顯示,等待反射回的波是否有回波進(jìn)入中斷程序,關(guān)閉計(jì)時(shí)器T0T0溢出中斷,外中斷INT0關(guān)閉讀取往返時(shí)間是否平安聲光報(bào)警返回YNYN圖5-1主程序框圖5.2.超聲波發(fā)射接收流程圖通過P3.0端口發(fā)送出頻率為40KHz的方波的超聲波信號(hào),其脈沖寬度為12us左右,同時(shí)將計(jì)數(shù)器T0翻開計(jì)時(shí)。超聲波測(cè)距模塊主程序主要是利用INT0引腳檢測(cè)反射回來的超聲波信號(hào),如果發(fā)現(xiàn)INT0
35、引腳出現(xiàn)低電平,就證明接收到返回的超聲波信號(hào),于是進(jìn)入中斷子程序立即停頓計(jì)數(shù)器T0的計(jì)時(shí)工作。假設(shè)計(jì)時(shí)器都溢出了還沒檢測(cè)到反射回來的信號(hào),也就是說INT0引腳沒出現(xiàn)低電平,則定時(shí)器T0溢出中斷將外部中斷INT0關(guān)閉。本設(shè)計(jì)采用12M晶振,即機(jī)器周期是1 us。下列圖5-3是超聲波發(fā)射與接收子程序流程圖。開場(chǎng)計(jì)時(shí)單元清零開場(chǎng)發(fā)射超聲波延時(shí)接收到超聲波,停頓計(jì)時(shí)定時(shí)器T0開啟,開場(chǎng)計(jì)時(shí)讀取時(shí)間返回圖5-2 超聲波發(fā)射與接收子程序流程圖5.3.測(cè)距流程圖超聲波在空氣中傳播速度較慢,為340m/s,這就使計(jì)算變得非常簡(jiǎn)單。只要準(zhǔn)確的測(cè)得度從超聲波傳感器發(fā)出超聲波到遇到障礙物反射回收受端的時(shí)間,就可由公
36、式S=vt/2計(jì)算出車到障礙物的距離。測(cè)距流程圖如圖5-3所示開場(chǎng)調(diào)用距離計(jì)算子程序計(jì)算出距離返回圖5-3 測(cè)距流程圖5.4.顯示和報(bào)警流程圖顯示模塊是利用定時(shí)器將測(cè)試得到的最短距離的數(shù)值通過串行口傳送到顯示模塊進(jìn)展顯示。通過調(diào)用距離計(jì)算子程序,大于50cm為平安距離,設(shè)定蜂鳴器的工作方式,工作設(shè)為1,不工作設(shè)為0,假設(shè)所計(jì)算出來的距離大于30cm小于50cm,蜂鳴器工作同時(shí)綠燈亮;假設(shè)計(jì)算出來的距離大于0cm小于30cm時(shí),蜂鳴器工作同時(shí)黃燈亮。其余情況蜂鳴器和LED等處于不工作狀態(tài)。距離顯示,判斷以及報(bào)警流程圖如圖5-4所示開場(chǎng)將距離值通過I/O口送到顯示模塊顯示設(shè)置平安距離是否平安.聲光
37、報(bào)警返回NY圖5-4 距離顯示,判斷以及報(bào)警流程圖6.誤差分析根據(jù)超聲波測(cè)距公式S=vt/2,可知測(cè)距的誤差是由超聲波的溫度誤差、傳播速度誤差和測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差引起的8。溫度誤差 超聲波在空氣中傳播的一種縱波,而空氣具有對(duì)抗壓縮和和擴(kuò)的特性,由于氣體對(duì)抗壓縮變化的作用是傳聲波能在空氣中傳播的原理,因?yàn)閷?duì)抗壓縮這種特性與溫度有很密切的關(guān)系,所以超聲波在空氣中的傳播受溫度影響。因此超聲波在空氣中的傳播與空氣的溫度有很密切的關(guān)系。v331.50.607tm/s(6.1)式中t=溫度。在不是很嚴(yán)格的情況下可用340m/s代替,如果需要準(zhǔn)確測(cè)量與障礙物之間的距離,可以通過溫度補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)2傳播速度
38、誤差如果系統(tǒng)要求測(cè)距誤差小于1mm時(shí),如果超聲波速度在室溫條件下v=344m/s (20),不計(jì)聲速在的傳播過程中的誤差。測(cè)距誤差2.907ms。不同的溫度,超聲波的傳播速度不同,所以就必須把把超聲波所處的環(huán)境的溫度考慮到。比方說當(dāng)溫度0時(shí)超聲波v=332m/s, 30時(shí)速度是v=350m/s,溫度變化引起的超聲波速度變化為18m/s。假設(shè)超聲波在30的情況下用0的速度測(cè)量100M的距離,測(cè)量的誤差將到達(dá)5M,也就是說測(cè)量1M誤差將到達(dá)5MM。如果距離過長(zhǎng)的話,誤差就會(huì)更大。所以在準(zhǔn)確測(cè)量時(shí),這個(gè)因素必須考慮進(jìn)去。3測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差采用超聲波傳感器發(fā)射超聲波,同時(shí)承受反射回來的波。一般使
39、用的超聲波頻率為40KHZ。利用這一原理所計(jì)算出車與障礙物的距離。a.從反射原理看:反射規(guī)則中反射角等于入射角,所以說反射回來的回波能否被傳感器所接收到,與反射面的角度有很大的關(guān)系。b.反射面的大小對(duì)反射的回波也是有影響的,如果反射面不是走夠大的話,反射回來的會(huì)波就有所衰減,更有甚者是沒有回波。c.障礙物的材質(zhì)也與反射有很大關(guān)系,障礙物會(huì)吸收一局部,而吸收的多少與障礙物的材質(zhì)有關(guān)。這些因素綜合起來,決定障礙物是否會(huì)被探測(cè)到。7.完畢語這次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)的一次檢測(cè),從一開場(chǎng)的選題到論文的撰寫我都很認(rèn)真。這段時(shí)間我的設(shè)計(jì)按照我的方案一步一步的進(jìn)展著,雖然它是一套比擬簡(jiǎn)單的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)
40、計(jì),但是也是對(duì)我的考驗(yàn)。首先在查清楚系統(tǒng)的各項(xiàng)功能后,就開場(chǎng)對(duì)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的總體構(gòu)造,其次就是詳細(xì)的說明了系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)造和完成各項(xiàng)功能相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)主要以AT89S52為核心控制,靈活的運(yùn)用超聲波換能集成電路作為超聲波的接收電路,在討論了超聲波測(cè)距原理、硬件電路實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)方法根底上,完成了對(duì)超聲波測(cè)距的設(shè)計(jì)要求。在這過程中我查閱了很多的資料,也得到教師和同學(xué)的幫助。但是由于我的專業(yè)知識(shí)有限,本設(shè)計(jì)做的不是很完善,還有很多的缺陷,只能從理論上實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員的提醒,應(yīng)用到實(shí)際中還是有一定困難,因?yàn)槠湔`差比擬大,不能到達(dá)實(shí)際應(yīng)用中所要到達(dá)的精細(xì)要求。無論哪個(gè)方案都要經(jīng)過屢次的驗(yàn)證與完
41、善,只有經(jīng)過不斷的完善,最后的研究才能夠獲得成功。通過這次課題的設(shè)計(jì),我對(duì)單片機(jī)有了很深入的了解,尤其是關(guān)于I/O接口這局部,以前經(jīng)常講它們的功能搞混淆。還學(xué)到了許多關(guān)于超聲波方面的知識(shí),比方超聲波測(cè)距離,超聲波測(cè)距系統(tǒng)由于不受光線、電磁波、粉塵等的影響,其精度能到達(dá)厘米數(shù)量級(jí)的工程測(cè)距精度等的優(yōu)點(diǎn),在橋梁、隧道、涵洞等的距離檢測(cè)中占有一定的優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)中將其應(yīng)用于汽車倒車,利用超聲波非接觸測(cè)距系統(tǒng)的特點(diǎn),可以有效地提高車輛在倒車和停車過程中的平安性。-. z參考文獻(xiàn)1 何希才,薛永毅.傳感器及其應(yīng)用實(shí)例M.:機(jī)械工業(yè),2004,1 138139.2 *甲強(qiáng).傳感器技術(shù)M:工業(yè)大學(xué),2004.
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43、0 于志贛,國(guó)平.液晶LCD1602模塊的應(yīng)用J.機(jī)電技術(shù),2021,3(1).11 51系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案 :中國(guó)電力).12 廣逃,程蔭杭.基于超聲波傳感器的測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)EB/OL.dzjia./html/ceshiyuceliang/20070223/9964.html, 2006-613 滕志軍.基于超聲波檢測(cè)的倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì) EB/OL.car.newmaker./disp_art/1020005/17626.html,2006-10-04-. z致 時(shí)間飛逝,一眨眼的功夫,我們?cè)诖髮W(xué)創(chuàng)新學(xué)院的四年學(xué)習(xí)生涯隨著此次論文的完成接近尾聲,四年的奮斗與付出也將獲得回報(bào)。本論文設(shè)計(jì)
44、能這么順利的完成,首先我要感延寧教師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的,從開場(chǎng)個(gè)選題到實(shí)際考察,無不凝聚著教師的心血和汗水。教師幫我解決了許多在實(shí)際考察中所遇到的困難。感教師給我了這個(gè)課題,讓我能在畢業(yè)之際,有時(shí)機(jī)對(duì)自己的能力進(jìn)展檢測(cè)。在這我要對(duì)教師表示我深深的感。教師給我們提供實(shí)驗(yàn)室,讓我們能全心的做設(shè)計(jì)。而且教師每周有三四天都會(huì)去實(shí)驗(yàn)室,幫我們解解疑答惑。教師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度感染了我們,是我們不再畏懼問題。教師對(duì)我非常嚴(yán)格,論文和設(shè)計(jì)中一點(diǎn)瑕疵都不能出現(xiàn),也正是因?yàn)檫@種嚴(yán)格,才使我能這么順利的完成這次設(shè)計(jì)。在教師的指導(dǎo)下,我從一團(tuán)亂麻到慢慢有了設(shè)計(jì)的思路,積累了一些設(shè)計(jì)的經(jīng)歷,還學(xué)會(huì)了如何有效
45、快速的找到參考資料,掌握了很多有用的新的知識(shí)。在我的畢業(yè)論文寫作期間,教師為我提供了專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議,沒有這樣的幫助和關(guān)心,我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)論文。也許我不是您最出色的學(xué)生,但您是我最尊敬的教師。在此向教師表示深深的感和崇高的敬意。在臨近畢業(yè)之際,我還要借此時(shí)機(jī)向在這四年中給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有教師表示由衷的意,感你們四年來對(duì)我的辛勤栽培。不積跬步何以至千里,各位任課教師認(rèn)真負(fù)責(zé),在你們的悉心幫助和支持下,我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí),并在這次設(shè)計(jì)中充分得以表達(dá),順利完成畢業(yè)論文。同時(shí),我還要感我的同學(xué),在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里,你們給了我很多的啟發(fā),提出了很多珍貴
46、的意見,對(duì)于你們的幫助和支持,在此我表示深深地感。最后,我要想在百忙中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)展審閱,評(píng)議和參加本文大便的各位師長(zhǎng)表示感!-. z附錄附錄一原程序代碼*include /器件配置文件*include *define R* P3_1*define T* P3_2*define LCM_RW P2_1 /定義LCD引腳*define LCM_RS P2_0*define LCM_E P2_2*define LCM_Data P0*define buzzer P2_3*define LED P3_6*define led P3_5/*define Key_Data P2_0 /定義Keyboa
47、rd引腳/*define Key_CLK P3_2*define Busy 0*80 /用于檢測(cè)LCM狀態(tài)字中的Busy標(biāo)識(shí)void LCMInit(void);void DisplayOneChar(unsigned char *, unsigned char Y, unsigned char DData);void DisplayListChar(unsigned char *, unsigned char Y, unsigned char code *DData);void Delay5Ms(void);void Delay400Ms(void);void Decode(unsigned
48、 char ScanCode);void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM);void WritemandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC);unsigned char ReadDataLCM(void);unsigned char ReadStatusLCM(void);unsigned char code mcustudio =Wele to use !;/unsigned char code email = NAME:Zhu Kailun ;unsigned char code Cls = ;unsigned char code
49、Distance = Distance: ;unsigned char code ASCII15 = 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,.,-,M;static unsigned char DisNum = 0; /顯示用指針 unsigned int time=0; unsigned long S=0; bit flag =0; unsigned char disbuff4 = 0,0,0,0,;/寫數(shù)據(jù)void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) ReadStatusLCM(); /檢測(cè)忙LCM_Data = WDLCM;LCM_RS = 1;LCM_
50、RW = 0;LCM_E = 0; /假設(shè)晶振速度太高可以在這后加小的延時(shí)LCM_E = 0; /延時(shí)LCM_E = 1;/寫指令void WritemandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC) /BuysC為0時(shí)忽略忙檢測(cè)if (BuysC) ReadStatusLCM(); /根據(jù)需要檢測(cè)忙LCM_Data = WCLCM;LCM_RS = 0;LCM_RW = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;/讀數(shù)據(jù)unsigned char ReadDataLCM(void)LCM_RS = 1; LCM_RW = 1;LCM_E = 0;LCM
51、_E = 0;LCM_E = 1;return(LCM_Data);/讀狀態(tài)unsigned char ReadStatusLCM(void)LCM_Data = 0*FF; LCM_RS = 0;LCM_RW = 1;LCM_E = 0;LCM_E = 0;LCM_E = 1;while (LCM_Data & Busy); /檢測(cè)忙信號(hào)return(LCM_Data);void LCMInit(void) /LCM初始化LCM_Data = 0;WritemandLCM(0*38,0); /三次顯示模式設(shè)置,不檢測(cè)忙信號(hào)Delay5Ms(); WritemandLCM(0*38,0);De
52、lay5Ms(); WritemandLCM(0*38,0);Delay5Ms(); WritemandLCM(0*38,1); /顯示模式設(shè)置,開場(chǎng)要求每次檢測(cè)忙信號(hào)WritemandLCM(0*08,1); /關(guān)閉顯示W(wǎng)ritemandLCM(0*01,1); /顯示清屏WritemandLCM(0*06,1); / 顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置WritemandLCM(0*0F,1); / 顯示開及光標(biāo)設(shè)置/按指定位置顯示一個(gè)字符void DisplayOneChar(unsigned char *, unsigned char Y, unsigned char DData)Y &= 0*1;* &
53、= 0*F; /限制*不能大于15,Y不能大于1if (Y) * |= 0*40; /當(dāng)要顯示第二行時(shí)地址碼+0*40;* |= 0*80; /算出指令碼WritemandLCM(*, 1); /發(fā)命令字WriteDataLCM(DData); /發(fā)數(shù)據(jù)/按指定位置顯示一串字符void DisplayListChar(unsigned char *, unsigned char Y, unsigned char code *DData)unsigned char ListLength; ListLength = 0;Y &= 0*1;* &= 0*F; /限制*不能大于15,Y不能大于1while (DDataListLength0*19) /假設(shè)到達(dá)字串尾則退出if (* = 0*F) /*坐標(biāo)應(yīng)小于0*FDisplayOneChar(*, Y, DDataListLength); /顯示單個(gè)字符ListLength+;*+;/5ms延時(shí)void Delay5Ms(void)unsigned in
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