我的畢業(yè)設(shè)計(jì)倒車?yán)走_(dá)正式

摘要超聲波汽車倒車探測(cè)器是一種能夠?qū)崟r(shí)顯示車后障礙物狀況的汽車倒車輔助裝置。在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用十分廣泛。本文根據(jù)聲波在空氣中可定向發(fā)射和反射的原理，以超聲波換能器為接口部件，應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)了一套超聲波測(cè)距系統(tǒng)。文章提出了微處理器控制的超聲波汽車倒車測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。微處理器計(jì)算超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間，在數(shù)據(jù)處理中采用溫度補(bǔ)償技術(shù)對(duì)超聲波在空氣中的傳播速度進(jìn)行修正，計(jì)算出距離，并根據(jù)障礙物與車尾的距離遠(yuǎn)近情況發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警聲，同時(shí)顯示車后障礙物與車體的距離。論文概述了超聲波探測(cè)器的開(kāi)展?fàn)顩r及根本原理。對(duì)測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射、接收、檢測(cè)、顯示等局部的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析。從系統(tǒng)的性能需求、實(shí)用要求出發(fā)，對(duì)系統(tǒng)組成、檢測(cè)原理和方法作出選擇并對(duì)軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。文章詳細(xì)表達(dá)了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，并給出了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序流程圖，通過(guò)誤差分析，說(shuō)明了系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：超聲波距離測(cè)量單片機(jī)

AbstractTheultrasonicwaveautomobileback-draftdetectorisonekindauxiliaryunitthatcandisplaytheconditionoftheobstaclebehindthevehicleinrealtime．Itappliesextremelywidelyinthereallife．Inthispaper，accordingtothetransmissionreflectiontheoryofwaveintheair，usingsupersonictransducerasinterfaceunitandapplyingmonolithicmachinetechniquestodesignaseriesofbusultrasonicmeasuringsystem．ThispaperintroducesthedesignofultrasonicrangesysteminBackCarbasedonmicroprocessor．Themicroprocessorcontrolthetimeandtransmittingandreflectingbackofultrasonic，thedistancecanmeasurethroughcalculatingthespeedofultrasonicincar,andusethetemperaturecompensationamendmentinthedataofthespeedprocessing．Thesystemcanalertaccordingtothechangingdistance,thedistancecouldbedisplayedonrealtimeaswell．Thispapersummarizesthedevelopmentandfundamentalprincipleofultrasonicdetection.Andthenthetransmission,receiver,detection,displayschimeofthisdistancemetersystemisbroughtout.Startingfromtheperformancedemandandrequirementofutility，theopinionistochoosethesystemcomponent，testingtheoryandmethods，designboththehardandsoftware．Itdescribesthehardwaredesignofthesystemindetail，andprovidestheproceduralflowchartofsoftwaredesign．Itexplainstheappliedfunctionofthesystemthroughtheerroranalysis．Keywords:ultrasonicdistancemeasurementmicrocomputer目錄前言11概述 .4中斷程序設(shè)計(jì)外部中斷0中斷計(jì)時(shí)器T0停止讀取溫度值計(jì)算聲速讀取時(shí)間值及聲速計(jì)算距離圖4.3中斷測(cè)距程序流程圖結(jié)束開(kāi)始在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器T0，利定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間值，當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變。在INT0端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷效勞子程序，提取時(shí)間及溫度值根據(jù)溫度補(bǔ)償方法計(jì)算距離。溫度補(bǔ)償通常采用方法是每次按照公式：v=331.4+0.61T〔外部中斷0中斷計(jì)時(shí)器T0停止讀取溫度值計(jì)算聲速讀取時(shí)間值及聲速計(jì)算距離圖4.3中斷測(cè)距程序流程圖結(jié)束開(kāi)始溫度補(bǔ)償通過(guò)軟件編程由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。其局部源程序如下：PUSHPSWPUSHACCCLRTR0；關(guān)閉定時(shí)器T0

CLREX0；關(guān)外部中斷0

MOVR7，TH0；讀取時(shí)間值

MOVR6，TL0

CLRC

MOVA，R6

SUBBA，#0BBH；計(jì)算時(shí)間差

MOV31H，A；存儲(chǔ)結(jié)果

MOVA，R7

SUBBA，#3CH

MOV30H，AM3：提取溫度值，計(jì)算聲速M(fèi)4：提取聲速，計(jì)算距離

SETBEX0；開(kāi)外部中斷0MOVTH0，#00HMOVTL0，#00H

POPACC

POPPSW

RETI4.5報(bào)警及顯示驅(qū)動(dòng)程序判斷距離發(fā)光二極管快閃報(bào)警器間歇鳴LED顯示距離發(fā)光二極管慢閃發(fā)光二極管長(zhǎng)亮報(bào)警器長(zhǎng)鳴報(bào)警器間歇鳴LED顯示距離LED顯示距離100-50cm開(kāi)始結(jié)束小于50cm150-100cm圖4.4報(bào)警及顯示流程圖MC14499每一次可接收20位串行輸入數(shù)據(jù)，前4位用于控制數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)顯示，后16位是4個(gè)數(shù)碼管的判斷距離發(fā)光二極管快閃報(bào)警器間歇鳴LED顯示距離發(fā)光二極管慢閃發(fā)光二極管長(zhǎng)亮報(bào)警器長(zhǎng)鳴報(bào)警器間歇鳴LED顯示距離LED顯示距離100-50cm開(kāi)始結(jié)束小于50cm150-100cm圖4.4報(bào)警及顯示流程圖主單片機(jī)對(duì)MC14499的串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送程序如下：START：MOVR0，#33HCLRP1.0M0VR1，#03HLOPI：MOVA，@R0LCALLRSUBINCR0DJNZR1，L0PlSETBP1.0RSUB：M0VR2，#08HL0P2：SETBP1.1RLCAMOVP1.2，CCLRP1.1DJNZR2，L0P2RETRET顯示程序如下：DISP：CLRP1.0；清CLKCLRP1.2；清ENMOVR2，#04；置傳送位數(shù)MOVA，#00LCALLW14499；調(diào)送數(shù)顯示MOVA，@R1；讀要顯T的數(shù)MOVR2，#08；置傳送位數(shù)LCALLW14499INCR1MOVA，@R1MOVR2，#08；置傳送位數(shù)LCALLW14499SETSP1.2；置EN位RETW14499：SETSP1.0；清CLKRLCA；準(zhǔn)各逐位送數(shù)顯TMOVP1.1，C；將數(shù)移入DACLRP1.0；清CLKDJNZR2，W14499RET5效能分析所側(cè)結(jié)果在環(huán)境溫度為20℃時(shí)，通過(guò)皮卷尺和倒車測(cè)距儀對(duì)照測(cè)量，測(cè)得數(shù)據(jù)如下表所示：表5-1效能分析實(shí)際距離〔cm〕測(cè)量距離〔cm〕相對(duì)誤差〔%〕1010.772021.36.53031.13.74041.43.56059.1-1.5100100.40.4140142.31.6200194.2-2.9300295.7-1.4從表中分析，可以看出在距離60cm-300cm范圍內(nèi)，測(cè)量誤差根本滿足要求，小于3cm誤差較大。產(chǎn)生誤差的原因主要來(lái)自溫度，以及超聲波發(fā)射器和接收器間小距離間隔，導(dǎo)致信號(hào)直接傳遞或?qū)掖畏瓷?。結(jié)論超聲波測(cè)距是一種非接觸測(cè)距，在很多應(yīng)用場(chǎng)合有其它方式不可比較的優(yōu)越性。本文在研究超聲波測(cè)距原理的根底上，設(shè)計(jì)了一套基于AT89C2051單片機(jī)的低本錢、高精度超聲波汽車倒車探測(cè)器，具體完成了以下一些工作：(1)對(duì)超聲波汽車倒車探測(cè)器產(chǎn)生背景，開(kāi)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行深刻認(rèn)識(shí)根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及實(shí)際需求，提出了幾種測(cè)量方案，并且詳盡地分析了每種方案的誤差及優(yōu)劣。(2)分析了造成超聲波測(cè)距誤差的溫度因素，并給出了誤差修正公式，推導(dǎo)出了超聲波在空氣中傳播速度的線性化公式。(3)硬件中采用溫度采集電路來(lái)補(bǔ)償聲速。進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。(4)硬件中采用聲光報(bào)警及數(shù)碼距離顯示，直觀詳細(xì)的把測(cè)量結(jié)果顯示給駕駛?cè)藛T。(5)基于模塊化程序設(shè)計(jì)思想，開(kāi)發(fā)了軟件程序模塊，并進(jìn)行了軟硬件仿真調(diào)試。通過(guò)設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率，提高了測(cè)量的分辨率和精度，且通過(guò)有效延時(shí)，避開(kāi)了發(fā)射到接收串?dāng)_的“敏感時(shí)間”。本設(shè)計(jì)雖然做了很多改良和創(chuàng)新,但是還是存在一些問(wèn)題。比方很難消除惡劣天氣及復(fù)雜路況的影響。解決這樣的問(wèn)題就需要采用多傳感器融合技術(shù)。通過(guò)老師的幫助和借鑒經(jīng)驗(yàn)人士的思想和電路以及自己的創(chuàng)新順利設(shè)計(jì)出能夠滿足設(shè)計(jì)要求的超聲波汽車倒車探測(cè)器。實(shí)驗(yàn)證明，本探測(cè)器的性能比較穩(wěn)定，硬件設(shè)計(jì)中充分考慮回波信號(hào)的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性，對(duì)其進(jìn)行放大、濾波與檢波處理，并增加了溫度補(bǔ)償裝置修正了聲速因溫度變化帶來(lái)的偏差。而且能夠?qū)崟r(shí)顯示距離和聲光報(bào)警。軟件設(shè)計(jì)中采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。較好的完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。致謝在我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和論文的撰寫過(guò)程中，有許多老師和同學(xué)給予我大量的支持和幫助，在此我對(duì)他們表示衷心的感謝，在我即將完成學(xué)業(yè)之際，我要向我的導(dǎo)師閻有運(yùn)老師致以祟高的敬意和深深的謝意。我能順利的完成課題和論文與老師們的精心指導(dǎo)和辛勤勞動(dòng)是分不開(kāi)的。老師以他們踏實(shí)肯干、孜孜不倦的工作精神影響著我，使我在學(xué)習(xí)上不斷提高進(jìn)步，在我在今后也將受益無(wú)窮。在此我還要感謝同宿舍舍友在學(xué)習(xí)、生活上的幫助。還有網(wǎng)上很多專業(yè)的人士，總在我最需要的時(shí)候，給我無(wú)私、耐心的幫助，解決各種各樣的問(wèn)題。最后，衷心的感謝家人的關(guān)心，理解和支持!參考文獻(xiàn)[1]康光華.電子技術(shù)根底〔模擬局部〕.北京：高等教育出版社，1999[2]康光華.電子技術(shù)根底〔數(shù)字局部〕.北京：高等教育出版，2004[3]余發(fā)山.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003[4]何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000[5]徐愛(ài)華.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[6]王元慶.新型傳感器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002[7]孟立凡,鄭賓.傳感器原理及技術(shù).北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2005[8]郝蕓傳.感器原理與應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社,2002[9]何道清.傳感器與傳感器技術(shù).北京：科學(xué)出版社,2004[10]宋文緒,楊帆.傳感器與檢測(cè)技術(shù).北京：高等教育出版社,2004[11]張謙琳.超聲波檢測(cè)原理和方法.北京：中國(guó)科技大學(xué)出版社，1993[12]張勝全.D18B20數(shù)字溫度計(jì)在微機(jī)溫度采集系統(tǒng)中的序編制.南京：南京大學(xué)出版社，1998[13]鍛九州.放大電路實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè).沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002[14]牛余朋.基于單片機(jī)的高精度超聲波測(cè)距電路.電子世界2005年5期[15]蘇偉、鞏壁建，潘笑.超聲