第二基于單片機的超聲波倒車雷達系統的設計(完整版)

　　

【正文】 動態掃描顯示；INT0 中斷服務程序計算車尾距離障礙物的距離數據，該數據一方面交由主程序顯示，另一方面與設定值（比如 1m）進行比較，如小于 1m，接蜂鳴器報警，否則關閉報警；如果車尾距離障礙物的距離較遠，超聲波往返時間就會超過了定時器 T 一次性最長的定時時間，則 T0 發生溢出而中斷，這時進行距離計算，并顯示 “OFF”，以示車后無障礙物，可放心倒車。這樣，定時器就記錄下了超聲波自發射點至障礙物之間往返傳播經歷的時間 t 。要檢測返回信號必須在啟動發射信號后 毫秒才可以檢測，這樣就可以抑制輸出的干擾。如果當計時器溢出是還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關閉，并將測距成功標志字賦值 2，及 Testok=2 以表示此次測距失敗。進入中斷后就立即關閉計時器 T0 停止計時，并將測距成功標志字賦值 1。 前方測距電路的輸出端接單片機 INT0 端口，中斷優先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機 INT1端口，同時單片機 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優先級為先右后左。下面分別給出各自的流程圖如圖 43 和 44：圖 43 T0 中斷子程序 圖 44 超聲波接收中斷子程序超聲波發生子程序雖簡單，但要求程序運行準確，需要采用匯編語言編程。再把定時器中的數據經過換算就可以得出超聲波傳感器與障礙物之間的距離。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產生一個負跳變，在 INT0 或 INT1 端產生一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。要求通過設計能夠測出并顯示車與障礙物的距離，并能在距離小于 1m 的時候根據設定值進行聲光報警[16] 超聲波測距的算法設計超聲波測距的原理：即為超聲波發生器 T 在某一時刻發出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。（2） 數碼管顯示模塊：通過該模塊的設計能夠讓所測得的距離顯示在數碼管上。它通過輸出 9 位（二進制）數字來直接表示所測量的溫度值，溫度值是通過 DS18B20 的數據總線直接輸入CPU,無需 A/D 轉換，而且讀寫指令，溫度轉換指令都是通過數據總線傳入DS18B20。目前，大多數溫度測控系統在檢測溫度時，都采用溫度傳感器將溫度轉化為電量，經信號放大電路放大到適當的范圍，再由 A/D 轉換器轉換成數字量來完成。通過單片機的 22228四個管腳的信號控制四個三極管的 B 極，利用三極管的開關特性，實現數碼管的點亮，從而實現動態顯示。　 (3)　產品性能 ? 標稱頻率（KHz ）：40KHz ? 發射聲壓 10V（0dB＝）：≥95dB ? 接收靈敏度 40KHz　 （0dB＝V／ubar ）：≥65dB ? 靜電容量 1KHz，＜1V　（PF）：1260pF～2340pF ? 探測距離（m）：～3 ? －6dB 指向角：　60 度 ? 外殼材料：鋁 ? 外殼顏色：黑 穩壓電源電路 在各種電子設備中，直流穩壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設備唯一的能量來源，穩壓電源的主要任務是將 50Hz 的電網電壓轉換成穩定的直流電壓和電流，從而滿足負載的需要，直流穩壓電源一般由整流、濾波、穩壓等環節組成。 單片機實現測距原理 單片機發出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發射和接收回波的時間差 tr，然后求出距離 S＝Ct/2，式中的 C為超聲波波速。CX20226A 的外部接線圖如圖33 所示：IN 1C1 2C2 3GND 4F0 5C3 6OUT 7VCC 8R17CX20226ALS3RX(S)C9473R14 +C17 10uF/50V+C10 10uF/50VR15200KR16200KC6 330pFVCCC1104P32超 聲 波 接 收 電 路圖 33 超聲波檢測接收電路圖 超聲波顯示及控制部分電路 AT89C51 單片機的原理及工作特點5l 系列單片機中典型芯片(AT89C51)采用 40 引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內部由 CPU，4kB 的 ROM，256 B 的 RAM，2 個 16b 的定時／計數器 T0 和T1，4 個 8 b 的 I/O 端 I： IP0，P1 ，P2，P3，一個全雙功串行通信口等組成。（1） 前置放大器：它是高增益的放大器，由于超聲波在空氣中直線傳輸時，傳輸距離越大，能量的衰減越厲害，故反射回來的超聲波信號的幅值會有很大的變化。（7） 7 腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為 22kΩ，沒有接收信號時該端輸出為高電平，有信號時則會下降。（2） 2 腳：該腳與 GND 之間連接 RC 串聯網絡，它們是負反饋串聯網絡的一個組成部分，改變它們的數值能改變前置放大器的增益和頻率特性。常用的載波頻率 38khz 與測距的 40khz 較為相近，可以利用它來做接收電路。發射電路主要由反向器74LS04 和超聲波換能器構成，單片機 端口輸出 40KHz 方波信號一路經一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極。第二種方法是利用超聲波專業發生電路或通用發生電路產生超聲波信號，并直接驅動換能器產生超聲波。當 上的電壓超過 BG3 的導通電壓時，有電流流過 BG3，電流表有指示，電流大小與液面有關。由于是非隔離電源，要整個電路用塑料外殼封裝，以防觸電（在調試時也應注意） 。每遇到一個反射面時，回聲在示波器的屏幕上顯示出來，而兩個界面的阻抗差值也決定了回聲的振幅的高低。圖 28 是電路中選用的發射傳感器的指向特性及結構。如果 R 較小，頻率特性變得光滑而且有較寬的帶寬，同時靈敏度以隨之降低。其中，40KHz 處為超聲波發射傳感器的中心頻率，在 40KHz 處，超聲發射傳感器所產生的超聲機械波最強，也就是說在 40KHz 處所產生的超聲聲壓能級最高。發射超聲波時，加在其上面的交變電壓的頻率要與它的固有諧振頻率一致。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。屬于晶體的如石英，鈮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。利用超聲波檢測往北比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業實用的要求，因此在測控系統的研制上得到了廣泛應用。此時，在短時間內放大器的放大倍數會降低，甚至沒有放大作用，這種現象稱為阻塞。 STC12C5410 采用了低成本、低功耗、強抗干擾設計，并且在最高支持 48MHz 的前提下能夠實現 1 個時鐘機械周期的運行速度。 提高精度的方案及系統設計 (1) 溫度校正的方法提高測距精度 由上述的誤差分析知，如果能夠知道當地溫度，則可根據公式 (23) 求出當地聲速，從而能夠獲得較高的測量精度。因此提高超聲波測量精度的重中之重就是獲得準確的當地聲速。對于接收到的回波，超聲波在空氣介質的傳播過程中會有很大的衰減，其衰減遵循指數規律。圖 22 即為超聲波測距的具體流程圖。接收部分就是有兩級放大電路，檢波電路及鎖相環構成，其中包括雜波抑制電路。其發射電路通常分為調諧式和非調諧式。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、倒車雷達、免提電話、溫度顯示和車內空氣污染顯示等多項功能整合在一起，并設計了語音功能，是目前市面上最先進的倒車雷達系統。這一代產品有兩種顯示方式，數碼顯示產品顯示距離數字，而波段顯示產品由 3 種顏色來區別：綠色代表安全距離，表示障礙物距離有 以上；黃色代表警告距離，表示障礙物距離只有~；紅色代表危險距離，表示障礙物距離只有不到 ，必須停止倒車。第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。雖然每輛車都有后視鏡，但不可避免的都存在一個后視盲區。Measure Distance Reversing目 錄摘 要 ............................................................................................................................................IABSTRACT...............................................................................................................................II1 緒論 ............................................................................................................................................1 設計的現狀 ................................................................................................................1 設計的意義 ................................................................................................................2 目前國內倒車雷達的發展現狀 .....................................................................22 總體設計方案 ......................................................................................................................3 超聲波測距 ................................................................................................................4 超聲波測距原理 ................................................................................................測量與控制方法 ..............................................................................................理論計算 ............................................................................................................5 影響精度的因素分析 .......................................................................................6 提高精度的方案及系統設計 .........................................................................7 測量盲區 ..............................................................................................................8 超聲波傳感器 ..........................................................................................................9 超聲波傳感器原理及結構 ...............................................................................9 超聲波傳感器的特性 ......................................................................................11 超聲波傳感器的應用 .....................................................................................133 硬件設計 ...............................................................................................................................14 超聲波發射電路 ...................................................................................................14 超聲波檢測接收電路 ........................................................................................15 集成