第二基于單片機(jī)的超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(專(zhuān)業(yè)版)

　　

【正文】 puzel： mov 14h, 12h //超聲波發(fā)射持續(xù) 200ms here： cpl //輸出 40kHz 方波 nop ； nop ； nop ； djnz 14h，here； ret 前方測(cè)距電路的輸入端接單片機(jī) 端口，單片機(jī)執(zhí)行上面的程序后，在 端口輸出一個(gè) 40kHz 的脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)三極管 T 放大，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出 40kHz 的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射 200ms。其部分源程序如下： RECEIVE0：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX0 //關(guān)外部中斷 0 MOV R7, TH0 //讀取時(shí)間值 MOV R6, TL0 CLR C MOV A, R6 SUBB A, 0BBH //計(jì)算時(shí)間差 MOV 31H, A //存儲(chǔ)結(jié)果 MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A SETB EX0 //開(kāi)外部中斷 0 POP ACC POP PSW RETI 主程序主程序是單片機(jī)程序的主體，整個(gè)單片機(jī)端系統(tǒng)軟件的功能的實(shí)現(xiàn)都是在其中完成的，在此過(guò)程中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。（5） 運(yùn)算結(jié)果處理模塊：運(yùn)算結(jié)果處理模塊將多次所測(cè)得時(shí)間進(jìn)行處理，進(jìn)行軟件取大值工作，根據(jù)公式計(jì)算出距離，然后再對(duì)計(jì)算得出的結(jié)果進(jìn)行修正處理，數(shù)據(jù)處理后送至數(shù)碼顯示模塊。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，能夠直接讀出被測(cè)溫度值，并且可根據(jù)實(shí)際要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的編程，實(shí)現(xiàn) 9～12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換。D1POWER+C15470uf/25v+C161000uf/25vC7104f C8104fVin 1GND2Vout3U7VOLTREG1234D206123J3POWERVCCR301K電 源 電 路圖 36 電源電路220V 交流電通過(guò)電源變壓器變換成交流低壓電源，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路D1~D4 和濾波電容的整理和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 Vin 和GND 兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓。RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20 (A8) 21(A9) 22(A10) 23(A11) 24(A12) 25(A13) 26(A14) 27(A15) 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/VPP 31(AD7) 32(AD6) 33(AD5) 34(AD4) 35(AD3) 36(AD2) 37(AD1) 38(AD0) 39VCC 40AT89C51圖 34 AT89C51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)及引腳圖5l 系列單片機(jī)提供以下功能：4 kB 存儲(chǔ)器；256 BRAM；32 條 I/O 線(xiàn)；2個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器；5 個(gè) 2 級(jí)中斷源；1 個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。超聲波探頭必須采用與發(fā)射探頭對(duì)應(yīng)的型號(hào)，關(guān)鍵是頻率要一致，本設(shè)計(jì)采用與發(fā)射端同型號(hào)的壓電式超聲波傳感器，否則將因無(wú)法產(chǎn)生共振而影響接收效果，甚至無(wú)法接收。它還可廣泛用于視頻系統(tǒng)、家用電器遙控電路以及通信系統(tǒng)等。40KHz 的超聲波是利用 LC 震蕩電路振蕩產(chǎn)生的，其振蕩頻率計(jì)算公式如下：脈沖發(fā)射采用軟件方式，利用 AT89S51 的 口發(fā)射 40 kHz 的方波信號(hào)，經(jīng)過(guò) 74HC04 放大后輸出到超聲波換能器，產(chǎn)生超聲波。由于雙穩(wěn)態(tài)在開(kāi)機(jī)時(shí)有隨機(jī)性，故加一清零按鈕。超聲波診斷的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)受檢者無(wú)痛苦、無(wú)損害、方法簡(jiǎn)便、顯像清晰、診斷的準(zhǔn)確率高等。因此，超聲波發(fā)射傳感器一定要使用非常接近中心頻率 40KHz 的交流電壓來(lái)激勵(lì)。也就是說(shuō)，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為 f0 交流電壓，它就會(huì)產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動(dòng)，這種機(jī)械振動(dòng)推動(dòng)空氣等媒介，便會(huì)發(fā)出超聲波。電聲型主要有：1 壓電傳感器；2 磁致伸縮傳感器；3 靜電傳感器。標(biāo)桿校正的示意圖如圖 24 所示。則測(cè)距誤差 s△t 002 907s，即 。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間可以測(cè)量得到，從聲波到目標(biāo)的距離就可以精確地計(jì)算出來(lái)。將一定頻率、隔度的交流電壓加到發(fā)射傳感器的固有頻率 40KHz，使其工作在諧振頻率，達(dá)到最優(yōu)的特性。這一代有一個(gè)質(zhì)的飛躍，特別是熒屏顯示開(kāi)始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。 目前國(guó)內(nèi)倒車(chē)?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，倒車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)以及使用發(fā)生了質(zhì)的變化。該設(shè)計(jì)由超聲波發(fā)射模塊、信號(hào)接收模塊、單片機(jī)處理模塊、數(shù)碼顯示以及聲光告警顯示模塊等部分組成，文中詳細(xì)介紹了測(cè)距器的硬件組成、檢測(cè)原理、方法以及軟件結(jié)構(gòu)。最后由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車(chē)與障礙物之間的距離。雖然每輛車(chē)都有后視鏡，但不可避免的都存在一個(gè)后視盲區(qū)。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由 3 種顏色來(lái)區(qū)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(xiǎn)距離，表示障礙物距離只有不到 ，必須停止倒車(chē)。其發(fā)射電路通常分為調(diào)諧式和非調(diào)諧式。圖 22 即為超聲波測(cè)距的具體流程圖。因此提高超聲波測(cè)量精度的重中之重就是獲得準(zhǔn)確的當(dāng)?shù)芈曀佟?STC12C5410 采用了低成本、低功耗、強(qiáng)抗干擾設(shè)計(jì)，并且在最高支持 48MHz 的前提下能夠?qū)崿F(xiàn) 1 個(gè)時(shí)鐘機(jī)械周期的運(yùn)行速度。利用超聲波檢測(cè)往北比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在測(cè)控系統(tǒng)的研制上得到了廣泛應(yīng)用。超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。其中，40KHz 處為超聲波發(fā)射傳感器的中心頻率，在 40KHz 處，超聲發(fā)射傳感器所產(chǎn)生的超聲機(jī)械波最強(qiáng)，也就是說(shuō)在 40KHz 處所產(chǎn)生的超聲聲壓能級(jí)最高。圖 28 是電路中選用的發(fā)射傳感器的指向特性及結(jié)構(gòu)。由于是非隔離電源，要整個(gè)電路用塑料外殼封裝，以防觸電（在調(diào)試時(shí)也應(yīng)注意） 。第二種方法是利用超聲波專(zhuān)業(yè)發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號(hào)，并直接驅(qū)動(dòng)換能器產(chǎn)生超聲波。常用的載波頻率 38khz 與測(cè)距的 40khz 較為相近，可以利用它來(lái)做接收電路。（7） 7 腳：遙控命令輸出端，它是集電極開(kāi)路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為 22kΩ，沒(méi)有接收信號(hào)時(shí)該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則會(huì)下降。CX20226A 的外部接線(xiàn)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(cè)接收電路圖 超聲波顯示及控制部分電路 AT89C51 單片機(jī)的原理及工作特點(diǎn)5l 系列單片機(jī)中典型芯片(AT89C51)采用 40 引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內(nèi)部由 CPU，4kB 的 ROM，256 B 的 RAM，2 個(gè) 16b 的定時(shí)／計(jì)數(shù)器 T0 和T1，4 個(gè) 8 b 的 I/O 端 I： IP0，P1 ，P2，P3，一個(gè)全雙功串行通信口等組成。　 (3)　產(chǎn)品性能 ? 標(biāo)稱(chēng)頻率（KHz ）：40KHz ? 發(fā)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(cè)距離（m）：～3 ? －6dB 指向角：　60 度 ? 外殼材料：鋁 ? 外殼顏色：黑 穩(wěn)壓電源電路 在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一的能量來(lái)源，穩(wěn)壓電源的主要任務(wù)是將 50Hz 的電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓和電流，從而滿(mǎn)足負(fù)載的需要，直流穩(wěn)壓電源一般由整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。目前，大多數(shù)溫度測(cè)控系統(tǒng)在檢測(cè)溫度時(shí)，都采用溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)化為電量，經(jīng)信號(hào)放大電路放大到適當(dāng)?shù)姆秶儆?A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量來(lái)完成。（2） 數(shù)碼管顯示模塊：通過(guò)該模塊的設(shè)計(jì)能夠讓所測(cè)得的距離顯示在數(shù)碼管上。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 或 INT1 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)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。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(fā)生子程序雖簡(jiǎn)單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確，需要采用匯編語(yǔ)言編程。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器 T0 停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值 1。要檢測(cè)返回信號(hào)必須在啟動(dòng)發(fā)射信號(hào)后 毫秒才可以檢測(cè)，這樣就可以抑制輸出的干擾。 系統(tǒng)各功能模塊系統(tǒng)初始化程序按鍵掃描模塊數(shù)碼管顯示模塊運(yùn)算結(jié)果處理模塊發(fā)射接收控制模塊聲光報(bào)警模塊主程序除了完成定時(shí)器 T0、中斷源 TNT0 初始化外，主要實(shí)現(xiàn)超聲波的巡回發(fā)射（調(diào)用超聲波發(fā)射程序）和距離的動(dòng)態(tài)掃描顯示；INT0 中斷服務(wù)程序計(jì)算車(chē)尾距離障礙物的距離數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)一方面交由主程序顯示，另一方面與設(shè)定值（比如 1m）進(jìn)行比較，如小于 1m，接蜂鳴器報(bào)警，否則關(guān)閉報(bào)警；如果車(chē)尾距離障礙物的距離較遠(yuǎn)，超聲波往返時(shí)間就會(huì)超過(guò)了定時(shí)器 T 一次性最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間，則 T0 發(fā)生溢出而中斷，這時(shí)進(jìn)行距離計(jì)算，并顯示 “OFF”，以示車(chē)后無(wú)障礙物，可放心倒車(chē)。2℃的測(cè)量精度。它由電源變壓器，橋式整流電路 D1~D4，濾波電容 CC8，防止自激電容 C1C16和一只固定式三端穩(wěn)壓器（7805）組成。5l 系列單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。內(nèi)部電路由前置放大器、自動(dòng)偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成。其主要功能是從 38KHz 紅外載波信號(hào)中，將編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，并加以放大和整形，然后再送到微處理器(CPU)進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)遙控操作功能，其具體引腳圖如圖 32 所示。本系統(tǒng)將 40 KHz 方波信號(hào)分成兩路，分別由 74LS04 經(jīng)兩次和一次反向放大，從而構(gòu)成推拉式反向放大。液位指示及控制器由于超聲波在空氣中有一定的衰減，則發(fā)送到液面及從液面反射回來(lái)的信號(hào)大小與液位有關(guān)，液面位置越高，信號(hào)越大；液面越低則信號(hào)就小。這個(gè)方法是利用超聲波的 反射。因此，超聲波接收傳感器具有很好的頻率選擇特性。反之，如果兩級(jí)間為外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波傳感器。探頭有壓電晶片、契塊、接頭等組成，是超聲檢測(cè)中最常用的實(shí)現(xiàn)電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的一種傳感器，是超聲波檢測(cè)裝置的重要組成部分。因此，只用為測(cè)距設(shè)備設(shè)定“標(biāo)定”和“測(cè)量”兩種狀態(tài)，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正所能實(shí)現(xiàn)的高精度測(cè)距功能。 超聲波的傳播速度主要受空氣密度所的影響，空氣的密度越高則超聲波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關(guān)系。這樣可以求出距離： ??21TCS?? 555 時(shí)基電路振蕩產(chǎn)生 40Hz 的超聲波信號(hào)。通常采用改變阻尼電阻的方法來(lái)改變發(fā)射強(qiáng)度。第五代：魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)。 “倒車(chē)請(qǐng)注意”！想必不少人還記得這種聲音，這就是倒車(chē)?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有少部分商用車(chē)還在使用。s number of cars is increasing every year. Highways, streets, parking, garage and other crowded places narrow reverse, the driver should not only forward but also looking back, a little rearend careless accidents can after the increase of motor vehicles as the ability to detect obstacles on the development of the rear of the car reversing radar has bee the research hotspot in recent years. the ultrasonic transmitter continuously emits a series of consecutive pulses to the measurement of logic circuits to provide a short pulse. Finally, signal processing devices based on the received signal for processing the time difference, automatic calculation of turnout and the distance between ob