汽車車型進行自動識別系統設計-專科畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 MOSI （在系統編程用） 4. MISO （在系統編程用） 5. SCK （在系統編程用） P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 8 9 S 5 2 專科生畢業設計（論文） 8 時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL） 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數據存儲器（例如執行 MOVX @DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2口使用很強的內部上拉發送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數據存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。 在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL） P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用 。 在 flash編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 1. RXD（串行輸入） 2. TXD（ 串行輸出） 3. INT0（ 外部中斷 0） 4. INT0（ 外部中斷 0） 5. T0 （ 定時器 0 外部輸入） 6. T1 （定時器 1 外部輸入） 7. WR(外部數據存儲器寫選通 ) 8. RD(外部數據存儲器寫選通 ) RST： 復位輸入。晶振工作時， RST 腳持續 2 個機器周期高電平將使單片機復位。看門狗計時完成后， RST 腳輸 出 96 個晶 振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認狀態下，復位高電平有效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 1， ALE 操作將無效。 ALE： 僅在執行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。 PSEN： 外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。 當 AT89S52 從外部程序存儲器執行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時， PSEN 將不被激活。 專科生畢業設計（論文） 9 EA/VPP； 訪問外部程序存儲器控制信號。為 使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器 ， 讀取指令， EA 必須接 GND。為了執行內部程序指令 ， EA 應該接 VCC。 在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電 源 。 XTAL1； 振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。 XTAL2； 振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機基本電路設計 時鐘電路設計 時鐘可以有兩種方式產生：內部時鐘方式和外部時鐘方式，本設計采用內部時鐘方式 ，如圖 所示 。 外部 振蕩器和單片機內部的時鐘電路一起構成了單片機的內部時鐘方式 。單片機內部有一個高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是這個放大器的輸入端和輸出端。放大器與作為反饋元件的片外的石英晶體或陶瓷諧振器一起構成一個自激振蕩器。可以用示波器從 XTAL2 腳觀察到單片機輸出的矩形波。 圖 時鐘電路圖 外接電容 C1 和 C2 會響應振蕩器的穩定性和戚震的快速性，它還可以對振蕩頻率起微調作用。當外接石英晶體時， C1 和 C2 常選 30pF 左右。晶體振蕩頻率可在 選擇，頻率越高，單片機速度越快，通常使用 。 復位電路 設計 復位操作可以使單片機初始化，也可以使死機狀態下的單片機重新啟動，因此非常重要。 單片機的復位都是靠復位電路實現的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的RST 引腳上出現 24 個時鐘震蕩脈沖（ 2 個機械周期）以上的高電平，單片機就能實現復位。單片機系統在工作時，由于各種干擾信號的影響，有時會出現程序的 “跑Y16 M H zC93 3 P FC 1 03 3 P FX T A L 1X T A L 2 專科生畢業設計（論文） 10 飛 ”或死機現象，這就需要系統能夠自動復位，重新運行。為了保證系統可靠復位，需要設計復位電路。 簡單復位電路 簡單復位電路有手動復位和上電復位兩種，不管是那種復位電路都要保證在RESET 引腳上提供 10ms 以上穩定的高電平。 圖 (a) 是常用的上電復位電路，這種上電復位 電路利用電容器充電來實現。當加電時，電容 C 充電，電路有電流通過，構成回路，在電阻 R 上產生壓降，RESET 引腳為高電平，當電容器充滿電后，電路相當于斷開， RESET 的電位與地相同，復位結束。可見，復位的時間與充電的時間有關，充電時間越長，復位時間越長，增大電容或增大電阻都可以增加復位時間。 圖 (a)上電復位電路圖 圖 (b)手動復位電路 圖 (c) 脈沖復位電路 圖 (b)是按鍵式復位電路，它的上電復位功能與圖 (a)相同，但它還可以通過按鍵實現復位，按鍵按下，通過 R1 和 R2 形成回路，使 RESET 引腳產生高電平。按鍵的時間決定了復位時間。 圖 (c)是按鍵脈沖式復位電路，它利用 RC 微分電路在 RESET 引腳產生正脈沖來實現復位 。 看門狗定時器 AT89S52 內部 含有看門狗定時器， 它 是 一種 需要軟件控制復位方式 的看門狗 。 片內 WDT 由 13 位計數器和特殊功能寄存器中的看門狗定時器復位存儲器（ WDTRST）構成。 WDT 在默認情況下無法工作 ， 為了激活 WDT， 用戶 必須往WDTRST 寄存器（地址： 0A6H）中依次寫入 01EH 和 0E1H。當 WDT 激活后，晶振工作， WDT 在每個機器周期都 會增加。 WDT 計時周期依賴于外部時鐘頻率。除了復位（硬件復位或 WDT 溢出復位），沒有辦法停止 WDT 工作。當 WDT溢出，它將驅動 RSR 引腳一個高個電平輸出 。 為了激活 WDT，用戶必須向WDTRST 寄存器（地址為 0A6H 的 SFR）依次寫入 0E1H 和 0E1H。當 WDT 激V C CR E SE T V ssA T 89 C 5 2*C2 2u f1KV C CV C CR E S E T V s sA T 8 9 C 5 2*C2 2 u f1KV C CR2 0 0 kkV C CR E S E T V ssA T 89 C 5 2*C221KV C Ck1k22 專科生畢業設計（論文） 11 活后，用戶必須向 WDTRST 寫入 01EH 和 0E1H 喂狗來避免 WDT 溢出。當計數達到 8191(1FFFH)時， 13 位計數器將會溢出，這將會復位器件。晶振正 常 工作、WDT 激活后，每一個機器周期 WDT 都會增加。為了復位 WDT，用戶必須向WDTRST 寫入 01EH 和 0E1H（ WDTRST 是只讀寄存器）。 WDT 計數器不能讀或寫。 當 WDT 計數器溢出時，將給 RST 引腳產生一個復位脈沖輸出，這個復位脈沖持續 96 個晶振周期（ TOSC），其中 TOSC=1/FOSC。 傳感器選擇和設計 超聲波傳感器 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發生振動產生的，它具有頻率高、波長短、繞射現象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領很大，尤其是在陽光不透明的固體中， 它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質或分界面會產生顯著反射，形成反射回波，碰到活動物體能產生多普勒效應。因此超聲波檢測廣泛應用在工業、國防、生物醫學等方面。 以超聲波作為檢測手段，必須產生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結構，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收） 等。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預先了解它的性能。 超聲波傳感器的主要性能指標： 1) 工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。 2) 工作溫度。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效 。 3) 靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數 大，靈敏度高；反之，靈敏度低。 專科生畢業設計（論文） 12 超聲波 工作 原理 為了研究和利用超聲波，人們已經設計和制成了許多超聲波發生器。總體上講，超聲波發生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發生器。 壓電式超聲波發生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發生器內部結構如圖 所示，它有兩個壓電晶片和一個 共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。 圖 超聲波傳感器結構 運動物體的探測原理 超聲波測距原理 ： 超聲波發射器向某一方向發射超聲波，在發射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據計 時器記錄的時間 t，就可以計算出發射點距障礙物的距離 。 即： S=340t/2 （ 31） 這就是所謂的回波測距法。 本系統數學模型的建立 超聲脈沖回波技術是歷史最久、應用最廣的一種超聲無損檢測技術。它具有安全、可靠、精度高、可操作性強、維護簡便等一系列優點。通常采用超聲波回波檢測法對探測物體進行測量。 （ 1） 車輛高度的檢測 將超聲波發射探頭安裝于道路上方高為 H 處（一般由空中架線或安裝專用龍門架解決，如圖 所示）。探頭發射超聲波向 下輻射，遇到車輛由下方通過，其頂部將使超聲波發生反射并被同一探頭接收（見圖 ）。設聲速為 C，自探頭發共振板 壓電晶片 電極 專科生畢業設計（論文） 13 出超聲脈沖至收到回波信號的時間間隔為 T，車輛高度為 D,則有： 2TCHD ??? （ 32） （ 2） 車輛速度的檢測 將探頭為成