基于超聲波的汽車防撞系統的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 阻態。在生活中最常見的LED數碼管是八段和七段的，八段式原理圖的如圖311所示。本次設計中采用的是八段式的數碼管。八段式的與七段式的相比，他們各部分結構大體相同，八段只比七段式的多了一個小數點。數碼管都是由LED發光二極管發光單片機控制LED的滅亮顯示出不同的形狀從而顯示出數字。數碼管又分為兩種類型，共陽極型和共陰極型，原理圖如圖310所示。共陽極型就是將數碼管中發光二極管的陽極都接在一起并且接到電源上，連接好之后把其中任何哪個發光二極管的陰極接到地線上，它就會發光。共陰極型則是將數碼管中發光二極管的陰極都接在一起并且接到地線上，連接好之后把其中任何哪個發光二極管的陽極接到電源上，它就會發光。圖310 共陰極型和共陽極型原理圖abegfcdabgfedcdpdp圖311 數碼顯示管引腳圖如圖311數碼顯示管引腳圖所示，把兩個COM引腳連接起來，作為數碼管的公共端，數碼管共陰端要接地，共陽端接電源。一個二極管是一位，八個管子即a,b,c,d,e,f,g還有dp，拼成個8字列在一起就構成了一個8位的數碼顯示管。一個八段式的數碼顯示管的每個顯示管連在一起，每個二極管的公共端稱為位選線。在數碼管顯示數字時，一個二極管對應一條直線，a對應的是首位，dp對應最后位。例如，當數碼管顯示管顯示數字0時，那么共陰極數碼顯示管的編碼就為00111111，十六進制數為0x3f，而共陽極的數碼顯示管的編碼就是11000000，十六進制數為0xC0。通過這個例子可以看出來共陰極數碼顯示管和共陽極數碼顯示管的編碼各個位是相反的。3．9 報警裝置設計報警部分采用一個蜂鳴器進行報警，利用單片機控制輸出一個一定頻率的信號。信號通過一個三極管，把信號放大，以增強驅動能力。然后將放大之后的信號連接到蜂鳴器上，報警部分裝置如圖312所示。圖312 報警裝置設計圖蜂鳴器使用直流電源進行供電，廣泛應用于當今生活中，尤其在計算機、報警器、汽車電子設備、電話機等電子設備制造中作為發聲的器件而廣泛應用。蜂鳴器是一種一體化結構的電子發聲器，它分為兩種類型，一種是壓電式蜂鳴器，另一種是電磁式蜂鳴器[[] 陳建元 作者，]。壓電式蜂鳴器主要由壓電蜂鳴片、多諧振蕩器、共鳴箱及阻抗匹配器和外殼等部分組成。壓電蜂鳴片是由鈮鎂酸鉛或鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料制造而成。在陶瓷片的表面鍍上金屬電極，經過極化處理和老化處理之后，再與不銹鋼鋼片粘貼在一起就制成了壓電蜂鳴片。而多諧振蕩器由集成電路或者晶體管構造而成。當電極兩端接通電源以后,多諧振蕩器開始振動,輸出音頻信號，然后阻抗匹配器便能推動壓電蜂鳴片發出聲音。電磁式蜂鳴器主要由振蕩器、磁鐵、振動膜片、電磁線圈和外殼等部分組成。在兩極接通電源之后，振蕩器能夠產生音頻信號，信號通過電磁線圈，便會使電磁線圈生成磁場。這樣振動膜片便會在磁鐵和電磁線圈的作用下，周期性地反復振動從而發出聲音。4 軟件設計超聲波測距預警系統主要包括主程序、發射子程序、溫度采集子程序、外部中斷子程序和數碼顯示子程序等。4．1 軟件工作流程按下控制系統的開關，進行系統的初始化，當主程序完成初始化后調用發射子程序，由 口發射出1個脈沖，驅動超聲波換能器發射超聲波，并且計數器開始計時。利用定時器的計數功能記錄超聲波從發射到接收所用的時間。當超聲波接收器接收到超聲波后，接收電路輸出端輸出一個跳變信號，在INT0端產生一個中斷的信號，單片機響應中斷請求后執行外部中斷子程序，讀取出來時間間隔，得到超聲波的時間差。計數器1對低溫度系數晶振的脈沖信號進行減法計數，當計數器T1的值減少到0時，溫度寄存器的數值就加1，計數器T1再重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，一直循環到計數器T2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，這時即可讀取此時溫度值。根據上文中表31 超聲波波速與溫度的關系表，即可知道超聲波精準的聲波速度。知道了時間和超聲波的聲波速度后，由S=CT/2算出汽車與被測物體的距離。其中，S為測量的距離,C為超聲波在空氣中的傳播速度。T為從發出超聲波信號到接收到返回信號的時間間隔。通過單片機的計算得出距離，顯示出來，到達距離極限時，啟用報警模塊。4．2 主程序流程圖開始延時1ms調試測距子程序調用顯示、報警子程序調用溫度檢測子程序系統初始化結束適合溫度修正超聲波溫度計算測量結果圖41 主程序流程圖主程序流程圖如圖41所示。主程序第一步是對系統進行初始化，初始化定時器T0為16位定時計數器的工作模式。全局中斷打開并給顯示端口清0。再調用超聲波的發生子程序發出一個超聲波脈沖，避免聲波信號從發射器發出后直接傳送到接收器而引起直射波觸發，然后使用外中斷接收遇到物體后返回的超聲波信號。設計中采用了12 MHz的晶振，計數器每次計數間隔是1μs，當主程序接收到成功的信號后，將計數器T0中的數計算，即得出與障礙物之間的距離。測出距離后將結果送往LED顯示，跳出程序，結束測量。4．3 超聲波的發生子程序和中斷程序，在發出脈沖的同時，打開計數器T0開始計時。測距主程序是利用外中斷T0檢測遇到障礙物后反射回來的聲波信號，一旦接收到信號，馬上進入中斷程序。中斷開始后立刻讓計時器停止計時，此時測距成功。如果在計時器溢出時還沒有檢測到反射的超聲波信號，此時測距不成功。開始關T0，開T1按下功能鍵修改完畢開T0，關T1，計時結束圖42 中斷處理流程圖5 硬件設計硬件電路的設計主要包括三部分：單片機系統、顯示電路、超聲波的發射和檢測接收電路。在本次設計中單片機采用AT89C51。還采用了12MHz高精度的晶振，以減小測量誤的差[[] ]。，采用AT89C51實現對TCT40超聲波轉換模塊和CX20106A芯片的控制。5．1 芯片的功能及其測距原理 AT89C51的功能特點AT89C51單片機主要由中央處理器、存儲器、輸入輸出接口等組成。中央處理器是單片機的核心部分，它的主要作用是完成運算和控制功能。程序存儲器具有存儲功能，使應用程序在開發調試后永久性的存儲在程序存儲器中。AT89C51控制著超聲波的發送和接收,串行口發送數據,及溫度采樣頻率,并在內部計算轉變成溫度數據，使在不同溫度下的誤差最小。該芯片包括了限幅放大、前置放大、整形和輸出數據信號。AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）[[] (第二版).武漢：]。8位高性能的CMOS微處理器，叫做單片機。該單片機采用ATMEL高密度非易失存儲器制造，它能夠與達到工業標準的輸出管腳和MCS51指令集相兼容[[] 占操，梁厚琴，附錄附錄1：汽車防撞測距儀原理圖汽車防撞測距儀原理圖附錄2: 程序清單ORG 0000H LJMP STARTORG 0003H LJMP PINT0ORG 000BH LJMP INTT0ORG 0013H RETIORG 001BH LJMP INTT1ORG 0023H RETIORG 002BH RETI****************主程序****************START: MOV SP, 4FH MOV R0, 40H 。40H~43H為顯示數據存放單元（40H為最高位） MOV R7, 0BHCLEARDISP: MOV @R0, 00H INC R0 DJNZ R7,CLEARDISP MOV 20H,00H MOV TMOD,21H。 T1為8位自動重裝模式，T0為16位定時器 MOV TH0, 00H MOV TL0, 00H MOV TH1, 0F2H MOV TL1, 0F2H。 。40KHz初值 MOV P0, 0FFH MOV P1, 0FFH MOV P2, 0FFH MOV