基于單片機c51的超聲波倒車雷達(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 貴州大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 7 頁 能器分為電動式、電磁式、磁致式、壓電式和電致伸縮式等。 超聲波 換能器 的材料 也有多種選擇， 某些電介質(zhì) (例如晶體、陶瓷、高分子聚合 物等 )在其適應(yīng)的方向施加作用力時，內(nèi)部的電極化狀態(tài)會發(fā)生變化，在電介質(zhì)的某相對兩表面內(nèi)會出現(xiàn)與外力成正比的符號相反的束縛電荷，這種由于外力作用使電介質(zhì)帶電的現(xiàn)象叫做壓電效應(yīng)。相反地，若在電介質(zhì)上加一外電場，在此電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部電極化狀態(tài)會發(fā)生相應(yīng)的變化，產(chǎn)生與外加電場強度成正比的應(yīng)變現(xiàn)象，這一現(xiàn)象叫做逆壓電效應(yīng)。壓電材料是壓電換能器的研制、應(yīng)用和發(fā)展的關(guān)鍵 [6]。大致可分為五類：壓電單晶體、壓電多晶體、壓電半導體、壓電高分子聚合物、復合壓電材料。其中壓電陶瓷是壓電多晶體材料，這類壓電陶瓷為實心，均勻和 一體的壓電功能材料，具有優(yōu)良的壓電性能。壓電陶瓷是當今最有可為的壓電材料，目前在壓電材料中無論數(shù)量上還是質(zhì)量上均處于支配地位，其原因是它有如下優(yōu)點： (l)所用原材料價廉且易得； (2)具有非水溶性，遇潮不易損壞； (3)壓電性能優(yōu)越； (4)品種繁多，性能各異，可滿足不同的設(shè)計要求； (5)機械強度好，易于加工成各種不同的形狀和尺寸； (6)采用不同的形狀和不同的電極化軸，可以得到所需的各種振動模式； (7)制作工藝較簡單，生產(chǎn)周期較短，價格適中。 根據(jù)不同的實際應(yīng)用情況，超聲波傳感器產(chǎn)生不同頻率。如應(yīng)用 在流量測量領(lǐng)域，聲波的頻率在 30kHz 到 5MHz 之間；應(yīng)用在物位測量領(lǐng)域時，聲波的頻率會低一些，一般在30kHz 到 200kHz 之間；而當應(yīng)用在檢測裝置（如測厚儀和探傷檢驗裝置）上時，聲波的頻率范圍很廣，但是總體上來說要比用于其它領(lǐng)域時高很多。 2． 3 CX20206A 紅外接收模塊 由于 38KHZ 的紅外線頻率與 40KHZ 的超聲波振蕩頻率相近，并且外圍電路簡單，故選用 CX20206A 芯片作為超聲波接收電路的主體。 CX20206A 的引腳注釋： l腳：超聲波信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為 40kΩ 。 2腳：該腳與 GND 之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻 R或減小 C，將使負反饋量 貴州大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8 頁 增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但 C的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為 R= ， C= 。 3腳：該腳與 GND 之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動大，易造成誤動作，推薦參數(shù)為 。 4腳：接地端。 5腳：該腳與電源端 VCC 接入 一個電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取 R=200kΩ 時， fn≈42kHz ，若取 R=220kΩ ，則中心頻率 f0≈38kHz 。 6腳： 該腳與 GND 之間接入一個積分電容，標準值為 330pF，如果該電容取得太大，會使探測距離變短。 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。 8腳： 電源正極， ～ 5V。 2． 4 60 秒語音芯片 APR9600 臺灣 公司最新推出的 APR9600 語音錄放芯片，是繼美國 ISD 公司以后采用模擬存儲技術(shù)的又一款音質(zhì)好、噪音低、不怕斷電、可反復錄放的新型語音電路，單片電路可錄放 3260 秒，串行控制時可分 256 段以上，并行控制時最大可分 8 段。與 ISD 同類芯片相比它具有：價格便宜，有多種手動控制方式，分段管理方便、多段控制時電路簡單、采樣速度及錄放音時間可調(diào)、每個單鍵均有開始停止循環(huán)多種功能等特點，同時保留了ISD2500 芯片的一些特點，都是 DIP28 雙列直插塑料封裝，在管腳排列上也基本相同。圖 22是常用外接圖。 APR9600 的電性能參數(shù)：電源電壓 ，靜態(tài)電流 1uA ，工作電流 25mA。其外接振蕩電阻與采樣率、語音頻帶、錄放時間的關(guān)系見表 21，該電阻可以根據(jù)用戶需要的時間和音質(zhì)效果無級調(diào)節(jié)。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 圖 22 APR9600 工作方式 ： 總的來說 工作方式 分為串行控制和并行控制兩種，由芯片 MSEL1（ 24 腳）、 MSEL2（ 25 腳）、 /M8（ 9腳）的設(shè)置來實現(xiàn) 。本設(shè)計運用的是串行選段控制方式。 串行控制方式用到的鍵要少得多，它僅需要一、二個鍵來控制所有的語音段錄放，而且段數(shù)可以足夠多，每段也沒有時間限制。只是在選 段上沒有并行控制模式方便。將全功能應(yīng)用電路板上撥碼開關(guān)的第 2位開關(guān)向下?lián)埽?3 位開關(guān)向上撥，第 4位開關(guān)向上撥，將撥碼開關(guān)的第 1位置向上撥進入錄音模式，按住 /M1 即開始錄第一段，松鍵即停止。再按住 /M1 即錄第二段，如此一直分段錄音，直到芯片溢出。在放音時（ /RE=1）有兩種狀態(tài)， /M8 置 1 為串行順序控制方式，按一下 /M1 即放音第一段，再按一下即放第二段，如此順序逐段放音，到最后一段結(jié)束時即停止放音，必須按一下 CE 鍵復位，然后再按/M1 鍵就可以又從第一段放音。這種方式下的段不可選擇只能按錄音的順序播放，適合走馬 燈、流程控制等電路使用； /M8 置 0 為串行選段控制方式，按一下 /M1 只能放音第一段，再按還是放音第一段。這時的 /M2 有效成為快進選段鍵，每按一下 /M2 即向后移動一段，例如現(xiàn)在按了三下 /M2，再按 /M1 就放音第四段。因此可以實現(xiàn)選段放音。按 /CE鍵復位為第一段。 表 22是 APR9600 的管腳說明。表 23是工作模式設(shè)置表。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10 頁 表 21 振蕩電阻（ 7腳OSCR） 采樣頻率 錄放音頻帶 錄放音時間 44K 60s 38K 40s 24K 32s 表 22 管腳 功能 管腳 功能 /M1 第一段控制或連續(xù)錄放控制（低電平有效） 1 SP 外接喇叭負端 /M2 第二段控制或快進選段控制（低電平有效） 1 VCCA 模擬電路正電源 /M3 第三段控制（低電平有效） 1 MICIN 話筒輸入端 /M4 第四段控制（低電平有效） 1 MICREF 話筒輸入基準端 /M5 第五段控制（低電平有效） 1 AGC 自動增益控制端 /M6 第六段控制（低電平有效） ANAIN 線路輸入端 OSCR 振蕩電阻 2 ANAOUT 線路輸出端（話筒放大器輸出端） /M7 第七段控制及片溢出指示（低電平有效） 2 STROBE 工作期間閃爍指示燈輸出端 （低電平有效） /M8 第八段控制（低電平有效）及操作模式選項 2 CE 復位 /停止鍵或啟動 /停止鍵 (高電平有效 ) /BUSY 忙信號輸出（工作時出 0，平時為 1） 2 MSEL1 模式設(shè)置端 1 BE 鍵聲選擇（接 1 為有鍵聲， 0 則無） 2 MSEL2 模式設(shè)置端 1 VSSD 數(shù)字電路電源地 2 EXTCLK 外接振蕩頻率端（用內(nèi)部時鐘時接地） 1 VSSA 模擬電路電源地 2 /RE 錄放選擇端（ 0 為錄音、 1 為放音） 1 SP+ 外接喇叭正端 2 VCCD 數(shù)字電路正電源 貴州大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 11 頁 表 23 APR9600 操作模式表 MSEL1(24腳 MSEL2(25腳 /M8(9 腳 有效鍵 /M18為段控制鍵 /CE 多為停止、復位鍵 功能（以 60秒計） 0 1 0/1 /M /M CE 并行控制，分二段，每段最大 30 秒 1 0 0/1 /M /M /M /M CE 并行控制，分四段，每段最大 15 秒 1 1 1 /M1～ /M CE 并行控制，分八段，每段最大 秒 1 1 0 CE 單鍵控制，單段 環(huán)。 CE為啟動/停止鍵 0 0 1 /M CE 串行順序控制，可分一至任意多段 0 0 0 /M /M CE 串行選段控制， /M2 系選段快進鍵。（錄音時 /M8=1 時可錄一至任意多段， /M8=0 時只能錄兩段 2． 5 LCD1602 顯示模塊 工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32個字符。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些 字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A” 。 因為 1602 識別的是 ASCII 碼，試驗可以 用 ASCII 碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 39。A’ 。 引腳描述。 第 1 腳： VSS為地電源。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 12 頁 第 2 腳： VDD接 5V 正電源。 第 3 腳： V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過 高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光電源地。 第 16 腳：背光 電源 +5V 電壓 。 常用外接圖如圖 23 圖 23 2． 6 語音驅(qū)動 LM386 貴州大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 13 頁 LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于錄音機和收音機之中。 LM386 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大 器 ,主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少 ,電壓增益內(nèi)置為 20。但在 1腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容 ,便可將電壓增益調(diào)為任意值 ,直至 200。輸入端以地位參考 ,同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半 ,在 6V電源電壓下 ,它的 靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得 LM386特別適用于電池供電的場合。 LM386 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。 特性 : 靜態(tài)功耗低 ,約為 4mA,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬 ,412V 或 518V。 外圍元件少。 電壓增益可調(diào) ,20200。 低失真度。 貴州大學本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 14 頁 第三章 單元電路說明 超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射電路原理圖如圖 31 所示。發(fā)射電路主要由反相器 CD4069 和超聲波發(fā)射換能器 T 構(gòu)成，單片機 端口輸出的 40kHz 的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超 聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻 R1O、 R11 一方面可以提高反向器CD4069 輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果