基于at89c51單片機(jī)倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)3

1、基于單片機(jī)的倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 摘要如今，擁有汽車的人越來越多，隨之帶來的交通隱患也越來越大，本文所設(shè) 計(jì)的超聲波汽車倒車探測(cè)器正是考慮安全方面的問題。本文詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)的脈沖反射式超聲測(cè)距系統(tǒng)。文中首先闡述了超聲傳感器的 原理及特性；對(duì)于測(cè)距系統(tǒng)的超聲波頻率、信號(hào)脈沖、器件型號(hào)等主要參數(shù)進(jìn)行了討論；在 介紹了超聲測(cè)距各模塊功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成并對(duì)測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射、接收、檢 測(cè)、顯示及報(bào)報(bào)警部分的硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證。根據(jù)系統(tǒng)要求采用模塊化的編程思路完 成系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)超聲發(fā)射和距離顯示功能。最后通過軟硬件的綜合調(diào)試實(shí)現(xiàn)短距離 超聲測(cè)距系統(tǒng)的基本功能。在木次

2、設(shè)計(jì)中，最關(guān)健的部份是硬件電路和軟件設(shè)計(jì)，所以木文對(duì)這兩個(gè)部份做 了比較詳盡的介紹。其中硬件電路包括濾波電路、放大電路和整形電路。濾波電路的作用是濾掉一些 噪聲；因?yàn)槌暡▊鞲衅魇峭ㄟ^振動(dòng)產(chǎn)生電流的，所產(chǎn)生的電流非常微弱，所以 我們需要放大電路；而單片機(jī)只接收方波，所以要對(duì)放大的電流進(jìn)行整波，這樣 單片機(jī)就可以正常工作了。軟件部份本文采用匯編語言編程，使用單片機(jī)的中斷和計(jì)時(shí)功能，可以方便的實(shí) 現(xiàn)所設(shè)想的功能。關(guān)健詞：超聲波；傳感器。creating and using custom lonmakerabstracthuman who now，has the automobile are get

3、ting more and more，brings the transportation hidden danger along with it to be also getting bigger and bigger， this article designs the ultrasonic wave automobile back-draft detector is precisely considers the security aspect the question.this article introduced one kind in detail based on monolithi

4、c integrated circuits pulse reflection type supersonic range measuring system. in the article first elaborated the supersonic sensors principle and the characteristic;regarding range measuring systems supersonic wave frequency，the signal pulse，the component model and so on main parameter has carried

5、 on the discussion; in introduced in the supersonic range finder various modules function foundation，proposed systems overall constitution and to the range measuring system launch，the receive，the examination，the demonstration and the newspaper warning parts hardware design plan has carried on the pr

6、oof. requests according to the system to use modular the programming mentality to complete systems algorithm design，realizes the supersonic launch and the range-amplitude display function. finally realizes the short distance supersonic range measuring system、basic function through software and hardw

7、are、 synthesis debugging.in this design，the most key part is the hardware circuit and the software design, therefore this article has made the quite exhaustive introduction to these two parts.and hardware circuit including filter circuit, amplifying circuit andwaveshaping circuit. filter circuits fu

8、nction filters out some noises; because the ultrasonic sensor is produces the electric current through the vibration， produces the electric current is weak，therefore we need the amplifying circuit; but the monolithic integrated circuit only receives the square-wave，must therefore carry on the entire

9、 wave to the enlargement electric current，such monolithic integrated circuit might the normal work.software part this article uses the language programming, uses monolithic integrated circuits interrupt and the time function，may facilitate the function which realizes conceives.key wo rds： ultrasonic

10、; sensor目錄*商1abstract21緒論41.1概龍4倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀41. 3辭防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作51.4本章小結(jié)52醐撞預(yù)警系臟研究與選擇6.2. 1總體設(shè)計(jì)方案.2.2.2 倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)的主要干擾問題及解決方 3.2.3超聲波檢測(cè)接收電路.3.3系統(tǒng)辦白勺設(shè)計(jì)4.3.1超聲波測(cè)距器的算法設(shè)計(jì).4.3. 2 主掛t: 4.3.3超聲波發(fā)土子程序和超聲波接收屮斷程序.6.4測(cè)試及性能分析7.4.1 測(cè)試7.4. 2性能指標(biāo)8.5控制源辦9.5.1單片機(jī)r編源稻十:.9.翻寸16.17.18.總結(jié)參考文獻(xiàn)p祿.19.1緒論1.1概述隨著科技的迅猛發(fā)展，越來越多的

11、科技成果被廣泛的運(yùn)用到人們的生活，生產(chǎn)和 研究等領(lǐng)域。特別是近幾十年來對(duì)電子技術(shù)，檢測(cè)技術(shù)以及材料的研究，使得各 種檢測(cè)與測(cè)量技術(shù)有了較大的發(fā)展，廣泛的在地質(zhì)勘探，石油勘探和建筑等行業(yè) 的工程技術(shù)領(lǐng)域取得了較為廣泛的應(yīng)用。在曰常生活屮，尤其對(duì)于開車人員，汽車倒車防撞是相當(dāng)重要的，若在倒車的過 程中一個(gè)不留神，很有可能會(huì)使汽車受到傷害，小則刮漆，重者撞壞后車，所以 制作一個(gè)汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)只有重要的意義，這里只對(duì)超聲波探測(cè)器探頭作 為對(duì)象進(jìn)行分析討論來說明如何進(jìn)行超聲波汽車倒車的防撞報(bào)警。在常規(guī)的設(shè)計(jì)中，要檢測(cè)是否有物體擋住，一般的做法是超聲波發(fā)射頭發(fā)射一個(gè) 信號(hào)，在接收處判斷是否有信號(hào)接收

12、到，若有信號(hào)接收到，說明屮間沒有物體擋 住，若接收不到，則說明有物體擋住。然而在對(duì)汽車倒車防撞報(bào)警器的設(shè)計(jì)中， 由于汽車在一個(gè)移動(dòng)的物體，不可能在某一具體的位置上安裝接收或發(fā)射裝置， 這就決定了系統(tǒng)的發(fā)射與接收必須安裝于一起，因些如何設(shè)計(jì)一款將發(fā)射與接收 安裝于一起的物體檢測(cè)裝置是本課題研宄的方向。本設(shè)計(jì)中采用了性能比較好的超聲波傳感器t/r40-16,此傳感器具有全集成化， 智能化，高精度，高性能，高可靠性和低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，另外，還采用了單片機(jī)系 統(tǒng)的微處理器at89c2051芯片。從發(fā)射頭發(fā)射的信號(hào)通過障礙物反射所得的信 號(hào)接收，信號(hào)放大，再通過單片機(jī)直接處理，然后把處理后的信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)

13、 動(dòng)揚(yáng)聲器播放出聲音，同時(shí)通過顯示電路顯示出來，來滿足防撞報(bào)警的需耍， 從而達(dá)到了一個(gè)汽車倒車防撞和報(bào)警的目的。廣泛用于出租車，大客車，私家車 等汽車倒車屮。1.2倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀眾所周知，關(guān)于超聲波的研究最初起始于1876年，這是人類首次有效產(chǎn)生的高 頻聲波，這些年來，隨著超聲波技術(shù)的不斷深入，再加上其具有高精度，無損， 非接觸等優(yōu)點(diǎn)，超聲波的應(yīng)用變得越來越普及，多年來已在一些領(lǐng)域得到應(yīng)用111。例如利用超聲波技術(shù)的自動(dòng)測(cè)距照相機(jī)，建筑商使用的手持式墻面測(cè)距儀。而用 于汽車防撞卻是近年的事情。這主要原因是傳統(tǒng)的超聲波傳感器不能達(dá)到汽車行 業(yè)的特殊要求?，F(xiàn)代的超聲波傳感器不同以往的是

14、在結(jié)構(gòu)上采用了完全封閉形 式，它將其換能部分和外界完全隔開，并采用了抗銹材料作為外殼，這樣冰有可 能符合汽車電器所要求的諸如防潮，淋雨，防塵燈較為苛刻的耐候性指標(biāo)2。其次，汽車木身就是一個(gè)積電磁波，噪聲，振動(dòng)，撞擊等干擾于一體的強(qiáng)干擾源, 因此為了能讓倒車?yán)走_(dá)穩(wěn)定的工作。除了，具備優(yōu)良的硬件系統(tǒng)以外，還需要通 過軟件的數(shù)字智能甄別篩選，方能過濾這些干擾信號(hào)，只有近年來隨著微電子技 術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的小型價(jià)廉的微電腦才能夠到這些要求。1.3倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作在本設(shè)計(jì)中，硬件電路由單片機(jī)，超聲波發(fā)射與接收電路，顯示電路，溫度補(bǔ)償 電路組成，通過軟件的程序設(shè)計(jì)對(duì)報(bào)警器電路驅(qū)動(dòng)進(jìn)行工作，完成對(duì)

15、距離的測(cè)量, 報(bào)警。溫度補(bǔ)償電路吋為了提高系統(tǒng)的精度，減小由溫度帶來的測(cè)量誤差。1.4本章小結(jié)本章介紹丫倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)的背景，及發(fā)展?fàn)顩r。2倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)方案研究與選擇下面對(duì)這兩類傳感器進(jìn)行研宄（也是為以上提出方案的驗(yàn)證）。設(shè)計(jì)方案1 （基于超聲波型）：利用超聲波傳感器t/r40-16，它是一種性能優(yōu)良 的發(fā)射與接收配對(duì)的傳感器。該系統(tǒng)主耍用電磁式輸出與輸入振蕩電路，所輸入 的信號(hào)經(jīng)過放大，直接發(fā)送到單片機(jī)at89c2051單片機(jī)進(jìn)行處理，通過編程可以 進(jìn)行自動(dòng)控制。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示：超聲波接 收電路信號(hào)放直流控制大電路> 電路電源電+巾央控制 路,單元數(shù)字顯超盧波發(fā)射 電路超

16、聲波距離選擇 發(fā)生器電路報(bào)警電路圖2-1基于超聲波探測(cè)汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)該系統(tǒng)主要由以下功能塊系統(tǒng)構(gòu)成：超聲波傳感器t/r40-16、超聲波發(fā)射與接 收構(gòu)成的收發(fā)系統(tǒng)；中央控制處理器at89c2051組成的主機(jī)系統(tǒng)；控制報(bào)警輸出 系統(tǒng)等。主要的系統(tǒng)電路有：電源電路、超聲波發(fā)生器、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電 路、信號(hào)放人電路、直流控制電路、顯示電路、探測(cè)距離選擇電路、報(bào)警電路等。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：該產(chǎn)品的互換性好，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，外圍電路簡單，不需耍布 線直接通過發(fā)射模塊進(jìn)行無線發(fā)射。因此體積小。該系統(tǒng)的測(cè)量精度很高，能在ta = +25°c>ucc = +5v的

17、條件k,測(cè)量精度可 達(dá)到土 1%。（3）具有語音報(bào)警功能。具有智能性，一旦有超聲波接收到一定范圍就能自動(dòng)報(bào) 警。設(shè)計(jì)方案2（基于紅外線型）紅外線接 收電路信號(hào)放大電路電源電直流控制 數(shù)字顯屯路巾央控制紅外信號(hào)發(fā) 射電路路紅外信號(hào) 發(fā)生電路距離選擇電報(bào)警電路路圖2-2基于紅外線探測(cè)汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要由以下功能塊系統(tǒng)構(gòu)成：紅外線信號(hào)發(fā)生電路、紅外線發(fā)射電路、紅 外線接收電路、信號(hào)放大電路、直流控制電路、數(shù)字顯示電路、中央控制處理器 at89c2051、距離選取擇電路和報(bào)警電路及電源電路組成，與超聲波作為傳感器 的系統(tǒng)除發(fā)射與接收部分不同外，其他均相同。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：該產(chǎn)品的互換

18、性好，響應(yīng)速度快、體積小。該系統(tǒng)的測(cè)量精度很高，能在ta = +25°c.ucc = +5v的條件下，測(cè)量精度可 達(dá)到±1%。(3) 具有語音報(bào)警功能。由于采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，因而具有智能性，可根據(jù)不 同的運(yùn)用場(chǎng)合開發(fā)不同的控制功能。其缺點(diǎn)是：由于是紅外線信號(hào)，容易受到太陽光的干擾。本設(shè)計(jì)決定采用第一個(gè)方案作為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。一方而無論是在性能，特點(diǎn), 還是原理圖上，或者是在電路設(shè)計(jì)上，材料上都具有簡單，使用性強(qiáng)等方面都是 上上之選，特別是抗電磁干擾方面超聲波傳感器比起紅外線傳感更加出色2.1總體設(shè)計(jì)方案一、干擾源、干擾種類及干擾現(xiàn)象傳感器及儀器儀表在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行所受到的干擾

19、多種多樣，具體情況具體分析，對(duì)不 同的干擾采取不同的措施是抗干擾的原則。這種靈活機(jī)動(dòng)的策略與普適性無疑是 矛盾的，解決的辦法是采用模塊化的方法，除了基本構(gòu)件外，針對(duì)不同的運(yùn)行場(chǎng) 合，儀器可裝配不同的選件以有效地抗干擾、提高可靠性。在進(jìn)一步討論電路元 件的選擇、電路和系統(tǒng)應(yīng)用之前，有必要分析影響模擬傳感器精度的干擾源及干 擾種類。1、主要干擾源靜電感應(yīng)電磁感應(yīng)漏電流感應(yīng)射頻干擾化學(xué)干擾機(jī)械干擾熱干擾2、干擾的種類(1) 常模干擾(2) 共模干擾(3) 長時(shí)干擾(4) 意外的瞬吋干擾3、干擾現(xiàn)象在應(yīng)用中，常會(huì)遇到以下兒種主要干擾現(xiàn)象：發(fā)指令時(shí)，電機(jī)無規(guī)則地轉(zhuǎn)動(dòng)；信號(hào)等于零時(shí)，數(shù)字顯示表數(shù)值亂跳；傳

20、感器工作吋，其輸出值與實(shí)際參數(shù)所對(duì)疲的信號(hào)值不吻合，il誤差值是 隨機(jī)的、無規(guī)律的當(dāng)被測(cè)參數(shù)穩(wěn)定的情況下，傳感器輸出的數(shù)值與被測(cè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)的信號(hào)數(shù) 值的差值為一穩(wěn)定或呈周期性變化的值；與交流伺服系統(tǒng)共用同一電源的設(shè)備(如顯示器等)工作不正常。干擾進(jìn)入定位控制系統(tǒng)的渠道主要有兩類：信號(hào)傳輸通道干擾，干擾通過與系 統(tǒng)相聯(lián)的信號(hào)輸入通道、輸出通道進(jìn)入；供電系統(tǒng)干擾。信號(hào)傳輸通道是控制系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器接收反饋信號(hào)和發(fā)出控制信號(hào)的途徑，因?yàn)?脈沖波在傳輸線上會(huì)出現(xiàn)延時(shí)、畸變、衰減與通道干擾，所以在傳輸過程中， 長線的干擾是主要因素。任何電源及輸電線路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾，如果 沒有

21、內(nèi)阻，無論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，線路中也不會(huì)建立起任何干擾電 壓；此外，交流伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器木身也是較強(qiáng)的干擾源，它可以通過電源對(duì)其它 設(shè)備進(jìn)行干擾二、抗干擾的措施1、供電系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)對(duì)傳感器、儀器儀表正常工作危害最嚴(yán)重的是電網(wǎng)尖峰脈沖干擾，產(chǎn)生尖峰干擾 的用電設(shè)備有：電焊機(jī)、大電機(jī)、可控機(jī)、繼電接觸器、帶鎮(zhèn)流器的充氣照明燈, 甚至電烙鐵等。尖峰干擾可用硬件、軟件結(jié)合的辦法來抑制 用硬件線路抑制尖峰干擾的影響 常用辦法主要有三種：、在儀器交流電源輸入端串入按頻譜均衡的原理設(shè)計(jì)的干擾控制器，將尖峰電 壓集中的能量分配到不同的頻段上，從而減弱其破壞性；、在儀器交流電源輸入端加超級(jí)隔離變壓器

22、，利用鐵磁共振原理抑制尖峰脈沖;、在儀器交流電源的輸入端并聯(lián)壓敏電阻，利用尖峰脈沖到來時(shí)電阻值減小以 降低儀器從電源分得的電壓，從而削弱干擾的影響。 利用軟件方法抑制尖峰干擾對(duì)于周期性干擾，可以采用編程進(jìn)行時(shí)間濾波，也就是用程序控制可控硅導(dǎo)通瞬 間不采樣，從而有效地消除干擾。 采用硬、軟件結(jié)合的看門狗(watchdog)技術(shù)抑制尖峰脈沖的影響 軟件：在定時(shí)器定時(shí)到之前，cpu訪問一次定時(shí)器，讓定吋器重新開始計(jì)時(shí)，正常程序運(yùn)行，該定時(shí)器不會(huì)產(chǎn)生溢出脈沖，watchdog也就不會(huì)起作用。一旦 尖峰干擾出現(xiàn)了“飛程序”，則cpu就不會(huì)在定時(shí)到之前訪問定時(shí)器，因而定時(shí) 信號(hào)就會(huì)出現(xiàn)，從而引起系統(tǒng)復(fù)位屮

23、斷保證裨能儀器回到正常程序上來。 實(shí)行電源分組供電，例如：將執(zhí)行電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源與控制電源分開，以防 止設(shè)備間的干擾。 采用噪聲濾波器也可以有效地抑制交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)其它設(shè)備的干擾。該 措施對(duì)以上幾種干擾現(xiàn)象都可以有效地抑制。 采用隔離變壓器考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初、次級(jí)線圈的互感耦合，而是靠初、次 級(jí)寄牛.電容耦合的，因此隔離變壓器的初、次級(jí)之間均用屏蔽層隔離，減少其分 布電容，以提高抵抗共模干擾能力。 采用高抗干擾性能的電源，如利用頻譜均衡法設(shè)計(jì)的高抗干擾電源。這種 電源抵抗隨機(jī)干擾非常有效，它能把高尖峰的擾動(dòng)電壓脈沖轉(zhuǎn)換成低電壓峰值(電壓峰值小于ttl電平)的電壓，但干擾脈沖的

24、能量不變，從而可以提高傳 感器、儀器儀表的抗干擾能力。2、信號(hào)傳輸通道的抗干擾設(shè)計(jì) 小信號(hào)隔離措施 雙絞屏蔽線長線傳輸3、局部產(chǎn)生誤差的消除4、接地問題處理辦法5、軟件濾波6、其他抗干擾技術(shù)穩(wěn)壓技術(shù)抑制共模干擾技術(shù)軟件補(bǔ)償技術(shù)2.3超聲波探測(cè)盲區(qū)問題及改進(jìn)方案多數(shù)倒車?yán)走_(dá)的超聲波傳感器23個(gè)(組)，單個(gè)傳感器的水平探測(cè)角度約為 60°70°，這樣勢(shì)必造成23個(gè)水平盲區(qū)。而增加傳感器的個(gè)數(shù)不但增加了 成本，而且提高了故障率。另外，等同于水平探測(cè)角度的垂直探測(cè)角度顯得較大(約6070° ),往往對(duì)粗糙地而發(fā)生誤報(bào)，我也試用過探測(cè)角度約30°傳感器，雖然沒有對(duì)

25、粗糙地而發(fā)生誤報(bào)，但不能有效地探測(cè)約30cm高的路堤，造成 倒車時(shí)碰到后保險(xiǎn)杠的情況。探測(cè)盲區(qū)改進(jìn)方案：當(dāng)超聲波傳感器數(shù)量較少時(shí)，可用加大超聲波傳感器探測(cè)角 度的方法來改善，但加大角度后乂產(chǎn)生新問題，顯示（探測(cè)）距離a=b，一個(gè)目標(biāo) 的實(shí)際距離是正確的；而另一目標(biāo)因?yàn)殡x開超聲波傳感器軸線較多而誤差較大 （實(shí)際距離小于探測(cè)距離）。這樣一來，給駕車者造成誤導(dǎo)。但也有辦法改善， 就是加大“報(bào)警值”，就是當(dāng)探測(cè)距離小于某數(shù)值時(shí)候就報(bào)警。這樣，盡管實(shí)際 距離并不很準(zhǔn)確，但只要小于“報(bào)警值”就報(bào)警。如果探測(cè)距離小于報(bào)警值，就會(huì)立即報(bào)警，如果報(bào)警值取0.5m，探測(cè)角度為110°，當(dāng)目標(biāo)距離為0.5

26、m時(shí) 候，則另一目標(biāo)為0.29m是可以保證安全的。因?yàn)榇藭r(shí)不同于初始倒車階段，而是已經(jīng)減到了較慢的車速，所以不必?fù)?dān)心目標(biāo)離車較近。再提高報(bào)警值，安全 性當(dāng)然更高，但如果目標(biāo)處于超聲波傳感器軸線附近就顯得太遠(yuǎn)了。我認(rèn)為“報(bào) 警值”取0.5m,單個(gè)超聲波傳感器水平探測(cè)角度取100°110°較為恰當(dāng)。 對(duì)于垂直盲區(qū)問題，經(jīng)過多次試驗(yàn)，將垂直探測(cè)角度為40°50° （傳感器安 裝高度距離地面0.6m）。結(jié)果能在不發(fā)生誤報(bào)的前提下，有效地探測(cè)到2030 公分高的路堤，而對(duì)于小于20公分高的路堤因不會(huì)碰到車輪以外的部件，能夠 做到可探測(cè)但是不報(bào)警。這樣一來，需要有水

27、平與垂直角度不同的超聲波傳感器 （水平探測(cè)度100°110° ;垂直探測(cè)角度40°50° ），這只改變傳感器“外 耳”形狀，就可以實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過改進(jìn)后的倒車?yán)走_(dá)在實(shí)際倒車時(shí)感到放心并且從容，作為倒車輔助監(jiān)控裝 置，是確有實(shí)用價(jià)值的，同時(shí)因?yàn)樘岣吡似嚨碾娮踊潭龋黾恿丝萍己浚?所以提高丫汽車的檔次，增加丫整車附加值，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值也是顯而易見的。超聲波的最大有效探測(cè)距離的問題及改進(jìn)方案多數(shù)成品倒車?yán)走_(dá)的最大有效探測(cè)距離為：墻而小于2. 5m,行人0.61.2m。我實(shí)測(cè)了一些駕駛者的習(xí)慣初始倒車速度，約在312km/h,即0.833.3m/s。 現(xiàn)在以1.5/

28、s計(jì)算（5. 4km/h）,從倒車?yán)走_(dá)發(fā)現(xiàn)s標(biāo)報(bào)警，直到實(shí)際零距離（撞 車）的時(shí)間，對(duì)于墻面目標(biāo)僅有1.67s，對(duì)于行人只有0.40.8s。如此一來， 等報(bào)警再減速就很緊張，明顯感到預(yù)警時(shí)間不足。最大有效探測(cè)距離改進(jìn)方案：設(shè)計(jì)將該指標(biāo)提高了約一倍。這樣墻而目標(biāo)達(dá)到5m,行人為1.42m。同樣以1. 5m/s (5.4 km/h)計(jì)算，結(jié)果使倒車?yán)走_(dá)從發(fā)現(xiàn) 目標(biāo)到報(bào)警，知道實(shí)際零距離的時(shí)間達(dá)到了，墻面為3.3s,行人為0. 931.33s, 有了較富裕的預(yù)警吋間。2.5超聲波反應(yīng)速度問題及改進(jìn)方案多數(shù)成品倒車?yán)走_(dá)的顯示速度因?yàn)榭紤]到抗干擾等原因，顯示更新的速度為 0. 20. 4s，即在0. 2

29、0. 4是顯示一次距離。根據(jù)上一小節(jié)的推斷從倒車?yán)走_(dá)發(fā) 現(xiàn)目標(biāo)到發(fā)出報(bào)警如果需要0.3s，這時(shí)候車己經(jīng)行駛了 0.45m,這也感到反應(yīng)遲 鈍反應(yīng)速度的改進(jìn)方案：多數(shù)的倒車?yán)走_(dá)由微電腦控制的工作周期0.05s。同時(shí)為 丫抗干擾采用多數(shù)取一數(shù)的方法，即在多個(gè)采樣數(shù)據(jù)屮挑選出一個(gè)數(shù)作為有效數(shù) 據(jù)來顯示，這樣勢(shì)必浪費(fèi)了許多回波信號(hào)，延遲了顯示時(shí)間。例如采用了五數(shù)取 一數(shù)方案，那么至少五個(gè)工作周期才能產(chǎn)生一個(gè)有效數(shù)字，0.05*5=0. 25s， 現(xiàn)在采取的方案是：1盡可能的縮短工作周期，時(shí)間為0. 032s (5m*2/343. 5m=0. 029s,再稍加余量)；2采取了有一數(shù)取一數(shù)的方法，同吋加強(qiáng)

30、了軟硬件的抗干擾措施，經(jīng)過實(shí)際測(cè)量， 在不降低抗干擾性能的前提下，反應(yīng)速度可達(dá)0.08s以內(nèi)。2.6系統(tǒng)的特點(diǎn)和性能2. 6. 1系統(tǒng)的組成特點(diǎn)以及功能綦于超聲波的汽車倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)利用單片智能化傳感器和單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，操作方便，能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)監(jiān)控，具有很 好的實(shí)用價(jià)值，在一定的距離之內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)倒車防防撞報(bào)警。因此，它一方面可 大大減少危險(xiǎn)的事情發(fā)生，提高駕駛安全性；另一方面能防止因倒車發(fā)生刮漆， 車身碰傷等事件，提高汽車的使用壽命，節(jié)約資源有著很大的幫助?？傊?，該系 統(tǒng)還能幫助初學(xué)車司機(jī)輕松駕駛、倒車、對(duì)開車的技術(shù)的發(fā)展等有著發(fā)揮很大的 作用。總的來說，基于超

31、聲波的倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：功能強(qiáng)大，測(cè)量的精度高。配有配對(duì)的超聲波發(fā)射與接收頭，能對(duì)人與障礙物 距離進(jìn)行精確測(cè)量，達(dá)到一定距離就會(huì)報(bào)警接收發(fā)射屯源屯路作人員操作簡單，依照使用方法規(guī)范操作或按本系統(tǒng)自動(dòng)顯示檔位及報(bào)警。工作不受時(shí)間限制，只要倒車就可以進(jìn)行監(jiān)控，都可以保障安全。 系統(tǒng)全自動(dòng)工作，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確記錄報(bào)警，沒有人為干擾，工作安全便攜。 安裝方便，通過無線安裝，裝在車尾就可以了，方便實(shí)用2.6.2倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)的組成體系結(jié)構(gòu)超聲波傳感器t/r40-16，它可以分為超聲波發(fā)射頭，和超聲波接收頭，超聲波 發(fā)射頭發(fā)射超聲波經(jīng)障礙物反射，被超聲波接收尖接受，接收所得的信號(hào)再經(jīng)過 信號(hào)放大

32、和直流控制電路的處理，得到一個(gè)低電平信號(hào)，這個(gè)信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理 后，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。顯示部分是led數(shù)碼管用來顯示距離的檔位。由于 設(shè)計(jì)所采用的超聲波接收頭只有很高的頻率選擇性，對(duì)40khz的信號(hào)具有較高的 接收靈敏度，當(dāng)偏離這個(gè)中心頻率時(shí)，增益會(huì)明顯減弱，通過調(diào)節(jié)發(fā)射頭的發(fā)射 頻率，便可以方便地進(jìn)行距離的選擇。當(dāng)單片機(jī)的7腳所接為探測(cè)的距離選擇電 路，按動(dòng)按鈕時(shí)，顯示電路就會(huì)顯示相應(yīng)的值，不同的值控制發(fā)射頭輸出不同的 發(fā)射頻率信號(hào)，從而對(duì)應(yīng)不同的探測(cè)距離。它的系統(tǒng)基本原理框圖如圖2-3所示:圖2-3系統(tǒng)原理簡化方框圖2. 6. 3本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹丫本次課題設(shè)計(jì)方案的選擇，另外還介紹

33、了倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)的組 成體系結(jié)構(gòu)。3倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)為使超聲波汽車倒車防撞系統(tǒng)能夠異有更好的實(shí)用性，并且其有更高的性能，對(duì)該系統(tǒng)的硬件進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法。按實(shí)現(xiàn)的功能來分，可分為以下幾個(gè)部分。其屮，at89c2051單片機(jī)是整個(gè)電路的核心，它控制其他模塊來完成各種復(fù)雜的操作。外圍電路包括電源電路、超聲波發(fā)生器、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、信號(hào)放大電路、顯示電路、探測(cè)距離選擇電路、報(bào)警電路等等。系統(tǒng)總電路圖見附圖13.1超聲波測(cè)距原理超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為己知，測(cè)量聲波在發(fā)射 后遇到障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收

34、的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。由此可見，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。測(cè)距的公式表示為：l = cxt（3-1）式中l(wèi)為測(cè)量的距離長度；c為超聲波在空氣中的傳播速度；t為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差（t為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半）。超聲波測(cè)距主要應(yīng)用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等的距離測(cè)量，雖然目前的測(cè)距量程上能達(dá)到百米，但測(cè)量的精度往往只能達(dá)到厘米數(shù)量級(jí)。由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測(cè)量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是作為液體高度測(cè)量的理想手段。在精密的液位測(cè)量中需要達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度，但是h前國內(nèi)的超聲波測(cè)距專用集成電路都是只有厘米級(jí)的測(cè)量精度。通過分析超聲波測(cè)

35、距誤差產(chǎn)生的原因，提高測(cè)量時(shí)間差到微秒級(jí)以及用lm92溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后，設(shè)計(jì)的高精度超聲波測(cè)距儀。3.2超聲波測(cè)距誤差分析根據(jù)超聲波測(cè)距公式，£=cxr可知測(cè)距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差引起的。吋間誤差當(dāng)要求測(cè)距誤差小于lnmi時(shí)，假設(shè)己知超聲波速度c=344m/s （20°c室溫）忽略聲速的傳播誤差。測(cè)距誤差必/(0.001/344)«0.000002907即2. 907ms。在超聲波的傳播速度是準(zhǔn)確的前提下，測(cè)量距離的傳播時(shí)間差值精度只要在達(dá)到 微秒級(jí)，就能保證測(cè)距誤差小于1mm的誤差。使用的12mhz晶體作時(shí)鐘基

36、準(zhǔn)的 89c2051單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到lgs的精度，因此系統(tǒng)采用89c2051定時(shí)器能保證時(shí)間誤差在1mm的測(cè)量范圍內(nèi)。超聲波俾播速度誤差超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，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)系已知超聲波速度與溫度的關(guān)系如下：近似公式為co+0.607x rc(3-2)式中為零度時(shí)的聲波速度332m/s； t為實(shí)際溫度(°c)。式中：r 一氣體定壓熱容與定容熱容的比值，對(duì)空氣為1.40,r 氣體普適常量，8. 314kg-mol-l-k-l,氣體分子量，空氣為28. 8xl0-3kg-mol-l,t 一絕對(duì)溫度，mkvrc

37、。對(duì)于超聲波測(cè)距精度要求達(dá)到lmm時(shí)，就必須把超聲波傳播的環(huán)境溫度考慮進(jìn) 去。例如當(dāng)溫度0°c時(shí)超聲波速度是332m/s, 30°c時(shí)是350m/s,溫度變化引起 的超聲波速度變化為18m/s。若超聲波在30°c的環(huán)境下以0°c的聲速測(cè)量100m距離所引起的測(cè)量誤差將達(dá)到5m,測(cè)量lm誤差將達(dá)到5nini。3.3超聲波傳感器t/r40-16的結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作原理在電子距離測(cè)量、海底控制等特殊測(cè)量領(lǐng)域中，超聲波傳感器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。3.3.1超聲波傳感器的工作原理及特性一般聲控電路所用的聲源如掌聲，哨

38、聲，喇叭聲等聲響，它的聲頻范圍從幾百赫 茲到i 幾千赫茲，人耳所能聽到的聲頻范圍從20hz20khz,超過20khz即稱為 超聲頻，也稱為超聲波。在聲頻范圍內(nèi)，自然辦聲音的種類極其豐富，因此一般 的聲控電路受士氣產(chǎn)生誤觸發(fā)的情況較多，可靠性較差，雖然采取了某些措施，如選施，某些場(chǎng)能適應(yīng)而超聲db120110100聲壓能級(jí)t/r40-164o-24at/r40-124043khl頻等措但是對(duì)合仍不要求，波由于射，接它的干擾聲源范圍較小，而超聲波發(fā)收，換能元件本身又具有單峰特性，因此它的抗干擾性能較好。超聲波傳感器是近年來出現(xiàn)的用于超聲控制元件，它分為發(fā)射器和接收器，發(fā)射器將電磁振蕩轉(zhuǎn)換為超聲波向

39、空間發(fā)射，接收器是產(chǎn)針接收到的超聲波進(jìn)行聲電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娒}沖信號(hào)。超聲波傳感器的工作原理如下：當(dāng)40khz的脈沖電信號(hào)由兩引線輸入后，由壓而 不服電陶瓷激勵(lì)器和諧振片轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，經(jīng)錐形輻射器將超盧振動(dòng)信向外 發(fā)射出去，發(fā)射出的超聲波向空中四面八方直線傳播，遇到奮障礙物后它可以發(fā)生反射。而接收器在收到由發(fā)射器傳來的超聲波后，使內(nèi)部的諧振片諧振，通過聲電轉(zhuǎn)換作用將聲能轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)，然后輸入信號(hào)放大器，最后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器使電路動(dòng)作。以下是超聲波傳感器t/r40-16型傳感器的聲壓能級(jí)和靈敏度圖3-1所示閣3-1超聲波傳感器t/r40-16型傳感器的聲壓能級(jí)和靈敏度3.4超聲波發(fā)射與接收電路由于該系

40、統(tǒng)是利用超聲波測(cè)距的原理進(jìn)行工作的，必須要配高性能的超聲波發(fā)射和接收電路。超聲波傳感器的超聲波頭發(fā)射無線超聲波信號(hào)時(shí)，當(dāng)超聲波遇到障礙物進(jìn)行反射到超聲波接收頭，產(chǎn)生電信號(hào)，把信號(hào)經(jīng)過處理，然后信號(hào)放大，再送給at89c2051單片機(jī)進(jìn)行處理。然后，經(jīng)過單片機(jī)處理后的信號(hào)經(jīng)過移位寄存器送往led中顯示出來，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)顯示出是來自第兒檔位。3.5具體電路本設(shè)計(jì)中硬件電路中的器件有at89c2051型單片機(jī)，t/r40-16超聲波傳感器，ds1820溫度傳感器。電路有超聲波接收電路，超聲波發(fā)射電路，顯示電路，溫度補(bǔ)償電路，驅(qū)動(dòng)電路。超聲波接 收電路信號(hào)放直流控制大電路電路超聲波

41、發(fā)射 電路電源電+_中央控制路丄單元/個(gè)i、/超聲波距離選擇發(fā)生器電路數(shù)字顯路圖3-2系統(tǒng)硬件方框電路圖3.5.1超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)1、超聲波發(fā)射電路原理超聲波發(fā)射電路，是由超聲波傳感器的超聲波發(fā)射頭t40-16來完成的，詳細(xì)圖3-3和3-4所示，當(dāng)輸入的是12v電源，經(jīng)d3極性保護(hù)，led2作為電源指示 燈，經(jīng)三端穩(wěn)壓集成電路lm7805穩(wěn)壓后，向主機(jī)提供+5v工作電源，然后供給發(fā) 射頭和單片機(jī)at89c2051工作。當(dāng)距離選擇為“0”時(shí)，發(fā)射頭不工作；當(dāng)系統(tǒng) 處于另外檔位時(shí)，at89c2051的第2腳便輸出一串間斷式的低電平信號(hào)，電源經(jīng) 超聲波發(fā)射器由at89c2051的2腳流入負(fù)極，由于

42、2腳輸出的是間斷式的低電平號(hào)，因 此 發(fā) 射 頭gndrst+5vp3b/rxdp1.7p3.1/txdp1/5xtal2p15xtal1p1.4p32/dttop13p33/int1p12p3.4/kip1.1/ain-p1j0/ain+gndp3.7201913171614131211at89c2051r9820*7led1r15工作的方式也是間斷式的，他的工作頻率取決于單片機(jī)2腳輸出的脈沖頻率。 因此只要控制單片機(jī)2腳的輸岀頻率，就可以控制向外發(fā)射的超聲波信號(hào)的頻 率，也正是利用這一點(diǎn)結(jié)合超聲波接收頭的頻率選取擇性來進(jìn)行檔位選擇的。圖3-3超聲波發(fā)射電路圖2、主要元件參數(shù)的確定數(shù)碼管選取

43、了 0. 5寸的高亮度七段數(shù)碼管，其單管工作電流一般在15ma就可以有足夠的亮度。對(duì)于51系列單片機(jī)來說，其p1 口的灌電流能達(dá)到20ma,因此無需增加放人電路就可以直接驅(qū)動(dòng)。限流電阻的確定。數(shù)碼管每管的管壓降為1.8v左右，因此，可得到限流電阻阻值為：=(5-1.8)-1= 3.2/f q(3-3)/?£ =(5-1.8)-5 = 0.64a： q(3-4)從以上的計(jì)算可得，限流電阻的阻值可以0.643. 2kq間選取，本設(shè)計(jì)中選取了 820 q的電阻。3.5.2超聲波接收電路1、電路原理超聲波接收電路詳圖如圖3. 2所示，它就是利用超聲波傳感器r40-16接收頭來由于該接收尖對(duì)頻

44、率的選取擇性，當(dāng)接收到不同的頻率時(shí)，其感應(yīng)出的電壓信號(hào) 幅值也不一樣。超聲接收頭接收到的信號(hào)經(jīng)vt1、vt2及外圍電路二級(jí)放大后， 得到一個(gè)較大幅度的交流信號(hào)，經(jīng)dl、d2和c5組成的倍壓整流電路后，在c5 兩端形成直流控制電壓，vt3為輸出轉(zhuǎn)換器，用于和單片機(jī)的接口。當(dāng)發(fā)射的信 號(hào)沒有受阻時(shí)，接收電路由于沒有收到超聲波信號(hào)，vt3截止，輸出為高電平， 單片機(jī)判斷為沒有遇到障礙物，報(bào)警電路不工作；當(dāng)發(fā)射的超聲波信號(hào)受阻后， 接收電路便收到了發(fā)射出去的超聲波信號(hào)，經(jīng)放大處理后，輸出一個(gè)低電平信號(hào), 這個(gè)低電平信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理后，就判斷為倒車過程中遇到障礙物，馬上 啟動(dòng)報(bào)警電路，蜂鳴器開始鳴

45、叫，表示馬上要撞上障礙物了，提醒司機(jī)注意。圖3-4超聲波接收電路圖2、主要元件參數(shù)的確定vt2及偏置電路的確定vt2我們選用xpn型小功率三極管9013,選其直流放大倍數(shù)為：80,取r4為10k,此時(shí)，飽和時(shí)的集電極和基極電流為：i 2 c,二(5 - 0.4) +10 二 0.46/77/1(3-5)2b, = 0.46 + 80 = 5.75wa(3-6)為了使接收電路有較高的輸入阻抗，同時(shí)結(jié)合以上電流值，我們選用棊極偏置電阻r的阻值為2 mqo由于接收到的超聲波信號(hào)頻率為40khz,其耦合電容我們選用了 0. luf的瓷片電 容。為了減小vt1放大電路中對(duì)有用信號(hào)的衰減，在發(fā)射極加入了

46、c7作為旁路電容， 其值為o.oluf。對(duì)于vt3的負(fù)載電阻，選用了 10kq,選用vt3的放大倍數(shù)為50,此時(shí)能讓電平轉(zhuǎn)換電路可靠工作的基極電流值為：i, c,=(5 -0.4) + 10 = 0.46ma(3-7)i 3 b= 0.46-50 = 9.2ua(3-8)整流二極管選用了 1n4148。在接收到可靠的超聲波信號(hào)吋，經(jīng)倍壓整流和電容濾波后形成的電壓值大于3v， 此吋，基極限流電阻值/?6 =(5- 0.4) + 9.2 = 500 atq(3-9)為了確保轉(zhuǎn)換的絕對(duì)可靠性，選/?6的阻值為3.9kq3.5.3單片機(jī)單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的任何工作都跟它有非常密切的關(guān)系。它要對(duì)

47、超聲 波的信號(hào)進(jìn)行發(fā)射并接收反應(yīng)來的信號(hào)，同時(shí)收集溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)距離進(jìn)行測(cè)算,并對(duì)結(jié)果傳送給報(bào)警器。可以看出單片機(jī)在系統(tǒng)中的作用很大，幾乎每一個(gè)工作步驟都需要它的參與。它直接關(guān)系著系統(tǒng)的各項(xiàng)功能指標(biāo)，因此對(duì)單片機(jī)的選擇非常的重耍。根據(jù)系統(tǒng) 對(duì)單片機(jī)功能上的要求，采用at89c2051型單片機(jī)，它可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。at89c2051是由美國abnel公司生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單 片機(jī)。該芯片采用flash存儲(chǔ)技術(shù)，內(nèi)部只有2kb字節(jié)快閃存存儲(chǔ)器，采用dip封裝，是目前在中小系統(tǒng)中應(yīng)用最為普及的單片機(jī)。at89c2051具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： at89c2051與mcs-51系列

48、的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器；全靜態(tài)工作，工作范圍:0hz24mhz;pdip/soicrst/vpp c (rxd) p3.0 l (txd) p3.1 xtal2 xtal1 (ihtto) p3.2 匚 (inti) p3.3 (to) p3.4 c (t1) p3.5 gnd 12 3 4 5 6 7 8910987654 3 2 12111111 111vcc p1.7 p1 p1 p1p1 p1 p1p1p3654321 (ain1) 0 (aino) 7三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密； 128x8 位內(nèi)部 ram; 32位雙向輸入輸出線；兩

49、個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 五個(gè)中斷源,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí) 一個(gè)全雙工的異步申行口；間歇和掉電兩種工作方式。at89c2051引腳功能如下：at89c2051單片機(jī)為20引腳芯片如圖3_5所示圖3-5 at89c2051引腳分布圖 其主要的功能特性如下表3-1所示： 表3-1 at89c2051的主要功能特性兼容mcs51指令系統(tǒng)2k可反復(fù)擦寫（1000次）flash rom15個(gè)雙向t/0 u6個(gè)中斷源兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器2. 7-6.0v的寬工作電壓范圍時(shí)鐘頻率0-24mhz128 x8bit 內(nèi)部 ram兩個(gè)外部中斷源兩個(gè)串行中斷可直接驅(qū)動(dòng)led兩級(jí)加密位低功耗睡眠功能內(nèi)罝一個(gè)模擬比較放大

50、器可編程uarl通道軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能3.5.4時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)所有mcs-51微控制器均有片內(nèi)振蕩器作為cpu的時(shí)鐘源。但通常所說的這種片 內(nèi)振蕩器，實(shí)際其木身并非振蕩器，只不過是一個(gè)適于構(gòu)成反饋振蕩器的高增益 反相放大器罷了。為構(gòu)成反饋振蕩器，必須在其xtal1和xtal2兩個(gè)引腳上提供 一個(gè)參考頻率。xtal1是該反相放大器的輸入端；xtal2則是其輸出，并同時(shí)作 力內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。參考頻率可由晶體、電感或外部時(shí)鐘源提供。通常的做法是：在xtal1與xtal2兩端跨接一只石英晶體或陶瓷諧振器以及一端 接地的兩只電容器。這里的石英晶體為一電感性元件，與外接其上的電容構(gòu)成并 聯(lián)諧振冋

51、路，為片內(nèi)振蕩器提供正反饋和振蕩所必需的相移條件，從面構(gòu)成一個(gè) 自激振蕩器3-4。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩器頻率進(jìn)行二分頻，為微控制器提供一個(gè)兩和時(shí)鐘信號(hào)。 就是說，一個(gè)時(shí)鐘周期或稱一個(gè)s狀態(tài)，包括p1和p2,即相位1和相位2兩個(gè) 振蕩周期。每個(gè)機(jī)器周期固定由6個(gè)s狀態(tài)（12個(gè)振蕩周期）組成，若振蕩器 頻率為12miiz,則一個(gè)機(jī)器周期即等于us,在這一點(diǎn)在計(jì)算單片機(jī)延時(shí)時(shí)間非 常有意義。石晶或瓷振clxtal1c2xatl2_zvss圖3-6時(shí)鐘電路的電路圖3. 5.5復(fù)位電路的設(shè)計(jì)at89c2051的rst腳為外部復(fù)位信號(hào)的輸入引腳，在mcs-51器件內(nèi)部，rst接到 一個(gè)施密特觸發(fā)器的輸入端

52、。大家知道，施密特觸發(fā)器要有一定的輸入電平才奶 觸發(fā)，所以可濾掉某些噪聲干擾信號(hào)5。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，rst引腳上保持至少兩個(gè)機(jī)器周期的高電平輸入信號(hào)，復(fù)位過 程即可完成。為響應(yīng)這一過程，cpu發(fā)出內(nèi)部復(fù)位信號(hào)。內(nèi)部復(fù)位操作是在發(fā)現(xiàn)kst為高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期進(jìn)行的，并且此后每個(gè)周期都重復(fù)進(jìn)行復(fù)位操 作，直到rst變?yōu)榈碗娖綖橹埂?duì)于上電自動(dòng)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，要結(jié)合電源從加入到振蕩器啟動(dòng)這些參數(shù)，一般 來講，vcc電源的上升吋間不超過1ms，片內(nèi)振蕩器啟動(dòng)時(shí)間在10ms之內(nèi)，在這 種情況下，只要能保證rst引腳的復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于11ms,就可以確保 上電復(fù)位的可靠完成6"7。通

53、過以上分析可以得出，把rst引腳通過10uf電容接到vcc并同時(shí)經(jīng)1okq電 阻接地，就可獲得上電自動(dòng)復(fù)位的結(jié)果。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于chmos器件來說，10k 電阻是不需要的，但上電后保持復(fù)位腳高電平的時(shí)間超過llnis都可以完成復(fù) 位，因此電阻適當(dāng)取大點(diǎn)也無妨。接通電源后，vcc便對(duì)電容c通過電阻r或內(nèi)部電阻進(jìn)行充電。rst腳的電壓等 于vcc與電容兩端電壓差。在充電過程中，隨著電容電壓的逐步趨近于vcc, rst 引腳上的電壓最終將接近于0。此過渡過程的長短取決于電阻和電容值的大小。 10uf的電容足可使rst腳上的電壓在振蕩器啟振后尚有兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí) 間保持高于施密特觸發(fā)器的低門檻電平

54、，從而使整個(gè)復(fù)位過程得以完成。crstr vss圖3-7 s位電路的電路圖3.5.6溫度補(bǔ)償電路溫度對(duì)聲音速度的影響比較大，若不進(jìn)行補(bǔ)償，將會(huì)帶來測(cè)量誤差，為了提高系 統(tǒng)的測(cè)量精度，設(shè)計(jì)了溫度補(bǔ)償電路。系統(tǒng)采用了數(shù)字溫度傳感器ds1820來采 集溫度，ds1820是美國dallas公司生產(chǎn)的l_wire總線串行數(shù)字溫度傳感器， 它具有微型化，低功耗，抗干擾能力強(qiáng)，易于與微處理器接u等優(yōu)點(diǎn)，適合于各 種溫度測(cè)控系統(tǒng)，它的測(cè)量溫度范圍為-55攝氏度、125攝氏度，精度可達(dá)0. 0675 攝氏度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為200ms。數(shù)字式溫度傳感器和模擬溫度傳感器最大的區(qū)別是：將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字 信號(hào)，

55、然后通過串行通信的方式輸出。因此掌握ds1820的通信協(xié)議是使用該器 件的關(guān)鍵。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖，應(yīng)答脈沖時(shí)隙，寫“0”， 讀“1”時(shí)隙，讀“0”，讀“1”時(shí)隙。初始化后，傳感器輸出兩個(gè)字節(jié)的溫度，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得到實(shí)際溫度的值，計(jì)算補(bǔ)償聲速。+12vo-56_t1716dic2 yc3 30p丄3咋 gnl gndosprgndest+5vp3£i/rxdp1.7p3.dtkdp1j5xtal2pl«5xtal1pl.4p32/int0p13p33/int1p12p3.4 削pl.l/ain-p3jftlp1j0/ain+gndp3.78_r1014131211at89c2051fgr153.6倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)控制部分的電路的分析與設(shè)計(jì)3.6.1倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)控制部分的總電路圖與總體實(shí)現(xiàn)圖3-8倒車防撞預(yù)警系統(tǒng)部分總電路圖超聲波傳感器t/r40-16,它是有獨(dú)立的發(fā)射頭和接收頭組成的，當(dāng)單片機(jī)輸出 一定頻率的超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而使超聲波發(fā)射頭工作，超聲波在向外界發(fā)送獨(dú) 立的超聲波信