東北大學(xué)測控單片機(jī)程序設(shè)計課程設(shè)計報告-超聲波倒車?yán)走_(dá)(共28頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的超聲波倒車?yán)走_(dá)姓 名：學(xué) 號：班 級：專 業(yè) 名 稱：測控技術(shù)與儀器 指 導(dǎo) 教 師： 東 北 大 學(xué)年月課程設(shè)計（論文）任務(wù)書課程設(shè)計（論文）題目：超聲波倒車?yán)走_(dá)基本內(nèi)容和設(shè)計要求：采用LCD12864液晶屏，屏幕上顯示制作人以及與障礙物之間的距離，當(dāng)小于危險距離的時候會顯示“超出測量距離”；采用HC-SR04進(jìn)行超聲波發(fā)射與接收，根據(jù)發(fā)送的超聲波與接收到的超聲波時間差計算距離；針對距離遠(yuǎn)近進(jìn)行報警，利用蜂鳴器S8550在距離小于預(yù)設(shè)（危險）距離時進(jìn)行報警，距離越近，蜂鳴器響聲頻率越高；使用偉福仿真器代替單片機(jī)，在進(jìn)行仿真操作時能更清楚的觀察到程序運(yùn)

2、行的數(shù)據(jù)，較之以前單片機(jī)的盲調(diào)有很好的改善，在運(yùn)行復(fù)雜程序是能快速找出出現(xiàn)的問題，提高工作效率。專心-專注-專業(yè)目錄 摘要在現(xiàn)代汽車被人們廣泛使用，汽車設(shè)計越來越完善，安全性能也愈發(fā)重要。在路況復(fù)雜的情況下，倒車對駕駛員的操作有著極大的考驗(yàn)，而倒車?yán)走_(dá)可以在駕駛員不方便觀察倒車情況時提供安全預(yù)警，避免危險發(fā)生。該裝置采用偉福仿真器與傳感器，液晶顯示屏，蜂鳴器組合，自動化程度高，通過液晶屏顯示與警鈴報警，在整個系統(tǒng)當(dāng)中，液晶顯示屏采用了LCD12864，其功能滿足靜態(tài)動態(tài)顯示的要求并且顯示效果穩(wěn)定，分辨率可調(diào)，并且該器件在軟件設(shè)計上相對簡單，是該系統(tǒng)的首選顯示器件。在顯示軟件設(shè)計方面，采用行寫入

3、提高固定信息行的信息寫入，距離動態(tài)顯示行采用字寫入，快速高效，顯示的刷新率高，可以實(shí)現(xiàn)距離的動態(tài)實(shí)時顯示，行寫入與字寫入相見使用，提升了顯示效率，使距離等信息的顯示更加快捷。在測距方面，采用了超聲模塊HC-SR04，在精度要求不高的模型當(dāng)中的應(yīng)用中，該模塊表現(xiàn)出色，模塊上嵌入有濾波系統(tǒng)，可以有效的濾出超聲接收端的雜波干擾，并且該超聲模塊的測量范圍最近的盲區(qū)為2cm，最遠(yuǎn)盲區(qū)為4m，測量范圍適用于本課設(shè)中，另一個顯著的優(yōu)點(diǎn)為該超聲模塊為5V工作電源，其功率很低，并且在使用上，其軟件部分的編程相對簡單，簡單實(shí)用。在硬件連接方面，該模塊只有4根線需要連接，其中工作用線只有2根，連線簡單，連上即可使用

4、，非常方便，所以在測距方面選擇了該模塊作為超聲測距模塊。報警方面，采用蜂鳴器S8550模塊，該模塊結(jié)構(gòu)簡單，體積小，發(fā)聲效果優(yōu)秀，驅(qū)動簡單，只需要連接一根線，寫入高電平即發(fā)音，可通過高電平和低電平持續(xù)時間比來調(diào)整音調(diào)與響度，無論是硬件連接、軟件設(shè)計還是工作原理都簡單易行，因此采用該模塊。整體上，該系統(tǒng)使用便捷，同時集成程度高，體積小，安裝方便，可以為倒車提供優(yōu)良的距離顯示和報警信息，為駕駛員帶來最好的駕駛體驗(yàn)。為安全出行提供保障。關(guān)鍵詞：倒車?yán)走_(dá)，偉福仿真器，LCD12864，HC-SR04，S8550第1章 緒論1.1倒車?yán)走_(dá)簡介倒車?yán)走_(dá)是一種集超聲波發(fā)射、接收，距離監(jiān)測、危險警報于一體，實(shí)

5、現(xiàn)車輛倒車時提示與后方障礙物距離的安全輔助裝置裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員駐車、倒車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，與傳統(tǒng)汽車在倒車時通過后視鏡觀察相比具有更高的便捷性和安全性，且具有更好的實(shí)用性，解決了倒車難的問題，因此在汽車開發(fā)、儀器儀表中得到了廣泛的使用。1.2設(shè)計主要內(nèi)容在本次倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計當(dāng)中，主要應(yīng)用超聲波模塊測距，蜂鳴器報警和LCD液晶顯示屏實(shí)時展現(xiàn)雷達(dá)距離障礙物的具體距離，并可以實(shí)現(xiàn)設(shè)定閾值報警，并且距離越近報警頻率越高這樣一種功能。超聲模塊部分的思路為使用HC-SR04收發(fā)一體模塊發(fā)

6、射一列超聲波并完成接收，仿真器通過計時器T0來記錄從發(fā)射到接收的時間T,也就是超聲波傳輸?shù)目倳r間，然后仿真器通過軟件由計算公式S=T*340/2得到距離信息。 顯示部分，將距離信息送到LCD12864中，通過液晶屏幕來顯示距離信息，在這里主要設(shè)計在于分開編寫，我們設(shè)計的思路為第一行、第二行和最后一行為固定區(qū)域，就是屏幕在這些區(qū)域顯示的內(nèi)容是固定的，在第三行處，我們將其設(shè)定為實(shí)時顯示，也就是將距離信息放在第二行中顯示，具體的設(shè)計方法見后面的屏幕顯示部分，同時在編寫程序的時候預(yù)設(shè)定一個閾值，這個值可以在程序中對應(yīng)處修改，也可以使用宏定義進(jìn)行整體一鍵修改，或者可以使用輸入語句，與鍵盤開關(guān)等輸入性的硬

7、件聯(lián)合使用達(dá)到用戶個人定義報警閾值，蜂鳴器部分，距離信息將同時用作與閾值進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)陀陂撝禃r，通過S8550模塊觸發(fā)蜂鳴器，并且這一過程將實(shí)時比較，不斷對比，距離越近，蜂鳴器的響聲間隔時間越短，實(shí)現(xiàn)越近響聲越急促的目的。而這一過程的實(shí)現(xiàn)主要是通過控制蜂鳴器的發(fā)生頻率實(shí)現(xiàn)的，所謂的蜂鳴器的響度，與其一次響聲的時間有關(guān)，時間越長，音調(diào)越高，另一部分蜂鳴器的響動頻率主要與蜂鳴器兩次響聲的時間間隔有關(guān)，間隔時間越短，蜂鳴器的響動頻率越急促，通過這兩個原理來改變蜂鳴器的音調(diào)和響度。第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1硬件組成硬件以偉福仿真器為核心，外部擴(kuò)展HC-SR04芯片模塊實(shí)現(xiàn)超聲測距功能，LCD12864

8、模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示功能，S8550芯片模塊實(shí)現(xiàn)警報功能?；居布Y(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示。圖2.1 倒車?yán)走_(dá)基本硬件結(jié)構(gòu)圖2.2HC-SR04超聲波發(fā)射接收模塊考慮實(shí)用性及設(shè)計指標(biāo)要求，本課程設(shè)計所用HC-SR04超聲波發(fā)射接收模塊電路圖如圖2.2所示。2.2.1工作原理：1）本模塊性能穩(wěn)定，測度距離精確，模塊高精度，盲區(qū)??；2）發(fā)射系統(tǒng)采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號；3）模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；4）有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間，測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S)/2；2

9、.2.2主要技術(shù)參數(shù)： 1）使用電壓：DC-5V   2）靜態(tài)電流：小于2mA       3）電平輸出：高5V     4）電平輸出：底0V       5）感應(yīng)角度：不大于15度   6）探測距離：2cm-450cm 7）高精度 可達(dá)0.2cm 圖2.2 HC-SR04超聲波收發(fā)模塊電路圖2.2.3HC-SR04使用注意事項: 1）此模塊不宜帶電連接，如果要帶電連

10、接，則先讓模塊的Gnd 端先連接。否則會影響模塊工作。 2）測距時，被測物體的面積不少于0.5 平方米且要盡量平整。否則會影響測試結(jié)果。2.3 LCD12864液晶模塊距離顯示采用LCD液晶模塊，電路圖如2.3所示。圖2.3 LCD12864液晶模塊電路圖2.3.1硬件準(zhǔn)備 1）2P 杜邦線 2 根 2）8P 杜邦線 1 根 3）LCD12864 液晶 1 個2.3.2液晶連接 將 LCD12864 液晶插到底板 LCD12864 液晶插座上，注意液晶方向， LCD12864 液晶的 1 腳插到底板液晶接口的 1 腳， LCD12864 的 20 腳插到底板液晶接口的 20 腳。2.3.3接線

11、說明 用 1 根 8P 杜邦線將單片機(jī) P1 口與底板 JP41 排針相連，用 2 根 2P 杜邦線 將單片機(jī) P34P37 口與底板 JP36 相連。單片機(jī) P1 口與底板 JP41 排針相連 分別為：P10-D0, P11-D1，P12-D2，P13-D3，P14-D4，P15-D5，P16-D6，P17-D7；單片機(jī) P34P37 口與底板 JP36 相連 分別為：P34-RS,P35-RW,P36-EN，P37-CS1，CS2 懸空。跳線說明：無 2.3.4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 在液晶上顯示 5 行包含字符和漢字的信息。第一行："測量距離： " 第二行：" ：cm &

12、quot; 第三行：" 康乃元 王懷森 " 第四行：" 歡迎使用 "第五行：" 超出測量范圍 "2.3.5實(shí)用注意事項LCD12864的第一行第三行和第四行內(nèi)容為固定，所以在這三行的內(nèi)容采用數(shù)組方式輸出。而第二行為實(shí)時顯示，因此在第二行的輸出編程上，與其他行有所不同，這一行的編寫我們選擇為逐個顯示，不采用數(shù)組形式的整體顯示。第五行的用途為替換第四行，也就是在后面的程序觸發(fā)最近的距離，進(jìn)入盲區(qū)時，將會用這一行的內(nèi)容替換第四行的內(nèi)容，提醒使用者使用的距離已經(jīng)不再測量范圍內(nèi)，需要調(diào)整探測器到障礙物的距離。2.4 蜂鳴器S8550模塊蜂鳴器使

13、用單片機(jī)上集成的蜂鳴器S8550,，電路圖如圖2.3所示。 圖2.4蜂鳴器S8550模塊電路圖第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 主程序主程序框圖如圖3.1所示圖3.1 主程序框圖主程序中實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的初始化，包括計時器T0和T1的初始化以及對各函數(shù)的調(diào)用，利用超聲模塊收到回聲為基準(zhǔn)進(jìn)行計時計算距離信息，該主程序中共使用了2個中斷函數(shù)和計算、顯示兩個子程序的調(diào)用。其各個模塊的端口分布見表3.1。表3.1 外部設(shè)備地址分配外部模塊名稱地址LCD12864P3-4、P3-5、P3-6、P3-7S8550P2-03.2計算距離信息子程序測距并計算子程序如圖3.2 圖3.2 計算距離信息子程序3.3蜂鳴器報警子

14、程序采用給定的S8550模塊驅(qū)動蜂鳴器做報警系統(tǒng)，并通過延時程序?qū)︶槍Σ煌木嚯x發(fā)出不同的警告音，距離越近，聲音越急促。報警子程序框圖如圖3.3.圖3.3 蜂鳴器報警程序3.4計時器T0中斷子程序計時器T0用作測量回波時長，當(dāng)距離過遠(yuǎn)，T0在計時到最大值仍然沒有收到回波，即超出測量范圍時，對溢出標(biāo)志位flag進(jìn)行置，改變顯示內(nèi)容為“”。其子程序見圖3.4圖3.4 計時器T0中斷子程序3.5 LCD12864顯示子程序LCD12864顯示程序首先需要進(jìn)行第一行、第三行、第四行所要輸出的固定字符進(jìn)行初始化，在這些行中，使用數(shù)組的格式進(jìn)行初始化，顯示過程通過使用行掃描的方式進(jìn)行整體顯示，過程分為兩部

15、分，選定行地址，選擇對應(yīng)的輸出內(nèi)容數(shù)組，另一部分為第二行距離的顯示，在這一部分中，采用逐字進(jìn)行，前三位距離信息，確定首地址之后使用三個字的輸入，光標(biāo)是自動向后移動的，三個字的內(nèi)容會根據(jù)距離的改變實(shí)時變化，達(dá)到距離實(shí)時顯示的目的。其程序如圖3.5圖3.5 計時器T1中斷子程序第4章 調(diào)試測試與實(shí)驗(yàn)分析4.1 倒車?yán)走_(dá)測試第一次調(diào)試結(jié)果顯示，倒車?yán)走_(dá)的顯示屏處的顯示距離處為亂碼，但是可以看到的一點(diǎn)是亂碼是在跳動，這說明隨著距離的改變，實(shí)時顯示的子程序并沒有問題，而是顯示的內(nèi)容處出現(xiàn)問題，經(jīng)過一下午的調(diào)試之后發(fā)現(xiàn)是在形參傳遞時錯誤的將常亮信息當(dāng)做地址信息傳遞，也就是將距離信息看做一個地址，里面的東西

16、當(dāng)然就是亂碼的，并且發(fā)現(xiàn)的第二個問題就是進(jìn)制的問題，通過測距公式得到的距離信息為十進(jìn)制三位數(shù)，而將這個數(shù)據(jù)直接送到顯示處的問題就是，我們的距離是按照每一位進(jìn)行顯示的，而三位數(shù)是沒辦法在一位上顯示，針對這個問題，我們將得到的數(shù)據(jù)利用求余預(yù)算將其分開三位，并且將每一位轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的二進(jìn)制形式輸出，這樣顯示的問題就解決了。在后來的調(diào)試中，雖然不算大問題，但是也需要進(jìn)行處理，就是報警器的響度不夠，在確定原來的音調(diào)和音頻的控制原理沒有問題之后，我們對延時程序處進(jìn)行了修改，減短了兩個發(fā)聲的間隔時間，并在整體上加上了一個比較大的循環(huán)，這樣得到的效果就是非常響亮的音調(diào)，并且每次距離達(dá)到改變頻率的閾值處，蜂鳴器頻

17、率的改變都非常令人滿意。在之后的調(diào)試當(dāng)中，主要測試了程序運(yùn)行的平穩(wěn)性，多次運(yùn)行的結(jié)果在每個方面都表現(xiàn)的很完美，沒有出現(xiàn)任何偏差，測距的速度也都非常的快，顯示屏也不會因?yàn)轫憚宇l率過高而產(chǎn)生畫面抖動。所以最后得到的結(jié)果是非常令人滿意的。參考文獻(xiàn)1 張謙琳.超聲波檢測原理和方法M.北京：中國科技大學(xué)出版社，1993.10.2 何希才.傳感器技術(shù)及應(yīng)用M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20053 張毅剛.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計M.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.1心得體會附錄 硬件原理圖硬件原理圖PCB圖附錄 程序清單#include<reg52.h>#include <intri

18、ns.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intunsigned int time=0;unsigned int timer=0;unsigned long S=0;/超聲模塊管腳定義sbit Echo = P01; /回波引腳sbit Trig = P02; /產(chǎn)生脈沖引腳sbit BEEP = P20; /喇叭/顯示函數(shù)管腳定義sbit LCD12864_RS = P34; /RS控制引腳sbit LCD12864_RW = P35; /RW控制引腳sbit LCD12864_EN = P36; /EN控制引腳sbi

19、t LCD12864_PSB = P37; /CS1模式選擇引腳，ST7920控制器，1為8位并行接口，0為串行接口#define LCDPORT P1 /數(shù)據(jù)引腳unsigned char code ucStr1 = "測量距離： "/顯示信息1unsigned char code ucStr2 = " cm "/顯示信息2unsigned char code ucStr3 = "康乃元 王懷森"/顯示信息3unsigned char code ucStr4 = " 歡迎使用 "/顯示信息4unsigned ch

20、ar code ucStr5 = " 超出測量距離 "/顯示信息5long *k;/*函數(shù)聲明*void beep(void); void conversion(uint temp_data);void delay_20us();void Count(void);void Delayms(unsigned int time);/=/顯示函數(shù)聲明void LCD12864_Init(void); /LCD12864初始化函數(shù)void LCD12864_WriteInfomation(unsigned char ucData,bit bComOrData); /向LCD1286

21、4寫入數(shù)據(jù)，bComOrData為1時寫入的是數(shù)據(jù)，0時寫入的是命令void LCD12864_CheckBusy(void);/忙檢測函數(shù)void LCD12864_DisplayOneLine(unsigned char ucPos,unsigned char *ucStr); /向LCD12864寫入一行文字void Delay(unsigned int uiCount);/= void main(void) /主程序 int a,b,c,i=0; Trig=0; /首先拉低脈沖輸入引腳 TMOD=0x11; /設(shè)T0為方式1，GATE=1； /=顯示部分 = LCD12864_Init

22、(); /初始化液晶LCD12864_DisplayOneLine(0x80,ucStr1);/顯示信息1LCD12864_DisplayOneLine(0x90,ucStr2);/顯示信息2LCD12864_DisplayOneLine(0x88,ucStr3);/顯示信息3LCD12864_DisplayOneLine(0x98,ucStr4);/顯示信息4/=顯示部分結(jié)束= ET0=1; /打開定時器0中斷 = TR0=1; /打開計時器0 EA=1; /打開總中斷0while(1)TH1=0x48; TL1=0x64; TR1=1; Trig=1; delay_20us(); Trig

23、=0; /產(chǎn)生一個20us的脈沖，在Trig引腳 while(!Echo); /等待Echo回波引腳變高電平TR1=0;EX0=1; /打開外部中斷 TR0=1; /啟動定時器0 while(Echo); /等待測量的結(jié)果 TR0=0; /關(guān)閉定時器0 EX0=0; /關(guān)閉外部中斷Count(); /計算a=S/100+0x30;b=S%100/10+0x30;c=S%100%10+0x30; LCD12864_WriteInfomation(0x93,0);LCD12864_WriteInfomation(a,1);LCD12864_WriteInfomation(b,1);LCD12864

24、_WriteInfomation(c,1); /=可變延時程序=void Delayms(unsigned int time)/延時時間為 1ms unsigned int x,y; for(y = 0; y < time; y+) for(x = 0;x < 111; x+);/=計算距離程序=void Count(void) int i;time=TH0*256+TL0;TH0=0;TL0=0; S=(time*1.7)/100; /算出來是CM if(S<=5) LCD12864_DisplayOneLine(0x98,ucStr5);/顯示信息5 Delayms(40

25、0);LCD12864_DisplayOneLine(0x98,ucStr4);/顯示信息4if(S>5&&S<=10) for(i=0;i<30;i+)beep();Delayms(1);if(S>10&&S<=15) for(i=0;i<30;i+)beep();Delayms(2);if(S>15&&S<20) for(i=0;i<30;i+)beep();Delayms(3);if(S>=20&&S<25)for(i=0;i<30;i+)beep();

26、Delayms(4);if(S>=25&&S<30)for(i=0;i<30;i+)beep();Delayms(5);if(S>30)for(i=0;i<30;i+)beep();Delayms(6); /=響鈴子程序=void beep(void)BEEP = 0; / 驅(qū)動蜂鳴器響 delay_20us(); / 延時大約20usBEEP = 1; / 關(guān)閉蜂鳴器/=/=T0中斷程序=void zd0() interrupt 1 /T0中斷用來計數(shù)器溢出,超過測距范圍 /=延時程序=void delay_20us() uchar bt ; f

27、or(bt=0;bt<100;bt+); /=顯示系列子程序=/*函數(shù)名稱：LCD12864_WriteInfomation函數(shù)功能：向LCD12864寫入命令或者數(shù)據(jù)入口參數(shù)：ucData-要寫入液晶的數(shù)據(jù)或者命令的內(nèi)容 bComOrData-命令或者數(shù)據(jù)的標(biāo)志位選擇，0或者1，其中 1：寫入的是數(shù)據(jù)0：寫入的是命令返回值：無備注：無*/void LCD12864_WriteInfomation(unsigned char udata,bit bComOrData)LCD12864_CheckBusy();/忙檢測LCD12864_RW = 0;/拉低RWLCD12864_RS = b

28、ComOrData;/根據(jù)標(biāo)志位判斷寫入的是命令還是數(shù)據(jù)Delay(150); /延時，等待操作LCDPORT =udata ; /將數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)端口LCD12864_EN = 1; /使能信號Delay(150); /延時LCD12864_EN = 0;/按照時序來操作Delay(150);/*函數(shù)名稱：LCD12864_Init函數(shù)功能：LCD12864液晶初始化入口參數(shù)：無返回值：無備注：無*/void LCD12864_Init(void)Delay(400);/延時LCD12864_PSB = 1;/8位并口工作模式Delay(150);/延時LCD12864_WriteInfomation(0x30,0); /基本指令集Delay(150);LCD12864_WriteInfomation(0x08,0); /顯示設(shè)置Delay(150);LCD12864_WriteInf