畢業(yè)論文-汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計

III目錄摘要············································································································································=1\*ROMANI1前言········································································································································1論文設(shè)計的目的及意義·····································································································1國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題·····················································································1論文的主導(dǎo)思想·················································································································2系統(tǒng)設(shè)計中要解決的問題·······························································································22設(shè)計方案································································································································32.1方案設(shè)計與論證·················································································································32.1.1控制芯片的選擇··············································································································32.1.2測距傳感器選擇··············································································································32.1.3距離顯示系統(tǒng)的設(shè)計······································································································42.1.4聲音報警設(shè)計··················································································································42.2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)·················································································································43硬件電路設(shè)計························································································································53.1主控單元設(shè)計·····················································································································53.1.1主控芯片介紹··················································································································53.1.2最小系統(tǒng)··························································································································復(fù)位電路·······················································································································晶振電路·······················································································································83.2超聲波測距單元設(shè)計·········································································································93.2.1超聲波測距原理············································································································93.2.2超聲波發(fā)射電路···········································································································103.2.3超聲波接收電路···········································································································113.3LED距離顯示器···········································································································123.4聲光報警電路···················································································································143.5性能優(yōu)化及改進(jìn)···············································································································154軟件程序設(shè)計······················································································································174.1主程序的設(shè)計···················································································································174.2中斷處理程序設(shè)計程序···································································································174.2.1定時中斷程序···············································································································174.2.2外部中斷程序···············································································································195結(jié)論······································································································································215.1設(shè)計成果···························································································································215.2展望···································································································································21參考文獻(xiàn)··································································································································22致謝··········································································································································23附錄··········································································································································24PAGE33汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生：專業(yè)：自動化指導(dǎo)教師：摘要：論文的內(nèi)容是基于AT89C51單片機(jī)倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計，主要是利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)勢，將超聲波測距系統(tǒng)和AT89C51單片機(jī)結(jié)合于一體，設(shè)計出一種基于AT89C51單片機(jī)的倒車防撞報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用軟、硬件結(jié)合的方法，具有模塊化和多用化的特點(diǎn)。論文概述了超聲波檢測的基本原理，闡述了超聲波傳感器的原理及特性。對于系統(tǒng)的一些主要參數(shù)進(jìn)行了討論，并且在介紹超聲波測距系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。通過多種發(fā)射接收電路設(shè)計方案比較，得出了最佳設(shè)計方案，并對系統(tǒng)各個設(shè)計單元的原理進(jìn)行了介紹。對組成各系統(tǒng)電路的芯片進(jìn)行了介紹，并闡述了它們的工作原理。論文介紹了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，通過編程來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；超聲波ThedesignofcarreversingalarmsystemName：Major：AutomationTutor：Abstract:ThepaperisbasedonthecontentsoftheAT89C51monolithicintegratedcircuitreversecollisionavoidancesystemdesign,mainlyusingultrasoundfeaturesandadvantages,ultrasoundrangingsystemandtheintegrationwiththeintegrationAT89C51monolithicintegratedcircuit,AT89C51monolithicintegratedcircuitbasedonthedesignofareversecollisionavoidancewarningsystems.Thesystemusedsoftwareandhardwareintegratedapproachofamodularandmulti-usecharacteristics.Thepaperoutlinesthebasicprinciplesofultrasoundtestsontheprinciplesandcharacteristicsofultrasoundsensors.Someofthemainparametersforthesystemwerediscussed,andintroducingultrasonicrangingsystemfunctionsbasis,theoverallcompositionofthesystem.Throughmultiplelaunchreceptioncircuitdesigncomparison,thebestdesignedprogrammedrawn,andvarioussystemdesignmodulesprinciplesintroduced.Onthecompositionofthesystemcircuitchipintroducedandelaboratedtheprinciplesoftheirwork.Papersintroducedsystemsoftwarearchitecture,throughprogrammingtoachievesystemfunction.Keywords:AT89C51monolithicintegratedcircuit;ultrasonicwave前言近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，我國交通運(yùn)輸車輛及私家用車的數(shù)量與日俱增，汽車給我們的生活帶來便利的同時，也使的停車場、街道、公路等越來越擁擠，造成交通事故頻發(fā)，交通安全問題已經(jīng)成為我國亟待解決的重大難題，尤其是非職業(yè)駕駛員在倒車時，由于技術(shù)有限不能準(zhǔn)確的把握汽車與障礙物之間的距離，導(dǎo)致操作不及時甚至發(fā)生誤操作，使得汽車倒車時發(fā)生的事故率遠(yuǎn)大于汽車前進(jìn)時發(fā)生的事故率，倒車事故發(fā)生的頻率之高，已經(jīng)引起了交通部門和社會的高度重視。經(jīng)研究表明，駕駛員只要在有碰撞危險的前1秒得到報警信號，就可以避免90%的交通事故[1]。1.1論文設(shè)計的目的及意義為減少倒車事故的發(fā)生，專為汽車倒車設(shè)置的響應(yīng)快，可靠性高且較為經(jīng)濟(jì)的高科技產(chǎn)品“倒車報警系統(tǒng)”應(yīng)運(yùn)而生。這種系統(tǒng)是汽車泊車安全輔助裝置，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，解除了駕駛員泊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，增加了司機(jī)倒車駕駛的安全性。1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題目前，日本、美國和歐洲等發(fā)達(dá)國家的大汽車公司都投入了相當(dāng)大的人力、物力、財力，采用先進(jìn)的毫米波雷達(dá)、CCD攝像機(jī)、GPS和高檔微機(jī)等制成安全預(yù)警系統(tǒng)，使用在其所開發(fā)的高級汽車上。例如，戴姆勒一克萊斯勒公司已成功的研發(fā)出可供卡車使用的電子剎車系統(tǒng)，它與其它電子剎車系統(tǒng)不同之處在于，它在卡車上安置了雷達(dá)感應(yīng)器，此感應(yīng)器可以將收集的周圍信息送至控制器進(jìn)行處理，進(jìn)而形成虛擬景象，再借助演算法的輔助判斷當(dāng)前發(fā)生狀況是否應(yīng)該提醒駕駛員采取剎車措施。在不久的將來，這種新型的剎車系統(tǒng)就可以批量上市，可惜的是它的成本過高，限制了它使用的普遍性。還有最近在歐美出現(xiàn)的一種電磁感應(yīng)倒車報警器，在一線路套上一環(huán)型的感應(yīng)圈，以感應(yīng)車后物體的有無。此種裝置價格中等，并且完全隱密，但缺點(diǎn)是安裝困難，而且只能探測動態(tài)物品，當(dāng)車在倒車過程中時，可以探測到周圍的障礙物，但車一旦停止后退，則任何物體都不被認(rèn)可[2]。換言之，如有任何物品貼在后保險杠，當(dāng)車一旦停下再啟動后，此裝置并不會告知駕駛者后方有物品貼在保險杠，此車不能再后退等。毫米波雷達(dá)測距方式和激光雷達(dá)測距方式是汽車避撞應(yīng)用最廣泛的測距方式，但超聲波測距傳感器可以全天候工作，而且價格低廉、便于安裝使用，是一種較為理想測距傳感器。德國大眾公司已經(jīng)將超聲波測距技術(shù)應(yīng)用在倒車報警器上，并且具有前視和后視功能，采用自舉升壓的方式驅(qū)動8路超聲波傳感器[3]，目前國內(nèi)引進(jìn)車型對這一技術(shù)尚不能國產(chǎn)化，仍需引進(jìn)德國原廠成品安裝，故此，它的適用范圍也受到了限制。1.3論文的主導(dǎo)思想本論文的主導(dǎo)思想是在超聲波測距原理的理論基礎(chǔ)上，利用AT89C51單片機(jī)作為核心器件，同時利用外圍輔助電路結(jié)合相應(yīng)的軟件程序，進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)行，最終完成超聲波信號的發(fā)射和接收、顯示距離，以此實現(xiàn)非接觸方式的距離測量，再加上報警電路形成汽車倒車防撞報警系統(tǒng)。1.4系統(tǒng)設(shè)計中要解決的問題本系統(tǒng)是基于單片機(jī)AT89C51及一些基本電路之上建立起來的，本課題應(yīng)主要解決的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題如下：（1）如何把這系統(tǒng)的軟件與硬件嚴(yán)密的結(jié)合起來是關(guān)鍵，只有這樣才能讓系統(tǒng)的各個功能實現(xiàn)其作用，要實現(xiàn)軟硬結(jié)合。（2）如何用軟件程序正確的模擬控制過程是關(guān)鍵，如何利用匯編語言設(shè)計各個模塊是難點(diǎn)，并且要通過主程序?qū)⒏鱾€模塊有機(jī)的結(jié)合起來。（3）電路的正確性也十分重要，硬件的質(zhì)量制約了軟件的使用。在制作過程中，如何和伙伴溝通，如何將硬件和軟件緊密的配合起來是關(guān)鍵。（4）軟件的設(shè)計和調(diào)試是一個十分復(fù)雜而精細(xì)的工程，要通過不斷的時間和不斷的修正才能夠達(dá)成目標(biāo)。

設(shè)計方案2.1方案設(shè)計與論證本設(shè)計實現(xiàn)汽車倒車防撞報警，為了實現(xiàn)這功能，需要多方面的內(nèi)容相結(jié)合，主要需要解決的有核心控制芯片、距離測量、距離顯示等等。從技術(shù)手段來看，本設(shè)計中最主要的是距離測量，其他都是圍繞著距離測量展開，距離測量最主要的設(shè)備當(dāng)屬傳感器，選擇了好的傳感器再經(jīng)由合適的核心芯片處理即能達(dá)到所需精度，下面就對控制器、傳感器、顯示方案以及語音提示方案的選擇做以下論述。2.1.1控制芯片的選擇ATB9C51單片機(jī)具有功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、軟硬件資源都比較豐富等特點(diǎn)，其外圍接口電路簡單，具有很高的性價比，成本低，而且它經(jīng)過多年的發(fā)展，技術(shù)也相當(dāng)成熟。它與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51的指令和引腳兼容，因而是一種功能強(qiáng)大的微控制器，它對很多嵌入式控制應(yīng)用提供了一個高度靈活有效的解決方案?？偠灾珹T89C51有設(shè)計簡單，體積小，安裝簡易，成本低等特點(diǎn)，此外考慮到自己對于單片機(jī)的掌握程度，故我選擇AT89C51作為系統(tǒng)控制器。2.1.2測距按照工作方式不同，主要分為激光、超聲波、紅外、毫米波等一些測量方法[4]，雖然它們的工作原理不盡相同，但它們的最終作用都是根據(jù)各自的探測方法，來測量汽車與障礙物之間的距離，并根據(jù)程序預(yù)先設(shè)定好了的報警范圍，及時的給駕駛員報警提示。下面，根據(jù)它們不同的工作方式和特點(diǎn)，做一下簡單介紹:（1）激光方式：激光波束能量集中，方向性好，傳輸距離較遠(yuǎn)。但對氣候的適應(yīng)能力有限，受惡劣天氣、汽車激烈震動、污染等因素影響，探測距離和精度明顯降低，且激光傳播速度快，不適合近距離測量，所以在汽車倒車?yán)走_(dá)領(lǐng)域沒能得到很好發(fā)展。（2）紅外線方式：雖然紅外線測距系統(tǒng)成本低，但易受天氣和周圍物體干擾的影響，在惡劣的天氣和環(huán)境下探測距離仍然不能達(dá)到要求，限制了在汽車倒車?yán)走_(dá)領(lǐng)域的應(yīng)用。（3）毫米波方式：毫米波電子系統(tǒng)特性如下：天線具有較高的增益且孔徑較小；不易受電子干擾；高跟蹤精度和制導(dǎo)精度；地雜波干擾小和低角跟蹤時多徑效應(yīng)；雷達(dá)分辨率高；多目標(biāo)鑒別性能好；大氣衰減“諧振點(diǎn)”可作保密傳輸。但其復(fù)雜結(jié)構(gòu)，昂貴價格，限制了它在倒車?yán)走_(dá)領(lǐng)域的普遍應(yīng)用。（4）超聲波方式：超聲波是一種只有少數(shù)生物(如蝙蝠、海豚)才能感覺的機(jī)械波，其頻率在20kHz以上，波長短，繞射小、能定向傳播，超聲波為直線傳播方式，頻率越高，其繞射力越弱，但反射能力越強(qiáng)[5]。超聲波測距是一種傳統(tǒng)而實用的非接觸測量，和激光、渦流、無線電測距方法相比，具有不受外界光及電磁場等因素影響的優(yōu)點(diǎn)，在比較惡劣的環(huán)境中也具有一定的適應(yīng)能力，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低，因此在工業(yè)控制、建筑測量、機(jī)器人定位方面得到了廣泛的應(yīng)用[6]。因為它是非接觸式的，所以它就能夠在某些特定場合或環(huán)境比較惡劣的情況下使用，可測范圍廣，也可使用于無損檢測[7]。比如要測量有毒或有腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的液面高度或高速公路上快速行駛汽車之間的距離。根據(jù)以上四種方式性能的比較，本設(shè)計中最終選用超聲波傳感器作為此方案的技術(shù)擴(kuò)展。2.1.3距離顯示系統(tǒng)的設(shè)計顯示器是一個典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結(jié)構(gòu)類型不同而已。最簡單的顯示器可以用LED發(fā)光二極管，設(shè)計簡單，易于安裝，成本只要幾元，但給出只是一個簡單的開關(guān)信息，而復(fù)雜的較完整的顯示器應(yīng)該是CRT監(jiān)視器或者屏幕較大的LCD液晶屏，其成本在幾十元到百元不等。從能夠?qū)崿F(xiàn)顯示功能以及個人設(shè)計簡單方便方面考慮，本設(shè)計中采用LED實現(xiàn)顯示功能。2.1.4聲光報警設(shè)計由于在該設(shè)計中只涉及到簡單的報警聲音和發(fā)光，可以直接用單片機(jī)的某一引腳控制。我擬定采用簡單的蜂鳴器和發(fā)光二級管來實現(xiàn)該功能。2.2系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)按照系統(tǒng)所需功能，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)可以劃分為超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、LED距離顯示模塊和語音報警模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。AT89C51單片機(jī)控制超聲波接收AT89C51單片機(jī)控制超聲波接收聲光報警器超聲波發(fā)射距離顯示器圖2-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖Fig.2-1Systemstructure控制部分以AT85C51單片機(jī)為核心，其P1.0口輸出低電平控制超聲波發(fā)射電路產(chǎn)生40KHz的超聲波，利用外部中斷監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號；顯示系統(tǒng)采用簡單實用的4位共陽8段LED數(shù)碼管。

硬件電路設(shè)計3.1主控單元設(shè)計3.1.1主控芯片介紹AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS的8位單片機(jī)，帶有4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的程序存儲器（PENROM）和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS-51系列的單片機(jī)兼容。片內(nèi)含有8位中央處理器和閃爍存儲單元，有較強(qiáng)的功能的AT89C51單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中[8]。AT89C51單片機(jī)是40個引腳的雙列直插式的封裝形式，如圖3-1所示。圖3-1AT89C51單片機(jī)的引腳Fig.3-1ThepinsofAT89C51電源引腳VCC：電源電壓,接+5VVSS：即GND，接地時鐘電路引腳XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端?？刂菩盘栆_/VPP：外部程序存儲器地址允許輸入端為使中央處理器CPU能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接低電平。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接高電平。閃爍存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電壓VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。RST：復(fù)位信號輸入端高電平有效。當(dāng)振蕩器工作時，RET引腳出現(xiàn)2個機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/：地址鎖存允許信號端當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE以時鐘震蕩頻率的1/16輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖時，閃爍存儲器編程時，這個引腳還用于輸入編程脈沖。如果必要，可對特殊寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。這個位置后只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被應(yīng)用。此外，這個引腳會微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。：程序存儲器允許輸出信號端低電平有效。這是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲器讀取指令時，每個機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號不出現(xiàn)。輸入/輸出端口P0口：P0口是一組8位漏極開路雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時，每一個管腳都能夠驅(qū)動8個TTL電路。當(dāng)“1”被寫入P0口時，每個管腳都能夠作為高阻抗輸入端。P0口還能夠在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，并在這時激活內(nèi)部的上拉電阻。P0口在閃爍編程時，P0口接收指令，在程序校驗時，輸出指令，需要接電阻。P1口：P1口一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL電路。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。因為內(nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時輸出一個電流。閃爍編程時和程序校驗時，P1口接收低8位地址。P2口：P2口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻的8位雙向I/O端口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL電路。對P2端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。因為內(nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口線上的內(nèi)容在整個運(yùn)行期間不變。閃爍編程或校驗時，P2口接收高位地址和其它控制信號。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖器可驅(qū)動4個TTL電路。對P3端口寫入“1”時，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時，被外部拉低的P3口由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-1所示。表3-1P3口線的第二功能Table3-1thesecondfunctionofPort3引腳號第二功能P3.0RXD（串行數(shù)據(jù)輸入線）P3.1TXD（串行數(shù)據(jù)輸出線）P3.2(外部中斷0請求輸入線)P3.3(外部中斷0請求輸入線)P3.4T0（定時/計數(shù)器0外部計數(shù)脈沖輸入）P3.5T1（定時/計數(shù)器1外部計數(shù)脈沖輸入）P3.6(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出)P3.7(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出)P3口還接收一些用于閃爍存儲器編程和程序校驗的控制信號。3.1.2最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)，又稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng)[9]。其主要目的是為了保證單片機(jī)系統(tǒng)能正常運(yùn)行。這部分電路主要負(fù)責(zé)程序的運(yùn)行和存儲。本系統(tǒng)采用的是AT89C51單片機(jī)，其最小系統(tǒng)一般包括:單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路以及電源電路。復(fù)位電路為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分。AT89C51單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效，有限時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期（即2個機(jī)器周期）以上。本設(shè)計采用按鍵電平復(fù)位，如圖3-2所示。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。圖3-2復(fù)位電路Fig.3-2Resetcircuit晶振電路51單片機(jī)的時鐘電路通常有兩種方式：一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘電路。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘電路，也稱晶振電路，如圖3-3所示。圖3-3晶振電路Fig.3-3OscillationcircuitAT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端，把一個晶振振蕩器和兩個電容器組成的自己振蕩電路接于XTAL1和XTAL2之間，把振蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，成為單片機(jī)的時鐘脈沖信號。晶體振蕩器可以是石英晶體或陶瓷結(jié)構(gòu)，振蕩頻率范圍是1.2M~12MHz。對于本論文中選取的石英晶體振蕩器，電容器C1、C2在30pF左右。3.2超聲波測距單元設(shè)計3.2.1超聲波測距原理超聲波是一種頻率超過20KHz的機(jī)械波。它沿直線傳播，方向性好，傳播距離較遠(yuǎn)，在介質(zhì)中傳播時在不同的分界面上會產(chǎn)生反射波。另外，超聲波傳感器有如下特性[10]：1）在自身特性諧振點(diǎn)40KHz附近可獲得較高的靈敏度;2）諧振帶寬、波束角可以通過制作工藝控制得很窄，有利于抗聲波干擾設(shè)計;3）不受無線電頻譜資源限制，易于抗電磁干擾設(shè)計;4）超聲系統(tǒng)成本低、性能穩(wěn)定可靠，應(yīng)用前景好。由于超聲波具有以上特性，從而被廣泛應(yīng)用于測量物體的距離、厚度、液位等領(lǐng)域。利用超聲波測量是一種有效的非接觸式測距方法。超聲波測距的方法多種多樣，例如相位檢測法、聲波幅值檢測法和渡越時間檢測法等。相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限；聲波幅值檢測法易受反射波的影響；渡越時間檢測法的工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設(shè)計上都容易實現(xiàn)[11]。本文采用渡越時間檢測法，如圖3-4所示。圖3-4超聲波測距原理圖Fig.3-4Schematicdiagramofultrasonicdistancedetecting測距時由安裝在相鄰位置的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，由定時器計時。首先由發(fā)射向特定方向發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當(dāng)接收器收到反射波后立即停止計時。這樣，定時器就記錄下了超聲波自發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時間t(s)。由于兩個探頭之間的距離d與測試距離S相比很小，通?？梢院雎?。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，所以發(fā)射點(diǎn)距障礙物之間的距離為：S=340×t/2=170×t(3-1)由于單片機(jī)內(nèi)部定時器的計時實際上是對機(jī)器周期T機(jī)的計數(shù)，設(shè)計中時鐘頻率fosc取12MHz，設(shè)計數(shù)值N，則T機(jī)＝12/fosc=1μs，t=NT機(jī)＝N×10-6(s)S＝170×N×T機(jī)＝170×N/106(m)或S=17×N/103=0.017×N(cm)(3-2)程序中按式(3-2)計算距離。3.2.2超聲波發(fā)射超聲波發(fā)射電路由超聲波換能器(或稱超聲波探頭)和超聲波發(fā)生器兩部分，電路如圖3-5所示。系統(tǒng)中，超聲波換能器的型號是CSB40T，它將超聲波發(fā)生器提供的電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動并發(fā)射出去。圖3-5超聲波發(fā)射電路Fig.3-5UltrasonictransmittercircuitNE555D為8腳時基集成芯片。其時基電路封裝形式有兩種：一是dip雙列直插8腳封裝，另一種是sop-8小型(smd)封裝形式。其他ha17555、lm555、ca555分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。NE555D時基電路是一種使用極為廣泛的集成電路。根據(jù)外接電路的不同，可作波形發(fā)生器，產(chǎn)生方波、鋸齒波、窄脈沖等，也可作單穩(wěn)雙穩(wěn)電路、定時器、比較器等[12]。其時基集成電路的引腳功能如下：1是地線，2是觸發(fā)，3是輸出，4是復(fù)位，5是控制電壓，6是門限(閾值)，7是放電，8是電源電壓。超聲波發(fā)生器實質(zhì)上是一個由555電路組成的多諧振蕩器，由于在7腳與6、8腳間跨接了電阻電容，因此其振蕩頻率可按公式f≈來計算，通過R3調(diào)節(jié)信號頻率，使之與換能器的40KHz固有頻率一致。本電路中，C1其數(shù)值為3300pF，R2數(shù)值為1k?。按公式計算，其最低頻率為39.7KHz，最高頻率為436KHz。由超聲波振蕩器產(chǎn)生的超聲波電脈沖，通過壓電型超聲換能器(相當(dāng)于一只揚(yáng)聲器)將電脈沖轉(zhuǎn)換為機(jī)械波向外界發(fā)射。當(dāng)接通電源后，換擋脈沖振蕩器不停地發(fā)出換擋脈沖，因此只要不斷開電源，電路就不停地自動循環(huán)工作下去。工作時，單片機(jī)通過P1.0口向超聲波發(fā)生電路發(fā)出復(fù)位信號，超聲波發(fā)生電路產(chǎn)生40KHz的調(diào)制脈沖，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換為超聲波信號向前方空間發(fā)射。3.2.3超聲波超聲波接收電路需要檢測超聲波的回波，并且給單片機(jī)一個信號，表明已經(jīng)接收到超聲波，來幫助單片機(jī)完成確定超聲波傳播時間的任務(wù)。由于超聲波在空氣中傳播，其能量會隨傳輸距離的增大而減小，從遠(yuǎn)距離障礙物反射的回波信號一般比較弱，所以在設(shè)計超聲波接收電路時，要有較大的放大倍數(shù)；為減小環(huán)境噪聲對回波信號的影響，也要考慮選用濾波特性較好的電路，使回波易于檢測。超聲波接收電路使用集成電路CX20106A[13]，如圖3-6所示。CX20106A是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外遙控信號接收集成電路，其內(nèi)部含有前置放大、自動偏置、限幅放大、帶通濾波、峰值檢波、積分比較和施密特整形輸出等功能[14]。圖3-6超聲波接收電路Fig.3-6UltrasonicreceivecircuitCX20106A各引腳的定義如下：引腳1：超聲波信號輸入端。引腳2：內(nèi)部前置放大器負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)的組成部分，與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，改變RC的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R1或減小C1，將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。常用值為R1=4.7Ω,C1=1μF。引腳3：與地之間連接檢波電容，CX20106A采用峰值檢波法，外接電容過大會變成平均值檢波。通常取C2=3.3μF。引腳4：接地端。引腳5：外接電阻到電源正極以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0。阻值越大，中心頻率越低。據(jù)文獻(xiàn)[15]記載，當(dāng)外接電阻R2=200kΩ時，中心頻率f0=42kHz；當(dāng)外接電阻R2=220kΩ時，中心頻率f0=38kHz。本文取R2=210kΩ。引腳6：與地之間接一個積分電容，若電容太大，探測距離將變短。一般取C3=330pF。引腳7：遙控命令輸出端。它是電路集電極開路輸出端，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，取R3=22kΩ。集成電路CX20106A無信號輸入時，7腳輸出高電平，當(dāng)輸入的超聲波信號經(jīng)放大、整形后，7腳輸出一個負(fù)脈沖電壓。引腳8：電源正極，接+5V電源。CX20106A的前置放大器具有自動增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠(yuǎn)反射信號輸出微弱電壓時，放大器有較高的增益，在近距離輸入信號強(qiáng)時放大器不會過載；其帶通濾波器中心頻率可由芯片5腳的外接電阻調(diào)節(jié)，不需要外拉電感，可避免外磁場對電路的干擾，可靠性較高。CX20106A接收超聲波有很高的靈敏度和抗干擾能力，可以滿足接收電路的要求。同時，使用集成電路也可以減少電路之間的相互干擾，減小電噪聲。工作時，換能器CSB40R將所接收到的微弱聲波振動信號轉(zhuǎn)化成為電信號，送給CX20106A的輸入端1，當(dāng)CX20106A接收到信號時，7腳就會輸出一個低電平，可用于單片機(jī)的中斷信號源。當(dāng)單片機(jī)接收到中斷信號時，說明檢測到了反射回來的超聲波。單片機(jī)就進(jìn)入中斷處理程序，開始進(jìn)行距離計算，分析計算結(jié)果后控制LED和蜂鳴器的工作。超聲波在測距時，接收回路中的超聲波信號共有兩個波束，第一個波束為余波信號，即超聲波接收探頭在發(fā)射探頭信號后，馬上就接收到了超聲波信號，它是超聲波檢測中存在測量盲區(qū)的主要原因。另一個波束為有效信號，即經(jīng)過被物體表面反射的回波信號。本文需要測的是從開始發(fā)射到接收到信號的聲波往返的時間差，需要檢測的有效信號為反射物體反射的回波信號，故要盡量避免檢測到余波信號。3.3LED距離顯示器本文中采用LED數(shù)碼管來顯示距離，其引腳圖如圖3-7所示。圖3-7LED數(shù)碼管引腳Fig.3-7LEDdigitalcontrolpinsLED數(shù)碼管是由若8個發(fā)光二極管組成的顯示字段的顯示器。其8只發(fā)光二極管，分別記作a、b、c、d、e、f、g、dp，其中dp為小數(shù)點(diǎn)。每一只發(fā)光二極管都有一根電極引到外部引腳上，而另外一只引腳就連接在一起同樣也引到外部引腳上，記作公共端(COM)。市面上常用的LED數(shù)碼管有兩種，分為共陽極與共陰極。如圖3-8所示。圖3-8LED連接方式Fig.3-8LEDconnection共陽極：當(dāng)數(shù)碼管里面的發(fā)光二極管的陽極接在一起作為公共引腳，在正常使用時此引腳接電源正極[16]。當(dāng)發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，從而相應(yīng)的數(shù)碼段顯示。而輸入高電平的段則不能點(diǎn)亮。共陰極：當(dāng)數(shù)碼管里面的發(fā)光二極管的陰極接在一起作為公共引腳，在正常使用時此引腳接電源負(fù)極。當(dāng)發(fā)光二極管的陽極接高電平時，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，從而相應(yīng)的數(shù)碼段顯示，而輸入低電平的段則不能點(diǎn)亮。本文中采用共陽極連接法，P0口接四位八段數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、dp引腳，進(jìn)行段掃描。P2口的P2.1~P2.4控制四位數(shù)碼管的片選。如圖3-9所示。圖3-9LED顯示電路Fig.3-9LEDdisplaycircuit3.4聲光報警電路聲光報警電路由一個發(fā)光二極管、一個蜂鳴器和其他外圍電路組成。其電路如圖3-10所示。圖3-10報警電路Fig.3-10Alertcircuit當(dāng)單片機(jī)判斷距離在報警范圍之內(nèi)時，使P2.0口輸出高電平，此時三極管導(dǎo)通，LED燈和蜂鳴器同時實現(xiàn)聲光報警提示駕駛員及時采取相應(yīng)的減速剎車措施，防止倒車事故發(fā)生。3.5性能優(yōu)化及改進(jìn)低功耗問題由于時鐘為連續(xù)性工作狀況，因此其平均功率消耗的高低不僅對節(jié)能有現(xiàn)實意義，而且對降低系統(tǒng)溫度、提高系統(tǒng)長期安全可靠運(yùn)行也有現(xiàn)實意義。對于以微處理器為核心的系統(tǒng)，其平均工作功率取決于系統(tǒng)的硬件設(shè)計，主要是低功耗器件的選用，同時也決于系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要是系統(tǒng)的運(yùn)行模式等。核心AT89C51單片機(jī)有睡眠（IDLE）和掉電（POWER—DOWN）兩種可用軟件編程的省電模式，通過分別置位PCON寄存器中的IDL位和PD位來做選擇。在待機(jī)方式下，晶體振蕩器頻率為12MHz，電源電壓為5V時，電源電流從20MA降至5MA，而電壓為3V時，電流由5.5MA降至1MA，由此可見其節(jié)電效果是十分明顯。任何一個中斷或硬件復(fù)位都能喚醒中斷工作模式，恢復(fù)正常工作模式。在硬件方面，在倒車時,才會接通電源，而平時是處在無電源狀態(tài)?？垢蓴_問題由于汽車在工作時的高壓點(diǎn)火，對外有很強(qiáng)的電磁輻射，電磁環(huán)境惡劣，故在硬件及軟件方面就抗干擾問題都進(jìn)行考濾。解決方法如下：1）良好的接地接地不良時將形成明顯的共模干擾，以及受其它高頻干擾。接地應(yīng)用原則：一般高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地，低頻電路應(yīng)同一點(diǎn)接地。在高頻電路中，地線上具有電感，因而增加了地線阻抗，而且地線變成了天線，向外輻射噪聲信號，因此要多點(diǎn)就近接地。在低頻電路中，接地電路若形成環(huán)路，對系統(tǒng)影響很大，因此應(yīng)同一點(diǎn)接地。除此之外數(shù)字電路模塊和模擬電路模塊應(yīng)分開接地。2）屏蔽硬件方面，超聲波的接收在前級是弱小信號，傳感器的連接采用質(zhì)量好的單芯屏蔽線，保證小信號的可靠傳輸，在信號的放大部分采用濾波器，濾去高頻和低頻干擾。發(fā)射和接收部分分塊設(shè)計，像控制器一樣用金屬外殼對外電磁場進(jìn)行屏蔽，對于各種通過電磁感應(yīng)引起的干擾特別有效。溫度對聲速的影響超聲波的聲速受溫度影響較大。但在本文的設(shè)計中，此測距系統(tǒng)在某一地區(qū)使用，因溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本恒定不變的。如果在溫度變化很大的地區(qū)或者測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ??？諝庵械穆曀賑與溫度T(單位：°C)的關(guān)系可以表示為：c=331.45+0.607T為了便于對溫度信號的數(shù)據(jù)采集及處理，可采用DALASS公司生產(chǎn)的DS18B20集成溫度傳感器。DS18B20采用了DALASS公司的1-WIRE總線專利技術(shù)，能夠僅在占用控制器一個I/O口的情況下工作（芯片可由數(shù)據(jù)線供電），極大的方便了使用者的調(diào)試使用，而且其在－10℃～＋85℃的工作環(huán)境下可以保持±0.5%的使用精度[17]，在這個空間內(nèi)足以保證為超聲波測距設(shè)備提供足夠的精度范圍。通過DS18B20芯片獲得的數(shù)據(jù)信號經(jīng)由1-WIRE

軟件程序設(shè)計在構(gòu)建了系統(tǒng)硬件的電路之后，必須配合軟件才能實現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能。本系統(tǒng)的主要功能為發(fā)送超聲波、對回波進(jìn)行檢測、計算測量距離、顯示測量距離、聲光報警等。軟件包括主程序、超聲波發(fā)射子程序、EQ\x\to(INT0)中斷服務(wù)程序、定時器T0溢出中斷程序四個主要模塊組成。4.1主程序的設(shè)計主程序是單片機(jī)程序的主體，整個單片機(jī)端系統(tǒng)軟件功能的實現(xiàn)都是在其中完成的[18]，在此過程中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。程序首先完成初始化過程，然后是一個重復(fù)的控制發(fā)射信號的過程，即調(diào)用發(fā)射定時中斷子程序，而且每次發(fā)射周期結(jié)束都會判斷在發(fā)射信號后延時等待的過程中是否發(fā)生了中斷，即是否有回波產(chǎn)生，以便判斷程序是否執(zhí)行中斷程序。主程序流程如圖4-1所示。開始開始單片機(jī)初始化定時中斷子程序有回波？外部中斷子程序結(jié)束NY圖4-1主程序流程圖Fig.4-1Flowchartofmainprogram4.2中斷處理程序設(shè)計程序4.2.1定時中斷程序主程序?qū)ο到y(tǒng)環(huán)境初始化后，首先置位回波接收標(biāo)志和由單片機(jī)P1.0口輸出一個低電平以啟動超聲波發(fā)射電路，同時啟動定時器計時，進(jìn)入定時中斷子程序。如圖4-2所示。定時中斷入口定時中斷入口定時器初始化發(fā)射超聲波各個方向均發(fā)射完否？停止發(fā)射返回NY圖4-2定時中斷子程序流程Fig.4-2Flowchartoftimeinterruptsubprogram定時中斷子程序，即超聲波發(fā)射、接收程序：P1.0=1;/*首先拉高超聲波發(fā)生器復(fù)位引腳*/EA=1;/*打開總中斷*/TMOD=0x10;/*定時器0，16位工作方式*/while(1){EA=0;/*關(guān)總中斷*/P1.0=0;/*超聲波發(fā)生器復(fù)位有效*/delay_20us();/*延時20us*/P1.0=1;/*產(chǎn)生一個20us的脈沖*/while(P3.2==0);/*等待接收到回波時的P3.2引腳變高電平*/succeed_flag=0;/*清測量成功標(biāo)志*/EA=1;/*開總中斷*/EX0=1;/*打開外部中斷0*/TH0=0;/*定時器0清零*/TL0=0;/*定時器0清零*/TF0=0;/*計數(shù)溢出標(biāo)志*/TR0=1;/*啟動定時器0*/delay(20);/*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0*/}4.2.2外部中斷程序EQ\x\to(INT0)中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)計算車尾距障礙物的距離，其程序流程圖如圖4-3所示。外部中斷入口外部中斷入口關(guān)外部中斷讀取時間值計算距離結(jié)果輸出判斷是否超出預(yù)定值開啟聲光報警開外部中斷返回NY圖4-3外部中斷子程序流程Fig.4-3Flowchartofexternalinterruptsubprogram通過前面的超聲接收電路，若接收到回波信號，則芯片CX20106A的7腳會產(chǎn)生低電平至單片機(jī)的EQ\x\to(INT0)引腳，引起中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入中斷處理程序。進(jìn)入中斷后，立即關(guān)定時器T0和外部中斷0，讀取時間值，并給回波接收標(biāo)志位清零，說明成功接收回波信號。接著進(jìn)行距離的計算，首先是從定時器0里得到超聲波發(fā)射到接收的時間，再運(yùn)用公式（3-2）計算得出障礙物離車尾的距離。最后調(diào)用顯示子程序，將測出距離以十進(jìn)制BCD碼方式送至LED數(shù)碼管顯示，同時判斷是否超出設(shè)好的預(yù)定安全值，若超出安全值，則立刻調(diào)用聲光報警處理程序，控制發(fā)光二極管發(fā)光和蜂鳴器的發(fā)聲。外部中斷：voidexter()interrupt0/*外部中斷0是0號*/{timeH=TH0;/*取出定時器的值*/timeL=TL0;/*取出定時器的值*/succeed_flag=1;/*修改成功測量的標(biāo)志*/EX0=0;/*關(guān)閉外部中斷*/}voidtimer0()interrupt3{TH1=0;TL1=0;/*將定時器0中的初值清零*/}

結(jié)論5.1設(shè)計成果汽車倒車報警系統(tǒng)在實際中測量車后一定距離范圍內(nèi)的物體與車尾的距離，超聲波測距系統(tǒng)與被測物體無直接接觸，并以AT89C51單片機(jī)作為中心控制單元，這種倒車防撞報警系統(tǒng)通過顯示器可以及時顯示障礙物距車尾的距離，也能完成突然闖入危險區(qū)域內(nèi)的行人的自動探測功能，顯示的測量范圍能達(dá)到0.1~5.0m，采用四位數(shù)碼管可顯示數(shù)值，單位mm，測量精度要求為1cm，在小于設(shè)定的安全距離值時，還可以根據(jù)幾段不同的距離分別設(shè)計出幾種不同的報警信號，以警示司機(jī)幾種不同程度的緊急狀態(tài)，使司機(jī)據(jù)此做出相應(yīng)的操作，防止事故的發(fā)生。本設(shè)計能實現(xiàn)(1)集中監(jiān)控,且價格低廉；(2)采用模塊化設(shè)計,使用維護(hù)方便,易于普及；(3)利用傳感器和單片機(jī)分別實現(xiàn)檢測和智能控制,易安裝，穩(wěn)定性好；(4)利用超聲波發(fā)射與接收分開的特點(diǎn),防止了信號發(fā)射與接收不精確。5.2展望智能化的信息融合技術(shù)是當(dāng)今智能汽車的發(fā)展前景，它使得車輛能夠利用多傳感器集成技術(shù)以及融合技術(shù)，結(jié)合環(huán)境信息、交通狀況信息做出一個最優(yōu)決策，實現(xiàn)車輛自動感知前后方的障礙物，及時采取措施進(jìn)行避讓；通過對前后方信號的識別，自動停車或運(yùn)行，通過對路標(biāo)的自動識別，避免違章行為等，從而可以大大降低車輛事故的發(fā)生，同時減輕司機(jī)駕駛的負(fù)擔(dān)，盡量降低司機(jī)疲勞駕駛的可能性。當(dāng)然，智能汽車的發(fā)展還有很長的路要走，但是未來交通必然是由智能車主宰，再配合上智能交通系統(tǒng)，人們的夢想——高速安全便捷的交通運(yùn)輸將不再是夢。

參考文獻(xiàn)呂立波.汽車防撞技術(shù)及其發(fā)展.國外科技動態(tài),2002,(6):20-22YamamotoK.Developmentofalertness-level-dependentheadwaydistancewarningsystem.JSAEReview,2001,22(3):325-330孫傳錚,蔡玉良.單片微機(jī)超聲波汽車倒車測距.微型機(jī)與應(yīng)用,1996,23(4):24-26ShanYingchun,TieShaodong.MeasurementofAttenuationofUltrasonicPropagatingThroughTheThinLayerMediaWithTimeDelaySpectrumChineseJournalofMechanicalEngineering,2010,23(2):129-134奠石鎂.超聲波測距在汽車倒車防撞系統(tǒng)中的應(yīng)用.電腦知識與技術(shù),2007,(2):1083張珂,劉鋼海.提高超聲波測距精度方法的研究.現(xiàn)代電子技術(shù),2007,(15):139-140中國機(jī)械工程學(xué)會無損檢測分會.超聲波檢測.北京:機(jī)械工業(yè)出版,2000:75-79姜道連,寧延一,袁世良.用AT89C51設(shè)計超聲波測距儀[J].國外電子元器件,2000(12):秦龍.MSP430單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實例.北京:中國電力出版社2005:124-126何希才.傳感器及其應(yīng)用電路[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001:34-44PanZhongming,JianYing,WangYaoke.Ultrasonicdistancemeasurementwithlargesensingrangebytwostepcorrelationalgorithm[J].JournalofElectronicMeasurementandInstrument,2006,20(5):73-76沈進(jìn)棋.移動機(jī)器人多路超聲波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].電子技術(shù),2003,(6)徐瑋.一款基于51單片機(jī)的超聲波學(xué)習(xí)板[J].無線電,2008(7):79-82瞿貴榮.紅外解調(diào)器CX20106A原理與檢修[J].家庭電子.1997(7):33袁新娜,余紅英.超聲波傳感器在智能小車避障系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].民辦教育研究,2009(8):85-88韓贊東.超聲定位技術(shù)在汽車安全預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].測控技術(shù).2002,(8)謝光忠.溫濕度智能數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的研制[J].傳感器技術(shù),2009,19(4):29-30楊自棟.簡易超聲波測距儀的軟硬件設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2005,(4)

致謝畢業(yè)設(shè)計是對我們知識運(yùn)用能力的一次全面的考核，也是對我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練。此次設(shè)計使我對過去所學(xué)的知識有了進(jìn)一步的鞏固，而且還提高了綜合運(yùn)用所學(xué)知識來獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文和工作打下良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計時，由于我經(jīng)驗的匱乏，難免有較多考慮不周全的地方，所以此次設(shè)計能夠順利完成，首先應(yīng)該感謝我的指導(dǎo)老師***老師，感謝他對我論文的指導(dǎo)和幫助。導(dǎo)師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的治學(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)時刻影響著我。其次，感謝所有給我授過課的老師，讓我在今后的學(xué)習(xí)工作中有扎實的基礎(chǔ)知識。還要感謝在此次設(shè)計中給過我?guī)椭耐瑢W(xué)，使我的設(shè)計更加完善，為我大學(xué)四年的學(xué)業(yè)畫下了一個圓滿的句號。最后再一次誠摯地感謝所有給予我指導(dǎo)和幫助的老師和同學(xué)，感謝在百忙中抽出時間進(jìn)行論文評審的各位老師！謝謝！

附錄硬件連接電路圖：主要程序清單：#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--);for(y=110;y>0;y--);}/*延時程序*/voiddelay_20us(){uchara;for(a=0;a<100;a++);}/*20us的延時程序*//*以下為數(shù)據(jù)顯示程序*/voidDisplay(usignedcharnum){ucharcodeCODE1[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};/*數(shù)字段碼1；變量名CODE1*/ucharcodeCODE2[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};/*含有小數(shù)點(diǎn)的數(shù)碼段2；變量名CODE2*/intled0,led1,led2,led3,iled0=num%10;P0=CODE1[led0];/*P0為段碼掃描*/P2=0x1D;/*數(shù)碼管片選*/for(i=0;i<100;i++)/*延時*/led1=num/10%10;P0=CODE1[led1];/*P0為段碼掃描*/P2=0x1B;/*數(shù)碼管片選*/for(i=0;i<100;i++)led2=num/100%10;P0=CODE2[led2];/*P0為段碼掃描*/P2=0x17;/*數(shù)碼管片選*/for(i=0;i<100;i++)led3=num/1000;P0=CODE1[led3];/*P0為段掃描*/P2=0x0F;/*數(shù)碼管片選*/for(i=0;i<100;i++)}/*以下為聲音報警程序*/voidbaojin(usignedcharjuli){unsignedcharcount;sbitPZ=P2^0;intsignif(juli<150&&juli>=110)gotocase1;/*當(dāng)距離小于150cm時，發(fā)出頻率為1Hz的聲音*/if(juli<110&&juli>=70)gotocase2;/*當(dāng)距離小于110cm時，發(fā)出頻率為2Hz的聲音*/if(juli<70)&&juli>=30)gotocase3;/*當(dāng)距離小于70cm時，發(fā)出頻率為5Hz的聲音*/if(juli<30)gotocase4;/*當(dāng)距離小于30cm時，蜂鳴器連續(xù)發(fā)出聲音*/case1:voidInitTimer0(void){TMOD=0x01;/*令T1為定時器方式1*/TH1=0x3C;TL1=0xB0;/*裝入定時初值*/EA=1;/*打開總中斷*/ET1=1;/*打開T1中斷*/TR1=1;/*啟動T1計數(shù)*/}voidmain(void){InitTimer0();while(1);}voidTimer0Interrupt(void)interrupt1{TH1=0x3C;TL1=0xB0;/*計數(shù)結(jié)束后重裝定時器初值*/if(++count>=10)/*計數(shù)值為10,從開始的10Hz得到1Hz的頻率*/{count=0;/*給count恢復(fù)初值0*/PZ=~PZ;/*若已到500ms,就改變PZ電平*/}Break;}Case2:voidInitTimer0(void){TMOD=0x01;/*令T1為定時器方式1*/TH1=0x3C;TL1=0xB0;/*裝入定時初值*/EA=1;/*打開總中斷*/ET1=1;/*打開T1中斷*/TR1=1;/*啟動T1計數(shù)*/}voidmain(void){InitTimer0();while(1);}voidTimer0Interrupt(void)interrupt1{TH1=0x3C;TL1=0xB0;/*計數(shù)結(jié)束后重裝定時器初值*/if(++count>=5)/*計數(shù)值為5,從開始的10Hz得到2Hz的頻率*/{count=0;/*給count恢復(fù)初值0*/PZ=~PZ;/*若已到250ms,就改變PZ電平*/}Break;}Case3:voidInitTimer0(void){TMOD=0x01;/*令T1為定時器方式1*/TH1=0x3C;TL1=0xB0;/*裝入定時初值*/EA=1;/*打開總中斷*/ET1=1;/*打開T1中斷*/TR1=1;/*啟動T1計數(shù)*/}voidmain(void){InitTimer0();while(1);}voidTimer0Interrupt(void)interrupt1{TH1=0x3C;TL1=0xB0;/*計數(shù)結(jié)束后重裝定時器初值*/if(++count>=2)/*計數(shù)值為2,從開始的10Hz得到5Hz的頻率*/{count=0;/*給count恢復(fù)初值0*/PZ=~PZ;/*若已到100ms,就改變PZ電平*/}Break;}Case4:PZ=1;/*此時蜂鳴器連續(xù)發(fā)出聲音*/Break;}voidmain(){uintsucceed_flag;uinttime,timeH,timeL;uintdistance;P1.0=1;/*首先拉高超聲波發(fā)生器復(fù)位引腳*/EA=1;/*打開總中斷*/TMOD=0x10;/*定時器0，16位工作方式*/while(1){EA=0;/*關(guān)總中斷*/P1.0=0;/*超聲波發(fā)生器復(fù)位有效*/delay_20us();/*延時20us*/P1.0=1;/*產(chǎn)生一個20us的脈沖*/while(P3.2==0);/*等待接收到回波時的P3.2引腳變高電平*/succeed_flag=0;/*清測量成功標(biāo)志*/EA=1;/*開總中斷*/EX0=1;/*打開外部中斷0*/TH0=0;/*定時器0清零*/TL0=0;/*定時器0清零*/TF0=0;/*計數(shù)溢出標(biāo)志*/TR0=1;/*啟動定時器0*/delay(20);/*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0*/if(succeed_flag==1){time=timeH*256+timeL;distance=time*0.017;/*厘米，便于數(shù)碼管顯示*/display(distance);baojin(distance);}}}voidexter()interrupt0/*外部中斷0是0號*/{timeH=TH0;/*取出定時器的值*/timeL=TL0;/*取出定時器的值*/succeed_flag=1;/*修改成功測量的標(biāo)志*/EX0=0;/*關(guān)閉外部中斷*/}voidtimer0()interrupt3{TH1=0;TL1=0;/*將定時器0中的初值清零*/}英文原文：UltrasonicdistancesensorDesignPrinciples:Ultrasonicsensorisdevelopedfromtheuseofthecharacteristicsofultrasonicsensors.Higherfrequencyultrasoundisamechanicalacousticwaves,thetransducerexcitationvoltageofthechipoccursinthevibration,andithasahighfrequency,shortwavelength,diffractionissmall,especiallythedirectionofgood,tobetherayandtheorientationcommunicationandsoon.Ultrasoundonliquidsandsolidsthroughagreatability,especiallyinopaquesolidsinthesun,whichcanpenetratetensofmetersindepth.Ultrasonicimpuritiesorsub-interfacewillencounterasignificantreflectionreflectionintotheechoformation,hitmovingobjectscanproducetheDopplereffect.Thereforewidelyusedinindustrialultras