汽車倒車測距儀

頁汽車倒車測距儀摘要：隨著外出人數(shù)的增加，不再滿足一般交通工具的出行、購物和駕駛越來越頻繁，汽車已經(jīng)成為不可缺少的移動工具，中國的汽車銷量不僅居世界前列。并創(chuàng)造了全球紀(jì)錄。我國已經(jīng)車水馬龍，道路越來越擁擠，甚至找不到停車位也變得困難，其中最典型的就是倒車。例如，在一個特別繁忙和擁擠的購物中心倒車對司機(jī)來說是一件特別麻煩的事情。它經(jīng)常有一點(diǎn)疏忽，它將與汽車的后部障礙物，甚至與行人碰撞。所以對于汽車的倒車安全做出一些設(shè)計。本論文采用超聲波測距，測出汽車車尾障礙物與車尾距離，使得駕駛員在倒車時能夠安全的避免障礙物，方便倒車。根據(jù)超聲波傳輸過程中距離與時間的關(guān)系，設(shè)計了一種利用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理的超聲波測距儀。使用自行設(shè)計的車輛反向測距儀可以精確測量車輛后面的距離。在了解和分析國內(nèi)外單片機(jī)汽車換向測距儀相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合最新研究成果，對基于超聲波測距的汽車換向測距系統(tǒng)的研究與開發(fā)進(jìn)行了深入的研究與探討。該系統(tǒng)分為測距模塊、系統(tǒng)控制模塊和顯示警報模塊，并分別對其進(jìn)行方案分析與設(shè)計，構(gòu)建了單片機(jī)汽車倒車測距儀構(gòu)架和設(shè)計方案,在硬件電路中，詳細(xì)說明了運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的可視倒車預(yù)警系統(tǒng)的測距原理，分析了以單片機(jī)為主控單元的系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，并對該系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和誤差的分析，并給出了本系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo)。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)，超聲波，LED,收發(fā)電路ThedesignofcarparkingrangefinderAbstract:Inthisthesis,ultrasonicdistancemeasurementwasusedtomeasurethedistancebetweenthevehicle'srearobstaclesandtherearofthevehicle,whichenabledthedrivertosafelyavoidobstacleswhenreversingthevehicleandfacilitatereversingIn

this

paper,

using

the

relation

of

the

ultrasonic

transmission

distance

and

time

by

C8051F

MCU

controlling

and

data

processing

design

capacity

points

that

can

accurately

measure

the

distance

between

the

ultrasonic

range

finder,

using

the

design

of

car

parking

ranger,

can

more

accurately

measure

the

distance

between

the

obstacle

and

vehicle.

SCM

car

parking

on

the

analysis

on

the

basis

of

rangefinders

related

technologies,

combined

with

the

latest

research

results,

Based

on

Ultrasonic

Ranging

System

reversing

conducted

in-depth

study

and

research.

The

system

is

divided

into

distance

module,

alarm

system

control

module

and

display

module,

with

respect

to

their

program

analysis,

construction

of

the

single

chip

architecture

and

design

of

car

parking

ranger

program;

in

the

hardware

circuit,

described

in

detail

the

use

of

microcomputer

technology

to

achieve

Distance

visual

reversing

warning

system

implementation

principle,

analysis

based

on

single

chip

main

control

unit

of

the

system

hardware

and

software

design,

and

tested

the

system

and

error

analysis,

Given

the

stability

of

the

system

indicators.

Key

words:

C8051F

MCU

Ultrasound,

LED,

Transceiver

Circuit緒論汽車倒車測距儀能準(zhǔn)確的測量并顯示車輛后方障礙物離車輛尾部的距離,并同時用間斷的滴滴聲報警,間斷時間隨障礙物距離變短而縮短。駕駛員不僅可以直接看見被顯示的距

離,還可以用聽覺判斷車后障礙物與車尾距離的遠(yuǎn)近。一般都適用于各種車身車輛的倒車。儀器共有三個部分組成:監(jiān)控器、接線盒和探測器。監(jiān)控器由單片計算機(jī)為核心的集成電路組成,發(fā)射,并接收頻率穩(wěn)定的40kHz超聲波,根據(jù)發(fā)射信號與回波信號之間的時間差計算障礙物與車輛后部的距離。監(jiān)控器安裝在駕駛室駕駛員便于觀察的位置,面板上有3位LED數(shù)碼管顯示器,清晰悅目,小數(shù)點(diǎn)固定在第一位數(shù)后,

顯示單位精確到厘米。

接線盒包括電器盒主體，電器盒主體內(nèi)設(shè)有電器插座，所述電器插座與電器盒主體。由于本實(shí)驗(yàn)用新型中電器插座與電器盒主體之間為拆分式結(jié)構(gòu)連接，根據(jù)車型的需求，當(dāng)汽車的電氣電路或電氣連接變更時，不用重新開發(fā)電器盒模具，只需拔掉電器插座，在其空位上安裝另一個不同結(jié)構(gòu)的電器插座，快速便捷。探測器是用來探測汽車后的障礙物離車尾的距離并及時反饋給電路，保證倒車的安全性。

利用超聲波測距的技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)設(shè)計并制作出超聲波汽車倒車測距儀。該系統(tǒng)在通用的汽車倒車報警裝置的基礎(chǔ)上采用了計算機(jī)控制技術(shù)和超聲波測距技術(shù)，通過顯示障礙物與汽車車尾的距離并根據(jù)其距離的遠(yuǎn)近并實(shí)時發(fā)出報警，排除了駕駛員停車和起動車輛時前后左右探視所引起的麻煩，提高了駕駛的安全性。

目前國內(nèi)一般都用專用的集成電路去設(shè)計超聲波測距儀，但是專用的集成電路的成本非常高，并且顯示距離一般也非常困難，操作與使用也不是很便捷，而本設(shè)計研究的測距儀器成本比較低廉，性能非常優(yōu)良，市場前景非常廣闊，對提高我國汽車工業(yè)的技術(shù)水平，具有非常大的意義，在整個倒車的過程中自動檢測并計算車尾到最近障礙物的距離，并用數(shù)字顯示出來，在倒車到車輛極限距離時會發(fā)出急促的滴滴滴的警告聲，警示駕駛員注意剎車。本設(shè)計可有效的降低和避免那些駕駛停車視野不佳的大型汽車如冷藏車、集裝箱車、垃圾車、食品車、載貨車、公共汽車等倒車發(fā)生的交通事故，另外還特別可用于夜間輔助駕駛員倒車、倒車入庫以及在停車場停車，甚至還能防范盜賊扒車。

近些年來隨著科技的快速發(fā)展，單片機(jī)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用正在不斷的深入，同時帶動了傳統(tǒng)的控制檢測技術(shù)的更新。在自動控制的單片機(jī)應(yīng)用的系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個非常關(guān)鍵的部件來運(yùn)用，僅單片機(jī)方面的知識是不夠的，應(yīng)根據(jù)具體的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)實(shí)施軟硬件結(jié)合，并加以完善。第二章超聲波傳感器的介紹1.超聲波傳感器的定義超聲波傳感器是將信號以超聲波的形式轉(zhuǎn)化成其他能量（通常是電信號）的傳感器。是由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，同時也可以接收超聲波。2.超聲波傳感器的特點(diǎn)（1）頻率長，波長短，繞射現(xiàn)象小，方向性好、能夠成為射線而定向性傳播（2）對固體、液體的穿透本領(lǐng)很大3.超聲效應(yīng)當(dāng)超聲波在一些介質(zhì)中傳播時，由于超聲波與介質(zhì)兩兩之間起的一些相互作用，使介質(zhì)發(fā)生了一些物理的變化或化學(xué)的變化，從而產(chǎn)生了一系列熱學(xué)的、力學(xué)的、電磁的和化學(xué)的超聲效應(yīng)，包括以下4種效應(yīng)：

1.機(jī)械效應(yīng)。超聲波的機(jī)械作用可促成凝膠的液化、液體的乳化和固體的散化。當(dāng)超聲波在流體介質(zhì)中形成駐波時

,懸浮在流體中的一些細(xì)小顆粒因受機(jī)械力的作用而聚集在波節(jié)處，在空間形成了具有周期性的堆積。超聲波在磁致伸縮材料和壓電材料中傳導(dǎo)時，由于超聲波的機(jī)械作用而引發(fā)的感生電磁化和感生電極化（見電介質(zhì)物理學(xué)和磁致伸縮）。

2.空化作用。超聲波在液體中傳播時可產(chǎn)生大量的小氣泡

。一方面原因是液體內(nèi)的一部分地方出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負(fù)壓，壓強(qiáng)的變小使原來在液體中的氣體過度飽和，而從液體中溢出，形成小氣泡。另一方面原因是非常強(qiáng)大的拉應(yīng)力把液體“拉開”形成了一個空間，稱為空化?？臻g內(nèi)為液體蒸汽或溶于液體的另外一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質(zhì)的振動而不斷活動、長大或突然破掉消失。破掉消失時周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時產(chǎn)生超聲波。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可產(chǎn)生電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進(jìn)行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。

3.熱效應(yīng)。由于超聲波頻率比較高，能量非常大，所以被介質(zhì)吸收時能產(chǎn)生非常明顯的熱效應(yīng)。

4.化學(xué)效應(yīng)。超聲波的作用可促使一些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和加速某些化學(xué)反應(yīng)。例如純凈的蒸餾水經(jīng)超聲處理后會產(chǎn)生過氧化氫；溶有氮?dú)獾乃?jīng)超聲處理后會產(chǎn)生亞硝酸；染顏色的水溶液經(jīng)超聲處理后會變色或退色。這些現(xiàn)象的發(fā)生總會有空化作用的伴隨。超聲波還可加速許多化學(xué)物質(zhì)的水解、分解和聚合過程。超聲波對電化學(xué)和光化學(xué)過程也有比較顯著的影響。各種氨基酸和其他有機(jī)物質(zhì)的水溶液經(jīng)超聲處理后，因?yàn)樘卣魑展庾V帶的消失所以出現(xiàn)均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化

。4.超聲波傳感器的應(yīng)用（1）超聲波傳感器可以對集裝箱的內(nèi)部進(jìn)行探測?？梢詫⒊暡▊鞲衅靼惭b在塑料熔體罐和塑料粒料室頂部，向集裝箱里面發(fā)射出聲波時，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析集裝箱的狀態(tài)，如滿、空或半滿等。（2）超聲波傳感器可用于檢測大多數(shù)透明的物體、液體、任何表面粗糙的和不規(guī)則的物體。但是不能用在大多數(shù)室外、溫度高的環(huán)境或壓力高的罐體里。（3）超聲波傳感器可用于食品加工廠里，實(shí)現(xiàn)檢測塑料包裝的密封性能。（4）超聲波傳感器可以用于探索檢測不明物體、液體和一些材料，控制張力以及測量距離。汽車倒車測距就基礎(chǔ)于這一應(yīng)用。單片機(jī)的介紹1.單片機(jī)的定義單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模的集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能好包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。2.單片機(jī)的特點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化。單片機(jī)可靠性高，可以正常工作非常久，幾年、幾十年甚至是幾百年。對數(shù)據(jù)，對應(yīng)用程序處理能力強(qiáng)并且處理速度非?？?。電力需求不高，能量消耗不高，很小巧便于攜帶。對環(huán)境沒有什么需求，什么環(huán)境都可以適應(yīng)。3.單片機(jī)的應(yīng)用由于具有重量輕、體積小、功耗低、價格低、控制能力強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn)，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事和家用電器等各個領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，對各個行業(yè)的技術(shù)改進(jìn)和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起著重要的發(fā)展作用。（1）單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用廣泛地應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、交通運(yùn)輸工具、計算等各種儀表中，促使儀器儀表實(shí)現(xiàn)智能化，提高它們的測量精準(zhǔn)度，加強(qiáng)其功能，簡化儀器儀表的結(jié)構(gòu)，使其更加方便于使用、維護(hù)和改進(jìn)。例如，電度表校驗(yàn)儀，電容測量儀，電阻測量儀，電感測量儀，船舶航行狀態(tài)記錄儀，煙葉水分測試儀，智能超聲波測厚儀等。單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指自動化技術(shù)、微電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)結(jié)合于一體的，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。例如，微機(jī)控制的車床、銑床、磨床、鉆床等。單片微型機(jī)的出現(xiàn)使機(jī)電一體化得到了一定的作用提升，它作為機(jī)電產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了機(jī)器的功能，提高了機(jī)器的自動化、智能化程度。單片機(jī)在實(shí)時控制中的應(yīng)用單片機(jī)也廣泛應(yīng)用于各種實(shí)時控制系統(tǒng)中，例如在工業(yè)上對各種窯爐的溫度、酸度、化學(xué)成分進(jìn)行測量和控制。將測量技術(shù)、自動控制技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，充分展現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理和實(shí)時控制功能，使系統(tǒng)工作在一個最佳的狀態(tài)，大大提升了系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在航空航天、通信、遙控、遙測等各種實(shí)時控制系統(tǒng)中都可以用單片機(jī)作為控制器。單片機(jī)在分布式多機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用分布式多機(jī)系統(tǒng)有功能強(qiáng)大、可靠性高的特點(diǎn)。在較為復(fù)雜的系統(tǒng)中，都一般采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)中有多臺功能各不相同的計算機(jī)，各自完成各自指定的任務(wù)，但是它們又通過通信相互聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)并完成指定的任務(wù)。單片機(jī)在這種系統(tǒng)中，往往是作為單個終端機(jī)，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上，對現(xiàn)場信息進(jìn)行實(shí)時的測量和控制。單片機(jī)在家用電器等消費(fèi)類領(lǐng)域中的應(yīng)用在這種消費(fèi)類領(lǐng)域的產(chǎn)品的特點(diǎn)是生產(chǎn)量比較大市場，覆蓋面積比較廣，市場的前景比較有發(fā)展前途。單片機(jī)應(yīng)用到消費(fèi)類產(chǎn)品中，能非?？焖俸头浅４蟮奶岣咚鼈兊男詢r比，所以非常受到用戶的喜愛，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。目前家用電器普遍上都是單片機(jī)控制的一些電腦電子產(chǎn)品，例如，空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、微波爐、彩色電視、家庭報警器、移動電話等。AT86C51單片機(jī)的介紹（1）系統(tǒng)概述AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可部分去除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度不容易丟失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51

指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在一個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種非常有工作效率的微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價格便宜的方案。AT89C51的特點(diǎn)與MCS-51

兼容

4K字節(jié)可編程閃爍存儲器

壽命：1000寫/擦循環(huán)

數(shù)據(jù)保留時間：10年

全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz

三級程序存儲器鎖定

128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線

兩個16位定時器/計數(shù)器

10.5個中斷源11.可編程串行通道AT89C51的優(yōu)越性內(nèi)部程序存儲器ROM：4K的flash程序存儲器；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM：256B（128B的RAM+21B的SFR）；寄存器區(qū)：4個寄存器區(qū)，每個區(qū)有R0-R7八個工作寄存器；8位并行輸入輸出端口：P0、P1、P2和P3；定時/計數(shù)器：2個16位的定時/計數(shù)器

T0、T1；串型口：全雙工串行端口（RXD：接收端、TXD發(fā)送端）；中斷系統(tǒng)：設(shè)有5個中斷源（T0、T1、Int0、Int1、ES）；系統(tǒng)擴(kuò)展能力：可外接64K的

ROM

和64K的

RAM；堆棧：設(shè)在RAM單元、位置可以浮動（通過指針SP來確定堆棧在RAM中的位置）系統(tǒng)復(fù)位時SP=07H；布爾處理機(jī)：配合布爾運(yùn)算的指令進(jìn)行各種邏輯運(yùn)算；指令系統(tǒng)：111條指令。按功能可分為數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移和布爾操作5大類。AT89C51的引腳圖AT89C51單片機(jī)引腳和封裝定義引腳名稱F226,F230,48F221,F231,32類型說明VDD11,318數(shù)字電源GND5,6,8,139地XTAL1156模擬輸入為晶體或陶瓷諧振器的內(nèi)部振蕩電路XTAL2147模擬輸出為晶體或陶瓷諧振器的激勵驅(qū)動器P0.0/TX3928數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位0P0.1/RX3827數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位1P0.2/INTO3726數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位2P0.3/INTI3625數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位3P0.4/TO3524數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位4P0.5/T13423數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位5P0.6/T23322數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位6P0.73221數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位7P2.02116數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位0P2.12215數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位1P2.22314數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位2P2.32413數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位3P2.42511數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位4P2.52612數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位5P2.627數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位6P2.728數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位7第四章汽車倒車測距儀的硬件設(shè)計1.設(shè)計思路本系統(tǒng)的設(shè)計思路是以AT89C51單片機(jī)為技術(shù)核心，來設(shè)計一種價格便宜、測距密度準(zhǔn)確、小巧數(shù)字顯示的超聲波測距儀。超聲波測距可測出返回波和發(fā)射脈沖之間的時間間隔，利用公式S=Ct/2就可以準(zhǔn)確的計算出兩者之間的距離，然后在LED屏幕上顯現(xiàn)出來。當(dāng)然還可以設(shè)置許多個按鍵，方便用來控制電路的工作狀態(tài)。測距儀最大可測距離受到一定的影響，有四個因素:超聲波的幅度，反射面的質(zhì)地，反射面和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器的最小可測距離取決于對聲波脈沖的直接接收能力。根據(jù)設(shè)計的要求和綜合各方面因素，采用AT89C51單片機(jī)作為主控制器，用動態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號可以用單片機(jī)的定時器和計數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。2.設(shè)計難點(diǎn)與重點(diǎn)本次設(shè)計的任務(wù)是超聲波測距儀的設(shè)計，可以應(yīng)用于對汽車倒車位置的觀察，也可用于如水的深位、井的深度、管道的長度的測量等場合。測量的范圍在0.10-4.00m，測量的精準(zhǔn)度1cm，在測量時不要與被測物體直接接觸，才能夠清晰穩(wěn)定地顯示測量結(jié)果，能夠手動自己設(shè)定報警的節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)組成的設(shè)計：各部分硬件的選取很有講究，要十分合理。設(shè)計的難點(diǎn)是：（1）．超聲波信號的接收、發(fā)射的設(shè)計（2）．顯示電路設(shè)計（3）．流程圖及程序的設(shè)計3.硬件設(shè)計的基本與基本原理圖（1）超神波發(fā)生器因?yàn)槌暡ǖ闹赶蛐苑浅?qiáng)，能量的消耗非常緩慢，在介質(zhì)中傳播得比較遠(yuǎn)，所以超聲波經(jīng)常使用在測量距離的一些儀器上，例如測距儀和位測量儀等。利用超聲波在檢測過程中的速度比較快、方便、計算比較簡單、容易做到實(shí)時的控制，并且在測量的精準(zhǔn)度上能達(dá)到在工業(yè)上的要求，因此在移動機(jī)器人研發(fā)制作上也得到了廣泛的運(yùn)用。為了讓汽車能夠自動的避開障礙物行走，就必須安裝測距系統(tǒng)，以使其能夠及時的獲取距障礙物信息（距離和方向）。本設(shè)計所介紹的超聲波測距系統(tǒng)，就是為了讓汽車知道車尾后方的環(huán)境而提供的一個運(yùn)動距離信息。為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計并制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w來說，超聲波發(fā)生器可以分成兩大類：一類是用電氣的方式來產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械的方式來產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械方式包括加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波都有各自的特點(diǎn)，因此各個發(fā)生器的用途也各不相同。目前大多數(shù)用的是壓電式超聲波發(fā)生器。（2）壓電式超聲波發(fā)生器壓電式超聲波發(fā)生器是利用壓電晶體的諧振來實(shí)現(xiàn)并完成工作的。，它是由兩個壓電晶片和一個共振板來構(gòu)成的。當(dāng)它在兩極上外加脈沖信號時，當(dāng)頻率與壓電晶片固有的振蕩頻率相同時，壓電晶片就會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。相反，當(dāng)兩電極間沒有外加電壓時，共振板接收到超聲波時，就會壓迫壓電晶片使其發(fā)生震動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就是一個超聲波接收器了。超聲波發(fā)生器的基本原理超聲波發(fā)射器向某一個方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射超聲波的時候并同時開始計時，超聲波在空氣中傳播時，如果碰到障礙物就會立即的反射回來，當(dāng)超聲波接收器接收到反射回來的超聲波時就會立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，通過計時器記錄的時間t，我們就可以計算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的距離(s)，即：s=340*t/2。這就是通用的時間差測距法。超聲波在空氣中的傳播速度與聲速大致差不多，都約為340m/s.從信號放射到接收碰到障礙物所反射出的超聲波時，有幾毫秒到幾十毫秒的時間間隔，可以根據(jù)這個時間間隔來計算出障礙物到超聲波信號發(fā)射體的距離報警指示超聲波接收電路超聲波報警指示超聲波接收電路超聲波嘟聲聲響電路嘟聲聲響電路 電路原理圖電路如圖4.2所示。圖為汽車倒車測距儀的電原理圖，其中3位數(shù)碼管用來顯示所測距離，由P1口輸出8段段碼，P2.0-P2.2輸出3位位碼。P2.6用于控制倒車指示燈VD1，倒車指示燈VD1亮。其它外圍電路分析如下。89c5189c51發(fā)射電路4011的兩個“與非”門E,F組成的多諧振蕩器，調(diào)節(jié)RP1就可以調(diào)節(jié)諧振頻率。P2.4口是控制多諧振蕩器的振蕩的。當(dāng)P2.4輸出高電平時，電路振蕩，就會發(fā)射出40KHZ超聲波；當(dāng)P2.4輸出低電平時，電路停止振蕩就會停止發(fā)射超聲波。下圖為超聲波發(fā)射電路原理圖音響電路另外兩個“與非”門G,H組成多諧振蕩器，諧振頻率約為800HZ。P2.5控制多諧振蕩器振蕩，當(dāng)高電平時就會發(fā)出嘟聲，當(dāng)?shù)碗娖綍r就會沒有聲音。CPU可根據(jù)距離的遠(yuǎn)近來控制P2.5輸出方波的頻率，即控制嘟聲的間隔時間。LM386是集成功率放大器，作為功率放大器件，驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)聲。下圖為嘟聲音響電路：接收電路它接收遇到障礙物時反射回來的超聲波。其中，將LM324的3個運(yùn)算放大器A,B,C組成3級回波信號放大電路。其中L1,C9組成選擇頻率電路，過濾除去40KHZ以外的干擾信號。D2、C12組成信號整流濾波電路，將接收到的反射回來的40HZ超聲波交流信號轉(zhuǎn)化為直流電壓信號。LM324的第四個運(yùn)放D作為電壓比較器，將信號直流電壓與自己設(shè)定的基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)信號電壓大于基準(zhǔn)電壓時，比較器就會輸出正脈沖，V5就會導(dǎo)通，P0.0接收負(fù)脈沖信號，CPU中斷，記錄發(fā)射信號與接收信號之間的時間間隔，并換算為距離。第五章超聲波汽車倒車測距儀的軟件設(shè)計1.程序編制與流程圖開機(jī)后先顯示“”亮燈并發(fā)聲約0.5s，表示開始工作。T0用于記錄發(fā)射至接收的時間間隔t(單位為ms)。初始化后，程序控制發(fā)射40KHZ的超聲波信號，發(fā)射開始立即啟動定時器T0開始計時。發(fā)射時間為1ms。CPU接收回波信號后，立即產(chǎn)生INT0中斷同時T0立即停止計數(shù)。定時器T0專門用于記錄CPU發(fā)射脈沖信號前沿至回波脈沖信號前沿之間的距離t,由此時間可換算出障礙物的距離，并決定嘟聲間隙?？稍O(shè)定T1的定時值，用來控制嘟聲間隙時間和閃爍顯示時間?？紤]到汽車倒車測距精度不高，為了使計算簡化，取空氣中聲速為340m/s,或34cm/ms,則障礙物距離為d=(t*34cm/ms)/2=t*17cm/ms.調(diào)信號處理子程序NY有回波否？、？顯示，等待回波中斷開始初始化發(fā)射。T0開始計時，延時1ms,停止發(fā)射流程圖：調(diào)信號處理子程序NY有回波否？、？顯示，等待回波中斷開始初始化發(fā)射。T0開始計時，延時1ms,停止發(fā)射2.主程序的編制#include(at89c51000.inc);ORG000HLJMPMAIN;轉(zhuǎn)主程序ORG0003HLJMPINTO；轉(zhuǎn)外部中斷0ORG001BHLJMPIT1；轉(zhuǎn)定時器1中斷;;主程序OGR1000HMAIN:MOVSP,#60H；堆棧指針MOVP1,#00H；停顯示CLRP2.4；不發(fā)射超聲波SETBP2.6；指示亮燈SETBP2.5；發(fā)嘟聲MOV40H,#02H；顯示符號“”進(jìn)顯示單元MOV41H,#02HMOV42H,#02HMOV32H,#160；置顯示循環(huán)數(shù)LCALLDIR；調(diào)用顯示子程序MOVIP,00000001B；置INTO為高優(yōu)先級中斷MOVXBR2,#40H；配置弱上拉，交叉開關(guān)允許MOVXBR1,#04H；INTO連到P0.0MOVOSCICN,#06H；選用內(nèi)部晶振8MHZMOVWDTCN,#0DEH；禁止看門狗MOVWDTCN,#0ADHMOVTM0D,#00010001B；置T0,T1定時器方式1MOVTH1,#0B1H；置T1計時常數(shù)為30ms,用于控制嘟聲方波脈寬MOVTL1,#0D2HSETBTR1；啟動T1MOVIE,#10001001B;T1,INT0開中斷MOV22H,#01H;11H-13H標(biāo)志位置初值MOV44H,#0FFH；置嘟聲方波脈寬初值255*30ms=7.65sMOV45H,#04H；置閃爍間隙時間4*30ms=120msMOVR2,#04H；置信號計數(shù)器初值MOVR3,#04H；置連續(xù)無回波計數(shù)器初值TLOOP:MOVTHO,#00H；T0清0MOVTLO,#00HSETBP2.4；開始發(fā)射40KHZ超聲波SETBTRO；發(fā)射后，立即啟動T0開始計時LCALL,DELAY；延時1msCLRP2.4；停止發(fā)射超聲波MOV32H,#20；置顯示循環(huán)數(shù)LCALLDIR；調(diào)顯示距離子程序，顯示20*3msLCALLWORK；調(diào)信號處理子程序SJMPTLOOP；返回循環(huán)INT0中斷3.中斷程序編制與流程圖INT0中斷外部中斷服務(wù)程序的編制；T0停止取計數(shù)值置有回波標(biāo)志INTO:CLRTRO；TO停止計數(shù)T0停止取計數(shù)值置有回波標(biāo)志SETB01H；置有回波標(biāo)志MOVA,22H中斷返回中斷返回RLAMOV22H,ARETI;4.距離顯示和延時子程序顯示距離子程序DIR:SETBP2.2；百位停顯示MOVP1,40H；輸出個位段碼CLRP2.0；個位顯示LCALLDELAY；延時1msDIR1:SETBP2.0；個位停顯示MOVP1,41H；輸出十位段碼CLRP2.1；十位顯示LCALLDELAY；延時1msDIR2:SETBP2.1；十位停顯示MOVP1,42H；輸出百位段碼CLRP2.2；百位顯示LCALLDELAY；延時1msDJNZ32H,DIR；循環(huán)顯示未結(jié)束則繼續(xù)ORLP2,#00000111B；到循環(huán)顯示次數(shù)則停顯示RET;;延時子程序DELAY:MOV30H,#10DY1:MOV31H,#31DY2:DJNZ31H,DY2DJNZ30H,DY1RET5.信號處理程序WORK:JBC01H,WORK1；有回波信號則轉(zhuǎn)存DJNZR3,GORET；無回波信號則判別“連續(xù)無回波信號”次數(shù)MOVR3,#04H；“連續(xù)無回波信號”4次則重置初值LCALLFLASN；調(diào)用閃爍顯示子程序GORET:RETWORK1:MOVR3,#04H；有回波則連續(xù)無回波計數(shù)器R3重置初值DJNZR2,WORK2；不是第4個信號。轉(zhuǎn)存第1，2和3信號MOVR2,#04H；是第4個信號，信號計數(shù)器恢復(fù)初值MOV56H,TLO；存第4個信號MOV57H,THOMOV22H,#01H；標(biāo)志位恢復(fù)初值LCALLTONE；調(diào)用計算嘟聲方波脈寬及輸出嘟聲子程序WORK2:JB11H,WORK21；1#信號標(biāo)志，轉(zhuǎn)存第1個信號JB12H,WORK22；2#信號標(biāo)志，轉(zhuǎn)存第2個信號JB13H,WORK23；3#信號標(biāo)志，轉(zhuǎn)存第3個信號