智能倒車系統(tǒng)

目錄摘要…………………ⅠABSTRACT………………………...Ⅰ1系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)……………11.1測距系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)………..21.2控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)………..31.3報(bào)警顯示方案設(shè)計(jì)………..31.4系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)………..32系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)………………………42.1測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………...4超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)……………...4超聲波傳感器的布點(diǎn)方案設(shè)計(jì)……………5超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)…………………5超波接收電路設(shè)計(jì)……………….6測溫電路的設(shè)計(jì)…………72.2顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì)……………………82.2.1顯示電路的設(shè)計(jì)…………………2.2.2報(bào)警電路設(shè)計(jì)……………………2.2.3攝像頭的選取……………………2.3控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)………….11AT89S52單片機(jī)…………………單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)……………..11單片機(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)……………..14電源電路設(shè)計(jì)……………………..142.4換向選通電路設(shè)計(jì)……….153.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………………..163.1軟件總體流程設(shè)計(jì)……….163.2系統(tǒng)程序的構(gòu)建………….173.3智能倒車的意義………….17結(jié)束語………………..18致謝…………………..19參考文獻(xiàn)……………..19摘要隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的高速開展，尤其是近幾年來．我國開始進(jìn)入私家車時(shí)代，汽車的數(shù)量逐年增加，造成公路、街道、停車場、車庫等越來越擁擠。汽車駕駛員越來越擔(dān)憂車的平安了。其中倒車就是一個(gè)典型。本文設(shè)計(jì)的汽車智能倒車系統(tǒng)主要是針對(duì)汽車倒車時(shí)單一的倒車影像或者倒車報(bào)警系統(tǒng)無法清晰地反響倒車時(shí)車輛四周的情況而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)運(yùn)用微計(jì)算機(jī)技術(shù)與超聲波的測距技術(shù)、傳感器技術(shù)、視頻編碼及解碼、數(shù)字圖像處理、視頻顯示等的交叉融合，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過蜂鳴器對(duì)倒車距離進(jìn)行報(bào)警，并利用液晶顯示障礙物與汽車的距離以及倒車時(shí)車輛前方的情況。本文對(duì)實(shí)現(xiàn)以上功能的各種軟硬件的設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹，對(duì)攝像頭，蜂鳴器，單片機(jī)進(jìn)行選型，并對(duì)各種功能的電路的設(shè)計(jì)思路作了解答。關(guān)鍵詞：超聲波測距，攝像頭，數(shù)字顯示，蜂鳴器，AT89S52單片機(jī)AbstractWiththerapiddevelopmentofChina'sautomobileindustry,especiallyinrecentyears,Chinaenteredtheeraofprivatecars,thenumberofvehiclesincreaseseveryyear,resultinginroads,streets,parkinglots,garagesandsomoreandmorecrowded.Cardriversincreasinglyconcernedaboutthesafetyofthecar.Parkingisatypicalone.Thissmartdesignofthecarmainlyforcarreversingsystemwithasinglereversingimageorjustareversingalarmsystemcannotclearlyresponsetothesituationaroundthevehiclewhilereversing.Thissystemusestechnologiessuchasmicro-computertechnologyandultrasonicrangingtechnology,sensortechnology,videoencodinganddecoding,digitalimageprocessing,videodisplay,cross-fusion,tooptimizethedesign,thoughalarmbuzzertoalarmthedistancethecarhadreversed,andusingliquidcrystaltodisplaythedistancebetweenthecarandtheobstaclesandthecircumstancesaroundthecar.InthispaperIhavedescribedthedesignofthehardwaresandsoftwaresusedtoachievetheabovefunctionsindetial.Ontheotherhand,Ihaveselectedthetypeofcamara,buzzerandSCM,andtheideaofvariousfunctionsofthecircuitedesignareanswered,too.Keywords:Ultrasonicranging,camera,digitaldisplay,buzzer,AT89S52Ⅰ1.系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)1.1測距系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)目前汽車智能倒車系統(tǒng)測距技術(shù)主要有激光，紅外線，超聲波等一些測距技術(shù)，雖然他們都有各自不同的工作方式和原理，但是都能有效地探測障礙物和本車的距離，并根據(jù)艱巨的危險(xiǎn)程度作出相應(yīng)的反響。下面針對(duì)以上三種不同的測距方案的特點(diǎn)進(jìn)行介紹、比擬和選擇。方案一：激光測距激光測距是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測定(又稱激光測距)的儀器。激光測距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測者到目標(biāo)的距離。激光測距儀一般采用兩種方式來測量距離：脈沖法和相位法。脈沖法測距的過程是這樣的：測距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測量物體的反射后又被測距儀接收，測距儀同時(shí)記錄激光往返的時(shí)間。光速和往返時(shí)間的乘積的一半，就是測距儀和被測量物體之間的距離。脈沖法測量距離的精度是一般是在+/-1米左右。另外，此類測距儀的測量盲區(qū)一般是15米左右。激光測距操作簡單，速度快而準(zhǔn)確，本錢低，穩(wěn)定性也比擬高。但由于激光測距儀工作在高速運(yùn)動(dòng)的汽車中，所以對(duì)其穩(wěn)定性和可靠性有一定的要求，同時(shí)激光測距受天氣狀態(tài)、汽車震動(dòng)及反射鏡面磨損度、污染等因素影響較大，測距精度難以保證。所以在汽車防撞領(lǐng)域激光測距方式?jīng)]有得到開展。方案二：紅外線測距紅外線測距用調(diào)制的紅外光進(jìn)行精密測距的儀器，測程一般為1-5公里。利用的是紅外線傳播時(shí)的不擴(kuò)散原理，因?yàn)榧t外線在穿越其它物質(zhì)時(shí)折射率很小，所以長距離的測距儀都會(huì)考慮紅外線。而紅外線的傳播是需要時(shí)間的，當(dāng)紅外線從測距儀發(fā)出碰到反射物被反射回來被測距儀接受到，再根據(jù)紅外線從發(fā)出到被接受到的時(shí)間及紅外線的傳播速度就可以算出距離。紅外測距的優(yōu)點(diǎn)是廉價(jià)，易制，平安，缺點(diǎn)是精度低，距離近，方向性差。紅外線測距在技術(shù)上難度不大，本錢較低，但在惡劣天氣和長距離探測方面仍然不能滿足倒車要求。然而由于紅外線波長短，肉眼不可見，且具有顯著的熱效應(yīng)和較強(qiáng)的穿透云霧能力，以及較強(qiáng)的隱蔽性，在夜間依然能夠正常工作，故改測距方法廣泛應(yīng)用于軍車上。方案三：超聲波測距由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。(1)超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2。這就是所謂的時(shí)間差測距法。超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為，測量聲波在發(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，超聲波測距原理與雷達(dá)原理是一樣的。測距的公式表示為：L=C×T式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時(shí)間差(T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離較遠(yuǎn)，并且利用超聲波檢測往往比擬簡單、迅速、計(jì)算簡單、易于實(shí)時(shí)控制，同時(shí)超聲波測距的精度也能夠滿足工業(yè)實(shí)用要求，因此超聲波常用于距離測量。由上述可知，超聲波測量能到達(dá)系統(tǒng)中所要求的測量精度，一般應(yīng)用于汽車倒車系統(tǒng)上。從以上三種測距方案介紹可知各種測距系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：超聲波技術(shù)主要用于短距離探測，本錢低，制作安裝簡便，適應(yīng)惡劣環(huán)境；紅外線技術(shù)一般用于夜間環(huán)境，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性差；激光技術(shù)受天氣影響較為嚴(yán)重。表1三種測距系統(tǒng)性能比照超聲波紅外線激光最大探測距離1010m可達(dá)150m反響時(shí)間較快，約15ms慢，1000ms較快，約為10ms探頭磨損，污染幾乎沒有影響影響不大很大本錢比擬探頭約20元一只約80元約500元環(huán)境適應(yīng)性好，可在惡劣環(huán)境中差，但在能見度低是比其他光學(xué)系統(tǒng)好差，受惡劣環(huán)境影響大綜合考慮以上各種因素，決定采用超聲波測距作為本設(shè)計(jì)的測距方案。(2)1.2控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在控制系統(tǒng)選擇上，由于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉及到數(shù)據(jù)處理，控制實(shí)時(shí)性等問題，選用基于微控制系統(tǒng)，電路的實(shí)現(xiàn)不僅簡單而且本錢低、功耗低、能大大縮減整個(gè)系統(tǒng)的體積。本系統(tǒng)要求控制器有很強(qiáng)的抗干擾能力，而且要求微控制器內(nèi)部有看門后定時(shí)器，以便在程序走飛時(shí)能自動(dòng)復(fù)位；執(zhí)行指令速度要快，以便能高速處理采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。綜合考慮各種因素，選擇采用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)的控制系統(tǒng)。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。1.3報(bào)警顯示方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中所要顯示的內(nèi)容主要包括倒車影像和倒車距離〔車輛與障礙物間的距離〕，將通過攝像頭獲得的倒車影像和通過超聲波測距裝置獲得的倒車距離集成顯示在顯示器上。顯示器是屬于電腦的I/O設(shè)備，即輸入輸出設(shè)備。它可以分為CRT、LCD等多種。它是一種將一定的電子文件通過特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具。綜合課題的實(shí)際要求、本錢以及考慮單片機(jī)的接口資源，本設(shè)計(jì)采用LCD液晶顯示器。報(bào)警方面，在倒車時(shí)車輛與障礙物間的間隙小于設(shè)置的極限值時(shí)，ECU通過AT89S52給安裝在車內(nèi)的蜂鳴器一個(gè)信號(hào)，使蜂鳴器開始工作報(bào)警，同時(shí)將障礙物所在方向與倒車距離一同顯示在LCD顯示器上。1.4系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為控制器，超聲波發(fā)射電路與接收電路、顯示電路以及報(bào)警電路組成。單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心局部，協(xié)調(diào)各局部的工作。單片機(jī)在超聲波信號(hào)開始發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波信號(hào)在空氣中傳播遇到障礙時(shí)返回，反射回來的信號(hào)經(jīng)處理后傳給單片機(jī)的INT1中斷，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，通過計(jì)數(shù)器得到的脈沖數(shù)可得到超聲波往返所需的時(shí)間，從而到達(dá)測距的目的。在倒檔位置設(shè)置傳感器，當(dāng)處于倒檔時(shí)，傳感器給AT89S52信號(hào)，單片機(jī)開始工作，把由攝像頭采集的障礙物圖像和(3)由超聲波測距裝置測得的障礙物的距離值通過顯示終端顯示障礙物的準(zhǔn)確信息。將倒車時(shí)車輛前方的情況盡可能多的顯示在液晶顯示屏上，讓駕駛員能更好地把握倒車環(huán)境，系統(tǒng)因此能以更加直觀的方式指導(dǎo)駕駛員平安快捷地完成倒車動(dòng)作。系統(tǒng)整體框圖如下列圖所示。障礙物障礙物超聲波傳感器超聲波發(fā)射模塊倒車信號(hào)攝像頭超聲波接收模塊CPU蜂鳴器顯示模塊圖1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1.1超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)人們能聽到聲音是由于物體振動(dòng)產(chǎn)生的，它的頻率在20HZ-20KHZ范圍內(nèi)，超過20KHZ稱為超聲波，低于20HZ的稱為次聲波。常用的超聲波頻率為幾十KHZ-幾十MHZ。超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩〔橫波〕及縱和振蕩〔縱波〕。在工業(yè)中應(yīng)用主要采用縱向振蕩。超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。另外，它也有折射和反射現(xiàn)象，并且在傳播過程中有衰減。在空氣中傳播超聲波，其頻率較低，，一般為幾十KHZ，而在固體、液體中那么頻率可用得較高。在空氣中衰減較快，而在液體及固體中傳播，衰減較小，傳播較遠(yuǎn)。利用超聲波的特性，可做成各種超聲傳感器，配上不同的電路，制成各種超聲測量儀器及裝置，并在通迅，醫(yī)療家電等各方面得到廣泛應(yīng)用。超聲波傳感器主要材料有壓電晶體〔電致伸縮〕及鎳鐵鋁合金〔磁致伸縮〕兩類。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛〔PZT〕等。壓電晶體組成的超聲波傳感器是一種可逆?zhèn)鞲衅?，它可以將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械振蕩而產(chǎn)生超聲波，同時(shí)它接收到超聲波時(shí)，也能轉(zhuǎn)變成電能，所以它可以分成發(fā)送器或接收器。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。這里僅介紹小型超聲波傳(4)感器，發(fā)送與接收略有差異，它適用于在空氣中傳播，工作頻率一般為23-25KHZ及40-45KHZ。這類傳感器適用于測距、遙控、防盜等用途。圖2超聲波傳感器該種有T/R-40-60，T/R-40-12等〔其中T表示發(fā)送，R表示接收，40表示頻率為40KHZ，16及12表示其外徑尺寸，以毫米計(jì)〕。另有一種密封式超聲波傳感器〔MA40EI型〕。它的特點(diǎn)是具有防水作用〔但不能放入水中〕，可以作料位及接近開關(guān)用，它的性能較好。超聲波應(yīng)用有三種根本類型，透射型用于遙控器，防盜報(bào)警器、自動(dòng)門、接近開關(guān)等；別離式反射型用于測距、液位或料位；反射型用于材料探傷、測厚等。超聲波傳感器由發(fā)送傳感器(或稱波發(fā)送器)、接收傳感器(或稱波接收器)、控制局部與電源局部組成。發(fā)送器傳感器由發(fā)送器與使用直徑為15mm左右的陶瓷振子換能器組成，換能器作用是將陶瓷振子的電振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成超能量并向空中輻射；而接收傳感器由陶瓷振子換能器與放大電路組成，換能器接收波產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，將其變換成電能量，作為傳感器接收器的輸出，從而對(duì)發(fā)送的超進(jìn)行檢測.而實(shí)際使用中，用發(fā)送傳感器的陶瓷振子的也可以用做接收器傳感器社的陶瓷振子?？刂凭植恐饕獙?duì)發(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計(jì)數(shù)及探測距離等進(jìn)行控制。超聲波傳感器電源(或稱信號(hào)源)可用DC12V±10%或24V±10%。2.1.2超聲波傳感器的布點(diǎn)方案設(shè)計(jì)由于單傳感器擴(kuò)散角小，導(dǎo)致傳感器對(duì)空間信息檢測的盲區(qū)較大，同時(shí)傳感器工作周期較長，造成系統(tǒng)時(shí)域盲區(qū)大，實(shí)時(shí)性差，另外倒車時(shí)不僅要考慮車輛前方的障礙物，也要考慮車尾左右的障礙物情況，因此傳感器的數(shù)量選擇要保證在獲取環(huán)境信息的同時(shí)到達(dá)信息的最小化，選定數(shù)量的情況下，盡量保持時(shí)間適用度參數(shù)到達(dá)最大值。一般要求裝4-6個(gè)比擬適宜，考慮到本錢的問題，本設(shè)計(jì)布置4個(gè)傳感器，其中在車輛兩側(cè)中后部各安裝一個(gè)，在車尾左右各安裝一個(gè)，4個(gè)距離值由單片機(jī)進(jìn)行處理運(yùn)算。2.1.3超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40～135℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度>2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。高特性，低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的開展方向。(5)本設(shè)計(jì)采用UCM40T壓電陶瓷傳感器，他的工作電壓是40KHz的脈沖信號(hào)。電路的輸出端接單片機(jī)擴(kuò)展端口PB0，單片機(jī)執(zhí)行輸入的程序后，在PBO端口，單片機(jī)執(zhí)行輸入程序后，在PB0端口數(shù)出一個(gè)40KHz的脈沖信號(hào)，經(jīng)過LM386放大，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭UCM40T，發(fā)出40KHz的脈沖超聲波，其持續(xù)發(fā)射。LM386是一種音頻集成成效，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(diǎn)的功率放大器。它是一個(gè)三級(jí)放大電路。第一級(jí)為差分放大電路，T1和T3、T2和T4分別構(gòu)成復(fù)合管，作為差分放大電路的放大管；T5和T6組成鏡像電流源作為T1和T2的有源負(fù)載；T3和T4信號(hào)從管的基極輸入，從T2管的集電極輸出，為雙端輸入單端輸出差分電路。使用鏡像電流源作為差分放大電路有源負(fù)載，可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容的增益。第二級(jí)為共射放大電路，T7為放大管，恒流源作有源負(fù)載，以增大放大倍數(shù)。第三級(jí)中的T8和T9管復(fù)合成PNP型管，與NPN型管T10構(gòu)成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。二極管D1和D2為輸出級(jí)提供適宜的偏置電壓，可以消除交越失真。引腳2為反相輸入端，引腳3為同相輸入端。電路由單電源供電，故為OTL電路。輸出端〔引腳5〕應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極，形成反響通路，并與R5和R6構(gòu)成反響網(wǎng)絡(luò)，從而引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反響，使整個(gè)電路具有穩(wěn)定的電壓增益。超聲波發(fā)射局部硬件電路如圖2所示。圖3超聲波傳感器發(fā)射局部的硬件電路2.1.4超聲波接收電路設(shè)計(jì)接收探頭采用與發(fā)射頭配對(duì)的UCM40R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?hào)，經(jīng)運(yùn)算放大器IC1A和IC1B兩極放大后加至IC2。IC2是帶有鎖定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567，內(nèi)部的壓控振蕩器的中心頻率f0=1/1.1R8C3，電容C4決定其鎖定帶寬。調(diào)節(jié)R8在發(fā)射的載頻上，那么LM567輸入信號(hào)大于25mV，輸出端8腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑鳛橹袛嗾?qǐng)求信號(hào)，送至單片機(jī)處理。前方測距電路的輸出端接單片機(jī)INT0端口，中斷優(yōu)先級(jí)最高，左、右測距電路的輸出通過與門IC3A的輸出接單片機(jī)INT1端口，同時(shí)單片機(jī)P1.3和P1.4接到IC3A的輸入端，中斷源的識(shí)別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級(jí)為先右后左。圖3為超聲波接收電路。(6)圖4超聲波傳感器接收局部硬件電路LM567為通用鎖相環(huán)電路音調(diào)譯碼器，LM567的工作電壓為4.75～9V，工作頻率從直流到500kHz，靜態(tài)工作電流約8mA。LM567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過程非常復(fù)雜，這里僅將其根本功能概述如下：當(dāng)LM567的③腳輸入幅度≥25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的②腳輸入音頻信號(hào)，那么在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。用外接元件獨(dú)立設(shè)定中心頻率帶寬和輸出延遲。主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路。如電力線載波通信，對(duì)講機(jī)亞音頻譯碼，遙控等。2.1.5測溫電路的設(shè)計(jì)溫度傳感器是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。這些呈現(xiàn)規(guī)律性變化的物理性質(zhì)主要有體。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心局部，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器，如熱電偶、熱敏電阻和RTDS對(duì)溫度的監(jiān)控，在一些溫度范圍內(nèi)呈線性。需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償或引線補(bǔ)償；熱慣性大，響應(yīng)時(shí)間慢。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上，有實(shí)際尺寸小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型、AD590電流輸出型。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字芯片DS18B20測量溫度。該傳感器采用獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。測溫范圍－55℃～＋125℃，固有測溫分辨率0.5℃。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送，在使用中不需要任何外圍元件。本設(shè)計(jì)的測溫系統(tǒng)是用測溫器件DS18B20與AT89S52共同組成的最小的測溫系統(tǒng)。測溫點(diǎn)路如圖4所示。(7)圖5測溫電路2.2顯示報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯示電路的設(shè)計(jì)車載顯示設(shè)備就是汽車內(nèi)的顯示屏，是汽車影音系統(tǒng)的重要組成局部，其作用相當(dāng)于家庭影院中的彩色電視機(jī)。不過由于車載的特殊性，車載顯示器除了播放節(jié)目外往往還具有其他功能。比方連接后視雷達(dá)后可以在倒車時(shí)自動(dòng)顯示汽車背后的景物，方便倒車；此外還可能帶有小音箱、小照明燈等其他附加功能。由于汽車內(nèi)空間比擬狹小，汽車在移動(dòng)中所處的環(huán)境變化比擬多，因此車載顯示設(shè)備還可能帶有自動(dòng)背光調(diào)節(jié)、防眩目、自動(dòng)角度調(diào)節(jié)等功能，以適應(yīng)汽車的特殊性。車載顯示設(shè)備通常是液晶顯示屏，這是因?yàn)橐壕恋捏w積比擬小，便于安裝，可以安裝到儀表盤附近、車頂、座椅靠背后，甚至安裝在遮陽板上，方便在各種情況下使用。此外，車載顯示設(shè)備往往還集成了其他功能，比方帶有簡單的功放、電視接收功能、音頻輸出等，種類和功能比電視或者計(jì)算機(jī)顯示器更繁多。本設(shè)計(jì)采用索尼XAV-7W液晶顯示器。由于所選用的液晶顯示屏的接口是USB，USB主機(jī)功能的擴(kuò)展通過外接專用USB接口芯片SL811HS實(shí)現(xiàn)。SL811HS是一個(gè)嵌入式的主/從設(shè)備控制器，可以全速或低速與USB設(shè)備通信。SL811HS可以接微處理器，微控制器，DSP，或者直接接到多種總線上如：ISA,PCMCIA和其它。SL811HS主機(jī)控制器遵從USB協(xié)議1.1，嵌入式USB主/從設(shè)備控制器SL811HS把USB串行接口和內(nèi)部全速低速收發(fā)器合為一體。SL811HS支持和運(yùn)轉(zhuǎn)在USB12Mbps的全速模式下，或者在1.5Mbps的低速模式下，SL811HS的數(shù)據(jù)口微處理器接口提供8bit位數(shù)的I/O或者雙向的DMA，通過中斷允許簡單接口到標(biāo)準(zhǔn)的微處理器或控制器，如：摩托羅拉，英特爾CPU或者其它。SL811HS的內(nèi)部，包含一個(gè)256字節(jié)用于控制存放器和數(shù)據(jù)緩沖的隨機(jī)存儲(chǔ)器?？捎玫姆庋b有28針的PLCC〔sl811hs〕封裝和48針的TQFP〔sl811hst-ac〕封裝。兩者都運(yùn)(8)行在3.3伏的電壓下。I/O接口的邏輯兼容5伏電壓。圖6顯示電路2.2.2報(bào)警電路設(shè)計(jì)蜂鳴器的選取蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。本設(shè)計(jì)采用KSP-61L蜂鳴器。KSP-61L通過信號(hào)輸入控制和本體DIP撥碼開關(guān)的切換可多達(dá)16種音調(diào)輸出電子式警報(bào)器，寬工作電壓12~24VDC/110V~220VAC。采用Φ30mm安裝孔卡式安裝可以方便快捷的和多數(shù)主令控制元件集成安裝，也具有外表安裝的支架可選擇，揚(yáng)聲器具有兩種尺寸和四種顏色供選擇?？煞奖愕恼{(diào)節(jié)輸出音量，最大110分貝。本設(shè)計(jì)是在P1.1短接音頻放大模塊的IN+端口，在音頻放大模塊的LM386的VOUT端接一個(gè)蜂鳴器。圖7報(bào)警電路攝像頭的選取倒車攝像頭，是車載攝像頭的通俗叫法，能非常實(shí)時(shí)的呈現(xiàn)視頻和音頻的功能為我們交通事故個(gè)處理和定位提供了更科學(xué)的依據(jù)，讓我們的財(cái)產(chǎn)和人生平安得到了充分的保障。實(shí)際上，車載攝像頭除了包括倒車攝像頭外，還包括前視攝像頭〔本文約定俗成采用“倒車攝像頭”的說法〕。開展至今，無論是外形、芯片還是制作工藝等各個(gè)方面都發(fā)生了革命性的變化。(9)9CCD和CMOS芯片是組成倒車攝像頭的重要組成局部，根據(jù)元件不同可分為CCD和CMOS主要應(yīng)用，于較低影像品質(zhì)的產(chǎn)品中，它的優(yōu)點(diǎn)是制造本錢、功耗較CCD低，缺點(diǎn)是CMOS攝像頭對(duì)光源的要求較高；CCD，是應(yīng)用在攝影、攝像方面的高端技術(shù)元件還附帶有視頻捕捉卡。CCD和CMOS在技術(shù)上和性能差距很大，一般來說，CCD效果要好，但價(jià)格也貴些。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了在51單片機(jī)系統(tǒng)中增加USB主機(jī)功能，設(shè)計(jì)中采用的Atmel公司的AT89S52芯片，USB主機(jī)功能的擴(kuò)展通過外接專用USB接口芯片SL811HS實(shí)現(xiàn)的方案。SL811HS是一款嵌入式USB主/從控制器，具備與全速USB或低速USB外設(shè)通信的能力。SL811HS接口可面向微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等器件，或者直接面向ISA、PCMCIA等總線。SL811HSUSB主控制器符合USB標(biāo)準(zhǔn)1.1，USB主/從控制器集成了包含內(nèi)部全速/低速發(fā)送器在內(nèi)的USB串口功能：1，支持USB全速模式，速率為12Mbps；2,支持低速1.5Mbps模式。本設(shè)計(jì)采用博文BW-1219CCD攝像頭，1/3'SONYCCD芯片，感光0.05Lux，170°視角。其連接電路如圖8所示。圖8攝像頭連接電路(10)2.3控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.3.1AT89S52單片機(jī)1．主要功能AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。2．功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

VCC:電源GND:地P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流〔IIL此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入〔P1.0/T2〕和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入〔P1.1/T2EX〕，具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳第二功能：P1.0T2〔定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入〕，時(shí)鐘輸出P1.1T2EX〔定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制〕P1.5MOSI〔在系統(tǒng)編程用〕P1.6MISO〔在系統(tǒng)編程用〕P1.7SCK〔在系統(tǒng)編程用〕(11)P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流〔IIL在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔例如執(zhí)行MOVX@DPTR〕時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址〔如MOVX@RI〕訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流〔IILP3口亦作為AT89S52特殊功能〔第二功能〕使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。引腳第二功能：P3.0RXD〔串行輸入〕P3.1TXD〔串行輸出〕P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT0(外部中斷0)P3.4T0〔定時(shí)器0外部輸入〕P3.5T1〔定時(shí)器1外部輸入〕P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RST:復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊存放器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)〔ALE〕是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳〔PROG〕也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時(shí)有效。否那么，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位〔地址為8EH的SFR的第0位〕的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)〔PSEN〕是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)(12)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。2.3.2單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位電路可以對(duì)單片機(jī)初始化，重新卡是工作?？梢栽趩纹瑱C(jī)程序跑飛時(shí)使系統(tǒng)重新正常工作。同時(shí)也是在程序調(diào)試時(shí)必須用到，來測試所寫的程序和設(shè)計(jì)的硬件電路是否正確的重要手段。本設(shè)計(jì)采用的復(fù)位芯片為MAX5045芯片，該芯片是一種單一功能的微處理器復(fù)位芯片，用于監(jiān)控微處理器〔UP〕、微控制器〔UC〕以及其他邏輯系統(tǒng)的電源電壓。它可以在上電、掉電和節(jié)電情況下向微控制器提供復(fù)位信號(hào)。當(dāng)電源電壓降至預(yù)置的復(fù)位門限以下時(shí)，該電路就發(fā)出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，并在電源已經(jīng)升高到此復(fù)位門限后至少保持140ms。MAX5045為漏極開路輸出，MAX5045為推挽輸出。MAX5045適用于低電平有效的復(fù)位輸出，MAX5045適用于高電平有效的復(fù)位輸出。特性監(jiān)控5.0V、3.3V、3V電源；復(fù)位延時(shí)時(shí)間最小為140ms；抗電源的瞬態(tài)干擾；低至1.1V電源時(shí)仍能產(chǎn)生有效的復(fù)位信號(hào)；小型的三管腳SOT-23封裝；無需外部配件；適用于-40℃～+105℃的溫度范圍。復(fù)位電路原理圖如圖10所示。圖10復(fù)位電路(13)單片機(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路可以為單片機(jī)提供整個(gè)系統(tǒng)工作的時(shí)鐘脈沖。AT89S52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。這個(gè)放大器與作為反響元件的片外石英體諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，本設(shè)計(jì)使用的晶振為11.0592MHz。本設(shè)計(jì)采用DS12887時(shí)鐘芯片。DS12887是美國達(dá)接斯半導(dǎo)體公司〔Dallas〕最新推出的串行接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，采用CMOS技術(shù)制成，具有內(nèi)部晶振和時(shí)鐘芯片備份鋰電池，同時(shí)它與目前IBMAT計(jì)算機(jī)常用的時(shí)鐘芯片MC146818B和DS1287管腳兼容，可直接替換。它所提供的世紀(jì)字節(jié)在位置32h，世紀(jì)存放器32h到2000年1月1日將從19遞增到20。

采用DS12887芯片設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路無需任何外圍電路和器件，并具有良好的微機(jī)接口。DS12887芯片具有微功耗，外圍接口簡單，精度高，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)中。時(shí)鐘電路原理圖如圖11所示。圖11時(shí)鐘電路2.3.4電源電路設(shè)計(jì)電源電路的功能是為整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V電壓。輸入電壓選擇9V的直流電，經(jīng)過三端穩(wěn)壓管LM7805，最后輸入電壓保持穩(wěn)定，為5V。實(shí)際測得數(shù)值略低于5V，可以使單片機(jī)正常工作。圖12電源電路(14)2.4換向選通電路設(shè)計(jì)換向選通電路目的是實(shí)現(xiàn)選通不同方向的信號(hào)，能多方向測距。本系統(tǒng)中的發(fā)射和接收電路各有4路，連接4個(gè)收發(fā)一體的超聲波探頭。系統(tǒng)利用了輸入四路“與”門來進(jìn)行選擇通道，同時(shí)AT89S52單片機(jī)的中斷功能來進(jìn)行超聲波測距。這樣，芯片接通電源后，探頭發(fā)送超聲波信號(hào)，然后進(jìn)入“與”門來進(jìn)行選擇，是哪個(gè)超聲波傳感器發(fā)射的信號(hào)，然后檢測INT1的狀態(tài)。當(dāng)“與”門輸出低電平時(shí)，INT1產(chǎn)生中斷，同時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，從而進(jìn)行超聲波測距。換向選通電路原理圖如下列圖所示。圖13換向選通電路(15)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1軟件總體流程設(shè)計(jì)軟件控制系統(tǒng)是本系統(tǒng)的核心，這里采用模塊化設(shè)計(jì)．根據(jù)系統(tǒng)功能主要分成3局部：超聲波測距模塊、顯示模塊、聲音報(bào)警模塊。軟件設(shè)計(jì)采用C語言編程，采用模塊化設(shè)計(jì)．程序由主程序和子程序及功能模塊組成，在調(diào)試過程中對(duì)其中每個(gè)功能模塊和子程序逐一調(diào)試，待每個(gè)子程序都完成其指定的功能后，再進(jìn)行綜合調(diào)試。本系統(tǒng)的控制軟件主要完成系統(tǒng)的初始化，控制觸發(fā)脈沖信號(hào)的發(fā)射與接收。軟件總體流程圖如圖14所示。否否否是是開始是否倒車？發(fā)射超聲波停止計(jì)數(shù)，計(jì)算距離液晶顯示，聲音報(bào)警延時(shí)2ms計(jì)數(shù)器工作有回波？圖14軟件總體流程圖(16)3.2系統(tǒng)程序的構(gòu)建數(shù)據(jù)處理模塊、初始化模塊、測距模塊、延時(shí)模塊、中斷模塊、顯示模塊和測溫模塊實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的主要功能，其軟件程序系