基于51單片機(jī)的簡易汽車防撞控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　題目：基于51單片機(jī)的簡易汽車防撞控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　課 題 類 型： 論文 □ 設(shè)計(jì) □√ </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p&g

2、t;<p>　　班 級： </p><p>　　專業(yè)（全稱）： 電子信息工程</p><p>　　系 別： 計(jì)算機(jī)與電氣信息工程系</p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p><b>　　2011 年 5月</b></p><p

3、>　　基于51單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文介紹的就是利用超聲波測距法設(shè)計(jì)的一種簡易汽車防撞系統(tǒng)。論文的內(nèi)容是基于STC89C52單片機(jī)簡易汽車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，將超聲波測距系統(tǒng)和STC89C52單片機(jī)結(jié)合于一體，設(shè)計(jì)出一種基于STC89C52的汽車防撞系統(tǒng)。該系統(tǒng)采

4、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發(fā)展及基本原理，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(jì)方案比較，得出了最佳設(shè)計(jì)方案，并對系統(tǒng)各個(gè)設(shè)計(jì)單元原理進(jìn)行了介紹。最后，通過對系統(tǒng)的誤差分析，給出了系統(tǒng)的改進(jìn)方案。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：STC89C52；超聲波；傳感器

5、；測距</p><p>　　THE DESIGN OF AUTOMOTIVE</p><p>　　ANTI-COLLISION SYSTEM BASED ON 51 SCM</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This paper is using ultrasonic to des

6、ign a simple automotive anti-collision system. The content of the paper is based on the design of the automotive anti-collision system, including the characteristics and advantages of ultrasonic ranging system.The system

7、 designs a kind of the automotive anti-collision system based on the STC89C52. This system uses software and hardware of the method of combining. It has the characteristics of modular and multi-purpose. This paper summar

8、izes the ultrasonic det</p><p>　　Key words: STC89C52; ultrasonic wave; sensor; distance measurement </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 引言1</b></p>&

9、lt;p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 課題設(shè)計(jì)的意義1</p><p>　　1.3 超聲波測距在汽車上應(yīng)用的介紹2</p><p>　　2課題的方案設(shè)計(jì)與論證3</p><p>　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1.1總系統(tǒng)方框圖4</p><

10、;p>　　2.1.2核心處理器STC89C524</p><p>　　2.1.3 發(fā)射電路及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1.4 接收電路的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1.5 顯示器模塊5</p><p>　　2.1.6 報(bào)警模塊5</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方案的論證5</p&

11、gt;<p>　　2.2.1 超聲波換能器的選擇5</p><p>　　2.2.2 超聲波測距法的選擇6</p><p>　　2.2.3 超聲波發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)的選擇6</p><p>　　2.2.4 顯示器的選擇6</p><p>　　2.2.5 數(shù)據(jù)通信方式的選擇7</p><p>　　2.3

12、該課題設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)7</p><p>　　3系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1核心處理器STC89C528</p><p>　　3.2 超聲波換能器的選擇12</p><p>　　3.3發(fā)射電路的設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.4接收電路的設(shè)計(jì)14</p><p>

13、　　3.5 顯示報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.5.1顯示模塊17</p><p>　　3.5.2 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)22</p><p>　　3.6 單片機(jī)通信模塊的設(shè)計(jì)23</p><p>　　4系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1超聲波汽車防撞電路的算法25</p>&

14、lt;p>　　4.2 主程序流程圖25</p><p>　　4.3超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序30</p><p><b>　　5調(diào)試31</b></p><p>　　5.1硬件調(diào)試31</p><p>　　5.2軟件調(diào)試32</p><p><b>　　6 總

15、 結(jié)33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　致 謝37</b></p><p><b>　　附錄37</b></p><p>　　附錄1 總原理圖37</p><p>　　附錄

16、2 PCB圖40</p><p>　　附錄3 源程序41</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 課題背景</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與汽車科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，公路交通呈現(xiàn)出行駛高速化、車流密集化和駕駛員職業(yè)化的趨勢。同時(shí)，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車的產(chǎn)量和保有

17、量都在急劇增加。但在公路發(fā)展、交通管理卻相對落后，導(dǎo)致了交通事故與日俱增，城市里尤其突出。智能交通系統(tǒng)ITS是目前世界上交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)的前沿技術(shù)，它在充分發(fā)揮現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的潛力，提高運(yùn)輸效率，保障交通安全，緩解交通堵塞，改善城市環(huán)境等方面的卓越效能，已得到各國政府的廣泛關(guān)注。中國政府也高度重視智能交通系統(tǒng)的研究開發(fā)與推廣應(yīng)用。汽車防撞系統(tǒng)作為ITS發(fā)展的一個(gè)基礎(chǔ)，它的成功與否對整個(gè)系統(tǒng)有著很大的作用。從傳統(tǒng)上說，汽車的安全可以分為兩個(gè)

18、主要研究方向：一是主動(dòng)式安全技術(shù)，即防止事故的發(fā)生，該種方式是目前汽車安全研究領(lǐng)域的最終目的；二是被動(dòng)式安全技術(shù)，即事故發(fā)生后的乘員保護(hù)。目前汽車安全領(lǐng)域被動(dòng)安全研究較多，主要從安全氣囊、ABS(防抱死系統(tǒng))和懸架等方面著手，以保證駕乘人員的安全。從經(jīng)濟(jì)性和安全性兩方面來說，這些被動(dòng)安全措施是在事故發(fā)生時(shí)刻對車輛和人員進(jìn)行保護(hù)，有很大的局限性，因而車輛的主動(dòng)安全研究尤為重要，引出了本文研究的基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)</p>

19、<p>　　1.2 課題設(shè)計(jì)的意義</p><p>　　隨著現(xiàn)代社會工業(yè)化的發(fā)展，汽車這一交通工具正為越來越多的人所用，但是隨之而來的問題也顯而易見，那就是隨著車輛的增多，交通事故的頻繁發(fā)生，由此導(dǎo)致的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失數(shù)目驚人。</p><p>　　對于公路交通事故的分析表明，80%以上的車禍?zhǔn)怯捎隈{駛員反應(yīng)不及所引起的。超過65%的車輛相撞屬于追尾相撞，其余則屬于側(cè)面相撞

20、。奔馳汽車公司對各類交通事故的研究表明：若駕駛員能夠提早1S意識到有事故危險(xiǎn)并采取相應(yīng)的正確措施，則絕大多數(shù)的交通事故都可以避免。</p><p>　　因此，大力研究開發(fā)如汽車防撞裝置等主動(dòng)式汽車輔助安全裝置，減少駕駛員的負(fù)擔(dān)和判斷錯(cuò)誤，對于提高交通安全將起到重要的作用。顯然，此類產(chǎn)品的研究開發(fā)具有極大的實(shí)現(xiàn)意義和廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　1.3 超聲波測距在汽車上應(yīng)用的介紹&

21、lt;/p><p>　　超聲波防撞測距儀（俗稱電子眼）是汽車防撞安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的數(shù)字形式動(dòng)態(tài)顯示周圍障礙物的情況。其較早的產(chǎn)品是用蜂鳴器報(bào)警，蜂鳴器越急，表示車輛離障礙物越近。后繼的產(chǎn)品可以顯示0.35～2.5m，并有距離顯示、聲響報(bào)警、區(qū)域警示和方位指示，有些產(chǎn)品還具備開機(jī)自檢功能。目前市場上還出現(xiàn)了具有語音報(bào)警功能的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品存在的主要問題是測量盲區(qū)大，報(bào)警滯后，未考慮汽車制動(dòng)時(shí)的慣性因素

22、，使駕駛者制動(dòng)滯后，抗干擾能力不強(qiáng)，誤報(bào)也比較多。汽車防撞雷達(dá)之所以能實(shí)現(xiàn)防撞報(bào)警功能，主要有超聲波這把無形尺子，它測量最近障礙物的距離，并告訴給車主。其實(shí)超聲波測距原理簡單：它發(fā)射超聲波并接收發(fā)射回波，通過單片機(jī)計(jì)數(shù)器獲得兩者時(shí)間差t，利用公式S=Ct/2計(jì)算距離，其中S為汽車與障礙物之間的距離，C為聲波在介質(zhì)中的傳播速度。</p><p>　　本文介紹的超聲測距系統(tǒng)共有2只超聲波換能器（俗稱探頭），分別布置在

23、汽車的前左，后右2個(gè)位置上。能檢測前進(jìn)和倒車方向障礙物距離，通過后視鏡內(nèi)置的顯示單元顯示距離和方位，發(fā)出一定的聲響，起到提示和警戒的作用。系統(tǒng)采用一片STC89C52單片機(jī)對兩路超聲波信號進(jìn)行循環(huán)采集。</p><p>　　超聲波是指頻率高于20KHz的機(jī)械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器

24、，但一個(gè)超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)化，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時(shí)候，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號。</p><p>　　超聲波測距的原理一般采用渡越時(shí)間法TOF(time of flight)。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時(shí)間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離。測量距離的方法

25、有很多種，短距離的可以用尺，遠(yuǎn)距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因?yàn)槌暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，單片機(jī)使用12.0M晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達(dá)到毫米級。</p><p>　　由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)，因而超聲波可以用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達(dá)到要求

26、。</p><p>　　超聲波發(fā)生器可以分為兩類：一類用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。本設(shè)計(jì)屬于近距離測量，可以采用常見的壓電式超聲波換能器來實(shí)現(xiàn)觸發(fā)單元。</p><p>　　利用超聲波測距的工作，就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時(shí)間間隔，從而達(dá)到測量距離的作用。其主要有三種測距方法：</p><p>　　（1）相位檢測法，相位檢測法雖然精度高

27、，但檢測范圍有限；</p><p>　?。?）聲波幅值檢測法，聲波幅值檢測法易受反射波的影響；</p><p>　　（3）渡越時(shí)間檢測法，渡越時(shí)間檢測法的工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設(shè)計(jì)上都非常容易實(shí)現(xiàn)。其原理為：檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是渡越時(shí)間。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的超聲波測距就是使用了渡越時(shí)間檢測

28、法。在移動(dòng)車輛中應(yīng)用的超聲波傳感器，是利用超聲波在空氣中的定向傳播和固體反射特性（縱波），通過接收自身發(fā)射的超聲波信號，根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收的時(shí)間差和傳播速度，計(jì)算傳播距離，從而得到障礙物到車輛的距離。</p><p>　　2課題的方案設(shè)計(jì)與論證</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本課題研究的是基于

29、STC89C52單片機(jī)，利用超聲波測距法設(shè)計(jì)的一種簡易汽車防撞系統(tǒng)，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STC89C52單片機(jī)結(jié)合為一體，設(shè)計(jì)出一種基于STC89C52單片機(jī)的簡易汽車防撞系統(tǒng)。</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收，以測量汽車與障礙物的距離。因此在設(shè)計(jì)過程中主要的圍繞超聲波的發(fā)射、接收、處理、顯示以及報(bào)警等方面來構(gòu)建系統(tǒng)，下面分別介紹系統(tǒng)的總體框架圖和研究方法

30、。</p><p>　　2.1.1總系統(tǒng)方框圖</p><p>　　通過STC89C52單片機(jī)給超聲波換能器發(fā)生40KHZ的方波信號，并通過放大電路（如74LS04）驅(qū)動(dòng)換能器開始工作，發(fā)出超聲波，同時(shí)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)，超聲波遇到障礙物反射后返回，然后通過芯片（如CX20106A）把接收到的信號傳到單片機(jī)，定時(shí)中斷，得到發(fā)射與接收的時(shí)間差，利用公式S=V*T/2（V為超聲波在

31、標(biāo)準(zhǔn)空氣中的速度，為331.45m/s;T為發(fā)射與接收的時(shí)間差）在程序中計(jì)算出距離，最后通過顯示器把距離顯示出來，或發(fā)出警報(bào)。此距離隨時(shí)顯示在汽車駕駛室內(nèi)，軟件可以設(shè)置幾級提示和報(bào)警，當(dāng)車障之間距離小于安全距離時(shí)，設(shè)置在駕駛室的聲光報(bào)警儀即發(fā)出聲光信號，通知駕駛員謹(jǐn)慎操作，從而有效地防止碰撞事故發(fā)生，保證人身及設(shè)備的安全。</p><p>　　系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　

32、圖2-1 超聲波汽車防撞系統(tǒng)框圖</p><p>　　2.1.2核心處理器STC89C52</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用了常見的STC89C52單片機(jī)為核心處理器。STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C5

33、2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。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM,32位I/0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，STC89C52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

34、存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，知道下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p>　　2.1.3 發(fā)射電路及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　超聲波發(fā)射電路有兩種比較實(shí)用的設(shè)計(jì)方案，一種是應(yīng)用555定時(shí)器產(chǎn)生40KHz的振蕩信號，然后通過555定時(shí)器驅(qū)動(dòng)超聲波換能器工作產(chǎn)生超聲波信號；另外一種是應(yīng)用單片機(jī)產(chǎn)生40KHZ的方波信號然后通過驅(qū)動(dòng)輸入超聲波換能器產(chǎn)生超聲波信號，本設(shè)計(jì)是應(yīng)用第二種

35、方案。</p><p>　　2.1.4 接收電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　參考紅外轉(zhuǎn)化接受期刊的電路采用集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測距超聲波頻率40KHZ較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。從各方面信息了解到其具有很高的靈敏性和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)改變外圍電容的大小，可改變接收電路

36、的靈敏性和抗干擾能力。</p><p>　　2.1.5 顯示器模塊</p><p>　　液晶顯示器以其微功耗、體積小，顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功率應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。本課題采用的是字符型液晶模塊，這是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器。</p><p>　　2.1.6 報(bào)警模塊</p><p>　

37、　考慮到本次課題設(shè)計(jì)的目的是以學(xué)習(xí)為主，因此報(bào)警模塊由小喇叭與LED指示燈構(gòu)成。</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)方案的論證</p><p>　　2.2.1 超聲波換能器的選擇</p><p>　　超聲波探測技術(shù)主要用于中程測距、結(jié)構(gòu)探傷、智能控制等領(lǐng)域，超聲波換能器是其核心器件，換能器按其工作介質(zhì)分為氣相、液相和固相換能器；按其發(fā)射束寬度可分為寬波束和窄波束換能器

38、；按其工作頻率又可分為38KHz、40KHz等不同等級。本設(shè)計(jì)選用氣相、窄波束、40KHz的超聲波換能器。</p><p>　　2.2.2 超聲波測距法的選擇</p><p>　　當(dāng)利用超聲波探測器測距時(shí)常用兩種方法：強(qiáng)度法和反射時(shí)間法，強(qiáng)度法是利用聲波在空氣中的傳輸損耗值來測量被測物的距離，被測物越遠(yuǎn)其反射信號越弱，根據(jù)反射信號的強(qiáng)弱就可以知道被測物的遠(yuǎn)近，但在使用這種方法時(shí)由于換能器之

39、間的直接耦合信號很難消除，在放大器增益較高時(shí)這一直接耦合信號就可使放大器飽和從而使整套系統(tǒng)失效，由于直接耦合信號的影響強(qiáng)度法測距只使用與較短距離的且精度要求不高的場合。</p><p>　　反射時(shí)間法其原理是利用檢測聲波發(fā)出到接收到被測物發(fā)射回波的時(shí)間來測量距離，對于距離較短和要求不高的場合我們可認(rèn)為空氣中的聲速為常數(shù)，我們通過測量回波時(shí)間T利用S=V×(T/2)(其中S為被測距離、V為空氣中聲速、T為

40、回波時(shí)間（T=T1+T2）計(jì)算出路程，這種方法不受聲波強(qiáng)度的影響，直接耦合信號的影響也可以通過設(shè)置“時(shí)間門”來加以克服，因此這種方法非常適合較遠(yuǎn)距離的測距，如果對聲速進(jìn)行溫度修訂，其精度還可進(jìn)一步提高，本設(shè)計(jì)中選用第二種方法。</p><p>　　2.2.3 超聲波發(fā)射電路驅(qū)動(dòng)的選擇</p><p>　　超聲波傳感器一般要在40KHZ才能得到最大的震蕩，超聲波才能傳的更遠(yuǎn)。超聲波發(fā)射電路驅(qū)

41、動(dòng)有兩種比較通過用的設(shè)計(jì)方案，一種是應(yīng)用555定時(shí)器產(chǎn)生40KHz的振蕩信號，然后通過555定時(shí)器驅(qū)動(dòng)超聲波換能器工作產(chǎn)生超聲波信號；另外一種是應(yīng)用單片機(jī)定時(shí)器產(chǎn)生40KHZ的方波信號然后通過驅(qū)動(dòng)輸入超聲波換能器產(chǎn)生超聲波信號，因第二種方法方案較簡單，本設(shè)計(jì)是應(yīng)用第二種方案。</p><p>　　2.2.4 顯示器的選擇</p><p>　　方案一：使用多個(gè)數(shù)碼管顯示。LED數(shù)碼管是利用二

42、極管發(fā)光顯示數(shù)字和字母，具有亮度大，接口設(shè)計(jì)也比較容易，價(jià)格相對較便宜等優(yōu)點(diǎn)。但是由于它工作時(shí)電流較大，顯示的信息量有限。</p><p>　　方案二：采用液晶顯示。液晶特別是具有字符顯示功能的液晶顯示器，來實(shí)現(xiàn)顯示功能，不僅可以實(shí)現(xiàn)基本的顯示信息，而且可以顯示豐富的符號指示信息，信息量豐富且直觀易懂。而且液晶顯示功耗低，體積小。</p><p>　　綜上考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二，使用LCD

43、1602來顯示。</p><p>　　2.2.5 數(shù)據(jù)通信方式的選擇</p><p>　　數(shù)據(jù)通信方式可分為兩種：并行傳送和串行傳送。并行傳送速度快，效率高，但傳送可靠性差，不適合遠(yuǎn)距離傳送；串行傳送數(shù)據(jù)按位順序移動(dòng)，速度較慢，效率偏低，但傳送效率可靠，可以節(jié)省通信子系統(tǒng)的硬件投資。</p><p>　　PC機(jī)的串口采用的是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口，由于STC89C5

44、2單片機(jī)的串行口電平是TTL電平，但是TTL電平特性與RS232的電平特性不匹配，因此為了使STC89C52單片機(jī)的串口能與RS-232接口通信，必須將串行口的輸入/輸出進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。因此本設(shè)計(jì)可以選用集成電平芯片MAX232為RS-232C/TTL電平轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>　　2.3 該課題設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　?。?） 汽車行駛時(shí)，若汽車與障礙物的距離≤1m時(shí)，發(fā)出報(bào)

45、警聲音，若汽車與障礙物的距離≤0.5m時(shí)，剎車制動(dòng)，剎車指示燈亮； </p><p>　?。?） 可自動(dòng)解除報(bào)警或手動(dòng)強(qiáng)制解除報(bào)警；</p><p>　?。?） 采用LCD液晶顯示，當(dāng)汽車與障礙物的距離在6m內(nèi)時(shí)，可顯示實(shí)際距離；</p><p>　　3系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)主要是應(yīng)用STC89C52單片機(jī)為主控制器，

46、以超聲波發(fā)射部分，接收部分，LCD顯示部分，報(bào)警部分為受控模塊，它們共同組成為超聲波測距系統(tǒng)。</p><p>　　系統(tǒng)主要通過單片機(jī)輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40KHZ方波信號。再由超聲波收發(fā)一體發(fā)出去，遇到障礙物后同樣通過超聲波收發(fā)一體接收信號傳到CX20106A中，當(dāng)CX20106A芯片接收到超聲波信號后會在第7腳產(chǎn)生一個(gè)低電平的下降脈沖，利用外部中斷0口檢測超聲波接收電路輸出的返回信號，軟件中通過記錄發(fā)射與接

47、收的時(shí)間差計(jì)算出距離S=CT/2，最后在LCD上顯示出距離和警報(bào)等功能。</p><p>　　3.1核心處理器STC89C52</p><p>　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選擇合適的系統(tǒng)核心器件就成為能否成功完成設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵，而作為控制系統(tǒng)核心的單片機(jī)的選擇更是重中之重。目前各半導(dǎo)體公司、電氣商都向市場上推出了形形色色的單片機(jī)，并提供了良好的開發(fā)環(huán)境。選擇好合適的單片機(jī)可以最大地簡化單片機(jī)應(yīng)用系

48、統(tǒng)，而且功能優(yōu)異，可靠性好，成本低廉，具有較強(qiáng)的競爭力。目前，市面上的單片機(jī)不僅種類繁多，而且在性能方面也各有所長。一般來說，選擇單片機(jī)需要考慮以下幾個(gè)方面：</p><p>　　(1)單片機(jī)的基本性能參數(shù)。例如指令執(zhí)行速度，程序存儲器容量，I/O引腳數(shù)量等。</p><p>　　(2)單片機(jī)的增強(qiáng)功能。例如看門狗、多指針、雙串口等。</p><p>　　(3)單片

49、機(jī)的存儲介質(zhì)。對于程序存儲器來說，F(xiàn)lash存儲器和OTP（一次性可編程）存儲器相比較，最好是Flash存儲器。</p><p>　　(4)芯片的封裝形式。如DIP（雙列直插）封裝，PLCC（PLCC有對應(yīng)插座）封裝及表面貼附等。</p><p>　　(5)芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級、軍工級還是商業(yè)級。如果設(shè)計(jì)戶外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級。</p><p>　　(6)芯

50、片的功耗。比如設(shè)計(jì)并口加密狗時(shí)，信號線取電只能提供幾mA的電流，選用STC單片機(jī)就是因?yàn)樗軡M足低功耗的要求。</p><p>　　(7)供貨渠道是否暢通、價(jià)格是否低廉。</p><p>　　(8)技術(shù)支持網(wǎng)站的速度如何，資料是否豐富。包括芯片手冊，應(yīng)用指南，設(shè)計(jì)方案，范例程序等。</p><p>　　(9)芯片保密性能好、單片機(jī)的抗干擾性能好。</p>

51、<p>　　STC89系列單片機(jī)是MCS-51系列單片機(jī)的派生產(chǎn)品。它在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn)8052單片機(jī)完全兼容，DIP40封裝系列與8051為pin-to-pin兼容。STC89系列單片機(jī)高速(最高時(shí)鐘頻率90MHz)，低功耗，在系統(tǒng)／在應(yīng)用可編程(ISP，IAP)，不占用戶資源。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇STC89C52單片機(jī)，單片機(jī)(STC89C52)的引腳功能圖3-1</p><

52、;p>　　圖3-1 STC98C52引腳圖</p><p>　　單片機(jī)的引腳功能說明：</p><p><b>　　電源引腳</b></p><p>　　Vcc 第40腳 正電源腳， 工作電壓為5V。GND 第20腳 接地端</p><p>　　2. 時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2</p>

53、<p>　　為了產(chǎn)生時(shí)鐘信號，在8052內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)反相放大器，XTAL1是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，也是內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。當(dāng)使用自激振蕩方式時(shí)，XTAL1和XTAL2外接石英晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率振蕩，就產(chǎn)生時(shí)鐘信號。</p><p>　　產(chǎn)生時(shí)鐘信號電路如圖3-2： </p><p>　　圖3-2時(shí)鐘信號電

54、路</p><p>　　本系統(tǒng)使用的石英晶振頻率為12MHz。</p><p>　　3. 復(fù)位 RST 第9腳</p><p>　　在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，52芯片變循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0—P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電

55、平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為ROM的0000H處開始運(yùn)行程序。</p><p>　　常用的復(fù)位電路如下圖所示。</p><p>　　圖3-3 復(fù)位電路圖</p><p>　　本系統(tǒng)復(fù)位電路是手動(dòng)復(fù)位電路，如圖3-4：</p><p>　　圖3-4 復(fù)位電路圖</p><p>　　4. 輸入輸出（I/0）引腳</p>

56、;<p>　　Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，稱為P0口，是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/O口。內(nèi)部不帶上拉電阻，當(dāng)外接上拉電阻時(shí)，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè)LSTTL負(fù)載電路。通常在使用時(shí)外接上拉電阻，用來驅(qū)動(dòng)多個(gè)數(shù)碼管。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址（低8位）／數(shù)據(jù)總線，不需要外接上拉電阻。</p><p>　　Pinl-Pin8為P1. 0-P

57、1.7輸入輸出腳，稱為Pl口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口。P1 口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。通常在使用時(shí)外不需要外接上拉電阻，就可以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。</p><p>　　對于輸出功能，在單片機(jī)工作時(shí)，我們可以通過用指令控制單片機(jī)的引腳輸出高電平或者低電平。如： 指令CLR，清零的意思。</p><p>　　CLR Pl

58、.0：讓單片機(jī)從第一腳輸出低電平。指令SETB，置1的意思。</p><p>　　SETB Pl.0；讓單片機(jī)從第一個(gè)腳輸出高電平。</p><p>　　Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，稱為P2 口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部Flash程序存儲器編程時(shí)，接收高8位

59、地址和控制信息。在訪問外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口送出高8位地址。而在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變。</p><p>　　Pinl0-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳，稱為P3口，是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載，這8個(gè)引腳還用于專門的第二功能。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部Flash程序存儲器編

60、程時(shí)，接控制信息。</p><p>　　P1~P3端口在做輸入使用時(shí)，因內(nèi)部有上接電阻，被外部拉低的引腳會輸出一定的電流。除此之外P3端口]還用于一些專門功能，如下表。</p><p>　　5．其它的控制或復(fù)用引腳</p><p>　　(1) ALE/PROG 30訪問外部存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍

61、以不變的頻率輸出脈沖信號(此頻率是振蕩器頻率的1/6)。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，出現(xiàn)一個(gè)ALE脈沖。對Flash存儲器編程時(shí)，這個(gè)引腳用于輸入編程脈沖PROG</p><p>　　表3-1 P3口專門功能</p><p>　　(2)PSEN 29 該引腳是外部程序存儲器的選通信號輸出端。當(dāng)STC89C52由外部程序存儲器取指令或常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期輸出2個(gè)脈沖即兩次有效。但訪問外部數(shù)據(jù)存儲

62、器時(shí)，將不會有脈沖輸出。</p><p>　　(3)EA/Vpp 31 外部訪問允許端。當(dāng)該引腳訪問外部程序存儲器時(shí)，應(yīng)輸入低電平。要使STC89C52只訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH）,這時(shí)該引腳必須保持低電平。對Flash存儲器編程時(shí)，用于施加Vpp編程電壓。</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如下圖3-5所示： </p><p>　　圖

63、 3-5 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖</p><p>　　3.2 超聲波換能器的選擇</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，選擇了西安立宇電子科技有限公司的超聲波測距傳感器TCT40-16T/R(T表示發(fā)射傳感器，R表示接收傳感器)，最大探測距離為6m,發(fā)射擴(kuò)散度為60度。</p><p>　　超聲波傳感器有兩塊壓電晶片和一塊共振板。當(dāng)它的兩電極加脈沖信號（觸發(fā)脈

64、沖），若其頻率等于晶片的固有頻率時(shí)，壓電晶片就會發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波。相反，電極間未加電壓，則當(dāng)共振板接收到回波信號時(shí)，將壓迫兩壓電晶片振動(dòng)，從而將機(jī)械波能轉(zhuǎn)換為電信號，此時(shí)的傳感器就成了超聲波接收器。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。由于超聲波在空氣中傳播時(shí)會有相當(dāng)?shù)乃p，衰減的程度與頻率的高低成正比；而頻率高，分辨率也高，故短距離測量時(shí)應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時(shí)應(yīng)用低頻率

65、的傳感器。相臨兩片的壓電陶瓷片極化方向相反，芯片的數(shù)目成偶數(shù)，以使前后金屬蓋板與同一極性的電極相連，否則在前后蓋板與芯片之間要墊以絕緣墊圈，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不必要的的增大，兩芯片之間，芯片與金屬蓋板間通常以薄黃銅片（厚度小于0.1mm），作為焊接電極引線；芯片，電極銅片用強(qiáng)力膠膠合，在壓電組件的中央部分用結(jié)合軸狀諧振子連成一體，圓錐狀諧振子的邊緣部分裝有圓環(huán)彈性橡膠減振器，使之與外殼固定，起聲阻匹配作用。在電 — 聲變換部分的前面的超聲波束整

66、形板，是對應(yīng)圓錐狀諧振子的振動(dòng)模式設(shè)置的幾個(gè)開口，</p><p>　　目前市面上出售的超聲波傳感器種類有通用型，拓寬型，寬帶域型，防水型和高頻型等這幾類。雖然通用型超聲波傳感器有頻率帶寬較窄的缺點(diǎn)，但是卻可以換來高靈敏度，抗噪聲干擾強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。超聲波基本應(yīng)用電路主要分為三類：</p><p>　　(1)直射型，主要用于遙控及報(bào)警電路</p><p>　　(2)分離反

67、射型，主要用于測距，料位測量等電路</p><p>　　(3)反射型，主要用于材料的探傷，測厚電路</p><p>　　鑒于成本的考慮，選用了普通的T/R-40系列的超聲波發(fā)射/接收傳感器。T/R-40系列超聲波傳感器典型的工作頻率為（39-41）KHz，其具體參數(shù)見表2.1和表2.2。</p><p>　　表2.1 外形尺寸（T/R-4-XX中的”XX”表示傳感器

68、的外徑尺寸）</p><p><b>　　表2.2 電氣參數(shù)</b></p><p><b>　　傳感器位置</b></p><p>　　由于此測距系統(tǒng)是采用超聲波發(fā)射和接收分離反射型結(jié)構(gòu)，所以發(fā)射頭和接收頭應(yīng)該在同一平行直線上。處于距離和發(fā)射夾角所引起的誤差以及超聲波信號在傳播過程中衰減問題的考慮，發(fā)射和接收探頭距離不可

69、以太遠(yuǎn)，而又為了避免發(fā)射頭對接收頭接收信號產(chǎn)生的干擾，二者也不能間隔太近。經(jīng)過參考前人的經(jīng)驗(yàn)以及調(diào)試時(shí)的實(shí)際情況，應(yīng)保持超聲波發(fā)射頭和接收頭中心軸線平行并相距4-8cm即可。</p><p>　　3.3發(fā)射電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　超聲波發(fā)射電路有兩種簡單易用的設(shè)計(jì)方案，一種是應(yīng)用555定時(shí)器產(chǎn)生40KHZ的振蕩信號，然后通過555定時(shí)器驅(qū)動(dòng)超聲波換能器工作產(chǎn)生超聲波信號；另外一種是

70、應(yīng)用單片機(jī)產(chǎn)生40KHZ的方波信號然后通過反相器74LS04驅(qū)動(dòng)輸入超聲波換能器產(chǎn)生超聲波信號，本設(shè)計(jì)采用的第二種方案。如圖3-6所示。</p><p>　　圖 3-6 超聲波發(fā)射電路及驅(qū)動(dòng)</p><p>　　超聲波發(fā)射電路原理圖如圖3-6所示。發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)生器Send_CSB構(gòu)成，單片機(jī)P1.0端口輸出的40KHZ方波信號一路經(jīng)一級反相器U2A后送到超聲波

71、換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級反相器U2D,U2E后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采用兩個(gè)反相器并聯(lián)，可以提高驅(qū)動(dòng)能力。上拉電阻R7，R8一方面可以提高反相器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由震蕩的時(shí)間。</p><p>　　3.4接收電路的設(shè)計(jì)</p><p>

72、;　　集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38KHZ與測距的超聲波頻率40KHZ較為接近，可以利用它做超聲波的檢測接收電路。下面對紅外遙控接收器集成電路CX20106A做一個(gè)簡要的介紹。</p><p>　　CX20106A是日本索尼公司生產(chǎn)的彩電專用紅外遙控接收器，采用單列8腳直插式，超小型封裝。CX20106A的基本性能如下：(1)電

73、源電壓典型值5V，最大17V。(2)電源電流1.1～2.5mA(典型值為1. 8mA)。(3)輸出低電平0.2V。(4)電壓增益77～79dB。(5)輸入阻抗為27k；(6)濾波器中心頻率f0為30～60KHz。</p><p>　　其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 CX20106A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　各引腳功能（如下表3-2）

74、</p><p>　　表3-2 CX20106A引腳功能</p><p>　　CX20106A該IC內(nèi)部主要包括前置放大器，限幅放大，帶通濾波，峰值檢波，積分濾波及波形整形電路等。基本原理如下：接收換能器把超聲波回波轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的數(shù)字編碼脈沖調(diào)幅波，并由l腳進(jìn)入集成放大器的正相輸入端。2腳是放大器的反相輸入端，外接RC負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，可以決定和調(diào)節(jié)放人器的頻率特性和電壓增益，當(dāng)電阻值小或者電

75、容值大時(shí)，電壓增益高，通頻帶窄；反之，電壓增益低，通頻帶寬。在放大器輸入端設(shè)置有ABLC電路（即自動(dòng)偏壓電路或者自動(dòng)電平控制電路，它可使放入及限幅電路輸出電平穩(wěn)定的編碼信號），可自動(dòng)調(diào)整放大器的偏置電壓，使放大器的輸出電平穩(wěn)定。然后，信號進(jìn)入限幅放大器，可以濾除雜亂的寄生調(diào)幅和其他干擾，輸出包絡(luò)脈沖頂部平直的編碼脈沖調(diào)幅波。信號再進(jìn)入帶通濾波器，濾除頻率范圍30-50KHZ以外的干擾信號。5腳外接電阻。調(diào)節(jié)其阻值可調(diào)節(jié)帶通濾波器的中心頻

76、率值。然后信號進(jìn)入峰值檢波器，對編碼脈沖的調(diào)幅波進(jìn)行振幅檢波，解調(diào)出數(shù)字編碼脈沖信號，3腳外接電容是峰值檢波器的濾波電容。檢波出的信號再送到整形電路巾進(jìn)行波形轉(zhuǎn)換與整形，最后由7腳輸出數(shù)字編碼脈沖信號，送至CPU去識別，處理。6腳外接積分電容，可</p><p>　　根據(jù)以上原理，超聲波測距系統(tǒng)的接收電路如下圖3-8所示。超聲波接收換能器將接收到的回波信號轉(zhuǎn)換后經(jīng)過0. 0563UF的電容初步濾波后，進(jìn)入CX20

77、106A的1腳，經(jīng)過CX20106A的前置放大器，限幅放大，帶通濾波器（中心頻率為40KHZ），檢波器及比較器，最后經(jīng)過內(nèi)部的整形電路，從7腳輸出至單片機(jī)的外部中斷0(P3.2)口。當(dāng)芯片接收到40KHZ的信號時(shí)，7腳的輸出高電平轉(zhuǎn)為低電平，單片機(jī)外部中斷0口檢測到輸入信號的下降沿或者低電平時(shí)，立即產(chǎn)生中斷，同時(shí)停止定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0。從而得到超聲波的回波時(shí)間t．</p><p>　　圖3-8聲波接收電路</

78、p><p>　　3.5 顯示報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.5.1顯示模塊</b></p><p>　　液晶顯示器以其微功耗、體秘小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，液晶顯示模塊的應(yīng)用前景將更加廣闊。本系統(tǒng)選用的是MDLS（香港精電公司字符型液晶顯示模塊）系列的L

79、CD1602液晶顯示器。</p><p>　　本系統(tǒng)選用LCD液品LCD1602顯示器做為顯示模塊。</p><p>　　其芯片引腳功能如表3-3所示</p><p>　　表3-3 LCD1602引腳功能</p><p>　　LCD1602指令集</p><p><b>　　1，清屏</b><

80、;/p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）:1.64uS</p><p>　　功能：清DDRAM和AC值。</p><p><b>　　2，歸位</b></p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）:1.64uS</p><p>　　功能：AC=0，光標(biāo)，畫面回HOME位。</p>&

81、lt;p><b>　　3，輸入方式設(shè)置</b></p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）:40uS</p><p>　　功能：設(shè)置光標(biāo)，畫面移動(dòng)方式。</p><p>　　其中：I/D=1:數(shù)據(jù)讀，寫操作后，AC自動(dòng)增一；</p><p>　　I/D=0數(shù)據(jù)讀，寫操作后，AC自動(dòng)減一；</p>&

82、lt;p>　　S=1: 讀，寫操作，畫面平移；</p><p>　　S=0:數(shù)據(jù)讀，寫操作，畫面不動(dòng)。</p><p><b>　　4，顯示開關(guān)控制</b></p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）:40uS</p><p>　　功能:設(shè)置顯示，光標(biāo)及閃爍開，關(guān)。</p><p>　　其

83、中：D表示顯示開關(guān)；D=1為開，D=0為關(guān)；</p><p>　　C表示光標(biāo)開關(guān)；C=1為開，C=0為關(guān)；</p><p>　　B表示閃爍開關(guān)；B=1為開，B=0為關(guān)。</p><p><b>　　5，光標(biāo)，畫面位移</b></p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）:40Us</p><p>

84、　　功能：光標(biāo)，畫面移動(dòng)，不影響DDRAM。</p><p>　　其中：S/C=1;畫面平移一個(gè)字符位；</p><p>　　S/C=0;光標(biāo)平移一個(gè)字符位；</p><p>　　R/L=1;右移；R/L=0;左移。</p><p><b>　　6，功能設(shè)置</b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)時(shí)間（

85、250KHZ）:40Us</p><p>　　功能：工作方式設(shè)置（初始化指令）。</p><p>　　其中：DL=1, 8位數(shù)據(jù)接口；DL=0，4位數(shù)據(jù)接口；</p><p>　　N=1，兩行顯示；N=0，一行顯示；</p><p>　　F=1, 5×10點(diǎn)陣字符；F=0, 5×7點(diǎn)陣字符。</p>&

86、lt;p>　　7，CGRAM地址設(shè)置</p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）:40Us</p><p>　　功能：設(shè)置CGRAM地址。A5~A0=0~3FH。</p><p>　　8，DDRAM地址設(shè)置</p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）:40Us</p><p>　　功能：設(shè)置DDRAM地址。&

87、lt;/p><p>　　N=0，一行顯示A6~A0=0~4FH;</p><p>　　N=1，兩行顯示，首行A6~A0=00H~2FH, 次行A6~A0=40H~67H。</p><p><b>　　9，讀BF及AC值</b></p><p>　　功能：讀忙BF值和地址技術(shù)器AC值。</p><p>

88、　　其中：BF=1：忙；BF=0：準(zhǔn)備好。此時(shí)，AC值意義為最近一次地址設(shè)置（CGRAM或DDRAM）定義。</p><p><b>　　10，寫數(shù)據(jù)</b></p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）;40Us</p><p>　　功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM內(nèi)。</p><p>&l

89、t;b>　　11，讀數(shù)據(jù)</b></p><p>　　運(yùn)行時(shí)間（250KHZ）:40Us</p><p>　　功能：根據(jù)最近設(shè)置的地址性質(zhì)，從DDRAM或CGRAM數(shù)據(jù)讀出。</p><p>　　LCD1602與單片機(jī)連接的原理圖3-9,如下：</p><p>　　圖3-9 LCD1602與單片機(jī)的連接圖</p>

90、<p><b>　　內(nèi)部字符表</b></p><p>　　表3-5 內(nèi)部字符表</p><p>　　3.5.2 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.5.2.1 聲報(bào)警模塊</p><p><b>　　如圖3-10所示</b></p><p>　　圖3-10

91、 聲報(bào)警模塊</p><p>　　3.5.2.2 光報(bào)警模塊</p><p><b>　　如圖3-11所示</b></p><p>　　圖3-11 光報(bào)警模塊</p><p>　　3.6 單片機(jī)通信模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信采用RS232串行接口，由于RS232的供電電源為

92、+12V，而單片機(jī)為+5V，因此本系統(tǒng)采用單電源電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232與RS232來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的的通信。</p><p><b>　　MAX232</b></p><p>　　MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5V單電源供電。</p><p>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：<

93、;/p><p>　　第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12V和-12V兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。</p><p>　　第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。</p><p>　　其中13腳(R1IN)、12腳(R1OUT)、11腳(T1IV)、14腳(T10UT

94、)為第一數(shù)據(jù)通道。</p><p>　　8腳( R2IN)、9腳(R20UT)、10腳(T2IN)、7腳(T20UT)為第二數(shù)據(jù)通道。</p><p>　　TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T10UT、T20UT送到電腦DB9插頭：DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OLT、R20UT輸出。</p&g

95、t;<p>　　第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC (+5V)。</p><p><b>　　電路為：</b></p><p>　　圖 3-11 MAX232內(nèi)部電路圖</p><p>　　單片機(jī)STC89C52通過MAX232電路與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。</p><p><b>　　電路圖如圖

96、3-12</b></p><p>　　圖3-12 MAX232電路與單片機(jī)通信電路</p><p><b>　　4系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軟件設(shè)計(jì)的主要思路是將預(yù)置、發(fā)射、接收、顯示、聲音與光報(bào)警等功能編成獨(dú)立的模塊，在主程序中采用鍵控循環(huán)的方式，當(dāng)按下控制鍵后，在一定周期內(nèi)，依次執(zhí)行各個(gè)模塊，調(diào)用預(yù)置子程序，發(fā)

97、射子程序、查詢接收子程序、定時(shí)子程序，并把測量的結(jié)果進(jìn)行分析處理，根據(jù)處理結(jié)果決定顯示程序的內(nèi)容以及是否調(diào)用聲音，光，顯示報(bào)警程序。當(dāng)測得距離小于預(yù)置距離時(shí)，聲音，光，顯示報(bào)警程序被調(diào)用。</p><p>　　主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式。置位總中斷允許位EA并給顯示端口P0清0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的

98、直射波觸發(fā)，需要延時(shí)約0.1 ms(這也就是超聲波測距儀會有一個(gè)最小可測距離的原因)后，才打開外中斷0接收返回的超聲波信號。超聲波汽車防撞電路的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。我們知道C語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行的時(shí)間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測距時(shí)），所以控制程序可采用C語言

99、和匯編語言混合編程。</p><p>　　4.1超聲波汽車防撞電路的算法</p><p>　　超聲波測距的原理為超聲波發(fā)生器T在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接收到。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。距離的計(jì)算公式為：</p><p>　　d=s/2=

100、(c×t)/2</p><p>　　其中，d為被測物與測距儀的距離，s為聲波的來回的路程，c為聲速，t為聲波來回所用的時(shí)問。在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在INT0或INT1端產(chǎn)生一個(gè)中斷請求信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。<

101、/p><p>　　4.2 主程序流程圖</p><p>　　軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖（4-1）（4-2）（4-3）所示。</p><p>　　主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。</p><p>　　定時(shí)中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷子程序主要完成時(shí)間值的讀取、距離計(jì)算、結(jié)果的輸出等工作。主

102、程序流程圖4-1</p><p>　　圖4-1 主程序程序</p><p><b>　　主程序部分代碼</b></p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　WARN=1;// 關(guān)掉聲音警報(bào)

103、喇叭</p><p>　　LED=1; //關(guān)掉光報(bào)警指示燈</p><p>　　initTimer(); //外部中斷0與定時(shí)計(jì)數(shù)器0初始化函數(shù)</p><p>　　clear_LCD(); //LCD1602清屏函數(shù)</p><p><b>　　for(;;)</b></p><p>

104、<b>　　{</b></p><p>　　Send_Start(); //發(fā)射超聲波</p><p>　　if(Stop_Flag) //Stop_Flag為定時(shí)器T0停止標(biāo)志位，即接收到回波</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Stop_Flag=0;</p>

105、<p>　　if(!Over_Flag) //Over_Flag為定時(shí)器T0溢出標(biāo)志位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　time=TH0*256+TL0; //定時(shí)時(shí)間化成十進(jìn)制，單位是us</p><p>　　distance=time*0.000001*331.45*100/2; //先把時(shí)間

106、單位化為s,再利用距離公式計(jì)算得出與障礙物的距離，最后把結(jié)果轉(zhuǎn)換成單位cm</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

107、<p>　　顯示報(bào)警子程序流程圖如圖4-2所示</p><p>　　圖4-2 顯示報(bào)警子程序流程圖</p><p>　　顯示報(bào)警子程序部分程序</p><p>　　if(distance)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(distance<50&

108、amp;&distance==50) /*當(dāng)測量出的距離小于或者等于0.5m*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　show_chiese(a,16,0x80);</p><p>　　LED=0; //剎車指示燈亮</p><p>　　sha=0;//剎車制動(dòng)</p>&l

109、t;p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　sha=1; //剎車指示燈滅</p><p>　　LED=1; //停止剎車</p><p>　　if(distance>50&&distance<100&&

110、amp;distance==100) /* 當(dāng)測量出的距離大于0.5m,小于1m*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　show_chiese(b,16,0x80);//液晶顯示函數(shù)</p><p>　　WARN=0; //發(fā)出警報(bào)聲音</p><p><b>　　}</b&g

111、t;</p><p>　　else WARN=1;</p><p>　　if(distance>100) //當(dāng)測量出的距離大于1m</p><p><b>　　{</b></p><p>　　show_chiese(c,16,0x80);</p><p><b>　　}<

112、/b></p><p>　　delay(10);</p><p>　　numch(distance); //將測量得到的數(shù)字轉(zhuǎn)換成ASC碼</p><p>　　show_chiese(d,17,0x88); //顯示出汽車與障礙物的距離</p><p>　　delay(10);</p><p><b>

113、;　　}</b></p><p>　　INT0中斷服務(wù)子程序圖4-3</p><p>　　圖4-3 中斷服務(wù)子程序流程圖</p><p>　　中斷服務(wù)子程序部分程序</p><p>　　/*********定時(shí)器T0計(jì)數(shù)溢出*******/</p><p>　　void timer0(void) inter

114、rupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　ET0=0;</b></p><p><b>　　TH0=0xff;</b></p><p><

115、;b>　　TL0=0xff;</b></p><p><b>　　TR1=0;</b></p><p>　　Over_Flag=1;</p><p>　　IE=0; //外部中斷0中斷標(biāo)志位（1為申請中斷，0不再申請中斷）</p><p><b>　　}</b></p&g

116、t;<p>　　/**********外部中斷0中斷子程序*********/</p><p>　　void int0(void) interrupt 0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR1=0; //停止發(fā)射超聲波</p><p><b>　　TR0=0;<