畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于單片機(jī)的超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)【精校排版】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于單片機(jī)的超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要III</b></p><p>

2、;　　AbstractIV</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2 課題的研究目的和意義2</p><p>　　第二章 超聲波測(cè)距原理及方案選擇4</p><p>　　2.1 測(cè)距原理4</

3、p><p>　　2.1.1 超聲波測(cè)距原理4</p><p>　　2.1.2 測(cè)量與控制方法4</p><p>　　2.1.3 理論計(jì)算4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)方案比較與選擇5</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件8</p><p>　　3.1 單片機(jī)STC89C5

4、28</p><p>　　3.1.1 STC89C52的功能描述8</p><p>　　3.1.2 STC89C52的主要特性9</p><p>　　3.1.3 STC89C52單片機(jī)的內(nèi)部系統(tǒng)9</p><p>　　3.2 超聲波傳感器，接收器13</p><p>　　3.3 LCD1602A顯示

5、模塊14</p><p>　　3.4 超聲波發(fā)射、接收模塊15</p><p>　　3.4.1 模塊參數(shù)15</p><p>　　3.4.2 超聲波原理及其系統(tǒng)組成16</p><p>　　3.5 電源電路16</p><p>　　3.5.1 三腳穩(wěn)壓模塊17</p><p&g

6、t;　　3.6 顯示電路18</p><p>　　3.7 二極管發(fā)光報(bào)警模塊18</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.1 系統(tǒng)程序總框圖20</p><p>　　4.2 軟件說(shuō)明20</p><p>　　第五章 實(shí)物制作及系統(tǒng)調(diào)試22</p>&l

7、t;p>　　5.1 系統(tǒng)萬(wàn)用板板制作22</p><p>　　5.1.1 電路原理圖的設(shè)計(jì)22</p><p>　　5.1.2 萬(wàn)用板制作22</p><p>　　5.2 系統(tǒng)調(diào)試23</p><p>　　第六章 誤差分析與設(shè)計(jì)總結(jié)24</p><p>　　6.1 發(fā)射接收時(shí)間對(duì)測(cè)量精度的影

8、響分析24</p><p>　　6.2 提高精度的方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì)24</p><p>　　6.3 軟件設(shè)計(jì)的要求24</p><p>　　6.4 設(shè)計(jì)總結(jié)24</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　附錄27</b>&l

9、t;/p><p><b>　　致謝34</b></p><p>　　基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)數(shù)量正在逐年增加。在公路、街道、停車(chē)場(chǎng)、車(chē)庫(kù)等擁擠、狹窄的地方倒車(chē)時(shí)，駕駛員既要前瞻，又要后顧，稍微不小心就會(huì)發(fā)生追尾事故。因此

10、。增加汽車(chē)的后視能力，研制汽車(chē)后部探測(cè)障礙物的倒車(chē)?yán)走_(dá)便成為近些年來(lái)的研究熱點(diǎn)。為此，設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心，利用超聲波實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)距的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)。工作時(shí)，超聲波發(fā)射器不斷發(fā)射出一系列連續(xù)脈沖，給測(cè)量邏輯電路提供一個(gè)短脈沖。最后由信號(hào)處理裝置對(duì)接收的信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出車(chē)與障礙物之間的距離。目前，國(guó)內(nèi)外一般的超聲波測(cè)距儀，其理想的測(cè)量距離為1m-5m，因此大都用于汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)等近距離測(cè)距中。本文根據(jù)聲波在空氣中傳播原理，介

11、紹了基于STC89C52單片機(jī)的超聲波測(cè)距器。本文設(shè)計(jì)的倒車(chē)?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)主要是針對(duì)汽車(chē)倒車(chē)時(shí)人無(wú)法目測(cè)到車(chē)尾與障礙物的距離而設(shè)計(jì)的。本系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)、超聲波測(cè)距技術(shù)和傳感器技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)液晶屏顯示障礙物與汽車(chē)的距離遠(yuǎn)近，并通過(guò)二極管發(fā)光示警。</p><p>　　關(guān)鍵字：超聲波傳感器；單片機(jī)；測(cè)距；倒車(chē)?yán)走_(dá)</p><p>　　Based on SCM ultrasonic ran

12、gefinder</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In recent years, the number of cars is increasing every year. In roads, streets, parking, garage and other crowded, narrow place reversing,

13、 the driver should not only forward, but also looking back, a little rear-end accident occurs accidentally. So. Increase the capacity of the car rear view, the development car parking sensor rear obstacle detection has b

14、ecome a research hotspot in recent years. To this end, designed a microcontroller as the core, the use of ultrasonic ranging to achieve non-c</p><p>　　Key words：Ultrasonic sensors，SCM，location，parking sensor

15、</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題現(xiàn)狀</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，倒車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)以及使用發(fā)生了質(zhì)的變化。經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展，倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了六代技術(shù)改良，不管從結(jié)構(gòu)外觀(guān)上，還是從性能價(jià)格上，這六代產(chǎn)品都各有特點(diǎn)，使用較多的是數(shù)碼顯示、熒屏顯示

16、和魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)這三種。</p><p>　　第一代：倒車(chē)時(shí)通過(guò)喇叭提醒 ?！暗管?chē)請(qǐng)注意”！想必不少人還記得這種聲音，這就是倒車(chē)?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有少部分商用車(chē)還在使用。只要司機(jī)掛上倒檔，它就會(huì)響起，提醒周?chē)娜俗⒁猓瑥哪撤N意義上來(lái)說(shuō)，它對(duì)駕駛員并沒(méi)有直接的幫助，不能算真正的倒車(chē)?yán)走_(dá)，基本屬于淘汰產(chǎn)品。</p><p>　　第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。這是倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正

17、開(kāi)始。倒車(chē)時(shí)，如果車(chē)后1.8m～1.5m處有障礙物，蜂鳴器就會(huì)開(kāi)始工作。蜂鳴聲越急，表示車(chē)輛離障礙物越近。但沒(méi)有語(yǔ)音提示，也沒(méi)有距離顯示，雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車(chē)有多遠(yuǎn)，對(duì)駕駛員幫助不大。</p><p>　　第三代：數(shù)碼波段顯示具體距離或者距離范圍。這代產(chǎn)品比第二代進(jìn)步很多，可以顯示車(chē)后障礙物離車(chē)體的距離。如果是物體，在1.8m開(kāi)始顯示；如果是人，在0.9m左右的距離開(kāi)始顯示。這一代產(chǎn)品有兩種

18、顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由3種顏色來(lái)區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物距離有0.8m以上；黃色代表警告距離，表示障礙物距離只有0.6m~0.8m；紅色代表危險(xiǎn)距離，表示障礙物距離只有不到0.6m，必須停止倒車(chē)。 第三代產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起，比較實(shí)用，但安裝在車(chē)內(nèi)影響美觀(guān)。</p><p>　　第四代：液晶屏動(dòng)態(tài)顯示。這一代有一個(gè)質(zhì)的飛躍，特別是熒屏顯示開(kāi)始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。不用掛倒

19、檔，只要發(fā)動(dòng)汽車(chē)，顯示器上就會(huì)出現(xiàn)汽車(chē)圖案以及車(chē)輛周?chē)系K物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀(guān)，可以直接粘貼在儀表盤(pán)上，安裝很方便。不過(guò)LCD顯示外觀(guān)雖精巧，靈敏度較高，但抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報(bào)也較多。</p><p>　　第五代：魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)。結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測(cè)知2m以?xún)?nèi)的障礙物，并以不同等級(jí)的聲音提示和直觀(guān)的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)可以

20、把后視鏡、倒車(chē)?yán)走_(dá)、免提電話(huà)、溫度顯示和車(chē)內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語(yǔ)音功能，是目前市面上最先進(jìn)的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)。因?yàn)槠渫庑尉褪且粔K倒車(chē)鏡，所以可以不占用車(chē)內(nèi)空間，直接安裝在車(chē)內(nèi)后視鏡的位置。而且顏色款式多樣，可以按照個(gè)人需求和車(chē)內(nèi)裝飾選配。</p><p>　　第六代：專(zhuān)為高檔轎車(chē)配置的。第六代產(chǎn)品在第五代的基礎(chǔ)上新增了很多功能：外觀(guān)上看，比第五代產(chǎn)品更為精致典雅；從功能上看，它除了具備第五代產(chǎn)

21、品的所有功能之外，還整合了高檔轎車(chē)具備的影音系統(tǒng)，可以在顯示器上觀(guān)看</p><p>　　本文利用CTC89C52單片機(jī)為中心配以超聲波發(fā)射接收模塊來(lái)測(cè)試車(chē)位距障礙物的距離，通過(guò)HJ602A顯示模塊把車(chē)位距障礙物的距離反映出具體數(shù)字，發(fā)光二極管長(zhǎng)明來(lái)提示駕駛員。這種打車(chē)?yán)走_(dá)的體積比較小且單片機(jī)的性?xún)r(jià)比比較高。</p><p>　　1.2 課題的研究目的和意義</p><

22、;p>　　總結(jié)一下在校四年來(lái)的學(xué)習(xí)成果。檢查自己在綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力怎么樣。一個(gè)是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，一個(gè)是解決實(shí)際問(wèn)題的能力。熟悉常用電子元器件的類(lèi)型、標(biāo)識(shí)、封裝，也要了解陌生的電子原件的性能參數(shù)和使用。</p><p>　　在我們的日常生活和工作中倒車(chē)視線(xiàn)不良一直是困擾駕駛員的難題，隨著汽車(chē)的迅速增加，停車(chē)難已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，狹小的停車(chē)場(chǎng)地常常令有車(chē)一族無(wú)所適從，稍不慎，則闖禍，煩事又煩人

23、。雖然每輛車(chē)都有后視鏡，但不可避免的都存在一個(gè)后視盲區(qū)。倒車(chē)?yán)走_(dá)是汽車(chē)泊車(chē)或者倒車(chē)時(shí)的安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀(guān)的顯示告知駕駛員駕駛車(chē)輛周?chē)系K物的情況，解除了駕駛員泊車(chē)、倒車(chē)和起動(dòng)車(chē)輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了使用死角和視線(xiàn)模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。倒車(chē)?yán)走_(dá)的發(fā)明是迫在眉睫的，是必不可少的設(shè)備。最早出現(xiàn)的“倒車(chē)請(qǐng)注意，倒車(chē)請(qǐng)注意”的語(yǔ)音提示，只能起到警示附近行人的目的，對(duì)駕駛者掌握車(chē)后狀況毫無(wú)幫助。較早

24、出現(xiàn)的蜂蜜器提示，在倒車(chē)時(shí)，發(fā)出“滴滴滴”的聲音，這是倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的開(kāi)始，倒車(chē)時(shí)在車(chē)后一定距離有障礙物，當(dāng)車(chē)尾與障礙物達(dá)到一定距離時(shí)就會(huì)發(fā)出警報(bào)?，F(xiàn)在的倒車(chē)后視系統(tǒng)，在車(chē)后安裝攝像頭，把車(chē)后的情況傳送到駕駛員的顯示屏。前者比較簡(jiǎn)單，而后者又太昂貴。本系統(tǒng)綜合二者優(yōu)點(diǎn)，利用超聲波測(cè)距原理測(cè)出車(chē)尾到障礙物的距離，發(fā)出語(yǔ)音提示或報(bào)警響聲，并把距離傳至顯示屏。</p><p>　　超聲波測(cè)距技術(shù)。是一種有源非接觸性測(cè)距技

25、術(shù)，是利用超聲波在空氣中的定向傳播特性和固體反射特性，通過(guò)接收自身反射的超聲波反射信號(hào)。根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收時(shí)間差及傳播速度，計(jì)算出傳播距離。由于超聲波傳感器具有成本低廉、采集速度快、距離分辨率高、質(zhì)量輕、體積小和易于裝卸的優(yōu)點(diǎn)，不需要通過(guò)大量的計(jì)算就可獲得數(shù)據(jù)．因而其測(cè)距速度快，實(shí)用性好。同時(shí)超聲波傳感器不易受到天氣條件、環(huán)境光照及障礙物陰影、表面粗糙等因素影響</p><p>　　第二章 超聲波測(cè)距原理

26、及方案選擇</p><p><b>　　2.1 測(cè)距原理</b></p><p>　　2.1.1 超聲波測(cè)距原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用超聲波測(cè)距儀測(cè)得的距離作為倒車(chē)的依據(jù)。超聲波產(chǎn)生分有源和無(wú)源方式，本設(shè)計(jì)使用的是通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生40kHz的有源測(cè)距方式。</p><p>　　超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波

27、，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)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(lái)，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在溫度為20℃時(shí)約為345m/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=345△t/2。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。</p><p>　　超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和

28、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(jiàn)，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。</p><p>　　測(cè)距的公式表示為：L=C×T式中L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測(cè)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)[1]。</p><p>　　2.1.2 測(cè)量與控制方法</p><p>　　聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波

29、。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長(zhǎng)的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射；反射波稱(chēng)為回聲。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間可以測(cè)量得到，從聲波到目標(biāo)的距離就可以精確地計(jì)算出來(lái)。這就是本系統(tǒng)的測(cè)量原理。</p><p>　　由于此超聲波測(cè)距儀可以實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)距，所以需進(jìn)行測(cè)距選擇，而這個(gè)測(cè)距選擇就以自動(dòng)選擇功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　　2.1.3 理論計(jì)算 &

30、lt;/p><p>　　圖2.1是比較準(zhǔn)確的計(jì)算距離的方法，利用單片機(jī)發(fā)射40kHz超聲波。聲波遇到障礙物反射回來(lái)。若可以測(cè)出第一個(gè)回波到達(dá)的時(shí)間與發(fā)射脈沖之間的時(shí)間差t，利用S=1/2×v×t,即可算得傳感器與反射點(diǎn)間距離s，由圖可知，被測(cè)距離H=s×cosα。 </p><p>　　α=arcsin(M/S)[2]； </p><p&g

31、t;　　M為兩探頭之間中心距離的一半，將②代入①，H=S×cos(arcsin(M/S))； </p><p>　　再將S=1/2×v×t代入③，得H=1/2×v×t×cos(arcsin(M/S))； </p><p>　　v在一定溫度下是一常數(shù)（例在T=15℃時(shí)，v=340.0 m/s），當(dāng)被測(cè)距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于M時(shí)，cos(a

32、rcsin(M/S))≈1,所以④式可以化簡(jiǎn)為H=1/2×v×t[3]。</p><p><b>　　2M </b></p><p>　　發(fā)射探頭 接收探頭</p><p>　　S H</p><p><b

33、>　　a</b></p><p>　　圖2.1 超聲波距離計(jì)算示意圖[4]</p><p>　　當(dāng)距離一定的時(shí)候，可以忽略發(fā)射和接受產(chǎn)生的角度的影響。此時(shí)，對(duì)距離影響最大的是溫度。由于超聲波也是一種聲波，其聲速V與溫度C有關(guān)。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測(cè)距精度要求很高的情況下，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定后，只要測(cè)得超聲波往返

34、的時(shí)間，即可根據(jù)上述原理求得距離。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)方案比較與選擇</p><p>　　方案一：利用分立模塊的超聲波測(cè)距儀。</p><p>　　系統(tǒng)包括超聲波測(cè)距模組、LED數(shù)碼顯示模組、驅(qū)動(dòng)模組、控制模組及電源五部分。</p><p>　　超聲波測(cè)距模塊主要由發(fā)射部分和接收部分組成，超聲波的發(fā)射受主控制器控制；超聲波換能

35、器諧振在40KHz的頻率，模塊上帶有40KHz方波產(chǎn)生電路。</p><p>　　顯示模塊是一個(gè)8位段數(shù)碼顯示的LED；測(cè)量結(jié)果的顯示用到三位數(shù)字段碼，格式為X點(diǎn)XX米，同時(shí)還用兩位數(shù)字段碼顯示數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。</p><p>　　電源采用9V的DC電源輸入，經(jīng)穩(wěn)壓管后得出5V以及3.3V的電源供系統(tǒng)各部分電路使用。圖2.2是超聲波測(cè)距模塊硬件框圖。</p><p>　

36、　圖2.2 超聲波測(cè)距模塊硬件框圖</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：具有歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、出錯(cuò)管理功能。</p><p>　　缺點(diǎn)：能測(cè)的最小距離比較長(zhǎng)，不能實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)距，電路復(fù)雜性能穩(wěn)定性不高。</p><p>　　方案二：基于STC89C52單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀。</p><p>　　超聲波測(cè)距儀主要以單片機(jī)STC89C52為核心，其發(fā)射器是

37、利用壓電晶體的諧振帶動(dòng)周?chē)諝庹駝?dòng)來(lái)工作的.超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開(kāi)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(lái)，超聲波接收器接收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。一般情況下，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=340×t/2，這就是常用的時(shí)差法測(cè)距。</p><p>　　在測(cè)距計(jì)數(shù)電路設(shè)計(jì)中，采用了相關(guān)計(jì)數(shù)法

38、，其主要原理是：測(cè)量時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)先給發(fā)射電路提供20個(gè)左右的脈沖信號(hào)，單片機(jī)計(jì)數(shù)器立即計(jì)數(shù)；當(dāng)信號(hào)發(fā)射一段時(shí)間后，若單片機(jī)收到外中斷1的信號(hào)，則計(jì)時(shí)成功。若沒(méi)有收到信號(hào)就重新發(fā)射信號(hào)一次，直到收到脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。</p><p>　　雙向超聲波測(cè)距儀的系統(tǒng)主要有幾下部分組成（如圖2.3所示）： LCD顯示模塊，STC89C52控制芯片，超聲波發(fā)射模塊，超聲波接收模塊，電源模塊等五大模塊，二極管發(fā)光報(bào)警模

39、塊。</p><p>　　圖2.3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖[5]</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：能進(jìn)行雙向測(cè)距,實(shí)時(shí)性好，精度高，功耗低。在電路中我們采用STC89C52芯片的優(yōu)點(diǎn)是：指令簡(jiǎn)單，控制容易；基于上述兩種方案的比較，方案一，測(cè)量盲區(qū)較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且穩(wěn)定性不高。方案二，能進(jìn)行雙向測(cè)距，精度高，功耗低，模塊簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性高。所以選用方案二。</p><p><

40、;b>　　第三章 系統(tǒng)硬件</b></p><p>　　3.1 單片機(jī)STC89C52</p><p>　　3.1.1 STC89C52的功能描述</p><p>　　STC89C52是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有8k字節(jié)的在線(xiàn)可重復(fù)編程、快速擦除快速寫(xiě)入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與M

41、CS-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。</p><p>　　STC89C52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度小于8K，四個(gè)I/O口全部提供給用戶(hù)?？捎?2V電壓編程,而且擦寫(xiě)時(shí)間僅需10毫秒，僅為8751/87C51的擦除時(shí)間的百分之一,與8751/87C

42、51的擦寫(xiě)相比，不易損壞器件，沒(méi)有兩種電源的要求，改寫(xiě)時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（2.7V~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0Hz～24MHz之間，比8751/87C51等51系列的6MHz～12MHz更具有靈活性,系統(tǒng)能快能慢。SCT89C52芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0口是三態(tài)雙向口,通稱(chēng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)口,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀/

43、寫(xiě)操作。STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖3.1所示。</p><p>　　圖3.1 STC89C52單片機(jī)引腳圖</p><p>　　3.1.2 STC89C52的主要特性</p><p>　　STC89C52主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　1）STC89C52與MC

44、S-51系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；</p><p>　　2）內(nèi)有4k字節(jié)在線(xiàn)可重復(fù)編程快擦寫(xiě)程序存儲(chǔ)器；</p><p>　　3）靜態(tài)工作,工作范圍:0Hz～24MHz；</p><p>　　4）256×8位內(nèi)部RAM；</p><p>　　5）32位雙向輸入輸出口；</p><p>　　6）兩

45、個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　7）5個(gè)中斷源,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)；</p><p>　　8）1個(gè)全雙工的異步串行口；</p><p>　　9）閑置和掉電兩種工作方式；</p><p>　　10）內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。</p><p>　　3.1.3 STC89C52單片機(jī)的內(nèi)部系統(tǒng)</p>&

46、lt;p><b>　　1.時(shí)鐘電路</b></p><p>　　STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖3.2(a)所示，在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2

47、～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。</p><p>　　外部方式的時(shí)鐘電路如圖3.2（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。</p><p>　　RXD接地，TXD接外部振蕩器。

48、對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。</p><p>　　內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （b） 外部方式時(shí)鐘電路</p><p>　　圖3.2 時(shí)鐘電路圖</p><p><b>　　2.復(fù)位及復(fù)位電路</b&

49、gt;</p><p><b>　?。?）復(fù)位操作</b></p><p>　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。</p><p>　　除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他

50、一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表3.1所示。</p><p>　　表3.1 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)[6]</p><p>　?。?）復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生</p><p>　　RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即兩個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)4us才能完成復(fù)位操作。</p

51、><p>　　產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路邏輯如圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 復(fù)位信號(hào)的電路邏輯圖</p><p>　　整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。</p><p>　　復(fù)位

52、操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。</p><p>　　1）上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.4（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。</p><p>　　2）按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位 端經(jīng)電阻與V

53、cc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.4（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.4（c）所示。</p><p>　　上電復(fù)位 （b） 按鍵電平復(fù)位 （c） 按鍵脈沖復(fù)位</p><p>　　圖3.4 復(fù)位電路</p><p>　　上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能

54、保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖3.4（b）上電復(fù)位方式。</p><p>　　STC89C52具體介紹如下：</p><p><b>　　主電源引腳（2根）</b></p><p>　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源。</p><p>　　GND(Pin20)：接地線(xiàn)。&

55、lt;/p><p><b>　　接晶振引腳（2根）</b></p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。</p><p><b>　　制引腳（4根）</b></p><p>　　RST/

56、VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。<

57、/p><p>　　編程輸入/輸出引腳（32根）</p><p>　　STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。</p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線(xiàn)，名稱(chēng)為P0.0～P0.7。</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙

58、向I/O口線(xiàn)，名稱(chēng)為P1.0～P1.7。 </p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線(xiàn)，名稱(chēng)為P2.0～P2.7。 </p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線(xiàn)，名稱(chēng)為P3.0～P3.7[7]。</p><p>　　STC89C52主要功能如表3.2所示。</p><p>　　表

59、3.2 STC89C52主要功能</p><p>　　表3.2 STC89C52主要功能（續(xù)）</p><p>　　3.2 超聲波傳感器，接收器</p><p>　　本文采用HC-SR04超聲波模塊，本產(chǎn)品可提供2cm-400cm的接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)量精度可達(dá)到0.3cm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。</p><p>&

60、lt;b>　　基本工作原理：</b></p><p>　　1）采用I0口TRIG觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)；</p><p>　　2）模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；</p><p>　　3）有信號(hào)返回，通過(guò)I0口ECH0輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=（高電平時(shí)間*聲速（

61、340m/s））\2。</p><p>　　HC-SR04超聲波模塊電氣參數(shù)如表3.3所示</p><p>　　表3.3 HC-SR04超聲波模塊電器參數(shù)</p><p>　　3.3 LCD1602A顯示模塊</p><p>　　LCD1602A是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行）</p>

62、<p>　　模塊尺寸如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 LCD1602A模塊尺寸</p><p>　　引腳接口如表3.4所示。 </p><p>　　表3.4 LCD1602A模塊引腳</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。 </p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。 <

63、/p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 </p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 </p><p>　　第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W

64、共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 </p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 </p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)。 </p><p>　　第15腳：背光源正極。 </p><

65、p>　　第16腳：背光源負(fù)極。</p><p>　　3.4 超聲波發(fā)射、接收模塊</p><p>　　3.4.1 模塊參數(shù)</p><p>　　采用HC-SR04超聲波模塊，此模塊主要參數(shù)如下：</p><p>　?。?）工作電壓：4.5V~5.5V。特別說(shuō)明，絕對(duì)不允許超過(guò)5.5V；</p><p>　?。?/p>

66、2）功耗電流：最小1mA，最大20mA；</p><p>　?。?）諧振頻率：40KHz；</p><p>　?。?）探測(cè)距離范圍：4mm～4m。誤差：4%；</p><p>　?。ㄌ貏e說(shuō)明，探測(cè)最近距離為4mm，最遠(yuǎn)距離為4m，數(shù)據(jù)連續(xù)輸出，不需要任何設(shè)置。）</p><p>　?。?）測(cè)量溫度范圍：0℃至+100℃；精度：1℃；</

67、p><p>　?。?）測(cè)量光照度范圍：能測(cè)量出明亮和黑暗；</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)輸出方式：ICC和UART（57600bps）兩種方式，用戶(hù)任選；其中UART方式，是以7節(jié)為一組，以0x55開(kāi)頭的3個(gè)數(shù)據(jù)是距離數(shù)值；以0x66開(kāi)頭的2個(gè)數(shù)據(jù)是溫度數(shù)據(jù)；以0x77開(kāi)頭的2個(gè)數(shù)據(jù)是光照度數(shù)據(jù)。0x55\0x66\0x77是為區(qū)分3個(gè)數(shù)據(jù)而增加的數(shù)據(jù)頭；</p><p&

68、gt;　　（8）時(shí)間限制：支持如下2種探測(cè)方式；1、持續(xù)探測(cè)；2、受控間歇探測(cè)；</p><p>　?。?）距離數(shù)據(jù)格式：以毫米為最小數(shù)據(jù)單位，雙字節(jié)16進(jìn)制傳輸，前高后低；</p><p>　?。?0）溫度數(shù)據(jù)格式：以攝氏度為最小數(shù)據(jù)單位，單字節(jié)16進(jìn)制傳輸；</p><p>　?。?1）光照數(shù)據(jù)格式：?jiǎn)巫止?jié)16進(jìn)制傳輸；光線(xiàn)暗時(shí)數(shù)值大，光線(xiàn)亮?xí)r數(shù)值??；</

69、p><p>　?。?2）工作溫度范圍：0℃至+100℃；</p><p>　?。?3）存放溫度：-40℃至+120℃；</p><p>　?。?4）外形尺寸：48mm×39mm×22mm（H）；</p><p>　?。?5）固定孔尺寸3*Φ3mm間距：10mm。</p><p>　　3.4.2 超聲波

70、原理及其系統(tǒng)組成</p><p>　　超聲波測(cè)距是借助于超聲脈沖回波渡越時(shí)間法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)超聲波脈沖由傳感器發(fā)出到接收所經(jīng)歷的時(shí)間為t，超聲波在空氣中的傳播速度為c，則從傳感器到目標(biāo)物體的距離D可以求出：D=ct/2</p><p>　　圖3.6 相應(yīng)的系統(tǒng)框圖</p><p>　　基本原理：經(jīng)發(fā)射器發(fā)射出長(zhǎng)約6mm，頻率為40KHZ的超聲波信號(hào)。此信號(hào)被物體反射

71、回來(lái)由接收頭接收，接收頭實(shí)質(zhì)上是一種壓電效應(yīng)的換能器。它接收到信號(hào)后產(chǎn)生mV級(jí)的微弱電壓信號(hào)。</p><p><b>　　3.5 電源電路</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源的輸出電壓UO（或電壓可調(diào)范圍UOmin~UOmax）和最大輸出電流IOmax是它的特性指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)決定了該電源的適用范圍，同時(shí)也決定了穩(wěn)壓器的特性指標(biāo)以及如何選擇變壓器、整流管和濾波電

72、容。而輸出電阻、紋波電壓、溫度系數(shù)是穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)，它們決定了穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓系數(shù)、輸出阻抗、溫度系數(shù)和濾波電容的選擇。因?yàn)橄到y(tǒng)是由單片機(jī)直接控制處理，其穩(wěn)定的電壓對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)是十分重要的，如圖3.7所示是穩(wěn)壓電源，使系統(tǒng)能正常的工作。</p><p>　　圖3.7 穩(wěn)壓電源</p><p>　　3.5.1 三腳穩(wěn)壓模塊</p><p>　　三腳穩(wěn)壓塊選擇：該裝

73、置中的穩(wěn)壓塊選用LM7805集成穩(wěn)壓塊。下面介紹LM7805的技術(shù)參數(shù)。</p><p>　　LM7805系列集成穩(wěn)壓塊主要技術(shù)參數(shù)：輸入電壓：DC3V～35V；最大輸出電流：1.5A。</p><p>　　LM7805系列穩(wěn)壓塊封裝：1腳為輸入端 ，2腳為公共端 ，3腳為輸出端。注意事項(xiàng)：引腳不能接錯(cuò)，公共端不能懸空；為防止過(guò)熱應(yīng)安裝散熱片，其內(nèi)部原理圖如圖3.8所示，按圖我們來(lái)分析其原

74、理：在本設(shè)計(jì)中應(yīng)輸出電壓為Vo=5V，則當(dāng)Vo＞5V時(shí)，T2的b極電壓上升，進(jìn)而T2的c極電壓下降，進(jìn)而T1的b極電壓下降,進(jìn)而T1的Vce極電壓上升，進(jìn)而Vo趨于5V；反之當(dāng)Vo＜5V時(shí)亦然。</p><p>　　圖3.8 三腳穩(wěn)壓電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　3.6 顯示電路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的LCD1

75、602液晶顯示器以其微功耗、顯示內(nèi)容豐富、體積小、超薄輕巧，界面友好，控制方便，電路簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。深受歡迎。LCD是利用晶體材料的電光效應(yīng)制作的一種被動(dòng)式顯示器。液晶本身并不發(fā)光，依靠電信號(hào)的控制使周?chē)h(huán)境光在顯示部位反射或透射而得以顯示[8]。圖3.9是其硬件電路圖。</p><p>　　圖3.9 LCD1602液晶顯示器</p><p>　　本設(shè)計(jì)通過(guò)SST89C52單片機(jī)與L

76、CD1602液晶顯示器相連，顯示超聲波模塊測(cè)出的距離。圖3.10為本設(shè)計(jì)的顯示電路。</p><p>　　圖3.10 顯示電路[9]</p><p>　　3.7 二極管發(fā)光報(bào)警模塊</p><p>　　如圖3.10所示在單片機(jī)P0口接一發(fā)光二極管，當(dāng)P0口為低電平時(shí)二極管發(fā)光。</p><p>　　圖3.11 發(fā)光二極管報(bào)警模塊<

77、/p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)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、LCD顯示子程序及二極管、數(shù)據(jù)處理程序等組成。由于本系統(tǒng)工作在兩種模式下，所以程序有兩個(gè)分支，倒車(chē)模式和測(cè)距模式。在倒車(chē)模式下，先對(duì)所測(cè)的距離與極限值比較，當(dāng)小于極限值時(shí)，就通過(guò)二極管發(fā)出光亮。在測(cè)距模式下，將測(cè)得的距離顯示在LCD1602液晶屏上。在4米之

78、內(nèi)比較準(zhǔn)確。</p><p>　　4.1 系統(tǒng)程序總框圖 </p><p>　　圖4.1 系統(tǒng)總框圖[10]</p><p><b>　　4.2 軟件說(shuō)明</b></p><p>　　超聲波倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)射子程序、INT0超聲波接收中斷程序及顯示子程序四個(gè)主要模塊組成。本設(shè)計(jì)的所有程序

79、都是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的。超聲波驅(qū)動(dòng)脈沖部分，用到了單片機(jī)的T0產(chǎn)生40kHz時(shí)鐘脈沖，經(jīng)過(guò)74LS04反相器驅(qū)動(dòng)后激勵(lì)超聲波發(fā)射頭發(fā)送超聲波信號(hào)。超聲波接收部分由CX20106A構(gòu)成前置信號(hào)調(diào)理電路，經(jīng)過(guò)調(diào)理后的超聲波信號(hào)在單片機(jī)P33口產(chǎn)生時(shí)鐘下降沿，激發(fā)INTO2外中斷。單片機(jī)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理程序，計(jì)算出實(shí)際的距離。模式識(shí)別程序僅通過(guò)一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)。播報(bào)和顯示都由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)。詳細(xì)程序及程序說(shuō)明見(jiàn)附錄。</p><p

80、>　　（1）系統(tǒng)初始化模塊：即系統(tǒng)剛上電的時(shí)候?qū)ο到y(tǒng)的各個(gè)引腳的電平分配和對(duì)各寄存器的初值賦值。</p><p>　　（2）數(shù)碼管顯示模塊：通過(guò)該模塊的設(shè)計(jì)能夠讓所測(cè)得的距離顯示在數(shù)碼管上。</p><p>　　（3）按鍵掃描模塊：此模塊用來(lái)通過(guò)鍵盤(pán)控制倒車(chē)?yán)走_(dá)的工作。</p><p>　　（4）發(fā)射接收控制模塊：發(fā)射控制模塊是軟件控制超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲脈

81、沖啟動(dòng)定時(shí)器工作，同時(shí)啟動(dòng)接收電路工作，當(dāng)接收電路有信號(hào)輸入時(shí)，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理。</p><p>　　（5）運(yùn)算結(jié)果處理模塊：運(yùn)算結(jié)果處理模塊將多次所測(cè)得時(shí)間進(jìn)行處理，進(jìn)行軟件取大值工作，根據(jù)公式計(jì)算出距離，然后再對(duì)計(jì)算得出的結(jié)果進(jìn)行修正處理，數(shù)據(jù)處理后送至數(shù)碼顯示模塊。</p><p>　?。?）二極管發(fā)光報(bào)警模塊：當(dāng)所測(cè)距離小于一定值時(shí)，通過(guò)二極管發(fā)光來(lái)提醒駕駛員。</p&g

82、t;<p>　　主程序除了完成定時(shí)器T0、中斷源TNT0初始化外，主要實(shí)現(xiàn)超聲波的巡回發(fā)射（調(diào)用超聲波發(fā)射程序）和距離的動(dòng)態(tài)掃描顯示；INT0中斷服務(wù)程序計(jì)算車(chē)尾距離障礙物的距離數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)一方面交由主程序顯示，另一方面與設(shè)定值（比如1.5m）進(jìn)行比較，如小于1.5m，二極管發(fā)光報(bào)警，否則關(guān)閉報(bào)警；如果車(chē)尾距離障礙物的距離較遠(yuǎn)，超聲波往返時(shí)間就會(huì)超過(guò)了定時(shí)器T一次性最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間，則T0發(fā)生溢出而中斷，這時(shí)進(jìn)行距離計(jì)算，發(fā)

83、光二極管不發(fā)光，以示車(chē)后無(wú)障礙物，可放心倒車(chē)。</p><p>　　第五章 實(shí)物制作及系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　　5.1 系統(tǒng)萬(wàn)用板板制作</p><p>　　5.1.1 電路原理圖的設(shè)計(jì)</p><p>　　1）在Protel軟件中先新建一個(gè)原理圖文檔，把所需要的元件載入到文檔里面；</p><p>　　2）

84、再按照系統(tǒng)電路圖繪制導(dǎo)線(xiàn)，把元件連接好；</p><p>　　3）通過(guò)電氣檢查如果沒(méi)有錯(cuò)誤，那么系統(tǒng)的電路原理圖就繪制完成；</p><p>　　圖5.1 系統(tǒng)電路圖</p><p>　　5.1.2 萬(wàn)用板制作</p><p>　　用protl畫(huà)好電路圖認(rèn)真核對(duì)確認(rèn)無(wú)誤后開(kāi)始著手萬(wàn)用板的制作。</p><p>&l

85、t;b>　　1）裁板</b></p><p>　　根據(jù)電路圖以及電路原件的實(shí)際大小把萬(wàn)用板裁成900×900mm大小。</p><p><b>　　2）排版</b></p><p>　　按照電路圖把電路元器件按照方便連線(xiàn)的樣式用鉛筆哎電路板上標(biāo)記好位置，爭(zhēng)取做到連線(xiàn)方便、美觀(guān)。</p><p>

86、;<b>　　3）安裝、焊接</b></p><p>　　在用鉛筆標(biāo)記好的地方安裝上擦腳，安裝不了或者沒(méi)必要安裝擦腳的直接把原件安裝在萬(wàn)用板上。根據(jù)電路圖開(kāi)始連接導(dǎo)線(xiàn)，互相交叉的導(dǎo)線(xiàn)不要去膠皮套保證不會(huì)短路，把導(dǎo)線(xiàn)一原件或擦腳的引腳焊接上。連線(xiàn)焊接的過(guò)程中要認(rèn)真仔細(xì)以免連錯(cuò)引腳導(dǎo)致接通電源后燒壞原件。</p><p><b>　　4）測(cè)試</b>

87、</p><p>　　在硬件電路焊接好了之后，先目測(cè)有沒(méi)有斷線(xiàn)、短路的線(xiàn)路；其次用萬(wàn)用表檢測(cè)各導(dǎo)線(xiàn)間的連接性是否良好；最后安裝元器件，安裝好后，連接5V的工作電源，再檢查相關(guān)芯片的電源引腳和接地電壓。對(duì)檢查出的線(xiàn)路問(wèn)題，斷線(xiàn)的添加焊錫連接，短路的用刀劃開(kāi)，元件電壓不對(duì)的檢查焊點(diǎn)是否良好。按以上方法對(duì)硬件電路檢查，直到各線(xiàn)路連接良好，電壓正常為止。</p><p><b>　　5.

88、2 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　超聲波測(cè)距儀的制作和調(diào)試都比較簡(jiǎn)單，其中是采用HC-SR04超聲波模塊，其諧振頻率為40KHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線(xiàn)平行并相距，其余元件無(wú)特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來(lái)，則可提高抗干擾能力。</p><p>　　硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序

89、每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測(cè)量的間隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測(cè)量需要。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)和程序，測(cè)距儀能測(cè)的范圍一般為0.10～4.0m，測(cè)距儀最大誤差不超過(guò)1cm。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對(duì)測(cè)量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測(cè)量要求。</p><p>　　第六章 誤差分析與設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p>　　6.1 發(fā)射接收時(shí)間對(duì)測(cè)量精度的影響分析</p>

90、<p>　　采用HC-SR04超聲波模塊，本模塊發(fā)射頻率40KHz ，忽略脈沖電路硬件產(chǎn)生的延時(shí)，可知由軟件生成的起始時(shí)間對(duì)于一般要求的精度是可靠的。對(duì)于接收到的回波，超聲波在空氣介質(zhì)的傳播過(guò)程中會(huì)有很大的衰減，其衰減遵循指數(shù)規(guī)律。 </p><p>　　設(shè)測(cè)量設(shè)備基準(zhǔn)面距被測(cè)物距離為h，則空氣中傳播的超聲波波動(dòng)方程為</p><p>　　A=A(h)cos(ωt+kt)=A

91、0e-2ωkcos(ωt+kt) (6.1)</p><p>　　由以上公式可知，超聲波在傳播過(guò)程中存在衰減，且超聲波頻率越高，衰減越快，但頻率的增高有利于提高超聲波的指向性。 </p><p>　　經(jīng)以上分析，超聲波回波的幅值在傳播過(guò)程中衰減很大，收到的回波信號(hào)可能十分微弱，要想判斷捕獲到的第一個(gè)回波確定準(zhǔn)確的接受時(shí)間，必須對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行足夠的放大，否則不正確的判斷回波時(shí)間，會(huì)對(duì)

92、超聲波測(cè)量精度產(chǎn)生影響。</p><p>　　6.2 提高精度的方案及系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　HC-SR04超聲波模塊自帶溫度補(bǔ)償模塊如果能夠知道當(dāng)?shù)販囟?，則可根據(jù)公式C=C01+T/273求出當(dāng)?shù)芈曀?，從而能夠獲得較高的測(cè)量精度。而問(wèn)題的關(guān)鍵在于獲得溫度數(shù)據(jù)的方法。采用熱敏電阻、熱電耦、集成溫度傳感器都可以獲得較為準(zhǔn)確的溫度值。在－ 10℃ ～＋ 85℃ 的工作環(huán)境下可以保持&#

93、177; 0.5% 的使用精度，在這個(gè)空間內(nèi)足以保證為超聲波測(cè)距設(shè)備提供足夠的精度范圍。</p><p>　　6.3 軟件設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是利用超聲波測(cè)距原理設(shè)計(jì)一個(gè)車(chē)用的倒車(chē)?yán)走_(dá)。要求通過(guò)設(shè)計(jì)能夠測(cè)出并顯示車(chē)與障礙物的距離，并能在距離小于2m的時(shí)候根據(jù)設(shè)定值進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警，超聲波測(cè)距的誤差要在3cm以?xún)?nèi)。</p><p><

94、b>　　6.4 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)，成功制作出實(shí)物。本設(shè)計(jì)最終要完成在單片機(jī)的控制下超聲波模塊檢測(cè)設(shè)備與障礙物之間的距離并把距離在LCD屏上顯示出來(lái)，當(dāng)距離小于1.5m時(shí)黃色的發(fā)光二極管會(huì)發(fā)光提示。設(shè)計(jì)初要求本設(shè)計(jì)的誤差在3cm以?xún)?nèi)。表6.1是實(shí)際距離與測(cè)量距離的對(duì)比。</p><p>　　表6.1 實(shí)際距離與測(cè)量距離比較&

95、lt;/p><p>　　通過(guò)表6.1可以看出本設(shè)計(jì)的誤差達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]閻煥忠,王長(zhǎng)濤,王鑫,等.便攜式超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)[J].科技廣場(chǎng),2008,12:190~191. </p><p>　　[2]陳曉娟,周新志.一種超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中

96、國(guó)測(cè)試技術(shù),2008,34（6）:121~122.</p><p>　　[3]路錦正,王建勤，楊紹國(guó),等.超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)[J].傳感器技術(shù),2002,21（8）:30~31.</p><p>　　[4]孫艷玲.簡(jiǎn)易高精度超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2008,23（6）:102~103.</p><p>　　[5]仇成群，胡天云.基于單片機(jī)的汽車(chē)倒車(chē)防

97、撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造工程,2010,12:112~113.</p><p>　　[6]蔡美琴,張為民,何金兒,等.MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].第二版,北京：高等教育出版社,2004.18~19.</p><p>　　[7]江游,田地,方向,等.基于MCS51單片機(jī)的8位PC104總線(xiàn)主板的研發(fā)與應(yīng)用[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2007,28（7）：1230~1231.&l

98、t;/p><p>　　[8]王成瑞.微機(jī)接口技術(shù)[M].第二版,北京：高等教育出版社,2004.233~234.</p><p>　　[9]耶曉東.超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)與制作[J].應(yīng)用天地，2008,27（11）：54~55.</p><p>　　[10]史彥斌,段哲民,高憲軍.基于A(yíng)T89C2051的超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新儀器，2006，26（1）：27~2

99、8.</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　//超聲波測(cè)距和顯示程序</p><p>　　#include <reg52.h> //包括一個(gè)52標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核的頭文件</p><p>　　#include<intrins.h> //包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件&l

100、t;/p><p>　　#define uchar unsigned char //定義一下方便使用</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define ulong unsigned long</p><p>　　sbit Tx = P3^3; //產(chǎn)生脈沖引腳</p>&l

101、t;p>　　sbit Rx = P3^2; //回波引腳</p><p>　　sbit RS=P2^0; //寄存器選擇位，將RS位定義為P2.0引腳</p><p>　　sbit RW=P2^1; //讀寫(xiě)選擇位，將RW位定義為P2.1引腳</p><p>　　sbit E=P2^2; //使能信號(hào)位，將E位定義為P2.2引腳</

102、p><p>　　sbit BF=P0^7; //忙碌標(biāo)志位，，將BF位定義為P0.7引腳</p><p>　　sbit warn_beep = P1^0;//小于1.5驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警</p><p>　　unsigned char code string[ ]= {"CHAO SHENG BO"}; </p><p>　

103、　unsigned char code digit[ ]={"0123456789"}; //定義字符數(shù)組顯示數(shù)字</p><p>　　uint distance[4]; //測(cè)距接收緩沖區(qū)</p><p>　　uint Threshold ; //定義閥值 </p><p>　　uchar ge,shi,bai,qian,temp,o

104、utcomeH,outcomeL,i; //自定義全局變量</p><p>　　bit succeed_flag; //測(cè)量成功標(biāo)志</p><p>　　//********函數(shù)聲明</p><p>　　void conversion(uint temp_data);</p><p>　　void delay_20us();</p&

105、gt;<p>　　void delay1ms();</p><p>　　void delay(unsigned char n);</p><p>　　unsigned char BusyTest(void);</p><p>　　void WriteInstruction (unsigned char dictate);</p><

106、p>　　void WriteAddress(unsigned char x);</p><p>　　void WriteData(unsigned char y);</p><p>　　void LcdInitiate(void);</p><p>　　void warn();//報(bào)警函數(shù)</p><p>　　/************

107、*****************************************</p><p>　　函數(shù)功能：延時(shí)1ms</p><p>　　(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒)，可以認(rèn)為是1毫秒</p><p>　　***************************************************/

108、</p><p>　　void delay1ms()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i,j;</p><p>　　for(i=0;i<10;i++)</p><p>　　for(j=0;j<33;j++); </p&

109、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　/*****************************************************</p><p>　　函數(shù)功能：延時(shí)20us</p><p>　　**************************************************

110、*/</p><p>　　void delay_20us()</p><p>　　{ uchar bt ;</p><p>　　for(bt=0;bt<10;bt++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/****************************

111、*************************</p><p>　　函數(shù)功能：延時(shí)若干毫秒</p><p><b>　　入口參數(shù)：n</b></p><p>　　***************************************************/</p><p>　　void delay(unsi

112、gned char n)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　for(i=0;i<n;i++)</p><p>　　delay1ms();</p><p><b>　　}</b></p&

113、gt;<p>　　/*****************************************************</p><p>　　函數(shù)功能：判斷液晶模塊的忙碌狀態(tài)</p><p>　　返回值：result。result=1，忙碌;result=0，不忙</p><p>　　*******************************

114、********************/</p><p>　　unsigned char BusyTest(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　bit result;</p><p>　　RS=0; //根據(jù)規(guī)定，RS為低電平，RW為高電平時(shí)，可以讀狀態(tài)</p>

115、;<p><b>　　RW=1;</b></p><p>　　E=1; //E=1，才允許讀寫(xiě)</p><p>　　_nop_(); //空操作</p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_(); </b