基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)的實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)_說明

1、 . . . 1 / 44畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)超聲波倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與基于單片機(jī)超聲波倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) . . . I / 44基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)Ranging SystemDesign and Implementation Based On MCU . . . II / 44摘要摘要超聲波具有指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，所以，在利用傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)相結(jié)合的測距方案中，超聲波測距是目前應(yīng)用最普遍的一種，它廣泛應(yīng)用于防盜、倒車?yán)走_(dá)、水位測量、建筑施工工地以與一些工業(yè)現(xiàn)場。本課題詳細(xì)介紹了超聲波傳感器的原理和特性，以與 Atmel 公司的 A

2、T89S51單片機(jī)的性能和特點(diǎn)，并在分析了超聲波測距的原理的基礎(chǔ)上，指出了設(shè)計(jì)測距系統(tǒng)的思路和所需考慮的問題，給出了以 AT89S51 單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)合理、工作穩(wěn)定、性能良好、檢測速度快、計(jì)算簡單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：超聲波;單片機(jī);測距;AT89S51 . . . III / 44ABSTRACTABSTRACTUltrasonic wave has strong pointing to nature ,slowly energy consumption ,p

3、ropagating distance farther ,so, in utilizing the scheme of distance finding that sensor technology and automatic control technology combine together ,ultrasonic wave finds range to use the most general one at present ,it applies to guard against theft , move backward the radar , water level measuri

4、ng , building construction site and some industrial scenes extensively。This subject has introduced principle and characteristic of the ultrasonic sensor in detail ,and the performance and characteristic of one-chip computer AT89S51 of Atmel Company ,and on the basis of analyzing principle that ultra

5、sonic wave finds range ,the systematic thinking and questions needed to consider that have pointed out that designs and finds range ,provide low cost , the hardware circuit of high accuracy , ultrasonic range finder of miniature digital display and software design method taking AT89S51 as the core ,

6、this circuit of system is reasonable in design, working stability, performance good measuring speeding soon , calculating simple , apt to accomplish real-time control ,and can reach industrys practical demand in measuring the precision 。KeyKey WordsWords:Ultrasonic wave; One-chip computer; Range fin

7、ding; AT89S51 . . . IV / 44目錄目錄摘要摘要 IIIIABSTRACTABSTRACTIIIIII1 1 緒論緒論 1 11.1 課題設(shè)計(jì)的目的和意義 11.2 國應(yīng)用現(xiàn)狀 11.3 超聲波測距系統(tǒng)介紹 21.4本課題的研究容和目標(biāo) 22 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4 42.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 42.2 系統(tǒng)構(gòu)建 42.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 42.4 本章小結(jié) 83 3 硬件部分設(shè)計(jì)硬件部分設(shè)計(jì) 9 93.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思想 93.2 AT89S52 單片機(jī) 93.3 超聲波測距的系統(tǒng)與其組成 103.4 本章小結(jié) 154 4 軟件部分設(shè)計(jì)軟件部分設(shè)計(jì) 16164.1

8、 主體程序設(shè)計(jì) 164.2 超聲波測距子程序與其流程圖 164.3 超聲波測距流程圖 19 . . . V / 445 5 系統(tǒng)調(diào)試與誤差分析系統(tǒng)調(diào)試與誤差分析 20205.1 調(diào)試步驟 205.2 調(diào)試現(xiàn)象 205.3 誤差分析 206 6 仿真和實(shí)物制作仿真和實(shí)物制作 2424結(jié)論結(jié)論 2727參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 2828致致 2929附錄附錄 A A3030附錄附錄 B B3131 . . . 1 / 441 1 緒論緒論1.11.1 課題設(shè)計(jì)的目的和意義課題設(shè)計(jì)的目的和意義傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要容之一。信息技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)相當(dāng)于人的大腦，通信相

9、當(dāng)于人的神經(jīng)，而傳感器就相當(dāng)于人的感官。比如溫度傳感器、光電傳感器、濕度傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器等等，其中，超聲波傳感器在測量方面有著廣泛、普遍的應(yīng)用。利用單片機(jī)控制超聲波檢測往往比較迅速、方便、計(jì)算簡單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且測量精度較高。超聲波測距系統(tǒng)主要應(yīng)用于汽車的倒車?yán)走_(dá)、機(jī)器人自動避障行走、建筑施工工地以與一些工業(yè)現(xiàn)場例如：液位、井深、管道長度等場合。因此研究超聲波測距系統(tǒng)的原理有著很大的現(xiàn)實(shí)意義。對本課題的研究與設(shè)計(jì)，還能進(jìn)一步提高自己的電路設(shè)計(jì)水平，深入對單片機(jī)的理解和應(yīng)用。通過本課題的研究，將所學(xué)到的知識用在實(shí)踐中并有所創(chuàng)新和進(jìn)步。該設(shè)計(jì)可廣泛應(yīng)用在生活、軍

10、事、工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，它需要設(shè)計(jì)者有較好的數(shù)電、模電知識，并且有一定的編程能力，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識實(shí)現(xiàn)對超聲波發(fā)射與接收信號進(jìn)行控制，通過單片機(jī)程序?qū)Τ暡ㄐ盘栠M(jìn)行相應(yīng)的分析、計(jì)算、處理最后顯示在 LED 數(shù)碼管上。1.21.2 國應(yīng)用現(xiàn)狀國應(yīng)用現(xiàn)狀近年來，由于在工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)行測距、跟蹤導(dǎo)航上的應(yīng)用和車間機(jī)械加工中的需求，設(shè)計(jì)一款智能測距裝置已經(jīng)非常的重要。而超聲波測距法具有以下優(yōu)勢：（1）超聲波有定向性較好、傳輸衰減小、能量集中、有較強(qiáng)的反射能力等優(yōu)勢。（2）和光學(xué)方法相比，超聲波的傳播速度較小，對于較近的目標(biāo)可以直接測量。 . . . 2 / 44（3）超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，費(fèi)用低

11、，信息處理簡單可靠，便于小型化和集成化。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波的應(yīng)用將越來越廣泛。但就目前技術(shù)水平來說，人們利用超聲波的技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在不斷發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)。超聲波測距技術(shù)在社會生活中已有廣泛的應(yīng)用，目前對超聲波的精度要求越來越大。超聲波作為一種新型的工具在各方面都有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求。未來超聲波測距技術(shù)將朝著更高精度，更大應(yīng)用圍，更穩(wěn)定方向發(fā)展。1.31.3 超聲波測距系統(tǒng)介紹超聲波測距系統(tǒng)介紹基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)，是利用單片機(jī)編程產(chǎn)生頻率為 40kHz 的方波，經(jīng)過發(fā)射驅(qū)動電路放大，使超聲波傳

12、感器發(fā)射端震蕩，發(fā)射超聲波。超聲波波經(jīng)反射物反射回來后，由傳感器接收端接收，再經(jīng)接收電路放大、整形，控制單片機(jī)中斷口。其系統(tǒng)框圖如圖 1-1 所示。圖 1-1 基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)框圖這種以單片機(jī)為核心的超聲波測距系統(tǒng)通過單片機(jī)記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波的反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在單片機(jī)的外部中斷源輸入口產(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，結(jié)果輸出給 LED 顯示。利用單片機(jī)準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，測距精度高，而且單片機(jī)控制方便，計(jì)算簡單。許多超聲波測距系統(tǒng)都采用這種設(shè)計(jì)方法。1.4 本課題的研究容和目標(biāo)

13、本次設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)，系統(tǒng)以單片機(jī)作為微處理器，單片機(jī)的體積小，結(jié)構(gòu)簡單，非常適合用在測控系統(tǒng)中。在軟件程序的設(shè)計(jì)上，為了使程序更加的靈活，我們采用 C51 語言，這樣可以大大的簡化程序的編寫時(shí)間。在結(jié)合市場上已經(jīng)存在的不少的超聲波測距裝置，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊性好、成本低，可靠性好，能有效準(zhǔn)確的測量出障礙物和傳感器之間的距離，具有一定的 . . . 3 / 44市場價(jià)值。本次設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是通過超聲波傳感器具有近距離測速功能，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)傳感器靠近障礙物后進(jìn)行報(bào)警的功能。報(bào)警的距離可以通過按鍵進(jìn)行控制。測量距離可以通過 LED 數(shù)碼管顯示器進(jìn)行顯示。 2 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案設(shè)

14、計(jì)2.12.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)的超聲波測距儀預(yù)警系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，分別為測距部分、控制系統(tǒng)部分和報(bào)警顯示部分。本系統(tǒng)的主要功能是：當(dāng)系統(tǒng)上點(diǎn)后，當(dāng)超聲波傳感器距離障礙物的距離逐漸減小到小于設(shè)定的報(bào)警距離值的時(shí)候的時(shí)候，系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警提示，同時(shí)在LED 顯示器上顯示倒車距離。2.22.2 系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)構(gòu)建這里我們主要介紹系統(tǒng)的硬件部分，在硬件設(shè)計(jì)上我們采用模塊化的設(shè)計(jì)思想。主要分成三個(gè)主要的模塊：測距系統(tǒng)模塊、控制系統(tǒng)模塊和報(bào)警顯示模塊。倒車防撞系統(tǒng)根據(jù)“回波測距”的原理設(shè)計(jì)的，整體框圖如圖 2-1 所示。圖 2-1 超聲波測距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖各模塊具體功能如下：(1)測距系統(tǒng)

15、模塊：針對超聲波傳感器設(shè)計(jì)的發(fā)送模塊、接收模塊和控制系統(tǒng)共同完成測距功能。(2)控制系統(tǒng)模塊：本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，對各個(gè)接口電路進(jìn)行控制，發(fā)射脈沖，檢測到回波后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測出從超聲波發(fā)射到接收回波信號的時(shí)刻差，從而測出距離。(3)顯示報(bào)警系統(tǒng)模塊：顯示最小距離與報(bào)警以提醒使用人員。2.32.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.3.12.3.1 測距系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)測距系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)目前汽車倒車測距儀預(yù)警系統(tǒng)測距技術(shù)主要有激光、毫米波測距儀、攝像系統(tǒng)、紅外線、超聲波等一些測距技術(shù)，不同的目標(biāo)探測方式其工作過程和原理有控制系統(tǒng)發(fā)射模塊接收模塊數(shù)據(jù)顯示蜂鳴器 . . . 4 /

16、 44不同之處，但它們的主要目的都是通過前方返回的探測信息判斷前方車輛和本車間的相對距離，并根據(jù)兩車間的危險(xiǎn)性程度做出相應(yīng)的預(yù)防措施。由于題目要求，本系統(tǒng)的測距模塊采用的是超聲波測距，其他測距方法不做過多說明。所謂超聲波，是指人耳聽不見的聲波。正常人的聽覺可以聽到 16-20千赫茲（KHZ）的聲波，低于 16 千赫茲的聲波稱為亞聲波，我們把超過 20 千赫茲的聲波叫做超聲波。超聲波在空氣中的傳播速度約為 340m/s。超聲波具有能量消耗慢，傳播距離遠(yuǎn)，并且超聲波回檢的速度快，計(jì)算方便。并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此智能的測距系統(tǒng)主要是通過超聲波來實(shí)現(xiàn)的。綜上所述，超聲波測量能夠達(dá)

17、到系統(tǒng)中所要求的測量精度，因此本次設(shè)計(jì)的汽車倒車防撞裝置是通過超聲波進(jìn)行測距來實(shí)現(xiàn)的。本次設(shè)計(jì)使用了超聲波傳感器，它是通過超聲波的一些特性而研制的一款傳感器。超聲波是一種機(jī)械波,振動頻率高于聲波通過改變芯片可以在電壓的激勵下振動,它有一個(gè)高頻率、波長、衍射現(xiàn)象,特別是定向好,可以成為射線和定向傳輸?shù)?。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面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)

18、慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多用作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個(gè)探頭反射、一個(gè)探頭接收）等。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不一樣，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，我們使用前需要了解它的性能。超聲波傳感器的主要特性如下：（1）工作頻率。壓電晶片的共振頻率就是工作頻率。當(dāng)晶片的共振頻率和加到它兩端的交流電壓的頻率相等時(shí)，靈敏度最高，輸出的能量最

19、大。（2）工作溫度。由于其高居里溫度壓電材料一般比較,尤其是當(dāng)診斷用超聲波探頭功率小,所以溫度較低,你可以工作在很長一段時(shí)間沒有失敗。醫(yī)療使用的超聲波探頭的溫度比較高,需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。（3）靈敏度。主要取決于壓電晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。使用在室外的超聲波傳感器應(yīng)該具有很好的密封性，防止雨水和灰塵的進(jìn)入。在金屬盒體的頂部側(cè)固定壓電瓷。在盒體的開口端固定底座，使用樹脂對盒體進(jìn)行覆蓋。圖 2-2 為超聲波探頭的結(jié)構(gòu)圖。 . . . 5 / 44圖 2-2 超聲波探頭的結(jié)構(gòu)圖其原理為：在超聲波發(fā)射器兩端輸入 40KHZ 脈沖串，在超聲波部振子過脈沖信號，產(chǎn)生機(jī)械波，通過

20、介質(zhì)傳播到需要測量的面，經(jīng)過被側(cè)面返回到接受器進(jìn)行接收，接受到的信號是毫伏級的正弦波信號，通過超聲波從發(fā)送接受所用的時(shí)間，即往返時(shí)間。通過往返時(shí)間乘以傳播速度，就可以計(jì)算出傳播距離。實(shí)際的距離為傳播距離的一半，其表達(dá)公式可由式（1.1）表示：L=CT/2 （1.1）圖 2-3 超聲波測距的原理圖（1.1）式中，L 為需要測量得距離，C 超聲波的傳播速度，T 接受的往返的時(shí)間。假設(shè)單片機(jī)微處理器的周期為 t，則 T=Nt，則測量得距離可式(1.2)表示： L=CT/2=CNt/2 （1.2）因?yàn)槌暡ㄖ赶蛐詮?qiáng)，所以超聲波對障礙物面的入射角對超聲波電子倒車測超聲波探頭發(fā)射波反射波障礙物tV發(fā)射波反

21、射波 . . . 6 / 44距儀的靈敏度影響較大。理想的情況是讓超聲波垂直于入射面，可最大限度地接收反射回波以避免可能使超聲波電子倒車測距儀失靈的情況出現(xiàn)。超聲波測距原理圖如圖 2-3 所示。2.3.22.3.2 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在控制系統(tǒng)的方案選擇上，由于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)涉與到數(shù)據(jù)處理，控制實(shí)時(shí)性等問題，選用單片機(jī)作為微處理器，功耗低、電路設(shè)計(jì)簡單、程序編寫可以選擇單片機(jī) C51 程序，大大的增加了系統(tǒng)的靈活性，減小了系統(tǒng)的開發(fā)周期。單片機(jī)部有看門狗定時(shí)器，可以在程序跑飛的情況下自動的復(fù)位；通過快速的指令周期可以實(shí)時(shí)的采集到數(shù)據(jù)。所以微控制器選用 Atmel 公司的 AT89

22、S52 單片機(jī)的控制系統(tǒng)。圖 2-4 單片機(jī)控制系統(tǒng)2.3.32.3.3 顯示報(bào)警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)顯示報(bào)警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)顯示器應(yīng)用極為廣泛，是一種輸出設(shè)備，綜合課題的實(shí)際要求、成本以與考慮單片機(jī)的接口資源，本設(shè)計(jì)使用四個(gè) DPY_7-SEG_DP 共陰二極管顯示器，由于倒車時(shí)距離障礙物的距離本來就比較近，大概在 3 米以，所以一個(gè)四位的 LED 顯示器就可以達(dá)到要求。報(bào)警裝置采用的是有源蜂鳴器，根據(jù)距離遠(yuǎn)近進(jìn)行報(bào)警，以提示駕駛員。2.3.42.3.4 系統(tǒng)探測圍與傳感器布點(diǎn)的確定系統(tǒng)探測圍與傳感器布點(diǎn)的確定超聲波傳感器發(fā)射超聲波有一定的角度圍，超聲波傳感器的測量角度如圖 2-5 所示。超聲波傳感器是

23、否靈敏，和以下因素有關(guān)：1從物理學(xué)中的反射原理知：超聲波的反射規(guī)律遵循反射定律于入射角等于反射腳，因此，反射波是否能被接收器接收到與反射面的角度有關(guān)。2不同大小的反射面積會影響反射波的強(qiáng)度。3超聲波在傳播過程中會產(chǎn)生衰減，所以同樣的角度，同一個(gè)反射面，距離越遠(yuǎn)衰減程度越大。發(fā)射電路接收電路顯示距離報(bào)警電路單片機(jī)控制發(fā)射傳感器接收傳感器 . . . 7 / 44根據(jù)以面得原理可知，在下列環(huán)境下，易造成無法偵測與偵測不良之情況：1鐵絲網(wǎng)、繩索這類細(xì)小的物體。2崎嶇不平的路面。3易吸收聲波之物質(zhì)，如棉質(zhì)。4傳感器的表面上有著異物。5障礙物為銳角反射體，錐狀物體。為了滿足系統(tǒng)的測量的要求，如要超聲波可

24、以測量的最大距離為 6M，本次設(shè)計(jì)的超聲波測量圍為 0-3M。對于超聲波傳感器這樣在室外工作的物體，為了有效的減少各種干擾。我們要選擇靈敏度高的，可靠性好的超聲波傳感器。在本次設(shè)計(jì)中我們選用 UCM-R40KI 、UCM-T40KI (R 表示接收傳感器，T 表示發(fā)射傳感器)，最大探測距離為 10m，發(fā)射擴(kuò)散角為 60 度。2.42.4 本章小結(jié)本章小結(jié)在本章中主要介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)要就設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖。之后又介紹的超聲波傳感器的工作原理和本次所選用的傳感器的型號。確定了系統(tǒng)的最終的設(shè)計(jì)方案。圖 2-5 探測角度 . . . 8 / 443 3 硬件部分設(shè)計(jì)硬件部分設(shè)計(jì)本章

25、主要講述了超聲波測距系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，把系統(tǒng)的整個(gè)硬件系統(tǒng)分成各個(gè)單元的模塊電路設(shè)計(jì)。包括系統(tǒng)的主控制器單片機(jī)模塊，超聲波接收電路模塊，超聲波發(fā)射電路模塊，顯示電路模塊，報(bào)警電路模塊，還有鍵盤控制模塊等等。3.13.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思想系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思想其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 3-1 所示。圖 3-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖超聲波發(fā)送 40KHz 脈沖信號通過單片機(jī)的的 P1.5 口送出，發(fā)出脈沖串，再把信號經(jīng)過放大和整形經(jīng)過超聲波驅(qū)動電路，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭，使發(fā)射傳感器接收高電壓。驅(qū)動部的壓電晶片震動，經(jīng)過換能器后發(fā)射電路發(fā)出 40kHz 的脈沖超聲波。發(fā)射的超聲波遇到障礙物后會發(fā)生反射，經(jīng)過反射的超聲波

26、返回到超聲波的接受傳感器上。發(fā)射回來的超聲波也是經(jīng)過放大濾波整形后輸入單片機(jī)的 INT0端產(chǎn)生中斷。計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，測出從超聲波發(fā)射脈沖群時(shí)刻到接收回波信號時(shí)刻差，超聲波在同溫同介質(zhì)中的傳播速度由測溫系統(tǒng)得知，將時(shí)刻差與聲速相乘，得出距離，并顯示。3.23.2 AT89S52AT89S52 單片機(jī)單片機(jī)AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在線可編程Flash 存儲器。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。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(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 C

27、PU 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。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 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種單片機(jī)發(fā)射電路發(fā)射傳感器報(bào)警電路顯示電路接收電路接受傳感器障礙物 . . . 9 / 44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

28、式下，RAM 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。3.33.3 超聲波測距的系統(tǒng)與其組成超聲波測距的系統(tǒng)與其組成本系統(tǒng)由單片機(jī) AT89S52 控制，包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、發(fā)射電路與接收放大電路和顯示電路幾部分組成，如圖 6 所示。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)最小系統(tǒng)與、超聲波接受電路、超聲波發(fā)射電路。顯示電路等幾部分組成。采用AT89S52 單片機(jī)最為系統(tǒng)的微處理器。系統(tǒng)的晶振頻率為 12MHz，這樣可以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，使測量誤差減小。用單片機(jī)的 P1.5 端口輸出 40KHz 的方波給超聲波換能器，用單片機(jī)的 P1.6 端口檢測超聲波接收電路返回的

29、接收信號。用 4 個(gè)為共陽的 LED 數(shù)碼管進(jìn)行顯示。單片機(jī)的 P0 口為段碼輸出口，單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.1 口控制數(shù)碼管的位選,用三極管 8550 進(jìn)行數(shù)碼管的驅(qū)動。超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過接收電路處理后，向單片機(jī) P1.6 輸入一個(gè)低電平脈沖。單片機(jī)控制著超聲波的發(fā)送，超聲波發(fā)送完畢后，立即啟動部計(jì)時(shí)器 T0 計(jì)時(shí)，當(dāng)檢測到 P1.6 由高電平變?yōu)榈碗娖胶?，立即停止部?jì)時(shí)器計(jì)時(shí)。單片機(jī)將測得的時(shí)間與聲速相乘再除以 2 即可得到測量值，最后經(jīng) 3 位數(shù)碼管將測得的結(jié)果顯示出來。3.3.13.3.1 超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng)超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng)超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng)主要由：

30、AT89S52 單片機(jī)、晶振、復(fù)位電路、電源濾波部份構(gòu)成。由 K1，K2，K3 組成測距系統(tǒng)的按鍵電路。用于設(shè)定超聲波測距報(bào)警值。如圖 3-2。 . . . 10 / 44圖 3-2 超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng)3.3.23.3.2 超聲波發(fā)射、接收電路超聲波發(fā)射、接收電路超聲波發(fā)射如圖 3-3，接收電路如圖 3-4。超聲波發(fā)射電路由電阻 R29、三極管 BG4、超聲波脈沖變壓器 B 與超聲波發(fā)送頭 T40 構(gòu)成，超聲波脈沖變壓器，在這里的作用是提高加載到超聲波發(fā)送頭兩產(chǎn)端的電壓，以提高超聲波的發(fā)射功率，從而提高測量距離。接收電路由 BG5、BG6 組成的兩組三級管放大電路構(gòu)成；超聲波的檢波電路、比較

31、整形電路由 C4、D1、D4 與 BG9 組成。40kHz 的方波由 AT89S52 單片機(jī)的 P1.5 輸出，經(jīng) BG4 推動超聲波脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級形成 60VPP 的電壓，加載到超聲波發(fā)送頭上，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波。發(fā)送出的超聲波，遇到障礙物后，產(chǎn)生回波，反射回來的回波由超聲波接收頭接收到。由于聲波在空氣中傳播時(shí)衰減，所以接收到的波形幅值較低，經(jīng)接收電路放大，整形，最后輸出一負(fù)跳變，輸入單片機(jī)的 P1.6 腳。 . . . 11 / 44圖 3-3 超聲波測距發(fā)射單元該測距電路的 40kHz 方波信號由單片機(jī) AT89S52 的 P1.5 發(fā)出。方波的周期為1/40ms，

32、即 25s，半周期為 12.5s。每隔半周期時(shí)間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生 40kHz 方波。由于單片機(jī)系統(tǒng)的晶振為 12M 晶振，因而單片機(jī)的時(shí)間分辨率是 1s，所以只能產(chǎn)生半周期為 12s 或 13s 的方波信號，頻率分別為41.67kHz 和 38.46kHz。本系統(tǒng)在編程時(shí)選用了后者，讓單片機(jī)產(chǎn)生約 38.46kHz的方波。圖 3-4 超聲波測距接收單元由于反射回來的超聲波信號非常微弱，所以接收電路需要將其進(jìn)行放大。接收電路如圖 3-所示。接收到的信號加到 BG5、BG6 組成的兩級放大器上進(jìn)行放大。 . . . 12 / 44每級放大器的放大倍數(shù)為 70 倍。放大的信號通過檢

33、波電路得到解調(diào)后的信號，即把多個(gè)脈沖波解調(diào)成多個(gè)大脈沖波。這里使用的是 IN4148 檢波二極管，輸出的直流信號即兩二極管之間電容電壓。該接收電路結(jié)構(gòu)簡單，性能較好，制作難度小。3.3.33.3.3 數(shù)碼管的數(shù)碼管的顯示電路顯示電路本系統(tǒng)采用四位一體 L E D 數(shù)碼管顯示所測距離值，如圖 10。數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機(jī)的 P0 口，位碼輸出端口分別為單片機(jī)的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3 口,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用 PNP 三極管 8550 三極管驅(qū)動。同時(shí)使用電阻進(jìn)行限流。圖 3-5 顯示單元3.3.43.3.4 供電電路供電電路本測距系統(tǒng)由于采用的是 LED 數(shù)碼管用

34、為顯示方式，正常工作時(shí)，系統(tǒng)工作電流約為 30-45mA，而系統(tǒng)中單片機(jī)的工作電壓為+5V,為保證系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的可靠正常工作，并且方面系統(tǒng)的供電方式我們選擇電腦的 USB 口進(jìn)行供電，這樣可以為調(diào)試系統(tǒng)方便，即由 USB 口供電，調(diào)試時(shí)直接由電腦 USB 口供電。在電路板上還安裝了一個(gè)供電的開關(guān)，可以通過開關(guān)來打開和關(guān)閉電源，系統(tǒng)供電電路如圖 3-6 所示。 . . . 13 / 44圖 3-6 供電單元電路圖3.3.53.3.5 報(bào)警輸出電路報(bào)警輸出電路報(bào)警電路的主要的作用是當(dāng)檢測到的距離小于我們所設(shè)定的最小的報(bào)警距離的時(shí)候，系統(tǒng)要發(fā)出報(bào)警的聲音，來提示我們。本次設(shè)計(jì)的報(bào)警電路是通過單片機(jī)控制蜂

35、鳴器進(jìn)行報(bào)警的。單片機(jī)的 P3.7 口通過一個(gè)限流電阻控制三極管 8550的基極，三極管的發(fā)射機(jī)接+5V 的電壓，集電極接蜂鳴器的一端，蜂鳴器的另一端接地。因?yàn)楸敬问褂玫娜龢O管是 PNP 型的管子，所以當(dāng)單片機(jī)的 P3.7 口為低電平的時(shí)候三極管導(dǎo)通，蜂鳴器經(jīng)行報(bào)警，當(dāng)單片機(jī)的 P3.7 口為高電平的時(shí)候三極管不到通，蜂鳴器不報(bào)警。報(bào)警輸出電路如圖 3-7。圖 3-7 報(bào)警輸出電路 . . . 14 / 443.4 本章小結(jié)本章主要介紹了超聲波測距系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)，把系統(tǒng)的整體的硬件電路分成各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)。主要對其中的單片機(jī)最小系統(tǒng)，超聲波接收電路，超聲波發(fā)射電路，顯示電路以與電源電路

36、進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。4 4 軟件部分設(shè)計(jì)軟件部分設(shè)計(jì)4.14.1 主體程序設(shè)計(jì)主體程序設(shè)計(jì)超聲波倒車測距的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序，超聲波發(fā)生子程序，超聲波接收程序與顯示子程序組成。超聲波測距的程序既有較復(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 語言編程。 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時(shí)器 0 為計(jì)數(shù)，設(shè)定時(shí)器 1 定時(shí)。置位總中斷允許位 EA。進(jìn)行程序主程序后，進(jìn)行定時(shí)測距判斷，當(dāng)測距標(biāo)志位 ec=1時(shí)，測量一次，程序設(shè)計(jì)中，超聲波測距頻度是 4-5 次/秒。測距間隔中，整個(gè)程序主要進(jìn)行循環(huán)顯示測量結(jié)果。當(dāng)調(diào)用超聲波測距子程序后，首先由

37、單片機(jī)產(chǎn)生4 個(gè)頻率為 38.46kHz 超聲波脈沖，加載的超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動部計(jì)時(shí)器 T0 進(jìn)行計(jì)時(shí)，為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時(shí)，單片機(jī)需要延時(shí)約 1.5 -2ms 時(shí)間（這也就是超聲波測距儀會有一個(gè)最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值）后，才啟動對單片機(jī) P1.6腳的電平判斷程序。當(dāng)檢測到 P1.6 腳的電平由高轉(zhuǎn)為低電平時(shí)，立即停止 T0 計(jì)時(shí)。由于采用單片機(jī)采用的是 12 MHz 的晶振，計(jì)時(shí)器每計(jì)一個(gè)數(shù)的時(shí)間就是1s，當(dāng)超聲波測距子程序檢測到接收成功標(biāo)志位后，會將計(jì)數(shù)器 T0 中的數(shù)按式（2）計(jì)算，即可得被測物體與測距儀之

38、間的距離。設(shè)計(jì)時(shí)取 15時(shí)聲音的速為 340 m/s 則有：d=(ct)/2=172T0/10000cm 其中，T0 為計(jì)數(shù)器 T0 計(jì)算出來的值。 測出距離將測得的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制 BCD 碼在數(shù)碼管上進(jìn)行顯示。最后重復(fù)上述的測量過程。4.24.2 超聲波測距子程序與其流程圖超聲波測距子程序與其流程圖void wdzh()TR0=0;TH1=0 x00;TL1=0 x00;csbint=1;sx=0; . . . 15 / 44delay(1700);csbfs();csbout=1;TR1=1;i=yzsj;while(i-)i=0;while(csbint)/判斷接收回路是否收到超聲波的

39、回波i+;if(i=3300)csbint=0;TR1=0;s=TH1;s=s*256+TL1;TR0=1;csbint=1;jsz=s*csbc;/計(jì)算測量結(jié)果jsz=jsz/2; 產(chǎn)生超聲波的子程序：為了方便程序移置與準(zhǔn)確產(chǎn)生超聲波信號，本測距的超聲波產(chǎn)生程序是用匯編語言編寫的進(jìn)退聲波產(chǎn)生程序。產(chǎn)生的超聲波個(gè)數(shù)為UCSBFS SEGMENT CODERSEG UCSBFSPUBLIC CSBFSCSBFS: mov R6,#8h ;超聲波發(fā)射的完整波形個(gè)數(shù)：共計(jì)四個(gè) here: cpl p2.7 ;輸出 40kHz 方波 nop nop nop nop nop nop . . . 16 /

40、 44 nop nop nop djnz R6,here RETEND流程圖如圖 4-1： . . . 17 / 44圖 15 超聲波測距子程序流圖 4-1 超聲波測距子程序流程圖4.34.3 超聲波測距流程圖超聲波測距流程圖如圖 4-2開始初始化啟動定時(shí)器測量標(biāo)志超聲波測距距離 上限值距離 盲區(qū)值測量段碼轉(zhuǎn)換顯示距離 報(bào)警值報(bào)警輸出顯示值= =CCC顯示值= = - - - - - -設(shè)定段碼轉(zhuǎn)換= =1= =0YNNYYN . . . 18 / 44圖 4-2 超聲波測距流程圖標(biāo)志= = 1？發(fā)送超聲波啟動計(jì)時(shí)器T0延時(shí)避開盲區(qū)收到回波否？停止計(jì)時(shí)計(jì)算測量值結(jié)束超聲波測距大于預(yù)設(shè)時(shí)間？NY

41、NNYY . . . 19 / 445 5 系統(tǒng)調(diào)試與誤差分析系統(tǒng)調(diào)試與誤差分析5.15.1 調(diào)試步驟調(diào)試步驟我的步驟是先焊接各個(gè)模塊，焊接完每個(gè)模塊以后，再進(jìn)行模塊的單獨(dú)測試，以確保在整個(gè)系統(tǒng)焊接完能正常的工作，原件安裝完畢后，將寫好程序的AT89S52 機(jī)裝到測距板上，通電后將測距板的超聲波頭對著墻面往復(fù)移動，看數(shù)碼管的顯示結(jié)果會不會變化，在測量圍能否正常顯示。如果一直顯示“- - -” ，則需將下限值增大。本測距板 1s 測量 4-5 次，超聲波發(fā)送功率較大時(shí)，測量距離遠(yuǎn)，則相應(yīng)的下限值（盲區(qū)）應(yīng)設(shè)置為高值。試驗(yàn)板中的聲速沒有進(jìn)行溫度補(bǔ)償，聲速值為 340m/s，該值為 15時(shí)的超聲波值

42、。由于條件原因調(diào)試時(shí)無法提供 6V 交流電與 5V 雙 USB 接口線，所以由 4.5V 干電池與 5V 實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)壓電源代替。當(dāng)我焊接好元器件，檢查無短路后，我接通了電源。接通電源能正常工作。5.25.2 調(diào)試現(xiàn)象調(diào)試現(xiàn)象本設(shè)計(jì)為超聲波測距儀因此將測距儀至我們要進(jìn)行測試靈敏度。1.在 25cm 以上時(shí)無報(bào)警2.小于 25cm 時(shí)蜂鳴器報(bào)警5.35.3 誤差分析誤差分析雖然在超聲波傳感器最前端有 0.5cm 的空白距離，但是測距儀在25cm（25.5cm）時(shí)顯示的是 26cm。因此本測距儀存在誤差。5.3.15.3.1 性能分析性能分析從實(shí)物測試的總體來說本測距板基本上達(dá)到了要求，理想上超聲波測

43、距能達(dá)到 400cm 到 600cm 左右，而我所能實(shí)現(xiàn)的最大距離只有 300cm 左右，測量結(jié)果受環(huán)境溫度影響。分析原因如下：1. 超聲波發(fā)射部份由電阻 R1、三極管 BG1、超聲波脈沖變壓器 B 與超聲波發(fā)送頭 T40 構(gòu)成，以提高超聲波的發(fā)射功率，從面提高測量距離。這種方式，加大的超聲波了送頭的余振時(shí)間，造成超聲波測距有一定的盲區(qū).2.本測距板沒有設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償對測量結(jié)果進(jìn)行修正。但在硬件的 PCB 上預(yù)留的位置。5.3.25.3.2 誤差分析誤差分析超聲波測距由于其再使用中不受光照度、電磁場、色彩等因素的影響，加之其結(jié)構(gòu)簡單成本低，在機(jī)器人避障和定位、汽車倒車、水庫液位測量等方面已經(jīng) .

44、 . . 20 / 44有了廣泛的應(yīng)用。在原理上將，超聲波測距有脈沖回波法、共振法和頻差法。其中脈沖回波法測距常用，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測物，經(jīng)反射后由超聲波傳感器接收反射脈沖，測量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間，在已知超聲波聲速的前提下，可計(jì)算被測物的距離 H，即：H=vt/2。由于溫度影響超聲波在空氣中的傳播速度；超聲波反射回波很難精確捕捉，致使超聲波在空氣中傳播的時(shí)間很難精確測量。這些因素使超聲波測距的精度和圍受到影響。（1）溫度對超聲波波速的影響超聲波的傳播速度受氣體的密度、溫度與氣體分子成份的影響。其中溫度對超聲波在空氣中的傳播速度有明顯的影響，當(dāng)需要精確確定

45、超聲波傳播速度時(shí)，必須考慮溫度的影響。（2）超聲波回波聲強(qiáng)影響超聲波回波聲強(qiáng)與被測物得距離有由直接的關(guān)系，在進(jìn)行實(shí)際的測量時(shí)，第一個(gè)回波不一定是第一個(gè)過零點(diǎn)觸發(fā)。這種誤差不能從根本上消除，但是可以通過根據(jù)測量距離調(diào)整脈沖群的脈沖個(gè)數(shù)以與動態(tài)調(diào)整比較電壓來減小這種誤差。（3）電路本身影響電路硬件和軟件本身存在一定的缺陷，因此會造成測量誤差，主要表現(xiàn)為：啟動發(fā)射和啟動計(jì)時(shí)之間的偏差。這是源于單片機(jī)一次只能處理一件事，所以啟動發(fā)射和啟動計(jì)時(shí)實(shí)際上不能同時(shí)完成，是先后完成的，存在時(shí)差。但只要指令速度足夠快，其偏差可以忽略。收到回波到被檢測出的滯后。這是源于檢測電路的靈敏度和判斷偏差，從收到實(shí)際回波到電

46、路確認(rèn)并輸出相應(yīng)信號肯定存在滯后，這和回波信號強(qiáng)弱、檢測電路原理以與判斷電路的敏感性相關(guān)，也是超聲波測距的核心。收到中斷到中斷響應(yīng)停止計(jì)時(shí)之間的滯后。這是源于單片機(jī)的中斷機(jī)制。收到中斷信號后，單片機(jī)不可能立刻響應(yīng)，至少要完成當(dāng)前的指令，有時(shí)還要等待其它中斷服務(wù)結(jié)束，所以這個(gè)滯后時(shí)間也不確定，從而導(dǎo)致測量結(jié)果的變化。但這個(gè)因素可以通過提高單片機(jī)速度，使用高優(yōu)先級中斷。計(jì)時(shí)器的本身誤差。這是源于計(jì)時(shí)器的本身。由于目前大多數(shù)的晶體振蕩器，其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度為 20-50 PPM 級別，對于音速的而言，帶來的穩(wěn)定誤差在mm 級。為減小這項(xiàng)項(xiàng)誤差，應(yīng)該提高計(jì)時(shí)的最小單位，即是選擇頻率高的晶振，從而降低量化

47、誤差。同時(shí)選用質(zhì)量好的晶振。（4）超聲波波速入射角影響超聲波波束入射角也會對測量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，由于系統(tǒng)是用來測量點(diǎn)和面的距離，則被測物表面，超聲波發(fā)射探頭和接收探頭三者之間存在一個(gè)幾何角度，即發(fā)射波入射到接收探頭的角度，如果這個(gè)角度不是 0 度，系統(tǒng)測量到的距離是被測物與接收探頭之間的距離而不是和測量參考面之間的距離，這就會造成測量誤差。 . . . 21 / 446 6 仿真和實(shí)物制作仿真和實(shí)物制作為了更好的驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論的正確性，本次設(shè)計(jì)從兩個(gè)方面對設(shè)計(jì)的理論與進(jìn)行了驗(yàn)證，首先我們通過使用 protues 仿真軟件，按照我們的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了仿真分析，本仿真設(shè)計(jì)只對超聲波發(fā)送接收電路之外的單片

48、機(jī)系統(tǒng)與程序進(jìn)行仿真。仿真時(shí)借用了 NE555 產(chǎn)生延遲信號，模擬超聲波的發(fā)送出去遇障礙物后返回的過程。仿真時(shí)通過調(diào)節(jié) RV1 值的大小，以改變延時(shí)長短，模擬出距離的遠(yuǎn)近。系統(tǒng)的仿真圖如圖 6-1 所示：圖 6-1 仿真圖 1在仿真圖中可以看到當(dāng)前檢測到得距離為 43cm,因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的初始的報(bào)警距離為 25cm，我們會聽到蜂鳴器報(bào)警，圖中的 LED 報(bào)警燈被點(diǎn)亮，開始報(bào)警。在仿真圖中我們可以看見有兩個(gè)按鍵，這兩個(gè)按鍵的作用是用來調(diào)節(jié)報(bào)警距離的。測試的仿真圖如圖 6-2 所示： . . . 22 / 44圖 6-2 仿真圖 2經(jīng)過仿真電路的調(diào)試說明本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原理已經(jīng)基本上沒有問題了，我們有

49、對仿真電路進(jìn)行了改進(jìn)，通過買相應(yīng)的期間制作了實(shí)物，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)實(shí)物的過程中發(fā)現(xiàn)只用一個(gè)蜂鳴器就可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警的作用，因此在制作實(shí)物的時(shí)候報(bào)警電路只制作了蜂鳴器報(bào)警，蜂鳴器的聲音足以提供使用者，在按鍵電路的設(shè)計(jì)過程中，我們有增加了一個(gè)按鍵對測距系統(tǒng)進(jìn)行控制，這樣更加的方便好用。實(shí)物圖如下圖 6-3 所示。 . . . 23 / 44圖 6-3 實(shí)物圖實(shí)物調(diào)試： . . . 24 / 44調(diào)試時(shí)由于沒有皮尺和米尺所以本人以白紙粘貼起來做成 25cm 的簡易倒車帶如下圖 6-4 所示：圖 6-4 模擬倒車帶 . . . 25 / 44在簡易倒車帶最前方有如圖 6-5 的 0.5cm 的空白區(qū)域圖 6-5

50、 0.5cm 空白調(diào)試現(xiàn)象本設(shè)計(jì)為汽車倒車?yán)走_(dá)因此將雷達(dá)至于小車上模擬汽車倒車。 在小于 25cm 時(shí)如圖 6-6 所示報(bào)警 圖 6-6 在小于 25cm 時(shí)報(bào)警 . . . 26 / 44大于 25cm 時(shí)如圖 6-7 所示蜂鳴器無報(bào)警圖 6-7 大于 25cm 時(shí)蜂鳴器無報(bào)警結(jié)論結(jié)論本文所設(shè)計(jì)的超聲波測距系統(tǒng)是一款高精度的測距系統(tǒng)。通過超聲波探頭反射超聲波，使用高速單片機(jī)計(jì)算測量車與障礙物之間的往返時(shí)間然后再計(jì)算出車與障礙物的距離，并加入了軟件補(bǔ)償，提高了距離計(jì)算的精度，然后顯示在 LED數(shù)碼管上，當(dāng)在探測的圍有障礙物時(shí)，蜂鳴器提示報(bào)警，距離越近蜂鳴器的報(bào)警頻率也越大，當(dāng)距離小于最小安全距

51、離時(shí)，蜂鳴器不間斷報(bào)警。實(shí)際測試證明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，能夠滿足一般近距離測距要求，且成本低、有良好的性價(jià)比。該系統(tǒng)中鎖相環(huán)鎖定需要一定的時(shí)間，測得的距離有誤差，在汽車測距儀應(yīng)用中誤差為 1cm 可忽略不計(jì)，由于此電路具有設(shè)計(jì)簡單，價(jià)格便宜，測量精度比較高的優(yōu)點(diǎn)。 . . . 27 / 44參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 徐淑華，程退安，萬生.單片機(jī)微型機(jī)原理與應(yīng)用M.：工業(yè)大學(xué)，1999. 6：128-1342 長贊.紅外線與超聲波遙控M.：人民郵電，1993.7：26-353 謙琳.超聲波檢測原理和方法M.：中國科技大學(xué)，1993.10：11-164 九州.放大電路實(shí)用設(shè)計(jì)手冊M.：科學(xué)技術(shù)，2002.5

52、 ：1341465 勝全.D18B20 數(shù)字溫度計(jì)在微機(jī)溫度采集系統(tǒng)中的序編制M. ：大學(xué) 1998. 3：43516 光東.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)(第二版)M.：華中理工大學(xué)，1999.4：21-257 恒清，靖.加強(qiáng)單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的方法J.師學(xué)院學(xué)報(bào)，2004 .108 華兵.MCS-51 單片機(jī)原理應(yīng)用M.：華中科技大學(xué)，2002 .5：47619 華.MCU-51 系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M.：航空航天大學(xué)， 1993. 6：87-9310 rotor S，ZHANG G X. Geometric Error Measurement and Compensation of

53、Machines M.Annals of the CIRP. 1995:599-60911 Olton W. Instrumentation process measurement. LongmanScientific Technical M. 1991 ：364-372 . . . 28 / 44致首先，我要感我的指導(dǎo)老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，同時(shí)也感本校的一些老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所給予我的幫助。在我畢業(yè)論文寫作期間，各位老師給我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會，向您們表示由衷的感激。同時(shí)還要感系

54、實(shí)驗(yàn)室在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間提供給我們優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)條件。接著，我要感和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的短短幾個(gè)月里，你們給我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠的你們。同時(shí)，我還要感我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)相互促進(jìn)和團(tuán)結(jié)友愛的環(huán)境中，在同學(xué)的關(guān)心和幫助下，才有了我今天的成就。最后我要深深向我的家人表示感，他們 20 多年來辛辛苦苦的把我培養(yǎng)成人。在生活上給了我無窮的關(guān)心和愛護(hù)，在生活和學(xué)習(xí)上給予我理解和支持，使我在生活中充滿了勇氣的自信。去克服一切的艱難險(xiǎn)阻完成了我的大學(xué)生活。還有許許多多的給予我?guī)椭凸膭畹呐笥?，在此無法一一列舉，在此也一并表示忠心地感！

55、. . . 29 / 44附錄 A總體系統(tǒng)電路原理圖： . . . 30 / 44總體系統(tǒng)電路 PCB 圖: . . . 31 / 44附錄 B/*/hc-sr04 超聲波測距模塊程序/晶振：12/接線：模塊 TRIG 接 P1.5 ECH0 接 P1.6/數(shù)碼管：共陽數(shù)碼管 P0 接數(shù)據(jù)口,P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 接選通數(shù)碼管/*/ #include /器件配置文件 #include #define RX P1_6 #define TX P1_5 sbit beep=P37; /蜂鳴器控制 sbit set=P10; /設(shè)置按鍵 sbit add=P11; /加按鍵 sbit

56、 str=P12; /減按鍵 unsigned int time=0; unsigned int x=0; /產(chǎn)生蜂鳴器滴滴聲 unsigned int timer=0; unsigned int k_flag; unsigned char posit=0; unsigned long S=0; unsigned char TL=25; /最低報(bào)警距離 bit flag =0; bit beep_st; /蜂鳴器間隔標(biāo)志 unsigned char const discode = 0 xa0,0 xbb,0 x62,0 x2a,0 x39,0 x2c,0 x24,0 xba,0 x20,0 x

57、28,0 x7F,0 xe5,0 xff; unsigned char const positon4= 0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7; unsigned char disbuff4 = 0,0,0,0,;/*/void delay( int j) while(j-); /*/ void Display(void) /掃描數(shù)碼管 if(posit=0) P0=(discodedisbuffposit)&0 xff; else P0=discodedisbuffposit; . . . 32 / 44 P2=positonposit; if(+posit=4) posit

58、=0;/*/ void Conut(void) time=TH0*256+TL0; TH0=0; TL0=0; S=(time*1.7)/100; /算出來是 CM if(k_flag=1) disbuff0=TL/100; disbuff1=TL%100/10; disbuff2=TL%10; disbuff3=11; else if(S=700)|flag=1) /超出測量圍顯示“-” flag=0; disbuff0=10; /“-” disbuff1=10; /“-” disbuff2=10; /“-” disbuff3=10; else disbuff0=S%1000/100; di

59、sbuff1=S%1000%100/10; disbuff2=S%1000%10; disbuff3=12; /按鍵掃描程序void key_Scan(void)/按鍵掃描 if(set=0)/如果設(shè)置按鍵按下delay(300); /延時(shí)消抖動if(set=0) /再次判斷設(shè)置按鍵是否按下 . . . 33 / 44 while(!set); /延時(shí)消抖動 k_flag+; /設(shè)置按鍵按下標(biāo)志位加 1 if(k_flag=3) /如果該標(biāo)志位為 3，則恢復(fù)為 1 k_flag=1; if(add=0)/如果加調(diào)整按鍵按下delay(300); /延時(shí)防按鍵抖動if(add=0) /再次判斷加調(diào)整按鍵是否按下while(!add); /延時(shí)防抖動 if(k_flag=1) TL+; /如果設(shè)置按鍵按下兩次則低溫報(bào)警值加 1 if(TL=400) /如果最短報(bào)警距離大于 4M，則不能再增加 TL=400; if(str=0) /減調(diào)整 delay(300);if(str=0) /再次判斷減調(diào)整按鍵是否按下while(!str); /延時(shí)消抖