電子信息工程技術(shù)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電子信息工程技術(shù)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘

要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和交通運(yùn)輸業(yè)的不斷興旺，汽車(chē)的數(shù)量在不斷的增加。交通擁擠狀況也日益嚴(yán)重，撞車(chē)事件也經(jīng)常發(fā)生，造成了很多不可避免的人聲傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，面對(duì)這種情況，裝置一種安全的防撞預(yù)警系統(tǒng)以及防撞設(shè)備顯得非常的重要。利用超聲波測(cè)距法來(lái)檢測(cè)安全距離的方法非常實(shí)用，此文詳細(xì)的闡述了根據(jù)超聲波測(cè)距原理發(fā)明的倒車(chē)防撞系統(tǒng)。Keys：汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)；超聲波；測(cè)量距離

1設(shè)計(jì)概況該系統(tǒng)由單片機(jī)設(shè)計(jì)AT89S51操縱，在其中，極為重要的構(gòu)件分別是：?jiǎn)纹瑱C(jī)編程、發(fā)送電源電路、接受電源電路及顯示屏，參照下面的圖1-1表明，硬件電路不可或缺的一部分有三個(gè)：?jiǎn)纹瑱C(jī)編程、表明電源電路、超音波的接受、發(fā)送電源電路。單片機(jī)系統(tǒng)用的都是AT89S51，晶振電路用的都是12MHz高精密，高精度才可以配對(duì)比較穩(wěn)定時(shí)間頻率，防止精確測(cè)量中出現(xiàn)誤差，單片機(jī)設(shè)計(jì)輸出接口用的都是P2.7型號(hào)規(guī)格，超聲波振子的配置是方波信號(hào)40kHz，P3.5型號(hào)端口號(hào)檢測(cè)超音波功能的就是用來(lái)接受導(dǎo)出往后的回到數(shù)據(jù)信號(hào)，顯示屏采用的是最常見(jiàn)的好用的LED數(shù)碼液晶屏管，單片機(jī)設(shè)計(jì)的P2端口號(hào)做為段碼輸出接口，單片機(jī)設(shè)計(jì)的P3.2、P3.3、P3.4、端口號(hào)做為位碼輸出接口,用PNP管和S9012管做為數(shù)碼顯示管位驅(qū)運(yùn)。

圖1-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖2硬件設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)主要包含單片機(jī)系統(tǒng)及表明電源電路、超音波發(fā)送電源電路和超聲接受電源電路、報(bào)警輸出電源電路、供電系統(tǒng)電源電路等幾一部分。單片機(jī)設(shè)計(jì)選用AT89S51，系統(tǒng)軟件晶振電路選用12MHz高精密的晶振電路，以獲得較平穩(wěn)工作頻率，減少數(shù)據(jù)誤差。單片機(jī)設(shè)計(jì)用P2.7端口號(hào)導(dǎo)出超聲波振子所需要的40kHz的方波信號(hào)，P3.5端口號(hào)檢測(cè)超音波接受電源電路輸出回到數(shù)據(jù)信號(hào)。表明電源電路選用簡(jiǎn)單方便的3位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，段碼輸出接口為stm32的P2口，位碼的輸出接口，便是單片機(jī)設(shè)計(jì)的P3.2至3.4端口號(hào)，而數(shù)碼科技位推動(dòng)采用的是PNP和S9012推動(dòng)。2.1超聲波測(cè)距的系統(tǒng)2.1.1超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)AT89S51生產(chǎn)制造于美國(guó)，具備功耗低的優(yōu)點(diǎn)，CMOS8位作用高效率的單片機(jī)設(shè)計(jì)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括了4K可以用做系統(tǒng)編程的Flash儲(chǔ)存器，具備寫(xiě)保護(hù)特性。用了ATMEL公司制造的適配標(biāo)準(zhǔn)是8051的計(jì)算機(jī)指令，這是一種密度高的、非易失性存儲(chǔ)系統(tǒng)制造的，有著Flash程序存儲(chǔ)器，既能進(jìn)行可視化編程，也可以用傳統(tǒng)方法程序編寫(xiě)，soc芯片中內(nèi)嵌8位微控制器。美國(guó)ATMEL公司涉及領(lǐng)域廣，市場(chǎng)功能全方位，AT89S51單片機(jī)設(shè)計(jì)盡管價(jià)格便宜，可是性?xún)r(jià)比超高，運(yùn)用泛圍較廣，在降低行業(yè)完成其價(jià)值尤為明顯。常見(jiàn)的作用標(biāo)值：?與自動(dòng)控制系統(tǒng)MCS-51所有符合?4k字節(jié)在Flash程序編寫(xiě)儲(chǔ)存器?可讀寫(xiě)工作頻率1000次?在4.0V至5.5V電壓范圍以?xún)?nèi)?全靜態(tài)數(shù)據(jù)模式中：0至33MHz?三級(jí)系統(tǒng)加密?內(nèi)部結(jié)構(gòu)容積為128×8字節(jié)數(shù)?可編I和O口線(xiàn)為32個(gè)?計(jì)時(shí)器和電子計(jì)數(shù)器為2個(gè)16位?中斷源為6個(gè)?UART安全通道為雙工串行通信?功耗低的斷電作用?終斷后的喚醒功能?表針及看門(mén)狗1?斷電標(biāo)識(shí)及程序編寫(xiě)?ISP字節(jié)數(shù)及其撰寫(xiě)作用超聲波傳感器里的單片機(jī)系統(tǒng)主要是由下列預(yù)制構(gòu)件：AT89S51單片機(jī)設(shè)計(jì)、晶振電路、延時(shí)電路、電源濾波部分組成。由K1，K2構(gòu)成激光測(cè)距全面的功能鍵電源電路。用以設(shè)置超聲波傳感器報(bào)警值。如下圖2-1。圖2-1超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)2.1.2超聲波發(fā)射、接受電路圖中2-2為超音波發(fā)送圖，圖2-3為接受電路原理圖，不難看出，超音波發(fā)送電源電路是通過(guò)四個(gè)一部分所組成的：第一，電阻器R1；第二，三極管BG1，第三，超音波脈沖變壓器B；第四，超音波推送端部T40；這兒的超音波變電器發(fā)揮的作用是，根據(jù)提升推送頭兩端工作電壓，來(lái)提升超音波的信號(hào)強(qiáng)度，以此增加檢測(cè)的間距，接受電路的組成一部分別是2組由BG1和BG2所組成的三級(jí)管運(yùn)算放大器；檢波電路是各是由C7、D1、D1構(gòu)成；整形電路是通過(guò)BG3構(gòu)成。AT89S51單片機(jī)設(shè)計(jì)的40kHz方波是由P2.7導(dǎo)出，由BG1來(lái)促進(jìn)脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級(jí)線(xiàn)圈產(chǎn)生60VPP的工作電壓，額外到超聲的推送頭，重復(fù)利用推動(dòng)超音波的發(fā)送頭來(lái)推送出超音波。根據(jù)發(fā)送成功的超音波進(jìn)行檢驗(yàn)，在檢測(cè)出阻礙之后，便釋放出來(lái)雷達(dá)回波，那樣，反射面回來(lái)雷達(dá)回波，再傳遞給超音波連接頭，對(duì)超聲波波信號(hào)開(kāi)展接受。因?yàn)槁暡l率空氣中散播時(shí)損耗，因此接收的波型幅度值比較低，經(jīng)接受電源電路變大，整形美容，最終導(dǎo)出一負(fù)振蕩，鍵入單片機(jī)設(shè)計(jì)的P3腳。圖2-2超聲波測(cè)距發(fā)送單元該測(cè)距電路的40kHz方波信號(hào)由單片機(jī)AT89S51的P2.7發(fā)出。方波的周期為1/40ms，即25μs，半周期為12.5μs。時(shí)隔一段周期，將方波輸出腳的電平取反，就會(huì)有40kHz的波產(chǎn)生，單片機(jī)程序的晶振范圍為12M,時(shí)間分辨率為1μs，因此，只有半周期12μs或者13μs的方波信號(hào)產(chǎn)生，方波信號(hào)的頻率為41.67kHz和38.46kHz，由于系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的問(wèn)題，在對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行編程的時(shí)候，選用了后面的方式，使單片機(jī)所產(chǎn)生的方波信號(hào)為38.46kHz。圖2-3超聲波測(cè)距接收模塊由于反射回來(lái)的信號(hào)特別微弱，導(dǎo)致需要通過(guò)接收電路將超聲波信號(hào)進(jìn)行放大，將接收到的信號(hào)分別加載于兩組由BG1和BG2級(jí)成的放大器上，被放大器放大70倍以后，再由檢測(cè)電路檢測(cè)解調(diào)后的超聲波信號(hào)，將多個(gè)小脈沖進(jìn)行解調(diào)，組成多個(gè)脈沖波，上圖系統(tǒng)采用的是IN4148檢波管，其輸出的信號(hào)，就是兩個(gè)二極管之間的電容和電壓。2.2顯示系統(tǒng)本顯示程序?qū)λ鶞y(cè)距離值的顯示，是通過(guò)三位一體的LED數(shù)碼顯現(xiàn)管來(lái)實(shí)現(xiàn)的，圖2-4所示，數(shù)碼管對(duì)數(shù)值的呈現(xiàn)方式為動(dòng)態(tài)掃描顯示，將單片機(jī)的P2口作為段碼輸出端口，位碼的輸出端口，就是單片機(jī)的三個(gè)P端口，數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)使用的是PNP和S9012三極管驅(qū)動(dòng)。圖2-4顯示單元2.3供電電路本測(cè)距系統(tǒng)由于采用的是LED數(shù)碼管用為顯示方式，正常工作時(shí)，系統(tǒng)在工作狀態(tài)中，運(yùn)行的電流范圍為30mA至45mA之間，可保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，系統(tǒng)的供電方式主要交流AC6-9伏，同時(shí)為調(diào)試系統(tǒng)方便，供電方式考慮了第二種方式，即由USB口供電，調(diào)試時(shí)直接由電腦USB口供電。6伏交流是經(jīng)過(guò)整流二極管D1-D4整流成脈動(dòng)直流后，經(jīng)慮波電容C1慮波后形成直流電，為保證單片機(jī)系統(tǒng)的可電，供電路中由5伏的三端稱(chēng)壓集成電路進(jìn)行穩(wěn)壓后輸出5伏的真流電供整個(gè)系統(tǒng)用電，為進(jìn)一步提高電源質(zhì)量，5伏的直流電再次經(jīng)過(guò)C3、C4濾波。圖2-5供電單元電路圖3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1主程序設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波測(cè)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