汽車倒車測(cè)距儀設(shè)計(jì)說明

1、.微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)汽車倒車測(cè)距儀學(xué)院：自動(dòng)化專業(yè)：自動(dòng)化班級(jí)： 09（ 2）班姓名：軼平學(xué)號(hào)： 200930611066 （ 15）設(shè)計(jì)日期：2010年1月13日. . .目錄一、課程設(shè)計(jì)目的及要求 .31.1設(shè)計(jì)目的 .31.2設(shè)計(jì)容和要求 .31.3設(shè)計(jì)任務(wù) .3二、超聲波簡(jiǎn)介 .42.1超聲波的含義 .42.2超聲波的特點(diǎn) .4三、設(shè)計(jì)方案分析 .43.1設(shè)計(jì)的思路 .43.2硬件部分 .4四、硬件部分設(shè)計(jì) .64.1整機(jī)連接圖 .64.2 8088最小系統(tǒng) .64.3 8255與數(shù)碼管電路 .74.4 8253及 8259 部分電路 .8五、軟件部分設(shè)計(jì) .95.1設(shè)計(jì)思路及流程圖 .

2、95.2程序清單 .11六、設(shè)計(jì)體會(huì)及總結(jié) .16七、參考文獻(xiàn) .17. . .一、課程設(shè)計(jì)目的及要求1.1 設(shè)計(jì)目的1. 學(xué)會(huì)用匯編語(yǔ)言編寫一個(gè)較完整的實(shí)用程序。2. 掌握微型計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的全過程：分析需求、設(shè)計(jì)原理圖、選用元器件、布線、編程、調(diào)試、撰寫報(bào)告等步驟。3、復(fù)習(xí)鞏固本學(xué)期學(xué)到的相關(guān)知識(shí), 提高自身思考問題解決問題的能力, 培養(yǎng)對(duì)本課程的興趣 , 提高動(dòng)手的能力。4、加強(qiáng)課程學(xué)習(xí)與生活實(shí)踐的聯(lián)系，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與日常生活實(shí)踐的結(jié)合。5、學(xué)會(huì)用 8086/8088 解決實(shí)際問題的能力、硬件使用原理。1.2 設(shè)計(jì)容和要求1、設(shè)計(jì)一個(gè)微機(jī)控制的汽車倒車測(cè)距儀，能測(cè)量并顯示車輛后部障礙

3、物離車輛的距離，同時(shí)用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報(bào)，“嘟嘟”聲間隙隨障礙物距離縮短而縮短，駕駛員不但可以直接觀察到檢測(cè)的距離，還可以憑聽覺判斷車后障礙物離車輛距離的遠(yuǎn)近；開機(jī)后先顯示“”，并有開機(jī)指示燈。CPU發(fā)射超聲波 1ms，然后顯示 60ms；即 1ms+60ms為一個(gè)工作周期，等待回波，在次周期完成一次探測(cè)。根據(jù)距離遠(yuǎn)近發(fā)出報(bào)警聲并顯示距離。障礙物距離小于 1m，距離值變化 5cm 更換顯示，否則不更換；距離在 1m 以上，新值與原顯示值之差大于 10cm更換，否則不更換。用三 LED位數(shù)碼管顯示障礙物距離2、硬件電路原理圖和軟件框圖；3、編寫控制程序，寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書（總結(jié)報(bào)告）。1.3

4、設(shè)計(jì)任務(wù)1、選用 8088 和適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器及接口芯片完成相應(yīng)的功能。2、用 LED顯示器顯示電子鎖的當(dāng)前狀態(tài)。3、畫出詳細(xì)的硬件連接原理圖。4、給出程序設(shè)計(jì)思路、畫出軟件流程圖。5、給出地址分配表。6、給出所有程序清單并加上必要注釋。7、完成設(shè)計(jì)說明書（列出參考文獻(xiàn)，所用器件型號(hào)）。. . .二、超聲波簡(jiǎn)介2.1 超聲波的含義當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音，科學(xué)家們將每秒振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率，他的單位是 HZ。我們?nèi)祟惗淠苈牭铰暡l率為20-20000HZ，當(dāng)聲波的頻率大于20000HZ或小于 20HZ 時(shí)，我們便聽不到。因此我們把頻率高于 20000HZ 的聲波稱為超聲波。2.2超聲波的特點(diǎn)(

5、 一)超聲波在傳播時(shí)，方向性強(qiáng)，能量易于集中。（二 ) 超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠(yuǎn)的距離。( 三) 超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息（診斷或?qū)髀暶劫|(zhì)產(chǎn)生效應(yīng)） 。（治療）超聲波是一種波動(dòng)形式，它可以作為探測(cè)與負(fù)載信息的載體或媒介（如 B 超等用作診斷）。聲波同時(shí)又是一種能量形式，當(dāng)其強(qiáng)度超過一定值時(shí)，它就可以通過與傳播超聲波的媒質(zhì)的相互作用，去影響，改變以致破壞后者的狀態(tài)，性質(zhì)及結(jié)構(gòu)（用作治療）。三、設(shè)計(jì)方案分析3.1 設(shè)計(jì)的思路本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是采用以 C8051F 單片機(jī)為核心，來設(shè)計(jì)一種低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀。超聲波測(cè)

6、距可測(cè)出回波和發(fā)射脈沖之間的時(shí)間間隔，利用 S=Ct/2 就可以算出距離，再在 LED上顯示出來。當(dāng)然還可以設(shè)置若干個(gè)鍵，以用來控制電路的工作狀態(tài)。限制的最大可測(cè)距離存有四個(gè)因素 : 超聲波的幅度，反射面的質(zhì)地，反射面和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測(cè)距離。3.2硬件部分本制作需要以8088 為核心，其他可能還需要用到計(jì)數(shù)器8253、并行接口芯片. . .8255、中斷控制器 8259，這些芯片我們?cè)谡n堂上都已經(jīng)有了解，現(xiàn)在通過課設(shè)將他們運(yùn)用到實(shí)際題目要求系統(tǒng)能夠用三位數(shù)碼管顯示當(dāng)前的距離值，用到的數(shù)據(jù)端口會(huì)比較多。而 8088 的數(shù)

7、據(jù)端口有限，需要通過 8255 進(jìn)行并行擴(kuò)展，通過 8255 擴(kuò)展端口，以滿足設(shè)計(jì)的端口需要。同時(shí)題目要求用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報(bào)， “嘟嘟”聲間隙隨障礙物距離縮短而縮短，駕駛員不但可以直接觀察到檢測(cè)的距離，還可以憑聽覺判斷車后障礙物離車輛距離的遠(yuǎn)近，而且要求根據(jù)距離遠(yuǎn)近發(fā)出報(bào)警聲并顯示距離。障礙物距離小于 1m，距離值變化 5cm更換顯示，否則不更換；距離在 1m以上，新值與原顯示值之差大于 10cm 更換，否則不更換。這就需要有一個(gè)能夠準(zhǔn)確計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)的芯片，而我們這學(xué)期微機(jī)課程所學(xué)的計(jì)數(shù)器 8253 剛好可以滿足這個(gè)要求，因而選用 8255 作為系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器和計(jì)時(shí)器。系統(tǒng)需要通過中斷來判

8、斷計(jì)時(shí)或計(jì)數(shù)是否完成，而中斷控制器8259 有七個(gè)可屏蔽中斷口，通過與計(jì)數(shù)器 8253 輸出相連可以反映計(jì)數(shù)的結(jié)束與否。觸發(fā)單片機(jī)進(jìn)行中斷處理，因而選用 8259 作為中斷處理器。. . .四、硬件部分設(shè)計(jì)4.1 整機(jī)連接圖4.2 8088 最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì) 8088 最小工作模式中，用了 1 片 8284A 作為時(shí)鐘發(fā)生器， 74LS373，用作地址鎖存器；用了 1 片 74LS245作為數(shù)據(jù)總線收發(fā)器，增加數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)能力。原理圖如圖所示。當(dāng)用晶體振蕩器作為振蕩源時(shí)，晶體振蕩器連在8284A 的 X1 和 X2 兩端上，F(xiàn)/ C 接地。 8284A 輸出的時(shí)鐘頻率均為振蕩源頻率的三分之一。

9、同時(shí)它對(duì)READY準(zhǔn)備好信號(hào)和 RESET復(fù)位信號(hào)進(jìn)行同步，外部設(shè)備可以在任何時(shí)候發(fā)出這兩個(gè)信號(hào)，8284A的部邏輯電路在時(shí)鐘后沿（下降沿）處使READY和 RESET有效。74LS373，作為地址鎖存器。 8282(8283) 是帶有三態(tài)緩沖器的8 位通用數(shù)據(jù)鎖. . .存器。它們的引腳和部結(jié)構(gòu)如圖 2.9 所示。兩者的區(qū)別僅在于 8282 的 8 位輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間是同相的，而 8283 的是反相的。當(dāng)系統(tǒng)中所連的存儲(chǔ)器和外設(shè)較多時(shí)，需要增加數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)能力，這時(shí)，要用1 片 74LS245 作為總線收發(fā)器。 74LS245 是三態(tài)輸出8 位雙向數(shù)據(jù)緩沖器，OE 是開啟緩沖器的控制

10、信號(hào)。當(dāng)OE 有效時(shí)，允許數(shù)據(jù)通過緩沖器；當(dāng) OE 無(wú)效時(shí)，禁止數(shù)據(jù)通過緩沖器，輸出呈高阻狀態(tài)。 DIR 是數(shù)據(jù)傳送方向控制信號(hào)。4.3 8255 與數(shù)碼管電路8255 是 Intel 系列的并行接口芯片，本電路中 8255 作為 8088 系統(tǒng)與外部設(shè)備接口。如圖四所示 8255 數(shù)據(jù)線和控制線與 8088 單片機(jī)相連，以使單片機(jī)可以對(duì) 8255 進(jìn)行編程。 8255 的 A、B、C 端口均定義為輸出。 A 端口接數(shù)碼管的字形線通過對(duì) 8255 三個(gè)端口的定義可以控制超聲波的發(fā)射、蜂鳴器的鳴響和距離的顯示。8255 的端口地址經(jīng)過分析可得 88H-8AH（分別為端口 A、端口 B、端口 C

11、及方式控制字）. . .4.4 8253 及 8259部分電路8253 部有 3 個(gè)獨(dú)立的 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器通道。計(jì)數(shù)器可按照二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)和定時(shí)圍可在 165535 之間改變，每個(gè)通道有 6 種工作方式，計(jì)數(shù)頻率可高達(dá) 2MHz以上。本設(shè)計(jì)中用 74LS138 對(duì) 8253 和 8259 進(jìn)行選址，電路中用到通道 0 和通道 1 兩個(gè)計(jì)數(shù)端口，通道 0 用來計(jì)算超聲波發(fā)射到接收的時(shí)間，通道 1 用來定時(shí)，控制“嘟嘟聲”聲的頻率。其接口電路如圖三所示可編程控制器8259 是在多中斷源系統(tǒng)中，用于8088 等單片機(jī)的 CPU實(shí)現(xiàn)對(duì)外部中斷請(qǐng)求管理里工作，對(duì)他們實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)，想CP

12、U發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，提供中斷類型碼，屏蔽中斷輸入等功能的中斷控制芯片。8259A 采單片或多拍級(jí)聯(lián)方式，可管理不同多級(jí)中斷。本設(shè)計(jì)中使用了8259 單級(jí)中斷，用了IRQ5、IRQ6、IRQ7 三個(gè)中斷源，分別作為超聲波回波信號(hào)、響鈴頻率計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)中斷。（ 8253 端口地址為 84H-87H）. . .五、軟件部分設(shè)計(jì)5.1 設(shè)計(jì)思路及流程圖本次設(shè)計(jì)的軟件部分首先分別對(duì)各個(gè)芯片進(jìn)行初始化處理，隨后，根據(jù)要求，畫出相應(yīng)流程圖進(jìn)行匯編編程設(shè)計(jì)開始8253、 8255 、 8259初始化編程發(fā)射超聲波信號(hào)1ms,且 8253 開始計(jì)數(shù)開中斷是否有回波？. . .進(jìn)入中斷子程序.IRQ5IRQ6

13、IRQ7調(diào)用計(jì)數(shù)count調(diào)用COUNTCOUNT+時(shí)間T=COUNT*TO8253計(jì)數(shù)T0=25ms8253置數(shù)距離L=17*T/2msT1=COUNT*25msN返回主程序L1m?Y返回主程序每變換5cm，顯示沒變換10cm,顯示一次一次返回主程序. . .5.2 程序清單DATASEGMENTTABLEDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH ;數(shù)碼管顯示表 ( 從 0-9)LONG DW FFFFH;距離值SELECT DB01H,02H,03HNUMDB00HRINGDB00HDATAENDSSTACKSEGMENT STACKDW 100

14、DUP(?)STACKENDSCODESEGMENTASSUME CS:CODE, SS:STACK, DS:DATA, ES:DATASTART: MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AX,STACKMOV SS,AXMOV AX,DATAMOV ES,AXMOV DX,01HCLI;8253 初始化MOV AL,34H;計(jì)數(shù)器0，方式2，二進(jìn)制，低高位寫入；用于計(jì)算時(shí)間OUT 87H,ALMOV AL,6CH;1ms 一次負(fù)脈沖OUT 84H,ALMOV AL,38HOUT 84H,ALMOV AL,74H; 計(jì)數(shù)器1，方式2，二進(jìn)制，低高位寫入；用于蜂鳴器的聲響OUT 87H

15、,AL. . .MOV AL,6CH;1ms一次負(fù)脈沖OUT 84H,ALMOV AL,38HOUT 84H,AL;8255 初始化MOV AL,80H; 配置 A、B 口為輸出，工作于方式0MOV DX,8AHOUT DX,ALMOV AL,40H；數(shù)碼管段選擇MOV DX,88HOUT DX,ALMOV AL,07HMOV DX,84H; 選中三個(gè)數(shù)碼管OUT DX,AL;8259初始化MOV AX,0000H;段基地址MOV DS,AXLEA AX,INTR7;用于每 5cm一次負(fù)脈沖MOV SI,003CHMOV SI,AXMOV AX,SEG IN2; 入口段基址MOV SI,003

16、EHMOV SI,AXLEA AX,INTR6;用于每 30ms一次脈沖，作為控制喇叭的方波頻率MOV SI,0038HMOV SI,AXMOV AX,SEG IN1MOV SI,003AHMOV SI,AXLEA AX,INTR5;用于接受超聲波時(shí)，產(chǎn)生中斷MOV SI,0034HMOV SI,AXMOV AX,SEG IN0MOV SI,0036HMOV SI,AX; 發(fā)送 1ms的脈沖SENT:MOV AL,02HOUT 61H,ALCALL DELAY1;延時(shí) 1msMOV AL,00HOUT 61H,ALIN AL,21AND AL,1F;開中斷 5,6,7OUT 21,ALMOV

17、AX,SEG DATADISP:. . .MOV AX,OFFSET LONG; 比較是否為初始值MOV SI,AXMOV AX,SICMP AX,FFFFHJNE DIFMOV AL,40H;相同則仍然顯示-OUT 60H,ALMOV AL,07HOUT 62H,ALJMP DISP;且循環(huán)，直至60ms中斷后，重新到GO處MOV DS,AXDIF:MOV BX,0FFSET TABLEMOV DI,BXMOV BX,0FFSET SELECTMOV SI,BXCMP AX,64H; 比較 1M，然后轉(zhuǎn)到不同的顯示程序JBE SMALLER; 對(duì)下述程序的解釋：如果當(dāng)距離小于1 米時(shí)，選擇調(diào)

18、用 smaller程序，否則調(diào)用 bigger（bigger 要求顯示十米為一個(gè)單位）BIGGER: CALL DISP_MOSTMOV BL,00;個(gè)位為 0CALL DISP_DAN;調(diào)用單位顯示子程序JMP DISPLAYSMALLER: CALL DISP_MOSTMOV BL,AH;個(gè)位放入緩存CALL DISP_DAN;調(diào)用單位顯示子程序JMP DISPLAYDISP_DAN:PUSH AXMOV AL,BBX+DI ;查表得顯示碼OUT 60,AL;向數(shù)碼管輸出顯示碼MOV AL,BSI;查表得數(shù)碼管片選OUT 62,AL;向數(shù)碼管輸出片選CALL DALLYINC SI;片選

19、+1POP AXRETDISP_MOST:MOV BL,64H;除以 100，得百位DIV BL;百位放在 AL, 余數(shù)放在 AH. . .MOV BH,00;為查表顯示作準(zhǔn)備MOV BL,AL;百位放入緩存CALL DP_1;調(diào)用單位顯示子程序MOV AL,AH;對(duì)余數(shù)再進(jìn)行除法運(yùn)算MOV AH,00MOV BL,0AH;除以 10，得十位及個(gè)位（0AH表示十進(jìn)制的10）DIV BL; 十位放在 AL，個(gè)位放在 AH（依次放）MOV BL,AL; 十位放入緩存CALL DP_1; 調(diào)用單位顯示子程序RETCODE ENDSEND START; 中斷 5，超聲波接受中斷，計(jì)算車與障礙物的距離I

20、NTR5 PROC FARPUSH SI; 壓堆棧（ SI BX AX)PUSH BXPUSH AXMOV AX,OFFSET COUNT; 取 5cm 計(jì)數(shù)標(biāo)志MOV SI,AXMOV AL,SIMOV BL,05HMUL BL; 乘以 5cm，得總長(zhǎng)度MOV BX,OFFSET LENGTH;放入 LENGTH標(biāo)志位MOV SI,BXMOV SI,AXPOP AXPOP BXPOP SIIRETINTR5 ENDP；中斷 6，用于產(chǎn)生不同頻率來控制蜂鳴器發(fā)不同聲音INTR6 PROC FARPUSH SIPUSH AXMOV AX,OFFSET LONGMOV SI,AXMOV AX,SI

21、CMP AX,FFFFHJE BACKMOV AX,OFFSET SENTMOV SI,ALMOV AL,SI. . .DEC ALCMP AL,00HJNE BACK;不為 0 則返回XOR DLOUT 61H,DL;取反輸出給B口JMP BACKNOT_FFFF:MOV AL,00HOUT 61H,AL;當(dāng)檢測(cè)圍大于10m關(guān)喇叭BACK:POP AXPOP SIIRETINTR6 ENDP；中斷 7，用于累計(jì)COUNT值，代表距離INTR7 PROC FARPUSH SIPUSH AXMOV AX,OFFSET COUNTMOV SI,AXMOV AL,SIINC ALCMP AL,CCH

22、JNE BBCAKMOV AL,00HMOV SI,AL;COUNT標(biāo)志位復(fù)位為00HMOV AX,OFFSET LENGTHMOV SI,AXMOV AX,FFFFHMOV SI,AX;length標(biāo)志位復(fù)位為FFFFHBBACK:POP AXPOP SIJMP GOIRETINTR7 ENDP; 延時(shí)子程序延時(shí) 1msDALLY PROC FARPUSH CXPUSH AXMOV CX,0FFFFHD1: MOV AX,000FFHD2: DEC AXJNE D2LOOP D1. . .POP AXPOP CXRETDALLY ENDP; 延時(shí)子程序 延時(shí) 60ms DALLY_60 PR

23、OC FARPUSH CXPUSH AXMOV CX,78HD1: MOV AX,50HD2: DEC AXJNE D2LOOP D1POP AXPOP CXRETDALLY_60 ENDP六、設(shè)計(jì)體會(huì)及總結(jié)本次課設(shè)最基本的原來全部都來自于我們的書本，所以一切我們都需要回到書本，回到課堂曾經(jīng)用過的知識(shí)，我覺得這一點(diǎn)很好。我們可以通過我們學(xué)過的只是進(jìn)行復(fù)習(xí)以及加深對(duì)他們的印象，并且將他們與實(shí)際結(jié)合起來。下面我就分軟件和硬件進(jìn)行闡述。1、硬件部分硬件部分主要又另外一位成員完成，但是要知道，硬件是軟件的前提，所以我們通過上網(wǎng)查閱資料，翻閱書本，花了大部分的時(shí)間在硬件的確定上，一旦硬件搞定了 ，那么剩下的就會(huì)得心應(yīng)手一些。此外，我們還一起研究學(xué)習(xí)了 protel 軟件，學(xué)會(huì)了如何繪制電路圖。在這其中也碰到了許多困難，我們通過一同協(xié)作克服了這些困難。. . .2、軟件部分軟件部分主要由我來編寫完成。其實(shí)對(duì)于匯編語(yǔ)言的學(xué)習(xí)已經(jīng)由來已久，但是總是覺得匯編語(yǔ)言不是我們?nèi)藗兯苷莆盏母呒?jí)語(yǔ)言。相比