畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工 學(xué) 部 工學(xué)一部專 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)教師沈陽航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院2009年7月沈陽航空工業(yè)學(xué)院北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要倒車?yán)走_(dá)是針對(duì)日益擁擠的道路交通狀況、以及在停車場(chǎng)、車庫、街道等比較狹窄區(qū)域，避免車與車，車與人以及車與墻壁等障礙物發(fā)生碰撞，摩擦而出現(xiàn)的一種著眼于倒車防護(hù)的汽車防撞系統(tǒng)。隨著越來越多的高科技產(chǎn)品逐漸融入了日常生活中，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)發(fā)生了巨大的變化。仿生學(xué)、聲學(xué)等前沿學(xué)科的技術(shù)的日趨成熟與實(shí)用化，賦予了倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)新的的研究方向與意義。本文描述了一個(gè)由三個(gè)超聲波測(cè)距模塊構(gòu)成的，提供語音報(bào)警功能的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。

2、該系統(tǒng)采用凌陽16位單片機(jī)spce061a為核心，分別控制三個(gè)超聲波模塊，每一個(gè)超聲波測(cè)距模塊都被設(shè)定面向不同方向，以探測(cè)不同方向的障礙物。本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制時(shí)間計(jì)數(shù)和超聲波的發(fā)射和接收，利用超聲波回波的間隔時(shí)間，得出實(shí)測(cè)距離。結(jié)果表明該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、精度高等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：spce061a單片機(jī)；超聲波測(cè)距；語音提示；lcd顯示abstractthe back-draft radar is aims at day by day the crowded road traffic condition, as well as in the parking lot, the garag

3、e, the street and so on the quite narrow region, avoids automobile and automobile, obstacle and so on automobile and person as well as vehicle and wall has the collision, one kind which the friction appears focuses to the back-draft protection automobile collision avoidance system.as well as the hig

4、h-tech products gradually integrated into the daily life, the parking distance control system has undergone tremendous changes. the parking distance control system has been given the new direction of the research and significance by the developed of the bionics, acoustic, etc. this article describes

5、 a parking distance control system which contains three ultrasonic ranging modules and the results can be pronounced in real-time. the three ultrasonic ranging modules are set to three different directions to detect the roadblock .this three modules are control by the system which is based on sunplu

6、s spce061a microprocessor. the time counting and both the transmitting and receiving of the ultrasonic wave are controlled by the microprocessor. the measured distance can be calculated and displayed by the echo time by the code. the features of the simple hardware, stable operation and high precisi

7、on are incarnated in the proposed system.keywords: spce061a microprocessor; ultrasonic ranging; voice prompts; lcd display目 錄1 緒 論11.1 課題背景11.1.1 倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展歷史11.1.2 倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展方向與展望31.2 課題任務(wù)及要求31.3 課題的主要內(nèi)容及目的42 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的總體方案論證52.1 超聲波測(cè)距pwm信號(hào)方案論證52.1.1 超聲波測(cè)距pwm信號(hào)硬件實(shí)施方案52.1.2 超聲波測(cè)距pwm信號(hào)軟件實(shí)施方案62.1.3 超聲波測(cè)距pwm

8、信號(hào)實(shí)施方案比較62.2 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)硬件方案論證72.3 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)軟件方案論證93 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)103.1 spce061a精簡(jiǎn)開發(fā)板電路原理103.1.1 spce061a簡(jiǎn)介103.1.3 電源模塊103.1.4 放音模塊113.2 超聲波測(cè)距模塊電路的設(shè)計(jì)113.2.1 超聲波諧振頻率調(diào)理電路的設(shè)計(jì)113.2.2 超聲波回波信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)123.2.3 超聲波測(cè)距模式選擇電路的設(shè)計(jì)133.3 轉(zhuǎn)接板電路的設(shè)計(jì)143.4 顯示電路的設(shè)計(jì)153.4.1 二極管閃爍報(bào)警電路的設(shè)計(jì)153.4.2 lcd顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì)153.5 各模塊接口分配164 超聲

9、波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)174.1 超聲波測(cè)距原理174.2 nsp ide的項(xiàng)目文件管理的組織結(jié)構(gòu)174.3 軟件架構(gòu)184.4 各模塊程序的設(shè)計(jì)194.4.1 主程序的設(shè)計(jì)194.4.2 超聲波測(cè)距程序的設(shè)計(jì)204.4.3 語音播放程序的設(shè)計(jì)224.4.4 二極管閃爍程序的設(shè)計(jì)234.4.5 lcd初始化及驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)245 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的整體調(diào)試255.1 故障調(diào)試及解決方式255.2 聯(lián)調(diào)結(jié)果27結(jié) 論29社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析30致 謝31參考文獻(xiàn)32附錄 程序清單33附錄 元器件清單45451 緒 論超聲波雷達(dá)又稱泊車輔助系統(tǒng)，是一種利用超聲波原理,由裝置于車尾保險(xiǎn)杠上的探頭發(fā)送

10、超聲波撞擊障礙物后,反射此聲波探頭,從而計(jì)算出車體與障礙物之間的距離。一般由超聲波傳感器、控制器、顯示器等部分組成。它能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車、倒車和啟動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的倒車?yán)走_(dá)大多采用超聲波測(cè)距原理，駕駛者在倒車時(shí)，啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)，在控制器的控制下，由裝置于車尾保險(xiǎn)杠上的探頭發(fā)送超聲波，遇到障礙物。產(chǎn)生回波信號(hào)，傳感器接收到回波信號(hào)后經(jīng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷出障礙物的位置，由顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號(hào)，得到及時(shí)的警示。給汽車安裝超聲波雷達(dá)大大提高了行車的安全性。從而使駕駛者

11、倒車時(shí)做到心中有數(shù)，使倒車變得更輕松。1.1 課題背景隨著生活質(zhì)量的提高，工作的需要，科技的發(fā)展，人們將越來越多的在生活中和工作中將汽車作為其日常的生活工具。當(dāng)汽車進(jìn)入百姓家庭，倒車?yán)走_(dá)自然而然的走進(jìn)了人們的視野中，保障行車安全的各個(gè)細(xì)節(jié)，越來越受到車主的重視；雖然每輛車都有后視鏡，但不可避免地都存在一個(gè)后視盲區(qū)。同樣隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷進(jìn)步，倒車?yán)走_(dá)無論是在外型還是在功能上都發(fā)生了巨大的變化。從記憶中的“倒車請(qǐng)注意”到現(xiàn)在可以在一塊lcd屏幕上顯示障礙物的各種信息，每一次的變革都讓人耳目一新。1.1.1 倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展歷史在幾年的時(shí)間里，隨著技術(shù)發(fā)展和用戶需求的變化，倒車?yán)走_(dá)經(jīng)過了大致六代的技

12、術(shù)改良和發(fā)展。不管從結(jié)構(gòu)外觀上，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、熒屏顯示和魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)這三種。第一代倒車?yán)忍嵝选暗管囌?qǐng)注意”想必不少人還記得這種聲音，這就是倒車?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有小部分商用車還在使用。只要司機(jī)掛上倒檔，它就會(huì)響起，提醒周圍的人注意。從某種意義上說，它對(duì)司機(jī)并沒有直接的幫助，不是真正的倒車?yán)走_(dá)。價(jià)格便宜，基本屬于淘汰產(chǎn)品。第二代蜂鳴器提示這是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開始。倒車時(shí)，如果車后1.8米1.5米處有障礙物，蜂鳴器就會(huì)開始工作。蜂鳴聲越急，表示車輛離障礙物越近。這種倒車?yán)走_(dá)沒有語音提示，也沒有距離顯示，雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙

13、物離車有多遠(yuǎn)，對(duì)駕駛員幫助不大。第三代數(shù)碼波段顯示比第二代先進(jìn)很多，可以顯示車后障礙物離車體的距離。如果是物體，在1.8米開始顯示；如果是人，在0.9米左右的距離開始顯示。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式，數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物離車體距離有0.8米以上；黃色代表警告距離，表示離障礙物的距離只有0.30.8米；紅色代表危險(xiǎn)距離，表示離障礙物只有不到0.30.1米的距離。在安全區(qū)，你可正常倒泊，在警告區(qū)，你要減速倒泊，在危險(xiǎn)區(qū)，你則要停止倒泊。第三代產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起，但比較實(shí)用，但安裝在車內(nèi)不太美觀。第四代液晶熒屏動(dòng)態(tài)顯示這一代產(chǎn)品

14、有一個(gè)質(zhì)的飛躍，特別是熒屏顯示開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。不用掛倒檔，只要發(fā)動(dòng)汽車，顯示器上就會(huì)出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離。lcd動(dòng)態(tài)顯示，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。不過液晶顯示器外觀雖精巧，但靈敏度較高，抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報(bào)也較多。第五代魔幻鏡倒車?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2米以內(nèi)的障礙物，并以不同等級(jí)的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)把后視鏡、倒車?yán)走_(dá)、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語音功能。因?yàn)槠渫庑尉褪且粔K倒車鏡，所以可以不占用車

15、內(nèi)空間，直接安裝在車內(nèi)后視鏡的位置。而且顏色款式多樣，可以按照個(gè)人需求和車內(nèi)裝飾選配。第六代：整合影音系統(tǒng)它在第五代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上新增了很多功能，屬于第六代產(chǎn)品，是專門為高檔轎車生產(chǎn)的。從外觀上來看，這套系統(tǒng)比第五代產(chǎn)品更為精致典雅；從功能上來看，它除了具備第五代產(chǎn)品的所有功能之外，還整合了高檔轎車具備的影音系統(tǒng)，可以在顯示器上觀看dvd影像，是目前市面上最先進(jìn)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。1.1.2 倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展方向與展望經(jīng)過多年的研究與生產(chǎn)實(shí)踐，倒車?yán)走_(dá)逐漸擺脫了以往功能單一，報(bào)警不準(zhǔn)確的問題。目前倒車?yán)走_(dá)主要有兩個(gè)方向發(fā)展。一、與其他車內(nèi)娛樂設(shè)備的集成；二、提高報(bào)警的準(zhǔn)確性。越來越多的倒車?yán)走_(dá)已經(jīng)不再

16、僅限于提供倒車報(bào)警的單一功能，集成多種報(bào)警娛樂等功能的倒車?yán)走_(dá)已經(jīng)成為一種現(xiàn)實(shí)。軍用技術(shù)的民用化，使的倒車?yán)走_(dá)預(yù)警范圍，報(bào)警精度都有極大的提高。仿生學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)等科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，都將會(huì)倒車?yán)走_(dá)推向一個(gè)新的階段。隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的成熟，以車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)(gps)作為倒車?yán)走_(dá)，也離實(shí)用化越來越近。1.2 課題任務(wù)及要求本次設(shè)計(jì)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)是以spce061a單片機(jī)為控制器，搭配3個(gè)超聲波測(cè)距模塊及l(fā)cd、二極管、語音3部分組成的報(bào)警模塊所構(gòu)成。其測(cè)量結(jié)果應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：1) 語音提示可指明哪一個(gè)方向(或區(qū)域)在范圍內(nèi)(0.35m1.5m)有障礙物在探測(cè)范圍內(nèi)。2) 利用三個(gè)led發(fā)光

17、二極管表示三個(gè)傳感器探測(cè)范圍內(nèi)是否有障礙物，當(dāng)在探測(cè)范圍內(nèi)有障礙物時(shí)，發(fā)光二極管以一定頻率閃爍，閃爍的頻率以距離定，距離越近頻率越。3) 利用lcd顯示距離等信息。1.3 課題的主要內(nèi)容及目的本文對(duì)超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，共分五章。第1章簡(jiǎn)要介紹了整個(gè)課題的研究背景、目的、意義及整個(gè)任務(wù)的要求安排；第2章是針對(duì)此次課題的任務(wù)進(jìn)行方案論證，尤其重要的對(duì)spce061a單片機(jī)其16位的處理能力及內(nèi)嵌的語音對(duì)本設(shè)計(jì)的影響進(jìn)行詳細(xì)的闡述；第3章具體介紹了超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括超聲波測(cè)距模塊電路，轉(zhuǎn)接板電路，顯示電路的設(shè)計(jì)；第4章闡述了超聲波倒車?yán)走_(dá)的軟件設(shè)計(jì)，包括超聲波測(cè)

18、距子程序，數(shù)據(jù)處理子程序，顯示子程序，語音子程序的設(shè)計(jì)。第5章是針對(duì)硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和整機(jī)連調(diào)的結(jié)果進(jìn)行了具體的分析和說明。目的是研究一個(gè)超聲波倒車?yán)走_(dá)，要求在倒車時(shí)，啟動(dòng)倒車?yán)走_(dá)，在控制器的控制下，由傳感器發(fā)送超聲波，遇到障礙物，產(chǎn)生回波信號(hào)，傳感器接收到回波信號(hào)后經(jīng)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷出障礙物的位置，由顯示器顯示距離并發(fā)出警示信號(hào)，來提示司機(jī)車后有障礙物，得以使泊車和倒車更加方便個(gè)安全。本設(shè)計(jì)的核心是測(cè)距。測(cè)距的方法有很多種，我采用的是脈沖測(cè)量法，其實(shí)質(zhì)就是測(cè)量發(fā)射超聲波的時(shí)刻與接收到反射回波信號(hào)的時(shí)刻之間的時(shí)差，利用超聲波在空氣中傳播速度已知的條件，計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)與傳感器之間的距離

19、。2 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的總體方案論證超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)中最重要的部分是超聲波測(cè)距質(zhì)量的處理，雖然超聲波測(cè)距很早就開始研究應(yīng)用，但如何實(shí)現(xiàn)測(cè)量的快速性和準(zhǔn)確性至今仍是生產(chǎn)和科研的課題。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展及普及，更多高性能的單片機(jī)應(yīng)用使得超聲波測(cè)距的快速性和準(zhǔn)確性都有了極大的提高。超聲波測(cè)距的關(guān)鍵在于發(fā)射信號(hào)的脈沖時(shí)長，接收信號(hào)的數(shù)據(jù)處理，及消除其本身的余波干擾。本設(shè)計(jì)使用凌陽16位單片機(jī)spce061a(后文簡(jiǎn)稱為spce061a)為超聲波測(cè)距的控制器，其較高的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的指令系統(tǒng)，從硬件和軟件兩部分來改善系統(tǒng)性能，使研制成的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)具有很好的快速性和準(zhǔn)確性，且具

20、有較高的抗干擾能力，很符合要求。2.1 超聲波測(cè)距pwm信號(hào)方案論證2.1.1 超聲波測(cè)距pwm信號(hào)硬件實(shí)施方案為了符合探測(cè)障礙物所需要的測(cè)量精度的設(shè)計(jì)要求，超聲波發(fā)射探頭需要一個(gè)穩(wěn)定的pwm信號(hào)，驅(qū)動(dòng)發(fā)射脈沖信號(hào)。此pwm信號(hào)可由集成芯片ne555搭配合適的外圍電路構(gòu)成。其電路如下圖2.1所示：圖2.1 ne555構(gòu)成的pwm信號(hào)提供電路此硬件實(shí)施方案具有如下特點(diǎn)： (1)ne555外圍電路容易搭建，驅(qū)動(dòng)電壓與spce061a一致，無需另接電源；(2) 硬件電路輸出穩(wěn)定，不易受干擾。上圖顯示的是由ne555構(gòu)成的40khz pwm驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路，該電路最大特點(diǎn)是與spce061a具有較好的兼容

21、性及較高抗干擾性，且軟件編寫較為便利，符合整個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)測(cè)量精度的要求。2.1.2 超聲波測(cè)距pwm信號(hào)軟件實(shí)施方案除了直接用硬件來提供超聲波測(cè)距所需要的pwm信號(hào)以外，也可以用spce061a提供的pwm脈寬調(diào)制輸出功能，用軟件進(jìn)行處理。用軟件進(jìn)行處理的優(yōu)勢(shì)在于，發(fā)射超聲波所需要的pwm信號(hào)和其反射信號(hào)的計(jì)算都是由同一個(gè)單片機(jī)完成，可以利用程序編寫的靈活性，極大的削弱發(fā)射與接收之間的余波干擾，使測(cè)距更加精確。它與.硬件實(shí)現(xiàn)電路相比有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1) pwm信號(hào)是用程序?qū)崿F(xiàn)的，減少了整個(gè)設(shè)計(jì)的成本；2) spce061a具有16位的處理能力，其輸出的pwm信號(hào)無論是在頻率的精度，或是持續(xù)輸出的穩(wěn)

22、定性上，都具有極佳的表現(xiàn)；由spce061a同時(shí)控制pwm信號(hào)輸出和反射信號(hào)的計(jì)算，具有更好的靈活性，容易實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量。2.1.3 超聲波測(cè)距pwm信號(hào)實(shí)施方案比較綜合比較軟件和硬件方案的優(yōu)劣，選擇軟件提供超聲波測(cè)距所需要的pwm信號(hào)，主要原因有如下幾點(diǎn)：1) 超聲波測(cè)距的精度與給予的pwm信號(hào)質(zhì)量有很大的關(guān)聯(lián)，使用軟件提供pwm信號(hào)除了能提供更高品質(zhì)的信號(hào)外，又沒有增加設(shè)計(jì)的成本，很適合畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。2) 使用軟件提供pwm信號(hào)雖然會(huì)增加代碼編寫的工作量，但從整個(gè)系統(tǒng)的角度來看，超聲波信號(hào)的發(fā)射與接收都使用軟件實(shí)現(xiàn)，會(huì)更易于綜合調(diào)試，整個(gè)測(cè)距過程也更易于控制2.2 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)硬

23、件方案論證倒車?yán)走_(dá)實(shí)現(xiàn)的功能就是探測(cè)可能存在的障礙物，通過數(shù)據(jù)處理將障礙物的位置信息顯示出來。要實(shí)現(xiàn)這一功能，就必須把障礙物相對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的位置量轉(zhuǎn)換成單片機(jī)所能識(shí)別的電量。當(dāng)超聲波測(cè)距模塊探測(cè)到障礙物的存在時(shí)，會(huì)接收到若干脈沖數(shù)目的反射信號(hào)，信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)即反映了障礙物與測(cè)試系統(tǒng)的位置關(guān)系。返回的信號(hào)經(jīng)過spce061a進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算，便可將障礙物的位置信息通過語音、二極管、lcd的方式顯示出來，其硬件總體方案設(shè)計(jì)框圖如圖2.2所示：spce061a轉(zhuǎn)接板傳感器傳感器傳感器lcd顯示語音報(bào)警led報(bào)警圖2.2 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖1. 超聲波測(cè)距模塊傳感器就是超聲波測(cè)距模塊，它是整個(gè)

24、倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的核心。本設(shè)計(jì)方案擬使用3個(gè)相同的超聲波測(cè)距模塊依次排布，組成一個(gè)傳感器陣，來檢測(cè)車后的障礙物位于車的左后，右后還是正后邊。圖2.3 超聲波測(cè)距原理超聲波距離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的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。單片機(jī)spce061a的定時(shí)器b產(chǎn)生40khz的的信號(hào)為超聲波測(cè)距模組的提供超聲波信號(hào)，當(dāng)信號(hào)發(fā)出遇到障礙物后，信號(hào)將按原路返回，這時(shí)在車尾的傳感器將檢測(cè)出返回來的超聲波信號(hào)。用發(fā)射超聲波的時(shí)刻與接收到反射回波信號(hào)的時(shí)刻之間的時(shí)差與超聲波在空氣中的傳播速度相乘就可得出障礙物跟車尾的距離。2

25、. 轉(zhuǎn)接板由于使用3個(gè)超聲波測(cè)距模塊，而spce061a的i/o口數(shù)目不滿足3個(gè)測(cè)距模塊同時(shí)直接相接，故使用集成芯片cd4052實(shí)現(xiàn)軟件對(duì)不同傳感器的選通與屏蔽。這樣只需要兩個(gè)端口就可完成測(cè)距，一個(gè)控制超聲波的發(fā)射，一個(gè)是檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收信號(hào)。3. spce061a凌陽16位單片機(jī)spce061a是本倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的控制器，也是數(shù)據(jù)處理的中心。它直接控制超聲波測(cè)距模塊進(jìn)行測(cè)距、處理模塊返回值并控制實(shí)現(xiàn)對(duì)外的報(bào)警功能4. 語音報(bào)警spce061a作為16位單片機(jī)，其具有較強(qiáng)的運(yùn)算能力，可以通過其內(nèi)置的dac及自動(dòng)增益控制(agc)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)外的語音報(bào)警。該部分電路已集成于spce061a精簡(jiǎn)

26、開發(fā)板上。它所具備的單芯片語音功能采用語音提示的方式來指明在探測(cè)范圍內(nèi)哪一個(gè)方向有障礙物. 只要距離在0.351.5m之內(nèi)，就會(huì)有語音提示。超聲波測(cè)距模組分別在左后方，右后方和正后方，當(dāng)超聲波測(cè)距模組的探頭探測(cè)出有障礙物時(shí)，就會(huì)有以下語音提示：表2.3 語音報(bào)警表情況一情況二情況三條件正后方和左后方與右后方同時(shí)有障礙物左后方有障礙物右后方有障礙物語音提示后方左后方右后方5. lcd顯示電路使用lcm1602a液晶顯示模塊實(shí)現(xiàn)lcd顯示。由于lcm1062a僅能顯示2行共32個(gè)字符，故實(shí)際顯示為3個(gè)超聲波測(cè)距模塊中，測(cè)得距離最近的那個(gè)值。6. 發(fā)光二極管(led)閃爍報(bào)警電路三個(gè)發(fā)光二極管分別對(duì)

27、應(yīng)三個(gè)超聲波測(cè)距模塊。當(dāng)對(duì)應(yīng)的超聲波測(cè)距模塊探測(cè)到障礙物存在時(shí)，障礙物距離測(cè)距模塊越近，發(fā)光二極管閃爍的頻率就會(huì)越高。2.3 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)軟件方案論證軟件設(shè)計(jì)是超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分。由于本系統(tǒng)使用凌陽spce061a單片機(jī)，故整個(gè)軟件架構(gòu)需要遵循凌陽 nsp ide 2.0.0編譯環(huán)境和對(duì)應(yīng)的單片機(jī)指令。軟件設(shè)計(jì)分為超聲波測(cè)距程序、語音播報(bào)程序、中斷程序、系統(tǒng)程序、lcd驅(qū)動(dòng)程序、主程序六部分。各個(gè)部分函數(shù)都可相互調(diào)用又相對(duì)獨(dú)立可調(diào)，保證調(diào)試的便利與程序的可讀性。整個(gè)超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)軟件流程圖如圖2.3所示：開始初始化超聲波測(cè)距子程序數(shù)據(jù)處理子程序顯示及報(bào)警子程序結(jié)束圖

28、2.4 軟件原理流程框圖3 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的的一個(gè)重要部分。本章將詳細(xì)敘述超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)各部分硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容、元器件選擇及所設(shè)計(jì)的硬件電路實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能。3.1 spce061a精簡(jiǎn)開發(fā)板電路原理3.1.1 spce061a簡(jiǎn)介隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（dsp，digital signal processing）等領(lǐng)域。凌陽的16位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。它的cpu內(nèi)核采用凌陽最新推出的mnsp（microcontroller and signal processor）16位微

29、處理器芯片（以下簡(jiǎn)稱mnsp）。圍繞mnsp所形成的16位mnsp系列單片機(jī)（以下簡(jiǎn)稱mnsp家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以mnsp內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的rom、ram和功能豐富的各種外設(shè)接口部件。特點(diǎn):1) 體積小、集成度高、可靠性好且易于擴(kuò)展2) 具有較強(qiáng)的中斷處理能力3) 高性能價(jià)格比4) 功能強(qiáng)、效率高的指令系統(tǒng)5) 低功耗、低電壓3.1.3 電源模塊spce061a的內(nèi)核供電電壓為3.3v,而i/o端口可接3.3v也可接5v，考慮到超聲波測(cè)距模塊需要供電電壓在4.5v以上時(shí)才能正常工作，故使用精簡(jiǎn)開發(fā)板上提供的5v電源。電源模塊的電路原理圖見圖3.2所示：圖3.1 電源模塊的電

30、路原理圖3.1.4 放音模塊由于本倒車?yán)走_(dá)需要實(shí)現(xiàn)語音提示障礙物的方向，故放音模塊便不可缺少。在spce061a精簡(jiǎn)開發(fā)板上便集成了以下放音模塊。圖3.2 放音模塊的電路原理圖本設(shè)計(jì)的放音是利用spce061a內(nèi)部的dac，圖中的spy0030是凌陽公司的產(chǎn)品。與lm386相比，spy0030有明顯的優(yōu)勢(shì)。如lm386的工作電壓在4v以上，輸出功率低于100mw,而spy0030的工作電壓僅需2.4v，且輸出功率能達(dá)到700mw左右，較低的工作電壓，又能有很好的輸出效果，這使得本系統(tǒng)即使脫離固定電源，僅使用電池供電，也能完全正常工作。3.2 超聲波測(cè)距模塊電路的設(shè)計(jì)3.2.1 超聲波諧振頻率調(diào)

31、理電路的設(shè)計(jì)超聲波諧振頻率調(diào)理電路原理圖如圖3.4所示：圖3.3 超聲波諧振頻率調(diào)理電路原理圖由spce061a提供本電路工作所需要的40khz方波，該信號(hào)經(jīng)cd4049進(jìn)行頻率調(diào)理，以使超聲波傳感器發(fā)生諧振。從電路圖可以看出cd4049是由6個(gè)非門構(gòu)成的六反相緩沖器/變換器，其引腳圖如圖3.5所示。由于超聲波的傳播距離與它的振幅成正比，使用cd4049能使由spce061a發(fā)出的振蕩信號(hào)的幅度增大一倍使超聲波傳播距離明顯的增長，測(cè)距的范圍得到擴(kuò)大。圖3.4 cd4049引腳圖為了防止絕緣電阻下降而導(dǎo)致超聲波轉(zhuǎn)換性能的下降，在超聲波傳感器與信號(hào)調(diào)理電路之間需要串如一個(gè)耦合電容。通過它可以將直流

32、電壓轉(zhuǎn)換為等幅的交變電壓，保證了超聲波發(fā)射電路能夠長時(shí)間穩(wěn)定可靠的工作。3.2.2 超聲波回波信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)超聲波回波信號(hào)處理電路原理圖如圖3.6所示：圖3.5 超聲波回波信號(hào)處理電路原理圖由于超聲波在空氣中傳播時(shí)，其能量的衰減程度與傳播距離成正比，其接收到的回波信號(hào)的幅值的單位通常在毫伏級(jí)甚至更小，所以超聲波回波信號(hào)處理電路的前級(jí)就需要提供很高的放大信號(hào)，使單片機(jī)能夠正常工作。本體統(tǒng)采用ne5532搭配外圍電路構(gòu)成10000倍放大器來對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大處理。經(jīng)過處理的信號(hào)輸入至lm311的正端與3腳提供的基準(zhǔn)電壓相比較然后輸出，若輸出為低電平，則說明無回波信號(hào)或信號(hào)太小，若輸出為高電

33、平，則會(huì)被spce061a所接收然后做數(shù)據(jù)處理。3.2.3 超聲波測(cè)距模式選擇電路的設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距模式選擇電路的作用是為回波信號(hào)處理電路中l(wèi)m331提供電壓比較的基準(zhǔn)電壓，其電路原理圖如圖3.7所示。由電路圖可知，該電路可為lm331提供3組不同的電壓，分別對(duì)應(yīng)短距離測(cè)距，中距離測(cè)距和可調(diào)測(cè)距三種不同的測(cè)距模式。雖然本系統(tǒng)只需工作在短距離測(cè)試模式即可滿足設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)，但為了軟件標(biāo)定的便利，及其他場(chǎng)合的應(yīng)用，該模塊依舊保留其他兩種模式測(cè)距的選擇跳線。圖3.6 超聲波測(cè)距模式選擇電路原理圖3.3 轉(zhuǎn)接板電路的設(shè)計(jì)文前已說明轉(zhuǎn)接板是在spce061a i/o數(shù)目不足，傳感器數(shù)量較多的情況下，針對(duì)超

34、聲波測(cè)距模塊的輸入輸出信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)這一特點(diǎn)，沒有選擇擴(kuò)展spce061a的口線，而是使用cd4052模擬開關(guān)來控制三個(gè)傳感器的選通與否。該部分電路圖見圖3.8所示。圖3.7 轉(zhuǎn)接板電路原理圖cd4052相當(dāng)于一個(gè)雙刀四擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的2位地址碼a0、a1來決定。 “/e”是禁止端，當(dāng)“/e”=1時(shí)，各通道均不接通。此外，cd4052還設(shè)有另外一個(gè)電源端vee，以作為電平位移時(shí)使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的cmos電路所提供的數(shù)字信號(hào)能直接控制這種多路開關(guān)，并使這種多路開關(guān)可傳輸峰峰值達(dá)15v的交流信號(hào)。例如，若模擬開關(guān)的供電電源vdd=5v，vss=0v，當(dāng)

35、vee=5v時(shí)，只要對(duì)此模擬開關(guān)施加05v的數(shù)字控制信號(hào)，就可控制幅度范圍為5v5v的模擬信號(hào)。cd4052芯片引腳圖如圖3.9所示。圖3.8 cd4052引腳圖3.4 顯示電路的設(shè)計(jì)3.4.1 二極管閃爍報(bào)警電路的設(shè)計(jì)二極管閃爍報(bào)警電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，二極管直接與spce061a的i/o口相連，串聯(lián)一個(gè)限流電阻即可完成設(shè)計(jì)要求，該部分電路見圖3.10。圖3.9 二極管閃爍報(bào)警電路原理圖3.4.2 lcd顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由于使用的lcm1602a液晶模塊已經(jīng)模塊化，外圍電路較為簡(jiǎn)單，不再給出。lcm1602a各引腳定義見表3.1所示。表3.8 lcm1602a引腳定義表3.5 各模塊接口分配本

36、系統(tǒng)是以spce061a為控制器，故以其為中心進(jìn)行接口分配。spce061a共有兩個(gè)i/o口，共32位。其中iob8，iob9兩口具有pwm脈寬調(diào)制輸出的特殊功能，iob2，iob3具有外部中斷源輸入的特殊功能，故設(shè)計(jì)b口的iob2，iob9作為超聲波測(cè)距模塊外部中斷輸入和pwm信號(hào)輸出接口。同時(shí)iob11，iob12，iob13分別與lcd顯示模塊的三根控制線r/s，r/w，e連接。iob0，iob1兩口與轉(zhuǎn)接板cd4052的a0，a1相連，用于傳感器測(cè)量通道的選通。a口的低8位作為lcd顯示模塊的數(shù)據(jù)口，ioa12，ioa13，ioa14三口與二極管閃爍報(bào)警模塊的接口相連。4 超聲波倒車?yán)?/p>

37、達(dá)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 超聲波測(cè)距原理本設(shè)計(jì)使用超聲波脈沖法測(cè)距。聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射。超聲波發(fā)射器發(fā)射信號(hào)后，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)獲得反射信號(hào)時(shí)，停止計(jì)數(shù)，并查看計(jì)數(shù)值n，通過計(jì)數(shù)值n得到超聲波信號(hào)的傳播時(shí)間t,則距離s可由如下公式獲得：(4.1)其中速度v即超聲波的傳播速度可用下列式計(jì)算:(4.2)t環(huán)境溫度()因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的超聲波倒車?yán)走_(dá)對(duì)環(huán)境溫度的要求不高，故在本系統(tǒng)中無須添加溫度補(bǔ)償單元。假設(shè)室溫下聲波在空氣中的傳播速度是335.5m/s，測(cè)量得到的聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間是t秒，則距離d可以由下列公式計(jì)算：(

38、4.3)由于聲波經(jīng)過的距離是聲源與目標(biāo)之間的兩倍，聲源與目標(biāo)之間的距離應(yīng)該是d/2。4.2 nsp ide的項(xiàng)目文件管理的組織結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)使用的凌陽16位spce061a單片機(jī)，故軟件的設(shè)計(jì)及調(diào)試都需要在sunplus nsp ide軟件環(huán)境里實(shí)現(xiàn)。了解nsp ide的項(xiàng)目文件管理的組織結(jié)構(gòu)，無論是編寫還是閱讀代碼，都會(huì)更為便利。如圖4.1所示，ide項(xiàng)目文件可分為源文件、頭文件和外部支持文件。一般代碼編寫工作是在匯編源文件或c語言源文件進(jìn)行的。當(dāng)需要編寫某寫硬件驅(qū)動(dòng)時(shí)，可能會(huì)需要編寫c語言頭文件，而其他文件一般不需要作變動(dòng)。ide項(xiàng)目文件管理組織結(jié)構(gòu)源文件頭文件外部支持文件*.asm*.cre

39、source.asm*.rcr*.incin*.hhresource.inc*.txt*.binbimakefile圖4.1 nsp ide的項(xiàng)目文件管理的組織結(jié)構(gòu)圖4.3 軟件架構(gòu)本系統(tǒng)的軟件部分?jǐn)M包含以下幾個(gè)模塊來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所需要的功能。主程序：主程序主要負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程，完成各函數(shù)的正常調(diào)用。功能上，該部分僅有超聲波傳感器通道選通功能，這樣主程序較為簡(jiǎn)潔，便于閱讀與調(diào)試。系統(tǒng)程序：主要包括system.c文件。其完成的功能有：系統(tǒng)端口初始化、測(cè)量結(jié)果處理、二極管閃爍刷新及l(fā)cd輸出顯示。超聲波測(cè)距程序：該部分程序主要包括ultrsonic_app.c和irq.c的部分文件。該部分

40、主要完成超聲波測(cè)距的控制，輸出結(jié)果處理等功能。中斷程序：主要包括irq.c和isr.asm文件，前者包括超聲波測(cè)距所需要的外部中斷服務(wù)代碼，顯示刷新服務(wù)代碼等。后者包括語音播放程序中斷服務(wù)代碼。語音播放程序：主要包括speech.c文件。該部分主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)外的語音播放功能。lcd初始化及驅(qū)動(dòng)程序：主要包括1062lcd.asm和lcd1602_user.h文件。該部分實(shí)現(xiàn)lcd初始化和lcd讀寫命令等功能。4.4 各模塊程序的設(shè)計(jì)4.4.1 主程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化通道選擇（ch）完成一次測(cè)距測(cè)距數(shù)據(jù)處理延時(shí)20msch2?通道清零(ch=0)ny開始圖4.2 主程序流程圖如圖4.2所示為主程

41、序流程圖。由于系統(tǒng)的各功能基本由各模塊完成，所以主程序的流程并不復(fù)雜。圖中，延時(shí)部分由系統(tǒng)提供的irq4的1khz中斷來提供，通道選擇即由iob1，iob2兩個(gè)i/o端口的輸出狀態(tài)選通cd4052的通道，以決定當(dāng)前將進(jìn)行哪個(gè)模塊的測(cè)距工作，三個(gè)超聲波測(cè)距模塊將不斷地交替探測(cè)障礙物的存在與否。4.4.2 超聲波測(cè)距程序的設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距程序的設(shè)計(jì)，是整個(gè)系統(tǒng)最為重要的部分?？紤]到三個(gè)超聲波測(cè)距模塊的選通工作已由主程序完成，故這部分主要敘述一個(gè)超聲波測(cè)距模塊測(cè)距程序的設(shè)計(jì)。為了保證超聲波測(cè)距結(jié)果的準(zhǔn)確性，每一個(gè)由回波信號(hào)獲得的測(cè)量值將經(jīng)過兩次參數(shù)不同的測(cè)距得到，而對(duì)同一個(gè)障礙物將六次進(jìn)行測(cè)距，獲得的

42、六個(gè)測(cè)量值中非零值的平均數(shù)才會(huì)最終返回到單片機(jī)供輸出部分調(diào)用。該部分的流程圖見圖4.3所示。當(dāng)調(diào)用測(cè)距函數(shù)進(jìn)行測(cè)距時(shí)，iob9口將輸出由timerb產(chǎn)生的40khz的pwm信號(hào)，對(duì)于短距離測(cè)距，該信號(hào)將持續(xù)0.5毫秒左右，發(fā)出20個(gè)以上40khz的脈沖信號(hào)。此時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)中斷，將timerb設(shè)置為計(jì)數(shù)模式，用于計(jì)量超聲波信號(hào)從發(fā)射到接收的間隔時(shí)間；將timera設(shè)置為計(jì)時(shí)模式，提供避開余波開擾的延時(shí)，該部分的延時(shí)時(shí)間將由測(cè)試距離和pwm信號(hào)發(fā)射信號(hào)的持續(xù)時(shí)間來決定，對(duì)與短距離測(cè)距，本系統(tǒng)的延時(shí)時(shí)間在0.3毫秒左右。經(jīng)過延時(shí)，打開ext1外部中斷，timerb開始對(duì)回波信號(hào)的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)ex

43、t1檢測(cè)到回波信號(hào)的脈沖時(shí)，會(huì)在中斷服務(wù)程序中讀取timerb的計(jì)數(shù)值。該計(jì)數(shù)值經(jīng)過處理換算即可得到相對(duì)于障礙物距離。若ext1沒有接收到回波信號(hào)會(huì)重新設(shè)置參數(shù)，再進(jìn)行一次較遠(yuǎn)距離的測(cè)試，其工作流程與短距離測(cè)距完全一致。若兩次測(cè)試ext1都沒有接收到回波信號(hào)則表明系統(tǒng)工作范圍內(nèi)無障礙物。測(cè)距參數(shù)設(shè)定timerb產(chǎn)生pwm波延時(shí)設(shè)置timerb用計(jì)時(shí)延時(shí)開ext1外部中斷測(cè)距是否完成？exit_flag=1?是否接收到回波信號(hào)？exit_irq_flag=1?測(cè)距是否超時(shí)？開始測(cè)距結(jié)果處理exit_flag=0進(jìn)行一次遠(yuǎn)距離測(cè)距exit_flag=0結(jié)束ynnyyn圖4.3 超聲波測(cè)距程序流程圖

44、4.4.3 語音播放程序的設(shè)計(jì)語音播放程序采用凌陽a2000語音壓縮算法來滿足設(shè)計(jì)要求。a2000語音壓縮算法具有高質(zhì)量、高碼率等特點(diǎn)，適用于播放高保真語音/音樂。本系統(tǒng)所需要播放的語音資料總?cè)萘坎淮?，可直接保存來spce061a的內(nèi)部flash上，無須外接存儲(chǔ)芯片，使用a2000語音算法非常合適。由于語音部分已由凌陽公司提供相應(yīng)的語音庫函數(shù)，播放語音時(shí)直接調(diào)用對(duì)應(yīng)的接口函數(shù)(api)即可實(shí)現(xiàn)該部分的功能。該部分的程序流程圖見圖4.4所示。開始是否超過3秒開語音中斷中斷初始化語音播放初始化停止播放播放服務(wù)程序結(jié)束當(dāng)前播放結(jié)束？nnyy圖4.4 語音播放程序流程圖從流程圖上可以看出，為了避免多次

45、語音播放重復(fù)和播放過于頻繁，在語音播放之間添加了基于irq5的2hz中斷來進(jìn)行延時(shí)。只有當(dāng)距離上次語音播放的時(shí)間間隔超過3秒時(shí)，下一次的語音播放才會(huì)被系統(tǒng)允許。4.4.4 二極管閃爍程序的設(shè)計(jì)二極管閃爍報(bào)警模塊的三個(gè)發(fā)光二極管是直接與spce061a的ioa12、ioa13、ioa14三個(gè)口相連的。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所要求的當(dāng)探測(cè)到障礙物時(shí)，二極管以一定頻率閃爍，且距離越近閃爍頻率越高的這一功能，該部分設(shè)置了用于保存對(duì)應(yīng)超聲波測(cè)距模塊頻率設(shè)置初值的三個(gè)變量及三個(gè)用于控制輸出反轉(zhuǎn)的計(jì)數(shù)器。當(dāng)輸入的頻率初值不為零時(shí)，該計(jì)數(shù)器就會(huì)不斷地計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)值溢出時(shí)，對(duì)輸出的狀態(tài)取反，重新送初值，如此周而

46、復(fù)始即可滿足該部分的設(shè)計(jì)要求。該部分的程序流程圖見圖4.5所示。開始初值是否為0？計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)輸出狀態(tài)取反結(jié)束是否溢出？yynn圖4.5 二極管閃爍程序流程圖4.4.5 lcd初始化及驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)lcm1602a液晶顯示模塊共有3根控制線，lcd初始化及驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)便是在參考該部分時(shí)序圖的基礎(chǔ)上，對(duì)這3根控制線進(jìn)行操作來完成的。lcd初始化流程圖見圖4.6所示，lcdm1602a的讀寫時(shí)序見圖4.7所示。開始顯示模式選擇延時(shí)1.53ms結(jié)束延時(shí)顯示開刷屏延時(shí)延時(shí)圖4.6 lcd初始化及驅(qū)動(dòng)程序流程圖5 超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的整體調(diào)試5.1 故障調(diào)試及解決方式一、spce061a接收不到超聲

47、波回波信號(hào)。首先檢查超聲波模塊上使用的各電容電阻值是否符合設(shè)計(jì)要求，若部分沒有問題，則問題可能出之以下幾點(diǎn)：1超聲波發(fā)射頭與接收頭安裝位置不合適。安裝位置不合適也存在兩種不同的情況，如圖5.1所示。即發(fā)射頭與接收頭沒有安裝在同一個(gè)平面，發(fā)射頭與接收頭之間的間距不合適。與一般的聲波信號(hào)不同，超聲波具有束射特性，其發(fā)出的聲波具有較強(qiáng)的方向性，若發(fā)射頭與接收頭安裝位置不合理，很容易發(fā)生無法接收到回波信號(hào)的問題。發(fā)射頭接收頭發(fā)射頭接收頭障礙物障礙物錯(cuò)誤錯(cuò)誤正確正確圖5.1 超聲波探頭安裝示意圖2反射面材質(zhì)不合適不同的材料對(duì)于超聲波的吸收率是不同的，毛料及皮制品對(duì)超聲波信號(hào)的吸收最為明顯，應(yīng)該避免使用此

48、類材料構(gòu)成的反射面。3用于避免余波干擾的延時(shí)過長如文前所述，超聲波測(cè)距程序中，當(dāng)發(fā)射頭發(fā)出脈沖信號(hào)后，是要經(jīng)過一個(gè)延遲時(shí)間后才開始接收反射信號(hào)的。即當(dāng)程序在延時(shí)過程中，即便返回了反射信號(hào)，系統(tǒng)也不會(huì)接收。當(dāng)其他部分工作正常的情況下，可適當(dāng)?shù)臏p小該延時(shí)時(shí)間，不可太小，不然容易引起較大的測(cè)量誤差。4發(fā)射頭發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)不夠這也是可能導(dǎo)致無法接收到回波信號(hào)的一個(gè)原因。這是在系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的一個(gè)原因。一個(gè)能正常使用的超聲波測(cè)距模塊，當(dāng)發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)少于10個(gè)左右，系統(tǒng)就認(rèn)為沒有接收到回波信號(hào)的返回。這是由于回波信號(hào)能量太弱，在與lm311進(jìn)行電壓比較時(shí)，輸出依舊為低電平造成的。適當(dāng)增加發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)能

49、有效改善系統(tǒng)性能。二、二極管閃爍報(bào)警模塊在沒有障礙物的情況下依舊以一定頻率閃爍。首先檢查程序中，無障礙物時(shí)，寄存器賦的初值是否為零。若程序無問題，則很有可能是由于超聲波傳感器具有壓電式電聲傳感器易受干擾的特點(diǎn)造成的。按設(shè)計(jì)電路良好接地，以及將電路板部分接地能夠有效改善這種情況。三、lcd無顯示或顯示全亂碼。由于本設(shè)計(jì)方案使用的lcm1602a并非凌陽公司的配套產(chǎn)品，需要自己編寫相應(yīng)的初始化及底層驅(qū)動(dòng)程序。由于問題的征狀為無顯示，則說明lcd并沒有成功的完成初始化工作，需要修改或重新編寫lcd初始化工作，并檢查對(duì)應(yīng)的控制口線是否連接正確。顯示全亂碼則說明spcd061a對(duì)lcm1602a的讀寫控

50、制有問題，有必要修改或重新編寫低層驅(qū)動(dòng)程序。四、語音播放時(shí)，lcd不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。這種現(xiàn)象是正常的。造成一個(gè)現(xiàn)象的原因是由于語音播放是通過fiq中斷調(diào)用的，在spce061a中斷系統(tǒng)中，fiq具有最高的中斷優(yōu)先級(jí)，故spce061a只會(huì)進(jìn)行語音播放，當(dāng)語音播放完畢后才會(huì)開放中斷，繼續(xù)進(jìn)行測(cè)距顯示。5.2 聯(lián)調(diào)結(jié)果經(jīng)過以上調(diào)試檢查，完成如圖5.2所示的硬件設(shè)備。該電路在完成設(shè)計(jì)所要求的功能外更添加了lcd顯示功能，使測(cè)距更直觀、準(zhǔn)確。圖5.3為單個(gè)超聲波模塊的硬件設(shè)備圖，圖5.4為二極管閃爍報(bào)警硬件設(shè)備圖，圖5.5為lcd顯示設(shè)備圖。圖5.2 硬件設(shè)備圖圖5.3 超聲波模塊的硬件設(shè)備圖圖5.4

51、 二極管閃爍報(bào)警硬件設(shè)備圖圖5.5 lcd顯示設(shè)備圖結(jié) 論本文設(shè)計(jì)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)是在spce061a最小精簡(jiǎn)開發(fā)板上的一個(gè)應(yīng)用。設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能都能夠?qū)崿F(xiàn)。且完成的各功能各具特點(diǎn)，語音報(bào)警系統(tǒng)具有很高的人性化，二極管閃爍報(bào)警能夠?qū)?個(gè)方面的障礙物距離有統(tǒng)一的控制，lcd能準(zhǔn)確的顯示距離最近的障礙物的確切距離，可以給駕駛者多角度的去把握障礙物的實(shí)際存在。通過以上論述可以發(fā)現(xiàn)，整個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)用性較高，是可以真正應(yīng)用到實(shí)際生活中去的。但本設(shè)計(jì)限于時(shí)間和個(gè)人認(rèn)識(shí)的不足，該系統(tǒng)還是有一定的缺陷，如語音播放時(shí)，lcd無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示；對(duì)于在16位平臺(tái)上的應(yīng)用，測(cè)量精度也顯的不夠。希望可以在之后的設(shè)計(jì)中，

52、將系統(tǒng)變的更為完善。社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析本文所設(shè)計(jì)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)具有體積小、精度高、實(shí)時(shí)測(cè)量顯示直觀迅速、語音提示較人性化、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、成本較低。由于采用的器件都是已經(jīng)非常普遍的器件，并且價(jià)格也容易令人接受。使用的16位單片機(jī)spce061a功能強(qiáng)大，用戶甚至可以根據(jù)自己的實(shí)際需要，加以功能的擴(kuò)展。而搭建的超聲波測(cè)距模塊，較市場(chǎng)上動(dòng)輒數(shù)百的價(jià)格，有很明顯的優(yōu)勢(shì)，且該模塊留有外部電源接口及測(cè)距模式選擇接口，適用性與可擴(kuò)展性很強(qiáng)。軟件方面，主要的代碼都是由c語言編寫，程序的可讀性很強(qiáng)，并且留有了部分?jǐn)U展功能的接口函數(shù)，可以很容易的修改。故本倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)除了作為倒車?yán)走_(dá)的存在，稍加改進(jìn)亦可用于構(gòu)建超聲波陣列完成邊緣探測(cè)、機(jī)器人視覺系統(tǒng)等工作，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。致 謝整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，感覺上是比較漫長的。由于使用的spce061a 16位單片機(jī)以往不曾學(xué)過，無論是在硬件設(shè)計(jì)還是在軟件編寫上都困難重重。尤其是lcd部分，因?yàn)槿鄙傧鄳?yīng)的驅(qū)動(dòng)，只能自己嘗試在新的編譯環(huán)境中，對(duì)不熟悉的硬件編寫代碼。而超聲波參數(shù)的標(biāo)定也因?yàn)橄鄳?yīng)儀器的測(cè)量精度的問題，很多東西都是反復(fù)測(cè)距，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)出來的。不過最終還是完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成，很大部分都得歸功于各位老師，是他們耐心的幫助與指導(dǎo)起了推波助瀾的巨大功效，特別是指導(dǎo)教師張慶新老師，對(duì)于多次設(shè)計(jì)上的困境都給予了悉心的指導(dǎo)，對(duì)此