基于單片機(jī)控制的汽車倒車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一 設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)控制的汽車倒車系統(tǒng)設(shè)計(jì)二 目的與性質(zhì)：利用51系列單片機(jī)，設(shè)計(jì)一個(gè)汽車倒車系統(tǒng)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生利用單片機(jī)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的能力，掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，達(dá)到能夠進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的。三 任務(wù)與要求：1. 學(xué)習(xí)單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)：2. 掌握超聲波測(cè)距技術(shù)：3. 編寫(xiě)并調(diào)試相關(guān)程序：四 設(shè)計(jì)完成的工作量：1. 調(diào)研、收集、查閱相關(guān)資料，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，完成總體方案的論證與設(shè)計(jì)：2. 硬件方面，畫(huà)出所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路原理圖：3. 軟件方面，編寫(xiě)出主要的監(jiān)控程序，并在實(shí)驗(yàn)裝置上調(diào)試通過(guò)；4. 論文要求10000字以上。摘要隨著人民收入

2、的不斷提高，越來(lái)越多的人有了自己的小汽車，當(dāng)然也都非常愛(ài)護(hù)自己的小汽車。雖然每輛車都有后視鏡，但不可避免都存在一個(gè)后視盲區(qū)，倒車后視不良一直困擾著車主，尤其是在光線不足的地下室。本文就此設(shè)計(jì)了一個(gè)汽車安全倒車系統(tǒng)。它主要由8051單片機(jī)進(jìn)行控制，利用超聲波傳感器信號(hào)時(shí)間差計(jì)算車與障礙物的距離，并用3位數(shù)碼管顯示所測(cè)距離，及時(shí)伴有報(bào)警?？墒柜{駛者心中有數(shù)。該設(shè)計(jì)以超聲波在空氣中的傳播速度為確定條件，利用超聲波的反射測(cè)量距離。本文概述了超聲測(cè)距的基本原理及超聲傳感器的特性，在超聲波測(cè)距的基礎(chǔ)上，得出全文。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，倒車，超聲波，測(cè)距目錄第一章 緒論1.1 研究背景與意義 1.2 論文研究?jī)?nèi)容

3、和章節(jié)安排第二章 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的工作原理2.1 超聲波介紹2.1.1 超聲波傳播的速度2.1.2 超聲波的產(chǎn)生和使用頻率2.2 超聲波探頭原理2.3 測(cè)距原理第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電路工作原理及設(shè)計(jì)3.2 超聲波發(fā)射部分3.3 超聲波接受部分3.4 報(bào)警電路 3.5 LED顯示電路第四章 項(xiàng)目軟件編程4.1項(xiàng)目軟件編程要點(diǎn)4.2 項(xiàng)目軟件流程圖4.3項(xiàng)目參考程序總結(jié)與參考文獻(xiàn)第一章 緒論1.1研究背景與意義一般認(rèn)為，關(guān)于超聲的研究最初起始于1876 年F1Galton 的氣哨實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)Galton 在空氣中產(chǎn)生的頻率達(dá)300K Hz, 這是人類首次有效產(chǎn)生的高頻聲。而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展往往與

4、一些偶然的歷史事件相聯(lián)系。對(duì)超聲的研究起到極大推動(dòng)作用的是，1912 年豪華客輪Titanic號(hào)在首航中碰撞冰山后的沉沒(méi)，這個(gè)當(dāng)時(shí)震驚世界的悲劇促使科學(xué)家們提出用聲學(xué)方法來(lái)預(yù)測(cè)冰山，在隨后的第一次世界大戰(zhàn)中，對(duì)超聲的研究得以進(jìn)一步的促進(jìn)。近些年來(lái)，隨著超聲技術(shù)研究的不斷深入，再加上其具有的高精度、無(wú)損、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，超聲的應(yīng)用變得越來(lái)越普及。目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在機(jī)械制造、電子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工業(yè)領(lǐng)域。此外在材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)等領(lǐng)域中也占據(jù)重要地位。而我國(guó)，關(guān)于超聲的大規(guī)模研究始于1956年。迄今，在超聲的各個(gè)領(lǐng)域都開(kāi)展了研究和應(yīng)用，其中有少數(shù)項(xiàng)目已接近或達(dá)到了國(guó)際

5、水平。中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究所李茂山在超聲波測(cè)距原理及實(shí)踐技術(shù)中詳細(xì)地闡述了超聲波的測(cè)距原理，并給出了實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的具體框圖，并討論了影響超聲波測(cè)距精度的幾種原因。在本文中，他并未提及超聲波測(cè)距所需的一些具體電路，只是給出了測(cè)距一般所需的電路名稱，沒(méi)有提及各種電路間的匹配。1998年，曼內(nèi)斯德馬泰克(秦皇島)有限公司推出了一種數(shù)字式超聲波位移測(cè)量?jī)x，李忠杰在數(shù)字式超聲波位移測(cè)量?jī)x的研究一文中介紹了這種數(shù)字式超聲波位移測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)，工作原理和功能，其數(shù)據(jù)處理借助于單板機(jī)，給出了程序框圖，對(duì)儀表的各部分硬件電路做了較詳細(xì)的說(shuō)明，并列出了部分儀表的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并分析了誤差產(chǎn)生的原因。在此文中，給出了超聲波

6、測(cè)距儀在對(duì)液壓缸位移進(jìn)行測(cè)量時(shí)與其它位移傳感器的優(yōu)勢(shì)所在，并給出了單片機(jī)的程序框圖。中國(guó)科學(xué)院上海聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室的王潤(rùn)田在雙頻超聲波測(cè)距一文中提出了一種雙頻超聲波測(cè)距的原理和方法，由于空氣對(duì)超聲波的吸收與超聲波的平方成正比，因此，用來(lái)測(cè)距的超聲波的頻率不能很高，但另一方面頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，測(cè)長(zhǎng)的絕對(duì)誤差就越大，測(cè)距的范圍加大與測(cè)量精度實(shí)際上是一對(duì)矛盾。王潤(rùn)田提出，為了在一個(gè)較長(zhǎng)的范圍內(nèi)達(dá)到測(cè)距的精度，在測(cè)距時(shí)同時(shí)發(fā)射兩個(gè)頻率的超聲波，頻率較大的測(cè)較近的距離，頻率較小的測(cè)較長(zhǎng)的距離，這樣在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)距精度。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和工業(yè)機(jī)器人的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用，測(cè)距問(wèn)題顯得越來(lái)越

7、重要。目前常用的測(cè)距方式主要有雷達(dá)測(cè)距、紅外測(cè)距、激光測(cè)距和超聲測(cè)距4種。與其他測(cè)距方法相比較，超聲測(cè)距具有下面的優(yōu)點(diǎn)：(1) 超聲波對(duì)色彩和光照度不敏感，可用于識(shí)別透明及漫反射性差的物體(如玻璃、拋光體)。(2) 超聲波對(duì)外界光線和電磁場(chǎng)不敏感，可用于黑暗、有灰塵或煙霧、電磁干擾強(qiáng)、有毒等惡劣環(huán)境中。(3) 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、費(fèi)用低、技術(shù)難度小、信息處理簡(jiǎn)單可靠、易于小型化和集成化。因此，超聲波作為一種測(cè)距識(shí)別手段，已越來(lái)越引起人們的重視。1.2 論文研究?jī)?nèi)容與各章節(jié)安排現(xiàn)今超聲波測(cè)距已被應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活的各個(gè)領(lǐng)域。它與傳統(tǒng)的測(cè)距方法相比精確度更高、操作更方便、安全系數(shù)更高。超聲波

8、測(cè)距是一種利用聲波特性和電子計(jì)數(shù)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量的方法。本文主要介紹以AT89C51為核心的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。測(cè)距系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收檢測(cè)電路和顯示電路組成。設(shè)計(jì)利用51單片機(jī)系統(tǒng)的I/O口，發(fā)出40MHZ的超聲波，反射回來(lái)的超聲波信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大和整形電路進(jìn)入單片機(jī)，比較調(diào)試后確定其對(duì)應(yīng)的距離，完成測(cè)距?？蓪?shí)現(xiàn)距離在3m內(nèi)，盲區(qū)7cm的有效測(cè)距，測(cè)量精度為1cm,測(cè)量時(shí)與被測(cè)物體無(wú)直接接觸，能夠在LED上穩(wěn)定的顯示測(cè)量結(jié)果。該測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量精度高，使用方便。 本文總共設(shè)計(jì)四章內(nèi)容；第一章為緒論，簡(jiǎn)單介紹超聲波發(fā)展歷史及其意義。第二章詳細(xì)介紹超聲波，及與本設(shè)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容和原理

9、部分。第三章著重對(duì)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，包括電路工作原理，超聲波收發(fā)電路，報(bào)警電路和顯示電路。第四章是軟件部分，包括主要的流程圖和程序。最后是對(duì)本次設(shè)計(jì)過(guò)程的總結(jié)。第二章 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的工作原理2.1 超聲波介紹2.1.1 超聲波概論及傳播的速度 超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，它是由與介質(zhì)相接觸的振蕩源所引起的，其頻率在20 kHz以上。超聲波在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療技術(shù)、日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越多。超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)在不同介面上具有反射的特性，由于它有指向性強(qiáng)、方向性好、傳播能量大、傳播距離較遠(yuǎn)等特點(diǎn)，常用于測(cè)量物體的距離、厚度、液位等。我們知道，電磁波的傳播速度為3×10 m/s，而超

10、聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，其速度相對(duì)電磁波是非常慢的。超聲波在相同媒體里傳播速度相同，即在相當(dāng)大的頻率范圍內(nèi)聲速不隨頻率變化，波動(dòng)的傳播方向與振動(dòng)方向一致，是縱向振動(dòng)的彈性機(jī)械波，它是借助于傳播介質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)而傳播的。由于超聲波也是一種聲波，超聲波在媒質(zhì)中傳播的速度和媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。聲波在20 攝氏度的空氣中傳播的理論值為344米每秒，這個(gè)速度在0攝氏度下降到323米每秒。聲波傳輸距離首先和大氣的吸收性有關(guān)，其次溫度濕度和大氣壓也是其中的因素，而這些因素對(duì)大氣中聲波衰減的效果比較明顯。他和溫度的關(guān)系可以用以下公式來(lái)表達(dá)：V=331.45+0.61T。在使用時(shí)如果溫度變化不大，則可認(rèn)

11、為聲速是基本不變的。本裝置采用20攝氏度下的聲音傳播速度344米每秒。不同溫度下的超聲波聲速表溫度T(c)-30-20-100102030聲速c（m/s）3133193253233383443492.1.2 超聲波的產(chǎn)生和使用頻率要利用和研究超聲波，首先要設(shè)計(jì)和制作超聲波發(fā)生器和檢測(cè)超聲波的探頭?？傮w上講超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類使用電器方式產(chǎn)生超聲波，一類是使用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電器方式包括壓電型，磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛，液哨和氣流璇笛等。他們所產(chǎn)生的超聲波的頻率，功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。由于是利用超聲波測(cè)距，

12、要測(cè)量預(yù)期的距離，所以產(chǎn)生的超聲波要有一定的功率和合理的頻率才能達(dá)到預(yù)定的傳播距離，同時(shí)這是得到足夠的回波功率的必要條件，只有的得到足夠的回波頻率，接收電路才能檢測(cè)到回波信號(hào)和防止外界干擾信號(hào)的干擾。經(jīng)分析和大量實(shí)驗(yàn)表明，頻率為40KHZ左右的超聲波在空氣中傳播效果最佳，同時(shí)為了處理方便，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號(hào)。2.2 超聲波探頭原理超聲波換能器也稱為超聲波探頭，即超聲波傳感器。按轉(zhuǎn)換原理，超聲波傳感器有壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，其中壓電式最常用。壓電式利用壓電材料的逆壓電效用制成超聲波發(fā)射頭，利用壓電效用制成超聲波接收頭。按照不同的應(yīng)用目的，超聲波傳感器有不同的

13、結(jié)構(gòu)形式。檢測(cè)用超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 a）直探頭 b）斜探頭 c ） 雙探頭由于壓電效用得可逆性，在實(shí)際使用中，有時(shí)用一個(gè)換能器兼作發(fā)射頭和接收頭，稱為單探頭。將發(fā)射頭和接收頭單獨(dú)組合，構(gòu)成雙探頭。單探頭按工作方式分直探頭和斜探頭。1.直探頭直探頭可發(fā)射和接收縱超聲波，其基本結(jié)構(gòu)如上圖所示。壓電片多制成圓板形，其厚度與固有頻率成反比。為避免壓電片與被測(cè)體接觸而磨損，在壓電片下粘一層保護(hù)膜，但這會(huì)降低固有頻率。阻尼塊又稱吸收塊，用于吸收聲能。如果沒(méi)有阻尼塊，電振蕩脈沖過(guò)后壓電片因慣性作用繼續(xù)振動(dòng)，加長(zhǎng)了超聲波的脈沖寬度，導(dǎo)致分辨力下降。2.斜探頭斜探頭用作發(fā)射和接受橫超聲波，其基本結(jié)構(gòu)

14、如上圖所示。與直探頭不同的是它將壓電片產(chǎn)生的縱波導(dǎo)楔以一定的角度斜射到被測(cè)工件表面，利用縱波的全發(fā)射，轉(zhuǎn)換為橫波進(jìn)入工件。如果把直探頭放入液體中，使縱波傾斜入射到被測(cè)工件，也能產(chǎn)生橫波。當(dāng)入射角增大到某一角度，使工件中的橫波的折射角為90時(shí)，在工件上產(chǎn)生表面波，從而形成表面波探頭。因此，表面波探頭屬于斜探頭的特例。3.雙探頭雙探頭又稱組合式探頭，在一個(gè)探頭安裝兩塊電片，分別用于發(fā)射和接收，如圖所示。探頭內(nèi)裝有延遲塊，使超聲波延遲一段時(shí)間射入工件，適用于探測(cè)離探頭近的物件。2.3測(cè)距原理 超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻時(shí)，壓

15、電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波本時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，就成為超聲波接收器。在超聲 探測(cè)電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時(shí)間間隔，被測(cè)物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正比。超聲測(cè)距大致 有以下方法： 取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測(cè)量電壓即可測(cè)得距離； 測(cè)量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時(shí)間間隔 t，故被測(cè)距離為 S=12vt。本測(cè)量電路采用第二種方案。由于超 聲波 的聲速 與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可

16、認(rèn)為聲速基本不變 。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通 過(guò)溫度補(bǔ)償 的方法加以校正。超聲波測(cè)距適用于高精度的中長(zhǎng)距離測(cè)量。因?yàn)槌暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，單片機(jī)使用12.0M晶振，所以此系統(tǒng)的測(cè)量精度理論上可以達(dá)到毫米級(jí)。采用AT89C51單片機(jī),晶振:12M,單片機(jī)用P1.0口輸出超聲波換能器所需的40K方波信號(hào),利用外中斷0口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào),顯示電路采用簡(jiǎn)單的4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管,斷碼用74LS244,位碼用8550驅(qū)動(dòng).      超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì): 超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘340米（1

17、5時(shí)）。X2是聲波返回的時(shí)刻，X1是聲波發(fā)聲的時(shí)刻，X2-X1得出的是一個(gè)時(shí)間差的絕對(duì)值，假定X2- X1=0.03S，則有340m×0.03S=10.2m。由于在這10.2m的時(shí)間里，超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離，340(m)×（x2x1）（s）L= 2障礙物 第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1電路工作原理及設(shè)計(jì) 超聲波在空氣中的傳播速度與聲速相近，約為340m/s。從信號(hào)發(fā)射到障礙物，再?gòu)恼系K物反射到接收電路，有幾十毫秒的時(shí)間間隔，再根據(jù)信號(hào)傳播的時(shí)間間隔可以計(jì)算出障礙物到超聲波發(fā)射電路的距離。下圖為單片機(jī)控制的倒車測(cè)距系統(tǒng)電路原理圖。 P1.7 P2.0 P2.1 P2.2

18、 P0.0 P2.4 P2.5 P2.674077407接收電路發(fā)射電路音響電路7404超聲波超聲波80c5132 超聲波發(fā)射部分超聲波發(fā)射部分是為了讓超聲波發(fā)射換能器TCT4016T能向外界發(fā)出40 kHz左右的方波脈沖信號(hào)。40 kHz左右的方波脈沖信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：采用硬件如由555振蕩產(chǎn)生或軟件如單片機(jī)軟件編程輸出，本系統(tǒng)采用后者。編程由單片機(jī)P1.0端口輸出40 kHz左右的方波脈沖信號(hào)，由于單片機(jī)端口輸出功率不夠，40 kHz方波脈沖信號(hào)分成兩路，送給一個(gè)由74hc04組成的推挽式電路進(jìn)行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠(yuǎn)，滿足測(cè)量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器TCT4016

19、T以聲波形式發(fā)射到空氣中。發(fā)射部分的電路，如圖2所示。圖中輸出端上拉電阻R31，R32，一方面可以提高反向器74hc04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。3.3超聲波接收部分上述TCT4016T發(fā)射的在空氣中傳播，遇到障礙物就會(huì)返回，超聲波接收部分是為了將反射波(回波)順利接收到超聲波接收換能器TCT4016R進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，并對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形等處理后，這里用索尼公司生產(chǎn)的集成芯片cx20106，得到一個(gè)負(fù)脈沖送給單片機(jī)的P3.2(INT0)引腳，以產(chǎn)生一個(gè)中斷。接收部分的電路，如圖3所示?？梢钥吹剑尚酒珻X20106在接收

20、部分電路中起了很大的作用。CX20106是一款應(yīng)用廣泛的紅外線檢波接收的專用芯片，其具有功能強(qiáng)、性能優(yōu)越、外圍接口簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，由于紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測(cè)距的超聲波頻率40 kHz比較接近，而且CX10206內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率f0五可由其5腳外接電阻調(diào)節(jié)，阻值越大中心頻率越低，范圍為3060 kHz。故本次設(shè)計(jì)用它來(lái)做接收電路。CX10206內(nèi)部由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。工作過(guò)程如下：接收的回波信號(hào)先經(jīng)過(guò)前置放大器和限幅放大器，將信號(hào)調(diào)整到合適幅值的矩形脈沖，由濾波器進(jìn)行頻率選擇，濾除干擾信號(hào)，再經(jīng)整形，送給輸出端7腳。當(dāng)接

21、收到與CX10206濾波器中心頻率相符的回波信號(hào)時(shí)，其輸出端7腳就輸出低電平，而輸出端7腳直接接到AT89ST52的INT0引腳上，以觸發(fā)中斷。若頻率有一些誤差5的外接電阻R4，可調(diào)節(jié)芯片引腳3.4 報(bào)警電路 報(bào)警電路如下圖所示。封裝為SN74LS00的兩個(gè)與非門C,D組成的多諧振蕩器，輸出諧振頻率約為800Hz的信號(hào)，經(jīng)集成功率放大器LM386放大后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出嘟嘟聲作為報(bào)警音。P2.5控制多諧振蕩器，高電平時(shí)停振。單片機(jī)根據(jù)距離遠(yuǎn)近控制P2.5輸出方波的頻率，即控制嘟聲的間隙時(shí)間，發(fā)出不同的報(bào)警聲音。距離越近，報(bào)警音方波脈寬越窄，即報(bào)警音越急。3LM38622C4音響電路3.5 七段數(shù)

22、碼管顯示按照數(shù)碼管上各發(fā)光二極管的電極連接方式的不同，可以將數(shù)碼管分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管兩種。 共陰極數(shù)碼管是把a(bǔ)、b、c、d、e、f、g這7個(gè)發(fā)光二極管的陰極連接到一起，形成公共陰極（COM）的數(shù)碼管。共陰極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就發(fā)光；當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 共陽(yáng)極數(shù)碼管是把a(bǔ)、b、c、d、e、f、g這7個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起，成公共陽(yáng)極（COM）的數(shù)碼管。共陽(yáng)極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V電源上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就發(fā)光；當(dāng)某一字段的陰極為低

23、電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分為硬件譯碼和軟件譯碼。根據(jù)本設(shè)計(jì)需要，采用動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆畫(huà)a、b、c、d、e、f、g、dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制。當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以只需將要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼

24、管就不會(huì)發(fā)光。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)。硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標(biāo)準(zhǔn)的BCD碼即可，硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。軟件譯碼是用軟件來(lái)完成硬件的功能，硬件簡(jiǎn)單，接線靈活，顯示字段完全由軟件來(lái)處理，是目前常用的顯示驅(qū)動(dòng)方式。 單片機(jī)七段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路的原理如下圖所示，其中P0口是字段碼，低電平有效，P2口是位碼，高電平有效，P2.0口控制第一個(gè)數(shù)碼管，依次類推，P2.7口控制第8個(gè)數(shù)碼管。12P0.1P0.0P0.5P0.60.2P0.4P0.3P0.2R1 510R2 510R3 510R4 510R5 510R6

25、 510R7 510K1K2K3abcdefgdpVccP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6R1 4.7kR2 4.7kR3 4.7kR4 4.7kR5 4.7kR6 4.7kR7 4.7kP0.70.2R8 510第四章 項(xiàng)目軟件編程 4.1 項(xiàng)目軟件編程H 1 .存儲(chǔ)器單元分配 在程序設(shè)計(jì)中，存儲(chǔ)器寄存器及標(biāo)志位的分配表寄存器及標(biāo)志位的分配表存儲(chǔ)器單元功能存儲(chǔ)器單元功能01H回波標(biāo)志41H十位顯示符寄存器01H=0無(wú)回波42H百位顯示符寄存器01H=1有回波44H報(bào)警聲方波脈寬值11H1#信號(hào)存儲(chǔ)標(biāo)志45H閃爍顯示間隙系數(shù)12H2#信號(hào)存儲(chǔ)標(biāo)志50H1#信號(hào)低8位13H

26、3#信號(hào)存儲(chǔ)標(biāo)志51H1#信號(hào)高8位32H掃描顯示循環(huán)數(shù)52H2#信號(hào)低8位40H個(gè)位顯示符寄存器53H2#信號(hào)高8位54H3#信號(hào)低8位57H4#信號(hào)高8位55H3#信號(hào)高8位R2信號(hào)計(jì)數(shù)器56H4#信號(hào)低8位R3連續(xù)無(wú)回波計(jì)數(shù)器2 主程序編程要點(diǎn)電路開(kāi)機(jī)后，先顯示”- - -”,亮燈并發(fā)聲約0.5s，表示開(kāi)始工作。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0用于記錄發(fā)射接收時(shí)間。主程序初始化后，并口P2.4控制發(fā)射40kHz的超聲波信號(hào)，發(fā)射開(kāi)始，立即啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)射1ms后停止發(fā)射超聲波。單片機(jī)接收到回波信號(hào)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0立即停止計(jì)數(shù)，同時(shí)產(chǎn)生INT0中斷。運(yùn)算器將信號(hào)的時(shí)間參數(shù)轉(zhuǎn)換為車

27、與障礙物的距離。根據(jù)距離的遠(yuǎn)近，決定報(bào)警音的間隙。 在參考程序中，發(fā)射一次超聲波用1ms，然后顯示持續(xù)60ms，在顯示期間等待INT0中斷。因此，一個(gè)工作周期為61ms。在這個(gè)周期內(nèi)完成一次信號(hào)探測(cè)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。3信號(hào)處理程序編程要點(diǎn)信號(hào)處理首先判斷是否有回波信號(hào)，若連續(xù)4次無(wú)回波信號(hào)，說(shuō)明車后無(wú)障礙物或障礙物距離較遠(yuǎn)超過(guò)最大探測(cè)距離，此時(shí)閃爍顯示“- - -”，并發(fā)出長(zhǎng)嘟聲報(bào)警。由于CPU工作速度比倒車速度快得多，所以不需要每次收到信號(hào)后立即顯示，同時(shí)考慮到人的視覺(jué)特性，若每取一個(gè)信號(hào)就更換一次顯示，則顯示過(guò)快，人眼接受不了，反而認(rèn)為儀器不穩(wěn)定，所以收到信號(hào)可先存起來(lái)。存滿4個(gè)信號(hào)，連

28、同原來(lái)顯示的共5個(gè)信號(hào)，從中選出一個(gè)正確信號(hào)。另外，還有一個(gè)判斷是否需要更換顯示值的問(wèn)題。當(dāng)障礙物距離小于0.5m時(shí)，距離變化1cm就要及時(shí)更換；距離在0.51m之間時(shí)，新值與原顯示值之差大于5cm則更換，否則不予更換；距離12m之間，新老值差大于10cm才更換；距離在2m以上新老值差大于20cm更換，否則不予更換。外界環(huán)境有汽車?guó)Q笛，排氣時(shí)發(fā)出的噪聲等各種干擾信號(hào)，這些信號(hào)中都有40kHz的諧波成分，被放大后可能引起顯示干擾。所以在軟件設(shè)計(jì)中加入抗干擾程序，根據(jù)倒車的速度和回波信號(hào)脈寬來(lái)分析，對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行甄別，篩選出正確信號(hào)。1. 主程序流程圖開(kāi)始程序初始化啟動(dòng)發(fā)射，啟動(dòng)定時(shí)延時(shí)1ms，

29、停止發(fā)射顯示車與障礙物距離等待中斷接收到回波調(diào)用信號(hào)處理子程序2. 更換，顯示子程序流程圖開(kāi)始新距離>0.5m?新距離>1m?新距離>2m?新距離-舊距離1>20cm新距離-舊距離1>20cm新距離-舊距離1>20cm更換顯示值返回3. 信號(hào)處理程序流程圖開(kāi)始有回波？4個(gè)信號(hào)存滿？連續(xù)4次無(wú)回波？存第4個(gè)信號(hào) 篩選正確信號(hào)，計(jì)算距離顯示新值改變報(bào)警聲的頻率存第1、2、3信號(hào)閃爍顯示返回4.項(xiàng)目參考程序項(xiàng)目參考程序如下。 ORG 000H LJMP MAIN ;轉(zhuǎn)主程序 ORG 0003H LJMP INT0 ;轉(zhuǎn)外部中斷0 ORG 001BH LJMP IT

30、1 ;轉(zhuǎn)定時(shí)器1中斷 ORG 1000H MAIN: MOV SP,#60H ;堆棧指針 MOV P1,#00H ;停顯示 CLR P2.4 ;不發(fā)射超聲波 SETB P2.6 ;指示燈亮 SETB P2.5 ;發(fā)嘟聲 MOV 40H,#02H ;顯示符號(hào)“- - - - ”進(jìn)入顯示單元 MOV 41H,#02H MOV 42H, #02H MOV 32H,#160 ；置顯示循環(huán)數(shù) LCALL DIR ;調(diào)用顯示子程序 MOV IP ,#00000001B ;置INT0為高優(yōu)先級(jí)中斷 MOV XBR2 ,#40H ;配置弱上位，交叉開(kāi)關(guān)允許 MOV XBR1 , #40H ;INT0連到P0.

31、0 MOV OSCICN,#06H ;選用內(nèi)部晶振8MHZ MOV WDTCN ,#0DEH ;禁止看門狗 MOV WDTCN ,#0ADH MOV TMOD ,#00010001B ;置T0、T1定時(shí)器方式1 MOV TH1 ,#0B1H ;置T1計(jì)時(shí)常數(shù)為30ms，用于控制嘟聲方波脈寬 MOV TL1 ,#0D2H SETB TR1 ;啟動(dòng)T1 MOV IE ,#10001001B ;T1、INT0開(kāi)中斷 MOV 22H ,#01H ;11H13H標(biāo)志位置初值 MOV 44H ,#0FFH ;置嘟聲方波脈寬初值255*30ms=7.65s MOV 45H ,#04H 置閃爍間隙時(shí)間4*30

32、ms=120ms MOV R2 , #04H ;置信號(hào)計(jì)數(shù)器初值 MOV R3 ,#04H ;置連續(xù)無(wú)回波計(jì)數(shù)器初值 TLOOP： MOV TH0 ,#00H ;T0清零 MOV TL0 ,#00H SETB P2.4 ;開(kāi)始發(fā)射40KHZ超聲波 SETB TR0 ;發(fā)射后,立即啟動(dòng)T0開(kāi)始計(jì)時(shí) LCALL DELAY ;延時(shí)1ms CLR P2.4 ;停止發(fā)射超聲波 MOV 32H,#20 ;置顯示循環(huán)數(shù) LCALL DIR ;調(diào)顯示距離子程序，顯示20*3ms LCALL WORK ;調(diào)信號(hào)處理子程序 SJMP TLOOP ;返回循環(huán) ；外部中斷0服務(wù)程序 INT0： CLR TR0 ;T

33、0停止計(jì)數(shù) SETB 01H ;置有回波標(biāo)志 MOV A, 22H RLA MOV 22H, A RETI；顯示距離子程序DIR： SETB P2.2 ；百位停顯示 MOV P1，40H CLR P2.0 ；個(gè)位顯示 LCALL DELAY ；延時(shí)一秒DIR1： SETB P2.0 ；個(gè)位停顯示 MOV P1，41H ；輸出十位段碼 CLR P2.1 ；十位顯示 LCALL DELAY ；延時(shí)一秒DIR2 SETB P2.1 ；十位停顯示 MOV P1，42H ；輸出百位段碼 CLR P2.2 ；百位顯示 LCALL DELAY ；延時(shí)1ms DJNZ 32H，DIR ；循環(huán)顯示未結(jié)束則繼續(xù) ORL P2，#00000111B ；到循環(huán)顯示次數(shù)則停顯示 RET；延時(shí)子程序DELAY： MOV 30H，#10DY1： MOV 31H，#31DY2： DJNZ 31H，DY2 DJNZ 30H，DY1 RET；信號(hào)處理子程序WORK： JBC 01H，WORK ；有回波信號(hào)則轉(zhuǎn)存 DJNZ R3, GORET ；有回波信號(hào)則判別“連續(xù)無(wú)回波信號(hào)”次數(shù) MOV R3，#04H ；“連續(xù)無(wú)回波信號(hào)”4次則重置初值 LCALL FLASH ；調(diào)用閃爍顯示子程序GORET： RETWORK1 MOV R3，#04H ；有回波則連續(xù)無(wú)