汽車倒車測距儀設(shè)計

1、微型計算機課程設(shè)計汽車倒車測距儀微機原理課程設(shè)計汽車倒車測距儀學(xué) 院： 自動化 專 業(yè)： 自動化 班 級：09（2）班 姓 名： 李軼平 學(xué) 號： 200930611066（15） 設(shè) 計 日 期：2010年1月13日目錄一、課程設(shè)計目的及要求31.1設(shè)計目的31.2設(shè)計內(nèi)容和要求31.3 設(shè)計任務(wù)3二、超聲波簡介42.1 超聲波的含義42.2 超聲波的特點4三、設(shè)計方案分析43.1 設(shè)計的思路43.2 硬件部分4四、硬件部分設(shè)計64.1整機連接圖64.2 8088最小系統(tǒng)64.3 8255與數(shù)碼管電路64.4 8253及8259部分電路6五、軟件部分設(shè)計65.1設(shè)計思路及流程圖65.2程序清

2、單8六、設(shè)計體會及總結(jié)12七、參考文獻12一、課程設(shè)計目的及要求1.1設(shè)計目的1.學(xué)會用匯編語言編寫一個較完整的實用程序。2. 掌握微型計算機技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的全過程：分析需求、設(shè)計原理圖、選用元器件、布線、編程、調(diào)試、撰寫報告等步驟。3、復(fù)習(xí)鞏固本學(xué)期學(xué)到的相關(guān)知識,提高自身思考問題解決問題的能力,培養(yǎng)對本課程的興趣,提高動手的能力。4、加強課程學(xué)習(xí)與生活實踐的聯(lián)系，運用所學(xué)知識與日常生活實踐的結(jié)合。5、學(xué)會用8086/8088解決實際問題的能力、硬件使用原理。1.2設(shè)計內(nèi)容和要求1、設(shè)計一個微機控制的汽車倒車測距儀，能測量并顯示車輛后部障礙物離車輛的距離，同時用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報，“嘟嘟

3、”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的距離，還可以憑聽覺判斷車后障礙物離車輛距離的遠近； 開機后先顯示“”，并有開機指示燈。 CPU發(fā)射超聲波1ms，然后顯示60ms；即1ms+60ms為一個工作周期，等待回波，在次周期內(nèi)完成一次探測。 根據(jù)距離遠近發(fā)出報警聲并顯示距離。 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)計任務(wù)書（總結(jié)報告）。1.3 設(shè)計任務(wù)1、選用8088和適當?shù)拇鎯ζ骷敖涌谛酒瓿上鄳?yīng)的功能

4、。2、用LED顯示器顯示電子鎖的當前狀態(tài)。3、畫出詳細的硬件連接原理圖。4、給出程序設(shè)計思路、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)計說明書（列出參考文獻，所用器件型號）。二、超聲波簡介2.1 超聲波的含義當物體振動時會發(fā)出聲音，科學(xué)家們將每秒振動的次數(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，當聲波的頻率大于20000HZ或小于20HZ時，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(一) 超聲波在傳播時，方向性強，能量易于集中。 （二) 超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，

5、且可傳播足夠遠的距離。(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） 超聲波是一種波動形式，它可以作為探測與負載信息的載體或媒介（如B超等用作診斷）。 聲波同時又是一種能量形式，當其強度超過一定值時，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)計方案分析3.1 設(shè)計的思路本系統(tǒng)的設(shè)計思想是采用以C8051F單片機為核心，來設(shè)計一種低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測距儀。超聲波測距可測出回波和發(fā)射脈沖之間的時間間隔，利用S=Ct/2就可以算出距離，再在LED上顯示出來。當

6、然還可以設(shè)置若干個鍵，以用來控制電路的工作狀態(tài)。限制的最大可測距離存有四個因素: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。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。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數(shù)器8253、并行接口芯片8255、中斷控制器8259，這些芯片我們在課堂上都已經(jīng)有了解，現(xiàn)在通過課設(shè)將他們運用到實際題目要求系統(tǒng)能夠用三位數(shù)碼管顯示當前的距離值，用到的數(shù)據(jù)端口會比較多。而8088的數(shù)據(jù)端口有限，需要通過8255進行并行擴展，通過8255擴展端口，以滿足設(shè)計的端口需要。同時題目要求用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)

7、出警報，“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的距離，還可以憑聽覺判斷車后障礙物離車輛距離的遠近，而且要求根據(jù)距離遠近發(fā)出報警聲并顯示距離。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。這就需要有一個能夠準確計數(shù)和計時的芯片，而我們這學(xué)期微機課程所學(xué)的計數(shù)器8253剛好可以滿足這個要求，因而選用8255作為系統(tǒng)的計數(shù)器和計時器。系統(tǒng)需要通過中斷來判斷計時或計數(shù)是否完成，而中斷控制器8259有七個可屏蔽中斷口，通過與計數(shù)器8253輸出相連可以反映計數(shù)的結(jié)束與否。觸發(fā)單片機進行中斷處理，因而選用

8、8259作為中斷處理器。四、硬件部分設(shè)計4.1整機連接圖4.2 8088最小系統(tǒng)本設(shè)計8088最小工作模式中，用了1片8284A作為時鐘發(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)動能力。原理圖如圖所示。當用晶體振蕩器作為振蕩源時，晶體振蕩器連在8284A 的X1和X2兩端上，F(xiàn)/接地。8284A輸出的時鐘頻率均為振蕩源頻率的三分之一。同時它對READY準備好信號和RESET復(fù)位信號進行同步，外部設(shè)備可以在任何時候發(fā)出這兩個信號，8284A的內(nèi)部邏輯電路在時鐘后沿（下降沿）處使READY和RESET有效。74LS373，作為地址鎖存器。8

9、282(8283)是帶有三態(tài)緩沖器的8位通用數(shù)據(jù)鎖存器。它們的引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.9所示。兩者的區(qū)別僅在于8282的8位輸入信號和輸出信號之間是同相的，而8283的是反相的。當系統(tǒng)中所連的存儲器和外設(shè)較多時，需要增加數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動能力，這時，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， 是開啟緩沖器的控制信號。當有效時，允許數(shù)據(jù)通過緩沖器；當無效時，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。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

10、控制線與8088單片機相連，以使單片機可以對8255進行編程。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8255三個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及方式控制字）4.4 8253及8259部分電路 8253內(nèi)部有3個獨立的16位定時計數(shù)器通道。計數(shù)器可按照二進制或十進制計數(shù)，計數(shù)和定時范圍可在165535之間改變，每個通道有6種工作方式，計數(shù)頻率可高達2MHz以上。本設(shè)計中用74LS138對8253和8259進行選址，電路中用到通道0和通道1兩個計數(shù)端口，通道0用來計算超

11、聲波發(fā)射到接收的時間，通道1用來定時，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等單片機的CPU實現(xiàn)對外部中斷請求管理里工作，對他們實現(xiàn)優(yōu)先權(quán)的排隊，想CPU發(fā)出中斷請求信號，提供中斷類型碼，屏蔽中斷輸入等功能的中斷控制芯片。8259A采單片或多拍級聯(lián)方式，可管理不同多級中斷。本設(shè)計中使用了8259單級中斷，用了IRQ5、IRQ6、IRQ7三個中斷源，分別作為超聲波回波信號、響鈴頻率計時、計數(shù)器計數(shù)中斷。（8253端口地址為84H-87H）五、軟件部分設(shè)計5.1設(shè)計思路及流程圖 本次設(shè)計的軟件部分首先分別對各個芯片進行初始化處理，隨后，根

12、據(jù)要求，畫出相應(yīng)流程圖進行匯編編程設(shè)計5.2程序清單DATA SEGMENTTABLE DB 3FH,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 DB 01H,02H,03H NUM DB 00HRING DB 00H DATA ENDSSTACK SEGMENT STACKDW 100 DUP(?)STACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, SS:STACK, DS:DATA, ES:DATASTART:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV A

13、X,STACK MOV SS,AX MOV AX,DATA MOV ES,AX MOV DX,01HCLI;8253初始化 MOV AL,34H ;計數(shù)器0，方式2，二進制，低高位寫入；用于計算時間 OUT 87H,AL MOV AL,6CH ;1ms一次負脈沖 OUT 84H,AL MOV AL,38H OUT 84H,AL MOV AL,74H ;計數(shù)器1，方式2，二進制，低高位寫入；用于蜂鳴器的聲響 OUT 87H,AL MOV AL,6CH ;1ms一次負脈沖 OUT 84H,AL MOV AL,38H OUT 84H,AL ;8255初始化 MOV AL,80H ;配置A、B口為輸出

14、，工作于方式0MOV DX,8AH OUT DX,AL MOV AL,40H ；數(shù)碼管段選擇 MOV DX,88H OUT DX,AL MOV AL,07H MOV DX,84H ;選中三個數(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一次負脈沖 MOV SI,003CHMOV SI,AX MOV AX,SEG IN2 ;入口段基址 MOV SI,003EHMOV 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,AX MOV

15、AX,SEG IN1 MOV SI,003AHMOV SI,AXLEA AX,INTR5 ;用于接受超聲波時，產(chǎn)生中斷 MOV SI,0034HMOV SI,AX MOV AX,SEG IN0 MOV SI,0036HMOV SI,AX;發(fā)送1ms的脈沖SENT: MOV AL,02H OUT 61H,AL CALL DELAY1 ;延時1ms MOV AL,00H OUT 61H,AL IN AL,21 AND AL,1F ;開中斷5,6,7 OUT 21,AL MOV AX,SEG DATADISP: MOV AX,OFFSET LONG ;比較是否為初始值MOV SI,AXMOV AX,

16、SICMP AX,FFFFHJNE DIFMOV AL,40H ;相同則仍然顯示"-" OUT 60H,AL MOV AL,07H OUT 62H,AL JMP DISP ;且循環(huán)，直至60ms中斷后，重新到GO處 MOV DS,AXDIF: MOV BX,0FFSET TABLE MOV 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 ;對下述程序的解釋：如果當距離小于1米時，選擇調(diào)用smaller程序，否則調(diào)用bigger（bigger要求顯示十米為一個單位）BIGGER

17、: CALL DISP_MOSTMOV BL,00 ;個位為0CALL DISP_DAN ;調(diào)用單位顯示子程序JMP DISPLAYSMALLER: CALL DISP_MOSTMOV BL,AH ;個位放入緩存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+1POP AXRETDISP_MOST: MOV BL,64H ;除以100，得

18、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 ;對余數(shù)再進行除法運算MOV AH,00 MOV BL,0AH ;除以10，得十位及個位（0AH表示十進制的10）DIV BL ;十位放在AL，個位放在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，計算車與障礙物的距離 INTR5 PROC FARPUSH SI;壓堆棧（SI BX AX)PUSH B

19、XPUSH AXMOV AX,OFFSET COUNT;取5cm計數(shù)標志MOV SI,AXMOV AL,SIMOV BL,05HMUL BL ;乘以5cm，得總長度MOV BX,OFFSET LENGTH;放入LENGTH標志位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,SICMP AX,FFFFHJE BACKMOV AX,OFFSET SENTMOV SI,ALMO

20、V AL,SIDEC 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 ;當檢測范圍大于10m關(guān)喇叭BACK:POP AXPOP SIIRETINTR6 ENDP；中斷7，用于累計COUNT值，代表距離INTR7 PROC FARPUSH SIPUSH AXMOV AX,OFFSET COUNTMOV SI,AXMOV AL,SIINC ALCMP AL,CCHJNE BBCAKMOV AL,00HMOV SI,AL ;COUNT標志位復(fù)位為00HMOV AX,O

21、FFSET LENGTHMOV SI,AXMOV AX,FFFFHMOV SI,AX ;length標志位復(fù)位為FFFFHBBACK:POP AXPOP SIJMP GOIRETINTR7 ENDP;延時子程序 延時1msDALLY PROC FAR PUSH CX PUSH AX MOV CX,0FFFFHD1: MOV AX,000FFHD2: DEC AX JNE D2 LOOP D1 POP AX POP CX RETDALLY ENDP;延時子程序 延時60msDALLY_60 PROC FAR PUSH CX PUSH AX MOV CX,78H D1: MOV AX,50H D2

22、: DEC AX JNE D2 LOOP D1 POP AX POP CX RETDALLY_60 ENDP 六、設(shè)計體會及總結(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，我覺得這一點很好。我們可以通過我們學(xué)過的只是進行復(fù)習(xí)以及加深對他們的印象，并且將他們與實際結(jié)合起來。下面我就分軟件和硬件進行闡述。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，花了大部分的時間在硬件的確定上，一旦硬件搞定了 ，那么剩下的就會得心應(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。其實對于匯編語言的學(xué)習(xí)已經(jīng)由來已久，但是總是覺得匯編語言不是我們?nèi)藗兯苷莆盏母呒壵Z言。相比于C+這樣的高級編程語言，匯編語言可以說是相當復(fù)雜的一個工程。 老師曾經(jīng)教導(dǎo)我們，編程高