基于AT89C51的倒車測(cè)距警報(bào)器設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2011 2012學(xué)年第 一 學(xué)期畢業(yè)設(shè)計(jì)課題名稱：基于AT89C51的倒車測(cè)距報(bào)警器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011.9.102011.12.10 系 部： 電子信息工程系 班 級(jí)： 0902電氣技術(shù) 姓 名： 偉 指導(dǎo)教師： 呂志香、唐明軍 總目錄第一部分 任務(wù)書 第二部分 開題報(bào)告 第三部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文第 一 部 分任務(wù)書工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書系 部電子信息工程系指導(dǎo)老師呂志香唐明軍職稱講師講師學(xué)生偉班級(jí)0902電氣技術(shù)學(xué)號(hào)0905010219設(shè)計(jì)題目基于AT89C51的倒車測(cè)距報(bào)警器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)容目標(biāo)和要求一、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要容與技術(shù)指標(biāo)1、主要容 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是應(yīng)用單

2、片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易的倒車測(cè)距報(bào)警器，本儀器用于汽車倒車時(shí)，能實(shí)時(shí)檢測(cè)車尾與障礙物之間的距離，同時(shí)通過(guò)LED數(shù)碼管顯示器實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)距離。當(dāng)檢測(cè)的距離達(dá)到預(yù)設(shè)報(bào)警值（50cm）時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出蜂鳴聲報(bào)警，提醒司機(jī)注意正確操作并與時(shí)停車。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為核心控制器件，整個(gè)控制電路主要由單片機(jī)控制電路、超聲波發(fā)射與接收電路、測(cè)距顯示電路、蜂鳴器報(bào)警提示電路和電源電路等部分組成。 通過(guò)本設(shè)計(jì)旨在讓學(xué)生將單片機(jī)的軟硬件知識(shí)和社會(huì)實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，設(shè)計(jì)出有一定實(shí)用性的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立分析問(wèn)題，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生包含專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力在的綜合職業(yè)能力。 本

3、課題涵蓋了單片機(jī)與其接口技術(shù)、超聲波測(cè)距、LED數(shù)碼管顯示、單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等專業(yè)技能和知識(shí)，是單片機(jī)應(yīng)用與檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的綜合性課題。通過(guò)本課題的設(shè)計(jì)和制作，使學(xué)生鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，增強(qiáng)應(yīng)用動(dòng)手能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合職業(yè)能力。2、 主要技術(shù)指標(biāo)（1）單片機(jī)與接口芯片工作電壓：+5V±5%（2）單片機(jī)選型：MCS-51系列單片機(jī)（3）軟件開發(fā)環(huán)境：Keil uvision（4）硬件電路設(shè)計(jì)：Protel99 SE （5）顯示方式：LED數(shù)碼管顯示（6）檢測(cè)功能：檢測(cè)汽車尾部與障礙物之間的距離。（7）檢測(cè)圍：0.02m-4.5m二、畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求1、收集、整理與畢業(yè)設(shè)計(jì)

4、有關(guān)領(lǐng)域的信息資料；2、完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)框圖的設(shè)計(jì)；3、完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)電路原理圖設(shè)計(jì)；4、制作測(cè)距報(bào)警器實(shí)物并實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)容；5、完成本畢業(yè)設(shè)計(jì)程序流程圖和C語(yǔ)言源程序設(shè)計(jì)；6、完成軟件和硬件系統(tǒng)的調(diào)試，功能指標(biāo)達(dá)到技術(shù)要求；7、完整的程序清單和圖樣資料；8、根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)、編程和制作工作過(guò)程，形成符合要求的畢業(yè)設(shè)計(jì)書面報(bào)告；三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排第一階段 2011 年 9月10日 - 2011 年10月10日 選題、調(diào)研、收集資料、論證、開題第二階段 2011 年10月11日 - 2011年11 月14日 方案、 電路、硬件與軟件設(shè)計(jì) 第三階段2011年 11月15日 - 2011年

5、11 月30日 設(shè)計(jì)項(xiàng)目安裝調(diào)試、寫作初稿第四階段2011年 12 月1日 - 2011年 12月10日 修改、定稿、打印、答辯四、畢業(yè)設(shè)計(jì)提交的成果1、開題報(bào)告2、畢業(yè)設(shè)計(jì)（報(bào)告）3、圖樣資料4、方案結(jié)構(gòu)框圖5、硬件電路圖6、軟件流程圖7、軟件源程序五、中英文摘要（中文摘要約200字，3-5個(gè)關(guān)鍵詞）六、查閱文獻(xiàn)不少于8篇教研室審核系部審核第 二 部 分開題報(bào)告工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程 系 2012 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告書學(xué)生偉專業(yè)電氣自動(dòng)化班級(jí)0902電氣技術(shù)學(xué)號(hào)0905010219題 目基于AT89C51的倒車測(cè)距報(bào)警器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師呂志香唐明軍職稱講師講師學(xué) 位碩士碩士題目類別 工

6、程設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)研究 應(yīng)用研究 其它課題的容與要求本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是利用單片機(jī)AT89C51設(shè)計(jì)一個(gè)倒車測(cè)距報(bào)警器。在汽車倒車時(shí)，該測(cè)距報(bào)警器能通過(guò)顯示器實(shí)時(shí)顯示汽車尾部與障礙物的距離，同時(shí)還具有蜂鳴器報(bào)警提示功能：當(dāng)車尾與障礙物距離等于或小于50cm時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行蜂鳴報(bào)警提示。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件電路原理圖的繪制，Keil軟件的程序設(shè)計(jì)與編譯調(diào)試，實(shí)物的制作與調(diào)試運(yùn)行。前言單片機(jī)是為了適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和較為廣泛的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)而設(shè)計(jì)的芯片，它把CPU、RAM、ROM、I/O接口電路等部件集成在一起。并且以集成度高，功能強(qiáng)，體積小，省電，應(yīng)用靈活，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化，過(guò)程控制，數(shù)字儀器儀表，通信系統(tǒng)以

7、與家用電器產(chǎn)品中有著不可替代的作用。由于生產(chǎn)工藝和設(shè)計(jì)能力的不斷提高，單片機(jī)也在向著更高集成化、更多位多功能，更強(qiáng)處理控制問(wèn)題的能力、更快的運(yùn)算速度、更廉價(jià)低功耗、更兼容開發(fā)和更好的軟件固有化的方向發(fā)展。方案的比較與評(píng)價(jià)目前測(cè)距方法很多，常見(jiàn)的有紅外測(cè)距與超聲波測(cè)距。紅外測(cè)距對(duì)色彩、光照度較敏感，容易受外界光線影響，而且在許多工業(yè)場(chǎng)合不適用，并且價(jià)格較昂貴。超聲波測(cè)距對(duì)色彩、光照度不敏感，可適用于識(shí)別透明、半透明與漫反射差的物體(如玻璃、拋光體)。同時(shí)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，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且價(jià)格便宜。綜上所述，選擇利用超聲波測(cè)距原理設(shè)

8、計(jì)倒車測(cè)距報(bào)警器更為合適。預(yù)期的效果與指標(biāo)通過(guò)查閱資料、搜索電子文獻(xiàn)，確定倒車測(cè)距報(bào)警器的設(shè)計(jì)方案。圍繞單片機(jī)AT89C51完成外圍硬件電路配置，利用C語(yǔ)言完成系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，最終完成實(shí)物制作，并實(shí)現(xiàn)測(cè)試運(yùn)行。當(dāng)汽車倒車時(shí)，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示測(cè)試距離，當(dāng)測(cè)試距離等于或者小于50cm時(shí)，蜂鳴器進(jìn)行聲音報(bào)警提示。進(jìn)度安排2011 年 9 月10 日 - 2011 年 9 月 30 日 選題、調(diào)研、收集資料2011 年 10 月1 日 - 2011 年 10 月 10 日 論證、開題2011 年 10 月11 日 - 2011 年 11 月 30 日 設(shè)計(jì)（寫作初稿）2011 年 12 月 1 日 - 2

9、011 年12 月 10 日 修改、定稿、打印參考文獻(xiàn)1夏路易,石宗義. 電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程Protel99SE.:希望電子,2002.62陸亞民.單片機(jī)原理與應(yīng)用.:中國(guó)輕工業(yè),2000.83和平.單片機(jī)原理與接口技術(shù).：冶金工業(yè),2003.14剛,林凌.新概念單片機(jī)教程. :大學(xué),2004.8指導(dǎo)教師意見(jiàn)（有針對(duì)性地說(shuō)明選題意義與工作安排是否恰當(dāng)?shù)龋┗贏T89C51的倒車測(cè)距報(bào)警器的設(shè)計(jì)，利用了超聲波測(cè)距的原理進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)與選擇，具有一定的實(shí)用價(jià)值。畢業(yè)設(shè)計(jì)安排基本符合要求，同意提交開題報(bào)告。同意提交開題論證 修改后提交 不同意提交（請(qǐng)說(shuō)明理由）指導(dǎo)教師簽章：呂志香 唐明軍 2

10、011年 10 月 10 日系部意見(jiàn)同意指導(dǎo)教師意見(jiàn) 不同意指導(dǎo)教師意見(jiàn)（請(qǐng)說(shuō)明理由） 其它（請(qǐng)說(shuō)明）系（部）主任簽章： 年 月 日第 三 部 分畢業(yè)設(shè)計(jì)正文基于AT89C51的倒車測(cè)距報(bào)警器的設(shè)計(jì)偉0902電氣技術(shù)摘 要超聲波測(cè)距在倒車?yán)走_(dá)、液面高度測(cè)量等場(chǎng)合有著廣泛的應(yīng)用。本文根據(jù)超聲波測(cè)距離原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的超聲波倒車測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由控制器模塊、超聲波收發(fā)模塊、距離顯示模塊、聲音提示模塊、電源模塊構(gòu)成?？刂破魍ㄟ^(guò)定時(shí)器產(chǎn)生周期的脈沖方波信號(hào)，經(jīng)電聲轉(zhuǎn)換電路后發(fā)出超聲波，同時(shí)打開定時(shí)器計(jì)時(shí)。聲電轉(zhuǎn)換電路將超聲波的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電平送單片機(jī)中斷，根據(jù)定時(shí)器計(jì)得的收發(fā)時(shí)間差計(jì)算障礙

11、物的距離。本設(shè)計(jì)分析了超聲波測(cè)距原理，給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，完成了具體硬件電路圖設(shè)計(jì)以與軟件程序設(shè)計(jì)，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)表明系統(tǒng)具有較高的精度，較低成本的優(yōu)點(diǎn)，因此具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞AT89C51；超聲波測(cè)距；LED數(shù)碼管顯示Design of the ranging reversing alarm Based on AT89C51 LiWei0902 electricity techniqueAbstract: There is a wide range of occasions where ultrasonic ranging can be applied, s

12、uch as in reversing car and liquid level measurement.Based on the ultrasonic distance measurement principle, this paper aims at designing a simple ultrasonic reversing ranging alarm system. The system mainly includes the controller module, ultrasonic receiving module, display module, the voice promp

13、t distance module and power supply module.The controller module generates periodic pulse square wave signalthrough the timer. Then the conversion circuit emits ultrasonic waves and the timer is opened at the same time.The seismoelectric conversion circuitof the ultrasonic echo signal is converted to

14、 a voltage,which is sent to the SCM interrupt port. The SCM calculates the distance of the obstacle according to measured transceiver time difference. This paper analyzes the ultrasonic ranging principle, gives the overall design of the system and completes the concrete hardware circuit design, soft

15、ware program design and the final test of the system.The test data show thatthe system has higher accuracy together with its low cost. The utility model has a certain practical value.Key words:AT89C51；Ultrasonic Ranging；LED display目 錄第一章緒論11.1 課題研究背景11.2 超聲波測(cè)距發(fā)展歷程11.3 超聲波測(cè)距研究現(xiàn)狀21.4 課題主要任務(wù)2第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3

16、2.1 設(shè)計(jì)方案論證32.1.1 控制模塊32.1.2 測(cè)距模塊32.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案4第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)63.1 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)63.1.1單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介63.1.2 時(shí)鐘電路93.1.3 復(fù)位電路93.2 超聲波發(fā)射與接收電路的設(shè)計(jì)103.2.1 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì)103.2.2 超聲波接收電路的設(shè)計(jì)103.3 測(cè)距顯示電路的設(shè)計(jì)113.3.1 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介113.3.2 LED數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)113.4 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)123.5 系統(tǒng)硬件電路原理圖13第四章系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)144.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)144.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)144.2.1 定時(shí)器中斷服務(wù)子程

17、序144.2.2 數(shù)碼管顯示與計(jì)算程序174.2.3 報(bào)警程序設(shè)計(jì)194.3 軟件程序的編譯調(diào)試194.3.1 Keil uVision軟件簡(jiǎn)介194.3.2 搭建軟件開發(fā)工作環(huán)境204.3.3 程序編寫與編譯22第五章實(shí)物制作與系統(tǒng)測(cè)試245.1 實(shí)物制作245.1.1 PCB板的制作245.1.2 元器件的安裝與焊接245.3 系統(tǒng)測(cè)試25結(jié)束語(yǔ)27致28參考文獻(xiàn)29附錄A 系統(tǒng)硬件電路原理圖30附錄B 系統(tǒng)PCB圖31附錄C 系統(tǒng)實(shí)物圖3234 / 48第一章 緒 論1.1 課題研究背景 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸車輛的不斷增多，由此產(chǎn)生的交通問(wèn)題越來(lái)越成為人們關(guān)注的問(wèn)題。其中倒車

18、事故由于發(fā)生的頻率極高，已引起了社會(huì)和交通部門的高度重視。倒車事故發(fā)生的原因是多方面的，倒車鏡有死角，駕車者目測(cè)距離有誤差，視線模糊等原因造成倒車時(shí)的事故率遠(yuǎn)大于汽車前進(jìn)時(shí)的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以與女性更為突出。而倒車事故給車主帶來(lái)許多麻煩，例如撞上別人的車、消防水籠頭，如果傷與兒童更是不堪設(shè)想，有鑒于此，汽車高科技產(chǎn)品家族中，專為汽車倒車泊位設(shè)置的“倒車?yán)走_(dá)”應(yīng)運(yùn)而生，倒車?yán)走_(dá)的加裝可以解決駕駛?cè)藛T的后顧之憂，大大降低倒車事故的發(fā)生。汽車倒車?yán)走_(dá)全稱為“倒車防撞雷達(dá)”，也叫“泊車輔助裝置”，是汽車泊車安全輔助裝置，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，解除駕駛員泊車和起

19、動(dòng)車輛時(shí)因前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員克服視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。倒車?yán)走_(dá)的原理與普通雷達(dá)一樣，是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會(huì)與任何障礙物相撞的原理設(shè)計(jì)開發(fā)的。通過(guò)感應(yīng)裝置發(fā)出超聲波，然后通過(guò)反射回來(lái)的超聲波來(lái)判斷前方是否有障礙物，以與障礙物的距離、大小、方向、形狀等。只不過(guò)由于倒車?yán)走_(dá)體積大小與實(shí)用性的限制，目前其主要功能僅為判斷障礙物與車的距離，并做出提示。1.2 超聲波測(cè)距發(fā)展歷程自19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)和反壓電效應(yīng)之后，人們解決了利用電子技術(shù)產(chǎn)生超聲波的方法，從此迅速揭開了發(fā)展與推廣超聲技術(shù)的歷史進(jìn)程。1993年，徠卡測(cè)量系統(tǒng)在

20、法國(guó)Batimat展出世界第一臺(tái)手持式激光測(cè)距儀，徠卡第一代迪士通以其堅(jiān)固耐用，可靠精密的特性引起了人們的關(guān)注。隨后徠卡在1998年推出迪士通第二代basic、1999年推出迪士通第三代classic、2001年推出四款第四代、2002年推出classic5、lite5第五代測(cè)距產(chǎn)品，測(cè)量距離圍在0.2-200m之間，單次測(cè)量時(shí)間不到1秒，作為職場(chǎng)的領(lǐng)跑者，徠卡測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展歷程見(jiàn)證了超聲波測(cè)距技術(shù)的發(fā)展過(guò)程。1.3 超聲波測(cè)距研究現(xiàn)狀目前，在國(guó)際和國(guó)上，在超聲測(cè)距方面的研究方向的不同和研究水平的高低，主要體現(xiàn)在測(cè)距原理上。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了微波雷達(dá)測(cè)距、CCD測(cè)距、激光測(cè)距和超聲波測(cè)

21、距等多種形式的測(cè)距方法，前幾種測(cè)距法由于技術(shù)難度大、成本高等因素，主要用于軍事工業(yè)方面。而超聲波測(cè)距則由于其技術(shù)難度較低，成本低廉等特點(diǎn)，在一般測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。如汽車倒車?yán)走_(dá)，目前的汽車倒車?yán)走_(dá)主要是具有蜂鳴器的語(yǔ)音報(bào)警以與距離顯示為主的汽車安全系統(tǒng)。這些系統(tǒng)主要采用的是以單片機(jī)為控制核心的智能超聲波測(cè)距傳感器和蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)，這種汽車安全輔助系統(tǒng)便宜耐用，而且達(dá)到了汽車電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需求。1.4 課題主要任務(wù)本課題主要是利用單片機(jī)AT89C51設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易的倒車測(cè)距報(bào)警器，應(yīng)用于汽車倒車位置監(jiān)控與報(bào)警。在汽車倒車時(shí)，系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示汽車尾部與障礙物之間的距離，以便司機(jī)與時(shí)掌握倒車時(shí)車尾

22、狀況，做出正確的判斷。當(dāng)車尾與障礙物距離等于或小于50cm時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警提示，提醒司機(jī)與時(shí)停車。結(jié)合本課題的主要任務(wù)，提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，完成系統(tǒng)硬件電路圖的繪制，軟件程序設(shè)計(jì)以與實(shí)物的制作，最后能夠完成測(cè)試運(yùn)行。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本課題主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)易的倒車測(cè)距報(bào)警器，應(yīng)用于汽車倒車位置監(jiān)控與報(bào)警。該報(bào)警器主要包括控制模塊、測(cè)距模塊、聲音模塊、距離顯示模塊、電源模塊五個(gè)部分，控制模塊和測(cè)距模塊是本設(shè)計(jì)的核心，下面我們將從這兩個(gè)個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行論證與選擇。2.1 設(shè)計(jì)方案論證2.1.1 控制模塊隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中都會(huì)面臨核心控

23、制元件選擇的困惑，對(duì)于絕大部分的控制任務(wù)來(lái)說(shuō)。無(wú)論是采用單片機(jī)還是PLC都能完成方案設(shè)計(jì)，但最終選擇還是要根據(jù)實(shí)際任務(wù)需求來(lái)定。（1）可編程邏輯控制器（PLC）PLC發(fā)展初期主要用于開關(guān)量的邏輯控制，隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域在擴(kuò)大，不僅可以用于開關(guān)量控制，還可用于模擬量與數(shù)字量的而控制，可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)、通訊等，如今，PLC已成為工業(yè)控制中核心元器件之一。其主要優(yōu)點(diǎn)是功能完善，穩(wěn)定性高抗干擾能力強(qiáng)，擴(kuò)展性好，硬件維護(hù)方便，編程簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是價(jià)格較高，體積較大。（2）單片機(jī)單片機(jī)與PLC本質(zhì)是一樣的，它們的發(fā)展都是基于微處理技術(shù)，而PLC實(shí)際上是建立在單片機(jī)之上的一種產(chǎn)品，而

24、單片機(jī)實(shí)際上是一個(gè)集成電路，體積相對(duì)較小，成本低，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的主控板受軟件布局、環(huán)境溫度、制板工藝等影響，穩(wěn)定性和抗干擾性相對(duì)較弱。對(duì)比這兩種核心控制元件，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)本課題設(shè)計(jì)任務(wù)，汽車倒車報(bào)警裝置體積要小，這樣便于攜帶、安裝、不占用汽車空間，顯然由于PLC體積大的特點(diǎn)而不符合設(shè)計(jì)要求，因此本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為核心控制元件。2.1.2 測(cè)距模塊（1）激光測(cè)距激光由于其本質(zhì)性的成因使得激光具有亮度高、單色性好、方向性好、傳光性好等特點(diǎn)，而激光測(cè)距則利用激光的方向性強(qiáng)和傳光性好的特點(diǎn)，用脈沖激光器向目標(biāo)發(fā)射一列很窄的光脈沖(脈沖寬度小于50ns)，光達(dá)到目標(biāo)

25、表面后部分被反射，通過(guò)測(cè)量光脈沖從發(fā)射到返回接收機(jī)的時(shí)間，可算出測(cè)距地點(diǎn)與目標(biāo)之間的距離。 假設(shè)所測(cè)距離為h，光脈沖往返時(shí)間為t，光在空中的的傳播速度為c，則： h=ct/2，脈沖激光測(cè)距最大測(cè)距也能達(dá)到30000m以上，其測(cè)距精度一般為5米，.最高的可達(dá)0.15m。由于激光對(duì)人體存在安全問(wèn)題，而且制作的難度大成本也比較高，主要在軍事上用于對(duì)各種非合作目標(biāo)的測(cè)距,也可在氣象上用于測(cè)定能見(jiàn)度和云層高度.以與應(yīng)用在對(duì)人造衛(wèi)星的精密距離測(cè)量等領(lǐng)域。（2）紅外線測(cè)距紅外線測(cè)距原理是紅外光遇到障礙物會(huì)反射回來(lái)，而反射回來(lái)紅光的強(qiáng)弱由距離而定，距離越遠(yuǎn)，紅光強(qiáng)度越弱，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)能夠進(jìn)行障礙物距離遠(yuǎn)近的測(cè)

26、量。其優(yōu)點(diǎn)是成本低廉，使用安全，制作簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)就是測(cè)量精度低，方向性也差，測(cè)量距離近。（3）超聲波測(cè)距超聲波是一種超出人類聽覺(jué)極限的聲波即其振動(dòng)頻率高于16kHz的機(jī)械波。超聲波測(cè)距就是將電壓和超聲波之間的互相轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波的探頭將電壓轉(zhuǎn)化的超聲波發(fā)射出去，當(dāng)接收超聲波時(shí)，超聲波接收探頭將超聲波轉(zhuǎn)化的電壓回送到控制芯片。超聲波具有振動(dòng)頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小而且方向性好還能夠?yàn)榉瓷渚€定向傳播等優(yōu)點(diǎn)，在中、長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)，超聲波測(cè)量的精度和方向性都要大大優(yōu)于紅外線測(cè)量。從安全性，成本、方向性等方面綜合考慮，超聲波傳感器更適合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)對(duì)以上三種測(cè)距方法的比較，很明顯激光傳感器是比較理想的選

27、擇，但是它的價(jià)格卻比較高，而且安全度不夠高。因此在一般測(cè)距中不具有普遍適用性，而超聲波測(cè)距具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較短的響應(yīng)時(shí)間，在精度和方向性上都優(yōu)于紅外測(cè)距，因此本方案的距離測(cè)量部件選用超聲波測(cè)距模塊。2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)方案的論證與選擇，本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51為控制核心，外圍配置超聲波發(fā)射接收模塊、聲音提示模塊、距離顯示模塊、電源模塊四部分。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方框圖其中，超聲波發(fā)射模塊選用軟件發(fā)生超聲波法，利用軟件產(chǎn)生40kHz的超聲波信號(hào)，通過(guò)輸出引腳輸入至驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后推動(dòng)探頭產(chǎn)生超聲波。超聲波接收模塊包括超聲波接收探頭、信號(hào)

28、放大電路與波形變換電路三部分。探頭變換后的正弦波電信號(hào)經(jīng)放大電路放大并進(jìn)行波形變換。聲音提示模塊采用蜂鳴器報(bào)警電路，倒車時(shí)，車尾與障礙物之間距離小于所設(shè)定的安全值時(shí)，發(fā)出蜂鳴聲提醒駕駛員。鑒于LED數(shù)碼管顯示簡(jiǎn)潔、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，距離顯示模塊采用4位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為控制器，時(shí)鐘電路、手動(dòng)復(fù)位電路、電源和控制器一起構(gòu)成主控電路。利用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生超聲波的周期方波信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)P1.0口輸出，通過(guò)信號(hào)調(diào)理和換能電路后發(fā)出超聲波。利用單片機(jī)中斷口P3.2接收回波信號(hào)，計(jì)算時(shí)間差并換算距離信息。距離顯示電路采用4位LE

29、D數(shù)碼管顯示，單片機(jī)的P2口的高四位提供數(shù)碼管的位選信號(hào)，P0口作為數(shù)碼管的段碼；聲音提示電路采用蜂鳴器報(bào)警，由單片機(jī)的P3.4驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警電路發(fā)出提示聲音。3.1 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)該系統(tǒng)以AT89C51為核心，配置時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以與電源電路，構(gòu)成系統(tǒng)主控電路。具體主控電路如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)主控電路圖3.1.1單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。AT89C51具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6

30、向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。而且，它還具有一個(gè)看門狗（WDT）定時(shí)/計(jì)數(shù)器，如果程序沒(méi)有正常工作，就會(huì)強(qiáng)制整個(gè)系統(tǒng)復(fù)位，還可以在程序陷入死循環(huán)的時(shí)候，讓單片機(jī)復(fù)位而不用整個(gè)系統(tǒng)斷電，從而保護(hù)外圍硬件電路。AT89C51有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其將

31、通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。其芯片引腳示意圖如圖3-2所示。圖3-2 AT89C51引腳示意圖主要引腳功能介紹如下：P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被部上拉為高

32、，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)

33、和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，具體功能如表3-1所示。表3-1 P3口引腳功能表P3口引腳第二功能P3.0RXD（串行口輸入）P3.1TXD（串行口輸出）P3.2INT0（外部中斷0輸入）P3.3INT1（外部中斷1輸入）P3.4T0（定時(shí)器0外部脈沖輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部脈沖輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖輸出）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存

34、儲(chǔ)器讀脈沖輸出）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.1.2 時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：部振蕩方式和外部振蕩方式。本系統(tǒng)采用部振蕩方式，在AT89C51引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)或瓷諧振器，就構(gòu)成了部振蕩方式。由于單片機(jī)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。具體系統(tǒng)時(shí)鐘電路如圖3-3所示。圖3-3 時(shí)鐘電路3.1.3 復(fù)位電路復(fù)

35、位電路有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種。本系統(tǒng)采用手動(dòng)復(fù)位方式，具體電路如圖3-4所示。系統(tǒng)上電時(shí)， RC電路開始充電，因?yàn)殡娙蓦妷翰荒芡蛔?，使RST端的電位接近Vcc，以后RST端的電位將隨電容充電而逐漸下降。只要RST端出現(xiàn)的正脈沖時(shí)間保持在10ms以上，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。工作過(guò)程中，需要手動(dòng)復(fù)位時(shí)，按下按鈕時(shí)，電容瞬間完成放電，Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端，完成系統(tǒng)復(fù)位。圖3-4 復(fù)位電路圖3.2 超聲波發(fā)射與接收電路的設(shè)計(jì)3.2.1 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì)超聲波發(fā)射電路主要由74LS04和超聲波換能器構(gòu)成，單片機(jī)P1.0端口輸出40KHz方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器

36、的第一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器兩端可以提高發(fā)射強(qiáng)度。具體電路圖如圖3-5所示。圖3-5 超聲波發(fā)射電路3.2.2 超聲波接收電路的設(shè)計(jì) 超聲波接收電路主要由CX20106A和超聲波換能器構(gòu)成，CX20106A是一款紅外的專用芯片，考慮到紅外遙控常用的載波頻38K與測(cè)距的超聲波頻率40KHz較為接近，故利用它制作超聲波檢測(cè)接收電路，具體電路圖如圖3-6所示。 圖3-6 超聲波接收電路3.3 測(cè)距顯示電路的設(shè)計(jì)3.3.1 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED數(shù)碼顯示管有兩種，一種是共陽(yáng)極數(shù)碼管，其部是由八個(gè)陽(yáng)極相連接的二極管組成；另一種是

37、共陰極數(shù)碼管，其部是由八個(gè)陽(yáng)極相連接的二極管組成。共陰極LED數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陰極連接在一起，形成該模塊的公共端（通常稱為位選端），因此稱為共陰極LED數(shù)碼顯示器，8個(gè)數(shù)碼管的另一端通常稱為段選段，當(dāng)顯示器的公共端接低電平，某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極接高電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮；共陽(yáng)極LED數(shù)碼顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極連接在一起，形成該模塊的公共端，因此稱為共陽(yáng)極LED數(shù)碼顯示器，8個(gè)數(shù)碼管的另一端通常稱為段選段，當(dāng)顯示器的公共端接高電平，某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極接低電平時(shí)，該發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。二者原理不同但功能一樣。LED數(shù)碼管外形結(jié)構(gòu)圖如圖3-7所示。圖3-7 LED外形結(jié)構(gòu)圖3.3.2 LE

38、D數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)LED數(shù)碼管顯示方式有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。其中，靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的CPU時(shí)間少。靜態(tài)顯示中，每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機(jī)只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。另一種方法就是動(dòng)態(tài)掃描顯示。由于單片機(jī)本身具有較強(qiáng)的邏輯控制能力，所以采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。而且軟件譯碼其譯碼邏輯可隨意編程設(shè)定，不受硬件譯碼邏輯限制。

39、采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼的方式能大大簡(jiǎn)化硬件電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。它用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)顯示器的公共端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象與二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)顯示電路采用4位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式，位碼用PNP三極管驅(qū)動(dòng)，具體電路圖如圖3-8所示。圖3-8 測(cè)距顯示電路圖3.4 報(bào)警電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，最常見(jiàn)的發(fā)聲器件就是蜂鳴器。蜂鳴器一般用于一些要求不高的聲音報(bào)警與發(fā)出按鍵操作提示音等。有源蜂鳴器最重要的特點(diǎn)是只要按照極性要求加上合適的直流電壓就可以發(fā)出固有頻率的聲音，使

40、用起來(lái)比揚(yáng)聲器簡(jiǎn)單。蜂鳴器是感性負(fù)載，一般不建議用單片機(jī)的 I/O 口直接對(duì)其進(jìn)行操作，需要加一只驅(qū)動(dòng)三極管。系統(tǒng)聲音提示電路圖如圖3-9所示。三極管為PNP型，要使蜂鳴器發(fā)聲，只要將單片機(jī) P3.4 口置為低電平就可以了。圖3-9 聲音提示電路圖3.5 系統(tǒng)硬件電路原理圖根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的控制模塊、測(cè)距模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊的設(shè)計(jì)與調(diào)試，系統(tǒng)硬件電路原理圖如圖3-10所示。圖3-10 系統(tǒng)硬件電路原理圖第四章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51為核心。程序設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，整個(gè)軟件程序設(shè)計(jì)由主程序、超聲波發(fā)射子程序、定時(shí)器中斷服務(wù)子程序、顯示子程

41、序等模塊組成。該系統(tǒng)的主程序處于鍵控循環(huán)工作方式，當(dāng)按下電源按鍵時(shí)，主程序開始調(diào)用發(fā)射子程序、查詢接收子程序、定時(shí)器中斷服務(wù)子程序，并把測(cè)量結(jié)果用顯示子程序在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。雖然用一個(gè)單獨(dú)計(jì)時(shí)器電路也可以測(cè)量超聲波的傳輸時(shí)間，但利用AT89C51單片機(jī)可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，便于操作和直觀讀數(shù)。系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1所示。系統(tǒng)初始化開 始延 時(shí)發(fā)送40KHz的方波信號(hào)啟動(dòng)定時(shí)器與外部中斷調(diào)用顯示程序圖4-1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)流程圖4.2 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)主要涉與到超聲波發(fā)射、接收子程序設(shè)計(jì)、定時(shí)器中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)以與LED數(shù)碼管顯示子程序設(shè)計(jì)。4.2.1 定時(shí)器中斷服務(wù)子程序定時(shí)器

42、中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-2所示。外部中斷入口關(guān)外部中斷關(guān)定時(shí)器中斷讀取時(shí)間值計(jì)算距離結(jié)果輸出 開外部中斷 返 回圖4-2 定時(shí)器中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)流程圖程序如下：void zhongduan0( ) interrupt 1 /T0中斷用來(lái)計(jì)數(shù)器溢出,超過(guò)測(cè)距圍 flag=1; /中斷溢出標(biāo)志void zhongduan1( ) interrupt 2 /T1中斷用來(lái)掃描數(shù)碼管 TH1=0xf8; /2ms定時(shí) TL1=0x30; Display(); timer+; if(timer>=400) /800ms 啟動(dòng)一次模塊 timer=0; TX=1; _nop_(); _nop

43、_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); TX=0; void main( void ) TMOD=0x11; /設(shè)T0為方式1，GATE=1；TH0=0;TL0=0; TH1=0xf8; /2ms定時(shí)TL1=0x30;ET0=1; /允許T0中斷ET1=1; /允許T1中斷TR1=1;

44、/開啟定時(shí)器EA=1; /開啟總中斷 while(1) while(!RX); /當(dāng)RX為零時(shí)等待 TR0=1; /開啟計(jì)數(shù) while(RX); /當(dāng)RX為1計(jì)數(shù)并等待 TR0=0; /關(guān)閉計(jì)數(shù) Conut(); /計(jì)算 4.2.2 數(shù)碼管顯示與計(jì)算程序超聲波測(cè)距時(shí)由安裝在同一位置的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，由定時(shí)器計(jì)時(shí)。首先由發(fā)射器向特定方向發(fā)射超聲波并同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí),超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來(lái)，當(dāng)接收器接收到反射波后立即停止計(jì)時(shí)。此時(shí)，定時(shí)器就記錄下了超聲波自發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時(shí)間t(s)。由于常溫下超聲波在空氣中的傳播速度約為3

45、40m/s，所以發(fā)射點(diǎn)距障礙物之間的距離為: S=340t/2=170 t 由于單片機(jī)部定時(shí)器的計(jì)時(shí)實(shí)際上是對(duì)部固定頻率的機(jī)器周期T的計(jì)數(shù)，設(shè)計(jì)中時(shí)鐘頻率fosc取12MHz，設(shè)計(jì)數(shù)值N，則T=12/fosc=1s,t=N×T=N×10-6(s)S=170×N×T=170×N/10-6(m)或S=17×N/10-3(cm)程序如下：void Display(void) /掃描數(shù)碼管if(posit = =0)P0=(discodedisbuffposit)&0x7f;elseP0=discodedisbuffposit;P2=

46、positonposit;if(+posit>=4)posit=0;/*/void Conut(void)time=TH0*256+TL0;TH0=0;TL0=0; S=(time*1.7)/10; /算出來(lái)是mmif(S>=1500)|flag=1) /超出測(cè)量圍顯示“-” flag=0; disbuff0=10; /“-” disbuff1=10; /“-”disbuff2=10; /“-” disbuff3=10; /“-”else if(S<=500)|flag=1) disbuff0=S%10000/1000; disbuff1=S%10000%1000/100;

47、disbuff2=S%10000%1000%100/10; disbuff3=S%10000%1000%100%10; LED=LED; fmg=fmg; else LED=0; fmg=1; disbuff0=S%10000/1000; disbuff1=S%10000%1000/100; disbuff2=S%10000%1000%100/10; disbuff3=S%10000%1000%100%10; 4.2.3 報(bào)警程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)報(bào)警有聲光組合報(bào)警，在距離4.3 軟件程序的編譯調(diào)試4.3.1 Keil uVision軟件簡(jiǎn)介Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的5

48、1系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起，調(diào)試中使用的版本是uVision4。4.3.2 搭建軟件開發(fā)工作環(huán)境在進(jìn)行具體編程之前，必須先建立項(xiàng)目，在建立項(xiàng)目過(guò)程中設(shè)定軟件工作平臺(tái)所用的芯片、項(xiàng)目文件命名以與項(xiàng)目文件在計(jì)算機(jī)上存放的位置。然后建立程序文件，并把文件添加到項(xiàng)目中，最后才能進(jìn)行具體的編程。具體步驟如下：1、新建項(xiàng)目通過(guò)Project菜單下的New uVis

49、ion Project選項(xiàng)建立項(xiàng)目，如圖4-3所示。圖4-3 新建項(xiàng)目2、項(xiàng)目文件命名與保存在圖4-4中所示的“文件名”位置填寫項(xiàng)目文件名，然后在“保存在”位置選擇項(xiàng)目文件在計(jì)算機(jī)中的存放位置，最點(diǎn)擊“保存”。圖4-4 項(xiàng)目文件命名與保存3、選擇項(xiàng)目所用芯片保存好項(xiàng)目文件后，Keil軟件會(huì)提示你選擇項(xiàng)目所用芯片，如圖4-5所示，在本系統(tǒng)中我們選用的是美國(guó)ATMEL公司的AT89S51芯片。圖4-5 選擇項(xiàng)目所用芯片4、建立程序文件項(xiàng)目建立好之后，我們就要建立程序文件。通過(guò)“File”菜單中的“New”選項(xiàng)建立一個(gè)文件，然后將這個(gè)文件保存成程序文件。在本項(xiàng)目中，采用的是C51語(yǔ)言進(jìn)行程序編寫的，

50、建立的程序文件名為“*.c”，如圖4-6所示。圖4-6 程序文件的保存5、向項(xiàng)目添加程序文件如圖4-7所示，通過(guò)鼠標(biāo)右擊“Source Group1”選擇“Add Files to Group 'Source Group1'”，在彈出對(duì)話框中選擇程序文件，如圖4-8所示，然后點(diǎn)擊“Add”，完成添加操作。圖4-7 添加程序文件 圖4-8 選擇程序文件4.3.3 程序編寫與編譯將程序編譯并生成機(jī)器碼。在編譯之前需要對(duì)項(xiàng)目輸出選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定項(xiàng)目在編譯后生成HEX格式機(jī)器碼文件。如圖4-9所示，鼠標(biāo)右擊“Source Group1”選擇“Options for Group 

51、9;Source Group1'”，如圖4-10所示面板選擇“Output”選項(xiàng)卡，并勾選“Create HEX File”。圖4-9 設(shè)定項(xiàng)目“選項(xiàng)”圖4-10 設(shè)定項(xiàng)目生成“HEX”文件設(shè)定好選項(xiàng)之后，通過(guò)點(diǎn)擊工具欄上的“Build”按鈕進(jìn)行編譯，如圖4-11所示，并生成如圖4-12所示的編譯結(jié)果。圖4-11 點(diǎn)擊Build按鈕進(jìn)行程序編譯圖4-12 編譯結(jié)果第五章 實(shí)物制作與系統(tǒng)測(cè)試5.1 實(shí)物制作5.1.1 PCB板的制作利用Protel99 SE軟件完成系統(tǒng)硬件電路原理圖繪制，繼續(xù)在Protel99SE軟件中生成PCB電路板圖，系統(tǒng)PCB圖如圖5-1所示。圖5-1 系統(tǒng)PCB

52、圖PCB板制作過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)應(yīng)關(guān)系不要出錯(cuò)，連接線的粗細(xì)在不影響導(dǎo)電的前提下，盡量粗些，然后就是注意它們的位置關(guān)系盡量美觀均稱。5.1.2 元器件的安裝與焊接按照電路板上所作的引腳功能和連接標(biāo)注，進(jìn)行相關(guān)元器件的安裝與焊接。超聲波發(fā)射和接收采用超聲波換能器TCT40-10F1和TCT40-10S1，中心頻率為40kHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距3至4厘米，其余原件無(wú)特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來(lái)，則可以提高抗干擾能力。焊接步驟是先焊接各個(gè)模塊，焊接完每個(gè)模塊以后，再進(jìn)行模塊的單獨(dú)測(cè)試，以確保在整個(gè)系統(tǒng)焊接完成后能正常工作。首先焊接的是電源模塊，我們主要采用直接方式

53、，但注意電源不能接反，然后開始檢查PCB和電路圖，接下來(lái)是單片機(jī)最小系統(tǒng)的測(cè)試，焊接完以后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)沒(méi)有問(wèn)題，程序可以正常下載，然后是超聲波發(fā)送模塊的焊接，焊接完通電測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果與測(cè)算出來(lái)的結(jié)果進(jìn)行比較，從中尋找問(wèn)題在分析出問(wèn)題的原因。制作好的實(shí)物如圖5-2所示。圖5-2 實(shí)物圖5.3 系統(tǒng)測(cè)試硬件電路制作完畢后，便可將編譯好的可執(zhí)行文件下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測(cè)量的間隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測(cè)量需要。系統(tǒng)調(diào)試完成后應(yīng)對(duì)測(cè)量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測(cè)量要求。用本裝置測(cè)量30cm時(shí)，裝置實(shí)際測(cè)量距離如圖5-3所示，誤差為：用本裝