汽車倒車超聲波防撞報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上汽車倒車超聲波防撞報(bào)警裝置設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)是基于51單片機(jī)的汽車倒車報(bào)警裝置。通過對汽車防撞系統(tǒng)基本原理的分析，從而利用超聲波的特點(diǎn)與優(yōu)勢，將AT89C51單片機(jī)和超聲波測距系統(tǒng)相結(jié)合。該系統(tǒng)采用軟、硬件相互配合的模式，硬件系統(tǒng)通常分為超聲波傳輸電路、單片機(jī)連接口、數(shù)字信息電路、工作電路以及預(yù)警設(shè)備等，軟件部分的組成則包括了主程序、發(fā)射接收中斷程序、顯示報(bào)警子程序等等。充分體現(xiàn)出在多用性和模塊化方面的優(yōu)勢。駕駛者坐在汽車駕駛室就可以很輕松的判斷后方是否具有障礙物，極大地提高泊車和倒車時候的安全與效率。關(guān)鍵詞 超聲波；LED；測距；傳感器AbstractThe desig

2、n is based on 51 single-chip car reversing alarm device. Through the analysis of the basic principle of the automobile anti collision system, the characteristics and advantages of ultrasonic wave is used, and the combination of AT89C51 microcontroller and ultrasonic ranging system is combined. The s

3、ystem uses the combination of hardware and software, hardware part mainly by ultrasonic transmitting and receiving circuit, MCU hardware interface circuit, digital display circuit and a power circuit and alarm circuit and software includes the main program, transmitting and receiving interrupt progr

4、am, display and alarm subroutine and so on. Fully embody the advantages of multi - use and modularity. The driver can easily judge the rear if there is obstacle in the cab, greatly improving the safety and efficiency of parking and reversing time.Keywords Ultrasonic；LED；ranging；sensor專心-專注-專業(yè)目 錄 1 緒

5、 論1.1 研究背景汽車與電子產(chǎn)業(yè)，是當(dāng)今產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的兩座金字塔，因?yàn)槠嚭碗娮赢a(chǎn)業(yè)的迅速崛起和發(fā)展，更廣泛的電子技術(shù)被運(yùn)用到汽車上，使得汽車上的裝備變得更加數(shù)字化、電子化以及高科技化。汽車數(shù)字科技就是汽車與電子產(chǎn)業(yè)相互融合的產(chǎn)物。在各種汽車科學(xué)技術(shù)融入到機(jī)電系統(tǒng)化的當(dāng)今時代，汽車?yán)锏碾娏ρb置以及電子管理體系的作用十分關(guān)鍵，令汽車專業(yè)技術(shù)方面逐漸發(fā)展成為一門全新的二級學(xué)科，它的運(yùn)轉(zhuǎn)性能將直接的影響到汽車的各方各面，包括安全與效益等方面。電子控制技術(shù)被應(yīng)用到汽車上，首先是在發(fā)動機(jī)燃油消耗控制和排放控制方面，緊接著又被應(yīng)用在汽車底盤部分的控制，使汽車在行駛的時候更加穩(wěn)定、安全與舒適?，F(xiàn)代社會的交通在

6、高密度發(fā)展，為了進(jìn)一步的提高汽車駕駛方面的安全性和便利性，電子控制技術(shù)又一次被運(yùn)用到汽車中。汽車安全監(jiān)控體系里的電子控制技術(shù)，主要作用是充分增強(qiáng)汽車行駛過程中的安全性、可靠性以及有效性。主要運(yùn)用到的電子技術(shù)有：智能記錄儀，雷達(dá)測距報(bào)警器，電子控制門鎖，自動化空調(diào)，車燈控制等。這幾年的汽車自動控制體系，汽車自動預(yù)警、自動診斷體系、汽車防爆體系包括汽車GPS導(dǎo)航發(fā)展十分迅速，應(yīng)用也十分廣泛。在過去的幾十年里，人們都集中精力在處理汽車的被動安全問題上。例如，汽車的前面以及后面都安裝上保險杠、把某種彈性材料安裝到汽車外殼的四周、在汽車內(nèi)部也裝有各式各樣的安全帶和防撞氣囊等等。通過各種各樣的收點(diǎn)來減少汽

7、車發(fā)生事故帶來的危險。在汽車上安裝保險杠后即使在某些方面來講，可以減少由于汽車碰撞產(chǎn)生的破壞，但這也不能去除被撞物體受到的外界撞傷；此外，汽車上的安全氣囊系統(tǒng)，在碰撞事故發(fā)生時也不一定能夠很好地保護(hù)車內(nèi)人員的生命安全。所以上述被動的汽車安全方法都沒有能夠徹底去除汽車在行駛過程中產(chǎn)生意外事故造成的危害。因此，從防范碰撞意外事故形成的方面分析，必須充分增強(qiáng)人民行駛時的主動安全性方面，才能夠使汽車在安全性領(lǐng)域有重大的突破。汽車發(fā)生碰撞事故的主要原因通常是汽車與前方物體的距離跟汽車本身行駛的車速不安全造成的，汽車速度相對于距離太近從而容易引起事故。因此我們?nèi)绻胍乐蛊嚺c前方物體產(chǎn)生碰撞，汽車的行駛

8、速度就需要根據(jù)與前方障礙物之間距離的變化進(jìn)行速度控制，這樣汽車便可以在安全的車速下行駛。大大的提高了汽車行駛的安全性，減少事故的發(fā)生的可能。為了提高汽車智能化水平，發(fā)展汽車防撞技術(shù)有著重要的意義。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)有事故將要發(fā)生時，如果能夠給予駕駛員半秒鐘的反應(yīng)時間，追尾事故發(fā)生的可能性就要降低30%，迎面撞車事故更是能夠減少60%; 1秒鐘的預(yù)警時間更是可以減少90%的追尾碰撞以及60%的迎面碰撞。說到這里，汽車想要避免碰撞就需要運(yùn)用各種設(shè)備對周圍障礙物開展距離測量工作，同時必須迅速準(zhǔn)確的傳遞給開車人，從而在緊急條件下，使用聲控報(bào)警或者自動開啟某項(xiàng)已經(jīng)設(shè)置完善的操作，例如緊急剎車等，進(jìn)而減少了

9、許多由于開車人長時間駕駛、判斷失誤等原因造成的意外交通事故。截至目前，國內(nèi)外的研究學(xué)者都關(guān)注于車輛距離測量技術(shù)，這將是汽車防撞系統(tǒng)的關(guān)鍵。1.2 研究的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)是由單片機(jī)微型體系、超聲波距離測量板塊、顯示工作電路、預(yù)警電路包括控制工作電路等構(gòu)成。使用超聲波距離測量板塊HC-SR04對車輛之間的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測量，得出與障礙物的距離，并對得出的數(shù)據(jù)分析處理，再把數(shù)據(jù)送到C51單片機(jī)，操控單片機(jī)使得LED數(shù)碼管顯示出與障礙物的距離，按鍵電路可以使我們通過按鍵來調(diào)整預(yù)設(shè)的報(bào)警距離，電源方面則采用的是5V穩(wěn)壓直流電源。2 電路方案選擇2.1 方案比較2.1.1 激光測距法激光測距主要有如下兩類基

10、本方式：脈沖法以及相位法。使用脈沖法測量距離：測距設(shè)備發(fā)射出激光，激光在碰到障礙物之后被反射回來，測距設(shè)備收到反射回來的激光，測距設(shè)備錄入激光射出之后來回往返的時間差，使用上述時間差和光速相乘，乘積的一半就是被測距障礙物的準(zhǔn)確距離。相位法的測距方法：使用無線電波段的頻率，進(jìn)行激光束的幅度調(diào)制并且測量出調(diào)制光往返一次后形成的相位差，按照光波的實(shí)際波長，推算出這個相位差所代表的距離，這是運(yùn)用間接的方法測量光經(jīng)過往返測線所用時間。2.2.1 超聲波測距法在汽車防撞系統(tǒng)中，超聲波測距的基本原理是通過聲波傳播于空氣中的速度為音速，準(zhǔn)確檢測出聲波射出碰到障礙物之后，反射回來的時間差，使用射出以及收到的時間

11、間隔，就可以推算出和障礙物的準(zhǔn)確距離。超聲波產(chǎn)生裝置朝向固定角度射出超聲波，同時在射出的時候，準(zhǔn)確記錄下超聲波在空氣里傳播的時間，傳播過程中碰到障礙物就被反射回來，接收設(shè)備在收到到反射超聲波之后，就馬上停止記錄時間。綜合比較上述兩種方案，方案二的設(shè)計(jì)比較簡單，而且性價比相對較高，因此我選用了超聲波測距法。2.2 電路總體方案下圖2-1是電路原理流程圖，主要是由單片機(jī)微型體系，超聲波距離測量板塊，蜂鳴器報(bào)警電路，LED數(shù)碼管顯示電路，顯示電路和按鍵電路。 數(shù)碼管 蜂鳴器報(bào)警 超聲波距離測量板塊 AT89C51 按鍵設(shè)置 驅(qū)動設(shè)備 5V直流穩(wěn)壓電源 圖2-1 電路原理流程圖3超聲波測距模塊3.1

12、超聲波傳感器簡介超聲波作為一類高頻率的聲波，由于它具備方向性好、傳播距離遠(yuǎn)、能耗小、波長短等優(yōu)點(diǎn)，所以經(jīng)常被運(yùn)用于在測距方面。依靠超聲波測距在檢測方面較迅速、簡易、容易計(jì)算、便于實(shí)時控制等優(yōu)點(diǎn)，同時擁有能夠滿足實(shí)際的測量準(zhǔn)確度要求，因此在檢測系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛。超聲波傳感設(shè)備的基本原理是：把其他各種形式的能量轉(zhuǎn)化成為所需要的特定頻率的超聲能，或者將超聲能轉(zhuǎn)化成為頻率一致的其他能量。一般來說，超聲感應(yīng)設(shè)備被劃分為兩種，電聲型和流體動力型。電聲型又可以劃分為：靜電感應(yīng)型、電磁伸縮型、壓電感應(yīng)型。流體動力型里又可以劃分為氣體與液體兩類。按照工作周期與使用效果的不同，超聲波感應(yīng)設(shè)備的組成方式也不完全一

13、致，因此命名也各不相同。舉例，超聲波感應(yīng)設(shè)備在測量或者判斷的時候，習(xí)慣被稱之為探頭，但是在工業(yè)里常用的流體動力型中，又被習(xí)慣稱之為“哨”或者“笛”。壓電感應(yīng)設(shè)備是電聲型感應(yīng)器中的一類。使用壓電晶片、接口等構(gòu)成了檢測探頭，在檢測過程里，它是十分常用的可以完成電能和聲能之間相互轉(zhuǎn)化的感應(yīng)設(shè)備，因此，在超聲波測量設(shè)備里是最關(guān)鍵的構(gòu)成裝置。壓電材料主要有晶體以及陶瓷兩類。石英以及鈮酸鋰等是晶體類，鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等則是壓電陶瓷類。壓電材料的主要特點(diǎn)有：把它擺放到電場里，它就可以形成一系列的改變；此外，在壓電材料受到外力作用的時候，形成的應(yīng)變可以令壓電材料形成特定角度的電場。所以，在上述材料里附加上交變

14、電場，就可以形成一定的應(yīng)變，從而形成超聲振動。因此，運(yùn)用壓電材料就能夠創(chuàng)造出超聲感應(yīng)設(shè)備。超聲感應(yīng)設(shè)備里最關(guān)鍵的構(gòu)成就是壓電晶片。在它由于受到電脈沖刺激之后，形成了振動，就可以產(chǎn)生聲脈沖，這種作用就是逆壓電作用。在晶片由于受到超聲波的干擾刺激而開始振動并且造成的物理形變，就會轉(zhuǎn)化成為對應(yīng)的脈沖信號，這種作用就是正壓電作用。逆壓電常見于超聲波的射出，正電壓常見于超聲波的接入。超聲波感應(yīng)設(shè)備，在通常條件下都是由瓷晶片制成。這類感應(yīng)設(shè)備所需要耗費(fèi)的材料很少，價格也比較低廉，同時十分適用于氣體和液體類的介質(zhì)里。當(dāng)陶瓷的兩端連接入大小與方向都在不斷改變的交流電壓的時候，因?yàn)閴弘娮饔茫蜁纬晌锢碜冃?/p>

15、，它的大小和方向在一定數(shù)值內(nèi)與外接電壓的大小與方向是呈正相關(guān)。換句話說，在晶片里連接入交流電壓的時候，就會形成一個固定頻率的振動，使用上述振動作用于液體等介質(zhì)，進(jìn)而就會形成超聲波。在晶片產(chǎn)生超聲波振動的時候，就會形成物理變形。圖3-1壓電式傳感器示意圖在實(shí)際工作中，壓電式感應(yīng)器的基本原理是使用壓電晶體的振動，傳感器的基本構(gòu)造如上圖3-1所示，它使用兩個電極和一個共振板構(gòu)成的，外加一個脈沖信號在它的壓電晶片中，數(shù)據(jù)信號的頻率和電極的固有頻率一致的時候，壓電晶片上就會形成共振作用，同時連動共振板開始振動，從而發(fā)射出超聲波。相反的，如果在兩電極中不連接外加電壓，則在共振板接收超聲波的時候，就會令壓電

16、晶片形成振動，機(jī)械能轉(zhuǎn)變成為電信號，這樣以來，也就形成了超聲波感應(yīng)裝置。晶片的振動頻率大小是固定的，也就是中心頻率 f0是個常數(shù)。當(dāng)射出超聲波的時候，交變電流的頻率要和中心頻率保持一致。這樣做，超聲感應(yīng)設(shè)備的準(zhǔn)確度、反應(yīng)速度就會大大提升。維持運(yùn)用的壓電材料不改變，不斷調(diào)整晶片的形狀大小，就能夠迅速、方便、有效的調(diào)整它的固有振動頻率。使用晶片的上述特點(diǎn)就可以制作出想要頻率的超聲傳感器。3.2 HC-SR04超聲波測距模塊的性能特點(diǎn)該測距模塊的感測距離在2cm-400cm，它的距離測量準(zhǔn)確度可以控制在3mm左右，模板是由發(fā)射設(shè)備、接收設(shè)備以及工作電路等構(gòu)成。本模塊的工作原理如下：（1）運(yùn)用IO接口

17、的TRIG來進(jìn)行距離測量，供應(yīng)10us的高壓電平數(shù)據(jù)信號；（2）模塊可以自行發(fā)射八個40khz的數(shù)據(jù)信號，同時可以自行檢測出有沒有反射回來的信號；（3）在檢測出反射信號的時候，IO接口的ECH0迅速傳出一個高壓電平，這個高壓電平的保持時間和超聲波射出往返耗費(fèi)的時間是相同的。該超聲波模塊性能穩(wěn)定，測距精準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)具有如下幾條：（1）體積小，只具有兩個發(fā)射短褲，接收端口的體積無法更小了；（2）不具有工作盲區(qū)；（3）工作效率高，10ms的工作周期，測量高速物體的時候，也不會缺失；（4）發(fā)射端口和接收端口連接十分緊湊，可以令待測物體處于一條直線上；（5）本工作模塊中具有LED指示設(shè)備，運(yùn)轉(zhuǎn)和調(diào)試都十分

18、方便。3.3 HC-SR04的管腳排列和電氣參數(shù)3.3.1管腳概述HC-SR04的外形以及管腳如下圖3-2所示。（1）VCC連接5V直流電源；（2）GND需要接地處理；（3）TRIG控制數(shù)據(jù)信號的輸入；（4）ECH0控制反應(yīng)數(shù)據(jù)信號的輸出。VCCTRIGECH0HC-SR04GND 圖3-2外形和管腳示意圖3.3.2 HC-SR04的電氣相關(guān)參數(shù) 電氣相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)如下表3-1所示：表3-1 電氣相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)表3.4 超聲波時序圖 圖3-3超聲波時序圖上圖表明：為體系供應(yīng)一個10us的脈沖數(shù)據(jù)信號，系統(tǒng)內(nèi)部就可以連續(xù)發(fā)射八個40kHz的脈沖信號，同時還可以檢測出有沒有反射波。在檢測到反射波之后，

19、迅速發(fā)射出一個反應(yīng)信號。這個反應(yīng)信號的脈沖幅度與檢測的距離成正相關(guān)。按照發(fā)射數(shù)據(jù)信號到收到反應(yīng)數(shù)據(jù)信號的時間差，就能夠迅速準(zhǔn)確的推算出所測的實(shí)際距離。按照計(jì)算公式：uS/58=cm或uS/148=英寸；或者是：距離=高壓電平時間間隔*聲速（340M/S）/2；為了減少發(fā)送信號對反應(yīng)信號的干擾和影響，因此測量的周期最好在60ms以上。4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)4.1.1 AT89C51芯片在本次設(shè)計(jì)里，筆者使用的是AT89C51型單片機(jī)芯片，這種單片機(jī)芯片是一類低電平、高性能的CMOS 8位單片機(jī)，并且?guī)в?K字符兼容編程同時可以修改儲存設(shè)備的低工作電壓、高處理效的微型處理器，它的

20、正常工作速度最高可以達(dá)到90MHz，功耗很低。4.1.2 復(fù)位工作電路復(fù)位工作電路是確保單片機(jī)體系里的工作電路有效、可靠、安全共組的重要組成部分，復(fù)位工作電路的基本原理是：在系統(tǒng)連通電源的時候，供應(yīng)一種復(fù)位數(shù)據(jù)信號，等到體系的電源正常之后，停止發(fā)射復(fù)位數(shù)據(jù)信號。為了安全有效，在電源正常之后，還必須在充分延遲之后，才能夠停止發(fā)射復(fù)位數(shù)據(jù)信號，以防電源啟動或者電源接口在連通的時候產(chǎn)生振動，進(jìn)而對單片機(jī)的復(fù)位產(chǎn)生影響。在復(fù)位接口中連通兩個設(shè)備周期以上的高壓電平之后，單片機(jī)才能夠開始復(fù)位工作。假如RST中一直都是高壓電平，就會一直進(jìn)行復(fù)位工作，所以在復(fù)位接口中的電容應(yīng)盡可能的大一些，令復(fù)位工作的時間久

21、一點(diǎn)；然而如果電容過小，高壓電平的連續(xù)時間過短，那么系統(tǒng)也不能正常復(fù)位，進(jìn)而無法穩(wěn)定工作，一般來說看，電容的大小控制在10UF至22UF，使用鋁電解電容就可以。在剛通電的時后，單片機(jī)復(fù)位電路里的電容并沒有通電，電容中的電阻值很小，在連通電源之后，5V電源經(jīng)過電阻，電容開始電解進(jìn)行充電，電容兩級的電壓由0V增大到4V之后，復(fù)位接口由之前的低壓電位轉(zhuǎn)化成為高壓電位，電路進(jìn)行復(fù)位；按下復(fù)位鍵面，電容兩級開始放電，電壓降至0V之后，重新開始復(fù)位工作。工作電路原理圖如下圖4-1。圖4-1 復(fù)位工作電路原理圖4.1.3 晶振工作電路晶振電路是單片機(jī)可以穩(wěn)定工作的基本保證，只要振蕩設(shè)備不工作，單片機(jī)就不能正

22、常運(yùn)轉(zhuǎn)。假如振蕩設(shè)備工作不穩(wěn)定，單片機(jī)在工作過程里就很容易形成時間上的問題，上述問題在通信里被放大：晶振電路停止工作，不再正常通訊。一個晶振和兩個工作電容結(jié)合組成了晶振工作電路，晶振和電容都不用區(qū)分正負(fù)極，兩個電容相互連接，其中一端口需要接地處理，如下圖4-2所示。圖4-2 晶振工作電路原理圖單片機(jī)里的晶振電路在通常條件下，都處于并聯(lián)穩(wěn)定狀態(tài)，這也能夠被稱之為諧振電容的組成形式。它的大小是按照晶振制造商供應(yīng)的電容種類來確定的，也就是說，晶振通過所提供的負(fù)載電容測出它的頻率，這樣能夠最大限度的確保頻率值的各種誤差。設(shè)備周期：通常是指在內(nèi)存里錄入一個字節(jié)的有效時間，由此來確定中央處理器的工作周期，

23、一般都是由十二個個時鐘周期構(gòu)成。同時一個時鐘周期等于1秒/晶振頻率，因此單片機(jī)的設(shè)備周期=12秒/晶振頻率，接下來再列舉幾個相關(guān)的工作周期。指示周期：輸出之后進(jìn)行下一指示所需要花費(fèi)的時間。時鐘周期：也即是節(jié)拍周期，是工作運(yùn)轉(zhuǎn)的最小單位?？偩€周期：訪問儲存設(shè)備或者I/O接口所需要花費(fèi)的時間。 因?yàn)槠胀ǖ奶幚砥鞯囊粋€設(shè)備周期是由十二個時鐘周期構(gòu)成。所以單片機(jī)通常都是用12M的振動，工作速率控制在1M。電容的選擇是一致的，也就是容量相差很小，如果相差過大，就會令諧振工作不穩(wěn)定，便會造成停振或者直接不起振。因此它發(fā)揮的是共同振動的效果，所以可以令它的脈沖保持穩(wěn)定和有效。4.2驅(qū)動顯示電路及報(bào)警電路本次

24、工作電路，筆者運(yùn)用的是LED數(shù)碼管顯示，一旦距離小于預(yù)先設(shè)好的距離值時，蜂鳴器就會發(fā)聲報(bào)警。4.2.1 LED數(shù)碼管顯示電路該電路的顯示模塊使用的是一個4位一體7段LED數(shù)碼管。它是一個共陰極的數(shù)碼管，該數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g與dp端都各自連接到一起，通過這樣來接收單片機(jī)的P1口所產(chǎn)生的顯示段碼。S1，S2，S3，S4四個引腳端是其位選端，作用是接收單片機(jī)的P2口所產(chǎn)生的位選碼。本電路使用的是動態(tài)掃描模式。這種模式是通過使用其連接電路，令數(shù)碼管相互連接在一起，同時每根數(shù)碼管的接口COM端都會受到I/O連線的作用。在CUP從數(shù)據(jù)傳輸端口傳輸數(shù)據(jù)代碼時，數(shù)碼管都可以收到相同的數(shù)據(jù)代碼，

25、但是決定哪個數(shù)碼管發(fā)光，則是依靠COM端。COM端和單片機(jī)的I/O接口連接，通過單片機(jī)輸出位選碼到I/O接口，來操控何時哪一位數(shù)碼管發(fā)光。在依次點(diǎn)亮數(shù)碼管的位掃描過程中，每位數(shù)碼管的發(fā)光時間都是極為短暫。但是因?yàn)槿说囊曈X暫留現(xiàn)象，人的眼睛顯示出的就是一組穩(wěn)定顯示的數(shù)碼。該方式的使得耗電少，減少電的消耗，在動態(tài)掃描的過程中，任意時候都只會有一個數(shù)碼管是處在工作狀態(tài)的。原理圖如圖4-3圖4-3 顯示電路4.2.2蜂鳴器工作電路蜂鳴器是一類應(yīng)用十分廣泛以及綜合構(gòu)成的數(shù)字設(shè)備，通過直流電源，在許多的電器設(shè)備中作為發(fā)聲裝置被運(yùn)用，蜂鳴器通常劃分為電壓力式以及電磁式。前者電壓力式的構(gòu)成部件主要有多諧振蕩設(shè)

26、備、阻抗匹配設(shè)備、電壓蜂鳴片包括設(shè)備外殼等。多諧振蕩設(shè)備主要是由晶體管以及合成工作電路組成，在連接電源之后，多諧振蕩設(shè)備開始工作，可以發(fā)射出1.52.5kHz左右的聲音數(shù)據(jù)信號，進(jìn)而阻抗匹配設(shè)備開始作用于電壓蜂鳴片產(chǎn)生聲音進(jìn)行報(bào)警。后者電磁式主要是由振蕩設(shè)備、電磁鐵、線圈以及設(shè)備外殼等構(gòu)成。在連通電源之后，振蕩設(shè)備發(fā)出的聲音數(shù)據(jù)信號通過工作線圈，令工作線圈形成一個點(diǎn)磁場，膜片由于受到工作線圈以及電磁鐵的作用效果，就可以規(guī)律性的開始振動發(fā)出聲音。在本次設(shè)計(jì)中，筆者選用了后者電磁式，當(dāng)檢測距離低于之前設(shè)置的距離大小的時候，蜂鳴設(shè)備就可以振動發(fā)聲開始報(bào)警。電磁式發(fā)聲原理是使用電流通過工作線圈，令工作

27、線圈形成了電磁場，進(jìn)而作用于振動膜開始振動發(fā)聲，因此必須有足夠大的電流，蜂鳴設(shè)備才可以正常工作，這里使用的是PNP型三極管9012來驅(qū)動蜂鳴器，單片機(jī)只需要輸出一個低電平就可以使三極管導(dǎo)通來驅(qū)動蜂鳴器。 圖4-4 蜂鳴器工作電路原理圖4.3 HC-RS04超聲波測距模塊超聲波進(jìn)行距離測量，是按照超聲脈沖發(fā)射往返的時間差來工作的，其系統(tǒng)框架流程圖如下圖4-5所示。定時器控制計(jì)算傳輸調(diào)制40k振蕩超聲波發(fā)射計(jì)時增益放大超聲波接收障礙物圖4-5 系統(tǒng)框架流程圖模塊的基本工作原理是：單片機(jī)發(fā)出40kHz的信號，這是數(shù)字信號，傳到發(fā)射探頭接受時，接受探頭發(fā)射超聲波，這是模擬信號。接受時，接受探頭收到超聲

28、波，這是依然是模擬信號。傳到接受模塊，經(jīng)過放大，整形，檢波等得到一個高電平，這時是數(shù)字信號。把這個信號傳給單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)作。4.4按鍵設(shè)置電路單片機(jī)鍵盤分為獨(dú)立鍵盤和矩陣式鍵盤：獨(dú)立鍵盤上每個I/O口只接一個按鍵，按鍵的另一端則接電源或接地，這種接法能夠使系統(tǒng)更加穩(wěn)定且程序簡單；矩陣式鍵盤相對來說接法程序就會比較復(fù)雜，不過矩陣式鍵盤占用的I/O少。在本次設(shè)計(jì)中我采用的是獨(dú)立式鍵盤接法。它主要是根據(jù)單片機(jī)I/O口讀取口的電平高低，以此來判斷是否有鍵按下。當(dāng)將常開按鍵的一端接地，另一端接一個I/O口，程序開始時將此I/O口置于高電平，平時沒有鍵按下的時候I/O口會保護(hù)高電平。而當(dāng)有鍵按下的時候，I/

29、O口會與地短路從而迫使I/O口變?yōu)榈碗娖健０存I釋放以后，單片機(jī)的內(nèi)部上拉電阻會使I/O口依然保持在高電平。此時只要通過對程序中此I/O口的電平狀態(tài)進(jìn)行查詢我們就能夠了解到是否存在按鍵動作了。用單片機(jī)對鍵盤進(jìn)行處理時會涉及到了一個關(guān)鍵過程，那便是鍵盤的去抖動。這里的抖動是機(jī)械的抖動，是鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)造成的電平不穩(wěn)定現(xiàn)象，這是正常的現(xiàn)象，在按鍵時是無法避免的。這種抖動一般10200毫秒之間，這短暫的抖動時間對于人來說是太快了，然后對于時鐘是微秒計(jì)算的單片機(jī)來說卻是慢長的過程。硬件去抖動是依靠部分電路對抖動部分進(jìn)行處理，而軟件去抖動并不是真正意義的去掉抖動，而是避開抖動的時間，等到鍵盤穩(wěn)定以后再去處理。所以我們選擇了軟件去抖動。硬件