基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、 PAGE38 / NUMPAGES43題 目 基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)任務(wù)書一、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)工作自 2016 年 1 月 10 日 起至 2016 年 6 月 15 日止三、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn): 理工學(xué)院 四、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的容要求： 基于單片機(jī)的超聲波脈沖測(cè)距原理，利用超聲波的反射測(cè)量距離設(shè)計(jì)一倒車防撞系統(tǒng)，在 整個(gè)倒車過(guò)程中自動(dòng)測(cè)量車尾到最近障礙物的距離，并用數(shù)字顯示出來(lái)，在倒車到極限距離時(shí)會(huì)發(fā)出急促的警告聲，提醒駕駛員注意剎車，如果和制動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)系在一起也可以形成自動(dòng)剎 車。（應(yīng)包括方案設(shè)計(jì)、比較與論證、分析

2、與計(jì)算、電路圖與相關(guān)設(shè)計(jì)文件以與心得體會(huì) 等）。 五、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)應(yīng)收集資料與參考文獻(xiàn)： 收集單片機(jī)編程、超聲波測(cè)距等方面的專業(yè)資料，閱讀和學(xué)習(xí)下列參考文獻(xiàn)： 1齊,杜群貴.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)M.電子工業(yè).2007 2胡瑞,周錫青.基于超聲波傳感器的測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.科技信息,2009 3于京.51系列單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案M.中國(guó)電力.2002. 4齊，杜群貴.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)M.電子工業(yè).2004 5占林,洪梅.超聲波測(cè)距系統(tǒng)誤差分析與修正J.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì) , HYPERLINK :/210.29.193.4/kns50/Navi/Bridge.aspx?DBCode

3、=cjfd&LinkType=IssueLink&Field=BaseID*year*issue&TableName=CJFDYEARINFO&Value=GWCL*2006*02&NaviLink=%e5%9b%bd%e5%a4%96%e7%94%b5%e5%ad%90%e6%b5%8b%e9%87%8f%e6%8a%80%e6%9c%af t _blank 20026宋明耀.提高超聲波測(cè)距精度的設(shè)計(jì)J.測(cè)試測(cè)量.2004 六、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的進(jìn)度安排： 1月10日3月20日：查閱資料，完成外文翻譯原文和開題報(bào)告。 3月21日4月20日：完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)并提交中期檢查報(bào)告。 4月21日5

4、月20日：完成整體設(shè)計(jì)并調(diào)試，準(zhǔn)備作品驗(yàn)收。 5月21日6月15日：撰寫、修改畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備并完成答辯。 指導(dǎo)教師簽名 系(教研室)主任簽名專業(yè)負(fù)責(zé)人簽名批準(zhǔn)日期基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)介紹了基于單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)，硬件部分以單片機(jī)STC89C52為主要控制模塊，以超聲波測(cè)距模塊HC-SR04為測(cè)距系統(tǒng)，用數(shù)碼管顯示出車尾與障礙物之間的距離，用鍵盤設(shè)置蜂鳴器報(bào)警的最小距離，當(dāng)超聲波測(cè)到的距離小于報(bào)警距離時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，并且使制動(dòng)系統(tǒng)停止工作，完成自動(dòng)剎車功能。軟件設(shè)計(jì)部分主要是利用C語(yǔ)言來(lái)編寫程序，將調(diào)試好的程序下載到單片機(jī)中，最終實(shí)現(xiàn)倒車防撞功能。測(cè)

5、量圍為2cm-500cm,完全滿足汽車倒車需求，最小報(bào)警距離可以在1cm-400cm之間任意設(shè)置。關(guān)鍵詞STC89C52單片機(jī) HC-SR04 超聲波測(cè)距模塊 LED顯示Design of Auto Reverse Collision Avoidance System Based on Single Chip MicrocomputerAbstract：This design is introduced theauto reverse collision avoidance system based on single chip microcomputer.Hardware part is S

6、TC89C52 microcontroller which as the main control module, ranging system forhc-sr04 ultrasonic ranging module, using digital tube display the distance between the vehicle tail and obstacles, the keyboard buzzer was used to alarm minimum distance. Buzzer alarming when the actual distance have been le

7、ss than the distance alarm, and make the braking system stop working, complete automatic braking function. The software part using C language to writethe program, the debugger will be downloaded to the microcontroller, and ultimately to achieve the reverse collision function. The measuring range is

8、2cm-500cm, fully satisfied the needs of the car reverse, the minimum alarm distance can be arbitrarily set between 1cm-400cm.keyword：STC89C52 microcontroller HC-SR04 ultrasonic ranging module LED display目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc10580 1 緒論 PAGEREF _Toc10580 1 HYPERLINK l _Toc6363 1.1 項(xiàng)目研究背景與意

9、義 PAGEREF _Toc6363 1 HYPERLINK l _Toc32753 1.2 超聲波原理 PAGEREF _Toc32753 1 HYPERLINK l _Toc27615 1.3 電機(jī)工作原理 PAGEREF _Toc27615 4 HYPERLINK l _Toc15862 2 方案論證 PAGEREF _Toc15862 5 HYPERLINK l _Toc22972 3 硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc22972 6 HYPERLINK l _Toc5431 3.1 主控制模塊 PAGEREF _Toc5431 6 HYPERLINK l _Toc10134 3.

10、2 顯示電路 PAGEREF _Toc10134 6 HYPERLINK l _Toc3702 3.3 鍵盤電路 PAGEREF _Toc3702 7 HYPERLINK l _Toc31370 3.4 報(bào)警電路 PAGEREF _Toc31370 7 HYPERLINK l _Toc9252 3.5 超聲波測(cè)距電路 PAGEREF _Toc9252 8 HYPERLINK l _Toc11779 3.6 電源電路 PAGEREF _Toc11779 9 HYPERLINK l _Toc19408 3.7 制動(dòng)電路 PAGEREF _Toc19408 10 HYPERLINK l _Toc45

11、75 4 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc4575 12 HYPERLINK l _Toc11328 4.1 主程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc11328 12 HYPERLINK l _Toc30369 4.2 超聲波測(cè)距子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc30369 13 HYPERLINK l _Toc27996 4.3 數(shù)碼管顯示子程序 PAGEREF _Toc27996 14 HYPERLINK l _Toc24640 4.4 鍵盤子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc24640 14 HYPERLINK l _Toc14406 4.5 定時(shí)器子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc1

12、4406 15 HYPERLINK l _Toc15440 4.6 EEPROM子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc15440 16 HYPERLINK l _Toc29011 5 硬件調(diào)試與分析 PAGEREF _Toc29011 18 HYPERLINK l _Toc7832 5.1 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc7832 18 HYPERLINK l _Toc17098 5.2 結(jié)果分析 PAGEREF _Toc17098 18 HYPERLINK l _Toc24415 致 PAGEREF _Toc24415 20 HYPERLINK l _Toc1679 參考文獻(xiàn) PAGEREF

13、 _Toc1679 21 HYPERLINK l _Toc4325 附錄A：外文翻譯 PAGEREF _Toc4325 22 HYPERLINK l _Toc19999 附錄B:整體電路源程序 PAGEREF _Toc19999 29 HYPERLINK l _Toc11754 附錄C：元器件清單 PAGEREF _Toc11754 35 HYPERLINK l _Toc914 附錄D：整體電路設(shè)計(jì)原理圖 PAGEREF _Toc914 36 HYPERLINK l _Toc12594 附錄E：實(shí)物展示圖 PAGEREF _Toc12594 371 緒論1.1 項(xiàng)目研究背景與意義隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)

14、濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活水平越來(lái)越好，交通運(yùn)輸業(yè)日益興旺，汽車成為現(xiàn)代人類生活出行的必要產(chǎn)品。隨著汽車數(shù)量大幅度攀升，交通擁擠狀況越來(lái)越嚴(yán)重，撞車事件有贈(zèng)無(wú)減，造成不計(jì)其數(shù)的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)上面介紹的這種情況，設(shè)計(jì)一種可以有效減少汽車事故的汽車防撞系統(tǒng)已經(jīng)在所難免。在常見的汽車倒車裝置上采用基于單片機(jī)的測(cè)距，將軟、硬件相結(jié)合，通過(guò)數(shù)字顯示電路顯示障礙物與車輛保險(xiǎn)杠之間的間距，當(dāng)?shù)管囆∮谧钚【嚯x時(shí)，發(fā)出急促的警報(bào)聲，提醒駕駛員剎車，減少了駕駛員在駕車過(guò)程中的事故發(fā)生率，并且?guī)椭鷾p少汽車行駛在過(guò)程中視覺死角和光線模糊等不利條件，大大提高了行車過(guò)程中的安全性。將此系統(tǒng)利用到社會(huì)交通運(yùn)輸業(yè)中一定

15、會(huì)減少事故的發(fā)生，為人類安全事業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。由于超聲波的波速比較小，其傳播時(shí)間也就比較長(zhǎng)。當(dāng)它較長(zhǎng)時(shí)，就更加容易產(chǎn)生區(qū)別，這樣的測(cè)量能增加準(zhǔn)確性，其方向性也比較好、強(qiáng)度容易控制，因而可以利用超聲波對(duì)距離進(jìn)行檢測(cè)。超聲波測(cè)距是一種利用聲波反射、折射特性與電子計(jì)數(shù)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式距離測(cè)量方法。超聲波測(cè)距在很多地方有特別顯著地優(yōu)勢(shì)，因此像超聲波測(cè)距這種非接觸式的快速測(cè)量方法能夠在更多場(chǎng)合和多種環(huán)境比較惡劣的情況下使用。通常所設(shè)計(jì)的關(guān)于汽車防撞系統(tǒng)主要由核心的控制器、顯示器、超聲波發(fā)射接收模塊、報(bào)警器設(shè)備等四個(gè)部分組成。傳感器發(fā)送和接受超聲波方波信號(hào)，并將接收到的信號(hào)接收回來(lái)，當(dāng)經(jīng)過(guò)處理之后再次

16、表示出來(lái)。超聲波傳感器裝在汽車的后保險(xiǎn)杠上，不停的發(fā)出超聲波檢查障礙物，能探索到很多物體，如馬路邊沿，花壇，蹲在車后小孩等：顯示設(shè)備裝在駕駛員座位的儀表盤上，顯示出汽車車尾距離后面障礙物還有多少米，一旦小于設(shè)定的最小距離時(shí)，蜂鳴器就開始發(fā)出報(bào)警聲音，提醒司機(jī)停車1。1.2 超聲波原理聲音是與人類的生活密切相關(guān)的一種自然現(xiàn)象。人類的聽覺是有一定圍的，當(dāng)聲音頻率變大時(shí)(根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，取整數(shù)為20000赫茲)，人類的聽覺就會(huì)分辨不到周圍聲音的存在，這就是人們通常所說(shuō)的“超聲波”。通過(guò)超聲波發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波信號(hào)，根據(jù)接收傳感器器接到超聲波時(shí)與超聲波發(fā)射傳感器發(fā)出超聲波信號(hào)的時(shí)間之差就可以計(jì)

17、算出兩物體之間的距離了。這與雷達(dá)測(cè)距的原理很相似。(s=340t/2，是計(jì)算出超聲波發(fā)射的點(diǎn)與障礙物之間距離(s)的公式，超聲波的波速與聲音速度相似，所以系數(shù)為340，而二分之一倍則是因?yàn)槌暡òl(fā)生了反射，而t則是單片機(jī)部的定時(shí)器自己記錄的時(shí)間)。超聲波是一種通過(guò)壓電效應(yīng)或磁致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生的、頻率在20000HZ以上的聲波：它的能量集中性較好、同時(shí)又具有光的一系列特征，比如常見的直線傳播、反射折射等2。這樣使得超聲波測(cè)距傳感器因其良好的性能、便宜的價(jià)格、簡(jiǎn)單的計(jì)算公式，在移動(dòng)機(jī)器人定位系統(tǒng)、車輛雷達(dá)、車輛安全，以與油井、倉(cāng)庫(kù)的探測(cè)中等地方有大量應(yīng)用3。超聲波的特性有：（1）吸收特性超聲波在各種

18、物質(zhì)中傳播時(shí)，當(dāng)距離超過(guò)超聲波所能有效傳播的圍時(shí)，超聲波的能量就會(huì)被削弱，這是因?yàn)榻橘|(zhì)可以吸收掉超聲波的一部分能量，使得超聲波的應(yīng)用受到了極大的限制。當(dāng)作用于同一種材料的物質(zhì)時(shí)，如果作用在物體本身的聲波頻率很高，那么它對(duì)超聲波的吸收能力就越強(qiáng)。如果一個(gè)聲波的頻率是固定的，那么在不同的物質(zhì)中其吸收能力不同，例如：在空氣中傳播時(shí)它的吸收能力非常強(qiáng)，在水中傳播時(shí)吸收能力相對(duì)減弱，在固體中傳播時(shí)吸收是非常小的4。（2）超聲波的聲壓特性當(dāng)聲波進(jìn)入某物體時(shí),由于超聲波的份子共振，使物質(zhì)分子之間產(chǎn)生相互吸合或相互分離的自然作用，使物質(zhì)各個(gè)份子之間所受的壓力發(fā)生變化。既可以完成發(fā)射超聲波，又可以接收超聲波的集

19、成器件就是超聲波傳感器。超聲波探頭主要由數(shù)個(gè)壓電晶片構(gòu)成，既可以發(fā)射信號(hào)，也可以接收信號(hào)。小功率的超聲波探頭多用作探測(cè)距離、物體等方面。超聲波探頭的核心器件是就是所謂的壓電晶片，如上段中提到的作用，有很多種材料都可以構(gòu)成晶片。由于晶片的直徑寬度和厚度大小是不一樣的，因此每個(gè)探頭的性能都是不一樣的，在利用超聲波時(shí)，應(yīng)該注意了解清楚它的功能。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括： （1）靈敏度。主要是由晶片本身的材料性能決定的。（2）工作頻率。超聲波傳感器的頻率與其晶片的共振頻率相等。也就是當(dāng)加到它兩個(gè)端口的交流電壓和各個(gè)晶片的共振頻率一樣達(dá)到其共振頻率時(shí)，此時(shí)也是超聲波傳感器輸出信號(hào)各種特性最好的時(shí)候

20、。（3）工作溫度。由于壓電材料的制作物比較特殊，不但工作溫度非常低，而且其居里點(diǎn)比一般物質(zhì)高。可以保持長(zhǎng)時(shí)間的有效工作，并且其超聲波探頭使用功率比較小。醫(yī)療用的超聲波探頭溫度比一般的超聲波探頭高，那么其正常工作就需要其他設(shè)備來(lái)維持。為了充分的將超聲波利用到人類社會(huì)的發(fā)展中，大量的超聲波發(fā)生器被開發(fā)出來(lái)。從產(chǎn)生方式上來(lái)講，超聲波發(fā)生器可以分為兩種類型：即電氣型和機(jī)械型，這為今后開發(fā)超聲波的價(jià)值提供了基礎(chǔ)。他們的工作方式不同，不同的產(chǎn)生超聲波的輸送頻率、工作功率和聲波衰減等特性是各不一樣的。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。超聲波是一種在介質(zhì)中的機(jī)械振蕩波，超聲波頻率超過(guò)20KHz?？傮w上，可以

21、分為橫向振蕩和縱向振蕩兩種振蕩方式，在不同的介質(zhì)中振蕩方式是不同的。而且超聲波可以在固體、液體與氣體中傳播，其傳播速度在三中物質(zhì)中也是大不一樣的。它具有折射和反射等物理現(xiàn)象，且在傳播過(guò)程中有較強(qiáng)的衰減。超聲波的基本特性如下所述：波長(zhǎng)波的傳播速度計(jì)算方法為頻率乘以波長(zhǎng)。波長(zhǎng)與其頻率具有很大的關(guān)聯(lián)，在常溫狀態(tài)下，超聲波的波速相當(dāng)于聲音的傳播速度，這樣大大減少了超聲波測(cè)距在后期計(jì)算處理方面的復(fù)雜性，使得超聲波廣泛的應(yīng)用于人類社會(huì)生活的方方面面。反射要探測(cè)到障礙物，就需要障礙物將接收到超聲波反射回來(lái)。一些物質(zhì)比如墻壁、金屬，在有效的距離可以將超聲波完全反射回來(lái)，這種物體可以很容易通過(guò)超聲波來(lái)測(cè)量；還有

22、一些物質(zhì)不能反射超聲波，而是吸收了大量的超聲波，這種物質(zhì)不能利用超聲波進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)，由于某些特殊物質(zhì)存在大量的不規(guī)則反射、折射，這些物質(zhì)的測(cè)量也很難利用超聲波來(lái)進(jìn)行，這些條件使得超聲波的測(cè)量有了較高的要求。利用超聲波的反射特性，使得超聲波可以應(yīng)用在很多情況下，大大增加了超聲波對(duì)于人類社會(huì)生活水平的提高。3. 衰減傳播到空氣中的超聲波能量隨著距離的增加而成比例地減弱，這是因?yàn)槟承┤菀孜粘暡芰康慕橘|(zhì)吸收了超聲波能量而使得超聲波能量減弱，這就是上文所講的吸收特性，也是由于衍射現(xiàn)象而導(dǎo)致的在地球表面上的擴(kuò)散性削弱。當(dāng)超聲波的頻率較高時(shí)，衰減率就越來(lái)越高，超聲波的傳播距離也會(huì)隨之變短，由此可見超

23、聲波的衰減特性直接影響了超聲波傳感器可以檢測(cè)的有效距離。超聲波在不同的溫度下、距離下、檢測(cè)不同的物質(zhì)時(shí)，超聲波的衰減特性不同，如下1.1圖所示，列出了不同頻率的超聲波在不同距離下的衰減特性。 圖1.1 聲壓在不同距離下的衰減特性4靈敏度特性靈敏度是表示聲音接收級(jí)的單位，下文論述了靈敏度計(jì)算的公式，并且講述了靈敏度的標(biāo)準(zhǔn)和性能。 靈敏度= 20log E/P (dB)式中,“E”為所產(chǎn)生的電壓 (Vrms)，“P”為輸入聲壓(bar)。超聲波測(cè)距的準(zhǔn)確性直接由超聲波傳感器的靈敏度影響，如圖1.2所示為幾種中常見超聲波傳感器的靈敏度特性表示，從圖中可以發(fā)現(xiàn)傳感器的聲壓級(jí)最高是頻率在40KHz時(shí)，這

24、提示我們應(yīng)該充分利用40KHz時(shí)所對(duì)應(yīng)的測(cè)距數(shù)據(jù)，使其應(yīng)用在焦慮最高處，所以本設(shè)計(jì)采用超聲波測(cè)距模塊發(fā)射了40KHZ的方波。圖1.2 超聲波傳感器靈敏度示意圖5輻射特性把超聲波傳感器安裝在臺(tái)面上。然后，測(cè)量角度與聲壓 (靈敏度) 之間的關(guān)系。為了準(zhǔn)確地表達(dá)輻射，與前部相對(duì)比，聲壓 (靈敏度) 級(jí)衰減6dB的角度被稱為半衰減角度，用二分之一表示。超聲波設(shè)備的外表面尺寸較小容易獲得較準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。分析以上研究結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)超聲波傳感器在40KHz圍工作時(shí)能夠產(chǎn)生最高的聲壓級(jí)以與最高的靈敏度。其輻射特性如圖1.3所示。 圖1.3 超聲波傳感器輻射特性示意圖1.3 電機(jī)工作原理 電機(jī)又稱電動(dòng)機(jī)，直流電

25、機(jī)的作用是將直流電變?yōu)闄C(jī)械能。直流電機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛的應(yīng)用于機(jī)械能驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)合。由于電機(jī)中的磁場(chǎng)方向和導(dǎo)線中電流方向不一致，線圈受到電磁力的作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是電動(dòng)機(jī)的工作原理。下圖1.4所示為常用電機(jī)。圖1.4電機(jī)實(shí)物圖2 方案論證方案一：方案一以STC89C52單片機(jī)為主要控制芯片，報(bào)警電路采用常用的蜂鳴器，顯示電路采用LCD1602液晶顯示器，制動(dòng)系統(tǒng)采用直流電機(jī)與其驅(qū)動(dòng)電路，超聲波發(fā)射電路采用由555芯片構(gòu)成的硬件電路,超聲波接收電路由與非門構(gòu)成的硬件電路。發(fā)射電路的主要電路為震蕩電路、調(diào)制電路、激勵(lì)電路，在選用555芯片時(shí)，選取了負(fù)載能力較大的雙極性555，

26、這種芯片部電路由普通NPN 構(gòu)成，相比于部電路由CMOS構(gòu)成的7555，它的帶載能力更強(qiáng)。超聲波接收電路由非門構(gòu)成的一個(gè)簡(jiǎn)單的振蕩器發(fā)送電路，可由軟件較容易的控制。軟件部分采用C語(yǔ)言來(lái)編寫程序，將各個(gè)模塊有效的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)最終硬件功能。方案二：采用STC89C52單片機(jī)為主要控制芯片，加上單片機(jī)運(yùn)行必須的復(fù)位電路和時(shí)鐘電路，以與實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示所需要的數(shù)碼管與數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)置報(bào)警距離的鍵盤控制電路，報(bào)警電路，還有最重要的超聲波測(cè)距電路和控制制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)剎車的直流電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距電路采用了已經(jīng)制作好的HC-SR04模塊，鍵盤電路模塊利用獨(dú)立鍵盤設(shè)計(jì)，用來(lái)設(shè)置需要報(bào)警的最

27、小距離，報(bào)警電路用來(lái)發(fā)出報(bào)警，單片機(jī)的I/O口發(fā)出高電平用來(lái)控制超聲波模塊工作。軟件部分仍然應(yīng)用C語(yǔ)言，采用軟硬件結(jié)合的方式，使各個(gè)模塊高效的實(shí)現(xiàn)功能，其系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)如圖2.1所示。制動(dòng)系統(tǒng)報(bào)警電路顯示電路鍵盤電路單片機(jī)超聲波發(fā)射超聲波接收障礙物圖2.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖方案比較：兩種方案的基本設(shè)計(jì)思路是一致的，都是以單片機(jī)為核心控制元件。方案一采用了較為傳統(tǒng)的分立元件，而方案二則采用了HC-SR04超聲波測(cè)距模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。由于采用HC-SR04模塊可以減少在設(shè)計(jì)實(shí)物制作方面很多不必要的麻煩，所以方案二更簡(jiǎn)潔，方便，體現(xiàn)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)的快捷，更加節(jié)約時(shí)間。方案一的顯示部分采用LCD1602，而方

28、案二的顯示部分采用了四位LED共陽(yáng)數(shù)碼管。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的顯示部分并不需要顯示大量數(shù)據(jù)，所以從節(jié)約環(huán)保方面來(lái)考慮，利用數(shù)碼管更合適。綜上所述，方案二更合適，所以選取方案二作為最終設(shè)計(jì)方案。3 硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要介紹了基于STC89C52單片機(jī)的汽車倒車防撞系統(tǒng)，此次設(shè)計(jì)以單片機(jī)為基礎(chǔ)，以超聲波測(cè)距模塊HC-SR04為重要模塊，加上單片機(jī)最小系統(tǒng)所必須的復(fù)位、時(shí)鐘電路，實(shí)現(xiàn)了可以實(shí)時(shí)顯示汽車車尾到障礙物之間距離的數(shù)碼管顯示電路?？梢匀我庠O(shè)置報(bào)警距離的鍵盤電路，當(dāng)實(shí)際距離小于最小報(bào)警距離時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能的蜂鳴器并且使電機(jī)自動(dòng)停止工作，從而實(shí)現(xiàn)了汽車在倒車過(guò)程中的自動(dòng)剎車功能。硬件設(shè)計(jì)主要利用仿

29、真軟件proteus和畫圖軟件Altium Designer，將各個(gè)模塊和各個(gè)元器件用Altium Designer連接在一起，用proteus設(shè)計(jì)了本設(shè)計(jì)的顯示部分。3.1 主控制模塊本模塊主要以單片機(jī)的最小系統(tǒng)模塊為核心，主要包括一個(gè)單片機(jī)以與單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。復(fù)位電路與單片機(jī)的復(fù)位引腳（9腳）相連，當(dāng)?shù)?引腳接收到連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)，單片機(jī)完成初始化操作，復(fù)位后單片機(jī)部的程序計(jì)數(shù)器PC=0000H,即復(fù)位后單片機(jī)將從頭開始執(zhí)行指令。時(shí)鐘電路采用了單片機(jī)的片時(shí)鐘振蕩方式，TXAL1和TXAL2為兩個(gè)外接時(shí)鐘引腳，這兩個(gè)引腳外接石英晶振和震蕩電容，在本設(shè)計(jì)中電容選取22p

30、F，石英晶振選取為12MHZ，時(shí)鐘電路為系統(tǒng)工作提供了最基本的保障。最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖3.1所示。 圖3.1 主模塊設(shè)計(jì)框圖由于本設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，對(duì)于單片機(jī)的要求不高，在設(shè)計(jì)時(shí)選取了物美價(jià)廉的STC89C52單片機(jī)。這種單片機(jī)是基于單片機(jī)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)常用的類型，而且是低功耗、高性能的CMOS材料8位單片機(jī)，具有8K Bytes Flash 片程序存儲(chǔ)器，256 byte的RAM，32個(gè)I/O口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套等功能，可以完全滿足本設(shè)計(jì)的硬件要求8。本設(shè)計(jì)的主模塊采用了常用的單片機(jī)最小系統(tǒng)，即能使單片機(jī)工作的基本電路。3.2 顯示電路本模塊采用四位共陽(yáng)數(shù)碼管，當(dāng)數(shù)碼管多位一體時(shí)，它們部

31、的公共端是相互獨(dú)立的，而負(fù)責(zé)顯示什么數(shù)字的段選位是連接在一起的，獨(dú)立的公共端控制數(shù)碼管多位中的哪一位亮，而連接在一起的段選位可以控制亮什么數(shù)字。將單片機(jī)的P1口通過(guò)保護(hù)電阻與數(shù)碼管的段選位直接相連，將單片機(jī)的P34,P35,P36,P37分別與數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路相連。數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路是由電阻和三極管組成的，其工作原理如下：當(dāng)單片機(jī)部有低電平觸發(fā)三極管PNP基極時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣就提供了可以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的電壓，否則電壓過(guò)小無(wú)法驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管位選位。分別選通數(shù)碼管的四位選位后，就可以動(dòng)態(tài)的控制四個(gè)數(shù)碼管的亮滅，使得選用不同的位選時(shí)，顯示不同的數(shù)字。共陽(yáng)數(shù)碼管部8個(gè)發(fā)光二極管的所有陽(yáng)極端是全部連接在一起的，電

32、路在連接時(shí)，公共端應(yīng)該接高電平，因此要使發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，需要給另一端口送低電平9。數(shù)碼管部的發(fā)光二極管需要3mA-20mA的直流電流，否則過(guò)大會(huì)燒壞發(fā)光二極管，過(guò)小會(huì)使發(fā)光二極管不能工作，所以在P1口加上了1K的上拉電阻，為數(shù)碼管的正常工作提供合適的電流。顯示電路的設(shè)計(jì)如圖3.2所示，圖中標(biāo)號(hào)一樣的端口互相連接。圖3.2 顯示模塊框圖3.3 鍵盤電路因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)使用的鍵盤數(shù)目較少，采用三個(gè)獨(dú)立鍵盤既方便又節(jié)約，還可以減少軟件程序編寫時(shí)的復(fù)雜性，所以本模塊由單片機(jī)的P20,P21,P22三個(gè)I/O口分別與三個(gè)獨(dú)立鍵盤連接實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)采用的鍵盤為彈性小按鍵，當(dāng)彈性小按鍵被按下時(shí)單片機(jī)I/O口接地，

33、松開后表示電路斷開。單片機(jī)控制鍵盤工作的原理如下：三個(gè)獨(dú)立鍵盤其中一端是接地的，另外一端接單片機(jī)的I/O口。由于單片機(jī)正常工作后，所有的I/O口都被賦予高電平，所以鍵盤的另外一端是接地的。當(dāng)鍵盤被按下時(shí)，單片機(jī)的I/O口會(huì)變?yōu)榈碗娖剑@種情況下則被認(rèn)為鍵盤被按下。其模塊框圖如圖3.3所示。 圖3.3 鍵盤模塊框圖3.4 報(bào)警電路本模塊用一個(gè)電阻，一個(gè)三極管和一個(gè)蜂鳴器構(gòu)成，與單片機(jī)的P23口相連。當(dāng)單片機(jī)的P23口產(chǎn)生低電平時(shí)，其對(duì)應(yīng)端口的三極管導(dǎo)通，然后三極管集電極產(chǎn)生可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的電壓，蜂鳴器只要達(dá)到3V左右的電壓就可以被驅(qū)動(dòng)，蜂鳴器報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用的三極管是PNP三極管，而不是常用的N

34、PN三極管，因?yàn)閱纹瑱C(jī)在上電時(shí)所有的I/O口都被置為高電平，這樣使得NPN三極管的基極被高電平驅(qū)動(dòng)，當(dāng)三極管工作后，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。即使用軟件程序?qū)纹瑱C(jī)I/O口置低，蜂鳴器在單片機(jī)上電的一瞬間也會(huì)報(bào)警發(fā)出聲音，所以為了防止蜂鳴器沒有規(guī)律的報(bào)警，最終采用PNP型三極管和一個(gè)10K的電阻作為蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路。電阻的作用是當(dāng)I/O口輸出低電平時(shí)，在三級(jí)管的基極產(chǎn)生一個(gè)可以使三極管導(dǎo)通的電壓。其報(bào)警電路的設(shè)計(jì)圖如圖3.4所示。圖3.4 報(bào)警電路模塊3.5 超聲波測(cè)距電路超聲波測(cè)距電路采用現(xiàn)成的HC-SR04超聲波模塊，該模塊可提供 2-500cm 的非接觸式測(cè)量距離功能，測(cè)距的精度可達(dá)高到 3cm

35、9。模塊主要包括一個(gè)STC11系列單片機(jī)，MAX232和TL074芯片，超聲波發(fā)射傳感器、接收傳感器與超聲波發(fā)射、接收控制電路。本設(shè)計(jì)采用超聲波的反射原理進(jìn)行測(cè)距檢測(cè)，測(cè)距時(shí)，應(yīng)將超聲波探頭正對(duì)被側(cè)物體，這樣可以使得測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。超聲波測(cè)距的實(shí)物圖如圖3.5所示。 圖3.5超聲波測(cè)距實(shí)物圖超聲波測(cè)距模塊實(shí)物的四個(gè)引腳連接方式如下：其中VCC 引腳供5V 電源，GND 引腳為地線，TRIG口供觸發(fā)信號(hào)輸入，ECHO口用來(lái)接收高電平信號(hào)。超聲波探測(cè)模塊HC-SR04在本設(shè)計(jì)中的使用方法如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)的I/O口P32口與模塊的Trig口相連，單片機(jī)向模塊的Trig口發(fā)送至少10us的高電平，單片機(jī)定時(shí)

36、器在高電平開始時(shí)開始計(jì)數(shù)；HC-SR04模塊自動(dòng)發(fā)送若干個(gè)模塊晶振產(chǎn)生的方波，然后超聲波接收傳感器自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；當(dāng)檢測(cè)到信號(hào)返回時(shí)，定時(shí)器停止計(jì)數(shù)，I/O口向ECHO輸出高電平持續(xù)的時(shí)間（通過(guò)定時(shí)器計(jì)時(shí)得出的時(shí)間）就是超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間。測(cè)試距離=（高電平時(shí)間*340）/ 2，單位為m10。超聲波測(cè)距模塊由單片機(jī)STC11為主控芯片，還有MAX232和TL074，還有超聲波發(fā)射傳感器和接收傳感器，主控制芯片接入4MHZ晶振，用來(lái)產(chǎn)生40KHZ的方波，經(jīng)過(guò)MAX232轉(zhuǎn)化電平后，由超聲波發(fā)射傳感器發(fā)出。當(dāng)方波信號(hào)遇到障礙物反射回來(lái)后，由超聲波接收傳感器接收，經(jīng)過(guò)放大后再次返回到主

37、芯片，這就完成了超聲波模塊的工作流程。 超聲波測(cè)距原理圖如圖3.6所示。圖3.6超聲波測(cè)距原理圖3.6 電源電路本設(shè)計(jì)除電機(jī)外的所有元器件均采用5V直流電壓源供電，所以直接采用220V-5V變壓器進(jìn)行供電（就是通常的手機(jī)充電器頭），用數(shù)據(jù)線直接接入電路板的DC電源插口。DC電源插口有三個(gè)引腳，其中兩個(gè)引腳接地，另外一個(gè)接電源。在本設(shè)計(jì)中，電源電路中還包含有自鎖開關(guān)和電源接通的指示燈，用數(shù)據(jù)線接通變壓器和DC電源插口后，按下自鎖開關(guān)，電源指示燈亮，整個(gè)電路開始工作。電源電路如圖3.7所示。電機(jī)的電源采用了12V電壓源供電，12V電壓源由變壓器，整流橋，7012組成，經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波這幾個(gè)過(guò)程

38、后，輸出了穩(wěn)定的12V直流電壓，為系統(tǒng)工作提供了基本保障。12V電壓源的電路原理圖設(shè)計(jì)如圖3.8所示。 圖3.7 電源電路圖3.812V電源電路3.7 制動(dòng)電路本設(shè)計(jì)的制動(dòng)電路采用了L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和兩個(gè)直流電機(jī)來(lái)完成，兩個(gè)直流電機(jī)分別控制兩個(gè)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)在正常情況下運(yùn)行時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路正常運(yùn)行，當(dāng)超聲波測(cè)距測(cè)到的距離小于設(shè)置距離時(shí)，單片機(jī)發(fā)送指令使電機(jī)停止運(yùn)行。這樣就達(dá)到了自動(dòng)剎車的功能。制動(dòng)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)圖如圖3.9所示。圖3.9 制動(dòng)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 直流電機(jī)的速度是用脈沖寬度調(diào)制來(lái)解決的，它是按規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的的調(diào)節(jié)方法，我們?cè)谙到y(tǒng)中一般采用矩形波

39、脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，當(dāng)需要調(diào)節(jié)變化速度時(shí)，只需要調(diào)節(jié)其波形的占空比就行了。占空比是指高電平持續(xù)時(shí)間在一整個(gè)周期的百分比。當(dāng)占空比越大，速度越快，如果全部為高電平，則占空比最大，此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度最快。由于本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)并不是電機(jī)的速度控制，而且52系列的單片機(jī)并沒有自帶的脈沖寬度調(diào)制控制器，所以本設(shè)計(jì)的占空比采用軟件延時(shí)，當(dāng)高電平延時(shí)時(shí)間到時(shí)，將I/O口電平置反，然后再軟件延時(shí)，時(shí)間到后將I/O繼續(xù)置反，如此反復(fù)就設(shè)定了恒定的速度。L298是一種常見的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，本設(shè)計(jì)采用L298驅(qū)動(dòng)了兩個(gè)直流電機(jī)，通過(guò)單片機(jī)的I/O口輸出電平的不同，可以控制電機(jī)進(jìn)行不同的工作方式，例如：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎停、停止。

40、利用這些優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)不同時(shí)刻電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的工作方式。表3.1為單片機(jī)I/O不同輸出狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)工作方式。表3.1 L298工作原理圖ENIN1IN2轉(zhuǎn)動(dòng)方式0*停止110正轉(zhuǎn)101反轉(zhuǎn)111剎停100停止4 軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)利用keil軟件，采用C語(yǔ)言編寫。與同樣具有單片機(jī)編寫能力的匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言在編寫程序時(shí)，更加簡(jiǎn)單、容易理解而且移植性特別強(qiáng)，可以靈活運(yùn)用，使得本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)可以直接利用現(xiàn)有的模塊程序。4.1 主程序設(shè)計(jì)結(jié)束是否再次檢測(cè)距離顯示在數(shù)碼管上發(fā)出報(bào)警，制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)剎車判斷超聲波測(cè)到的距離是否小于報(bào)警距離將報(bào)警距離寫入EEPROM中采用系統(tǒng)設(shè)置的報(bào)警距離判斷是否

41、有鍵按下，需要設(shè)置距離定時(shí)器初始化，賦初值開始NYYNYN圖4.1 主程序設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)主要是利用52單片機(jī)eeprom的存儲(chǔ)功能，系統(tǒng)初始化后，將預(yù)先設(shè)置好的最小報(bào)警距離參數(shù)存進(jìn)eeprom中，再利用超聲波測(cè)距模塊發(fā)送超聲波，計(jì)算出最終的距離，并且與預(yù)先設(shè)置好的最小報(bào)警距離作比較。如果小于報(bào)警距離，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，并且同時(shí)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送剎停信號(hào)，產(chǎn)生自動(dòng)剎車；如果距離合適就顯示在數(shù)碼管上，如此反復(fù)。主程序設(shè)計(jì)框圖如上圖4.1所示。4.2 超聲波測(cè)距子程序設(shè)計(jì)結(jié)束超聲波接收端接收超聲波判斷定時(shí)器計(jì)數(shù)是否大于40000定時(shí)器發(fā)送超聲波，并且開始計(jì)數(shù)ECHO是否為低電平定時(shí)器初始化

42、，賦初值開始YNYN 圖4.2 超聲波測(cè)距子程序框圖單片機(jī)向超聲波測(cè)距模塊的ECHO口發(fā)送最少10us的高電平，觸發(fā)超聲波測(cè)距模塊開始工作，發(fā)射端發(fā)射若干個(gè)40KHZ的方波，并且同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)接收端接收到數(shù)據(jù)時(shí)，關(guān)閉定時(shí)器，定時(shí)器計(jì)算出從超聲波信號(hào)被發(fā)送出去到信號(hào)被接收到整個(gè)過(guò)程所需的時(shí)間，根據(jù)這個(gè)時(shí)間可以計(jì)算出車尾到障礙物的具體距離。當(dāng)超聲波從發(fā)射到接收所花的時(shí)間超過(guò)300ms時(shí)，可以判定超聲波測(cè)距失效，結(jié)果錯(cuò)誤。其子程序設(shè)計(jì)框圖如圖上4.2所示。4.3 數(shù)碼管顯示子程序本設(shè)計(jì)采用四位共陽(yáng)極數(shù)碼管進(jìn)行距離顯示，數(shù)碼管的段選位分別與單片機(jī)的P1口相連。由于數(shù)碼管為共陽(yáng)顯示，需要顯示的數(shù)碼管

43、段選位應(yīng)該為低電平，根據(jù)數(shù)碼管顯示數(shù)字時(shí)的段選位可以編碼出P1口的高低電平數(shù)據(jù)。當(dāng)共陽(yáng)數(shù)碼管顯示數(shù)字時(shí)，其0,1,2,3,4,5,6,7,8,9，a,b,c,d,e,f所對(duì)應(yīng)的編碼數(shù)應(yīng)該為0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8, ox80,0 x98,0 x88,0 xc3, 0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e。其相應(yīng)的四位位選位也應(yīng)該用低電平觸發(fā)數(shù)碼管閃亮，哪一位位選信號(hào)為零，就選通哪一位數(shù)碼管。本設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式，輪流向各位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示送出段選碼和控制哪一位亮的位選碼，利用發(fā)光二極管的余輝和人眼的視覺暫留作用，

44、使人感覺好像四位數(shù)碼管在同時(shí)顯示，而實(shí)際上四位數(shù)碼管是一位一位輪流顯示的，只是輪流的速度相當(dāng)快，人眼無(wú)法分辨出來(lái)。 數(shù)碼管實(shí)際程序框圖如圖4.3所示。 圖4.3 數(shù)碼管顯示子程序框圖4.4 鍵盤子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立鍵盤，三個(gè)鍵盤裝在P2口，單片機(jī)不斷的檢測(cè)P2口并將P2口與0 x07相與，若最終所得的值不等于0 x07，則有鍵被按下。最終值為0 x03，表示K1鍵被按下；最終值為0 x05，表示K2鍵被按下；最終值為0 x06，表示K3鍵被按下。判斷出被按下的鍵，不同的鍵執(zhí)行不同的功能，K1按下時(shí)整個(gè)模塊停止工作，這時(shí)按下K2或K3可以分別加減最小的報(bào)警距離，提醒汽車駕駛員停止倒車，當(dāng)設(shè)置

45、完成后，再次按下K1鍵模塊重新開始工作。由于本設(shè)計(jì)的鍵盤采用的是彈性小按鍵，在按鍵時(shí)會(huì)產(chǎn)生按下抖動(dòng)和釋放抖動(dòng)，會(huì)對(duì)單片機(jī)的檢測(cè)產(chǎn)生影響，所以當(dāng)單片機(jī)I/O口第一次檢測(cè)到低電平時(shí)，應(yīng)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行5ms的延時(shí)，若單片機(jī)延時(shí)后仍然還是低電平，則認(rèn)為鍵盤被按下，這時(shí)執(zhí)行其所要進(jìn)行的工作，應(yīng)該等待按鍵被釋放后，其按鍵工作才能算真正完成。相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)框圖如圖4.4所示。圖4.4 鍵盤控制子程序設(shè)計(jì)4.5 定時(shí)器子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)應(yīng)用了STC89C52單片機(jī)定時(shí)器0的方式一進(jìn)行工作，當(dāng)超聲波測(cè)距模塊開始發(fā)送超聲波時(shí)，定時(shí)器0被清0、賦初值、初始化、開始工作，當(dāng)超聲波測(cè)距模塊接收到返回的超聲波時(shí)，定時(shí)器0結(jié)束

46、計(jì)時(shí)，關(guān)閉中斷。定時(shí)器0的高八位和低八位分別被賦予0，當(dāng)定時(shí)器計(jì)時(shí)完成后，就可以根據(jù)16位定時(shí)器的值得到超聲波所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，利用標(biāo)志位flag_time0計(jì)算定時(shí)時(shí)間，flag_time0=TH0*256+TL0,可以計(jì)算出高電平持續(xù)時(shí)間。定時(shí)器1應(yīng)用在中斷服務(wù)子程序中，向定時(shí)器1的TH1賦值為0 xf8,向TL1賦值為0 x30，表示定時(shí)器計(jì)時(shí)2ms后產(chǎn)生中斷，當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生中斷150次后表示超聲波沒有接收到返回的超聲波，測(cè)距失敗，顯示器顯示888。定時(shí)器啟動(dòng)后，它便在原來(lái)的數(shù)值上開始進(jìn)行加1計(jì)數(shù)，若程序開始時(shí)，沒有設(shè)置TH1和TL1，則系統(tǒng)默認(rèn)它們的值都是0，因?yàn)榫д襁x擇的頻率為12MHZ，

47、又因?yàn)?2個(gè)時(shí)鐘周期為一個(gè)機(jī)器周期，那么此時(shí)系統(tǒng)的機(jī)器周期為1us，計(jì)滿TH1和TL1需要65536個(gè)數(shù)，再來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)定時(shí)器就會(huì)產(chǎn)生溢出，這時(shí)定時(shí)器申請(qǐng)中斷。由上可知，定時(shí)器產(chǎn)生一次中斷溢出需要65536us，約為65.5ms，如果要計(jì)時(shí)2ms產(chǎn)生中斷,那么就需要給TH1和TL1先賦初值，在這個(gè)初值基礎(chǔ)上計(jì)2000個(gè)數(shù)后，定時(shí)器溢出，此時(shí)剛好就是2ms，當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生150次中斷后，也就是300ms產(chǎn)生程序中斷，這樣提高了定時(shí)時(shí)間，提高了超聲波測(cè)距的準(zhǔn)確性。 要計(jì)2000個(gè)數(shù)，TH1和TL1中應(yīng)該裝入的總數(shù)為65536-2000=63536,把63536對(duì)256求模：63536/256=24

48、8，用十六進(jìn)制表示為0 xf8,把63536對(duì)256求余：63536%256=96，用十六進(jìn)制表示為0 x30 。 定時(shí)器子程序設(shè)計(jì)框圖如下圖4.5所示。圖4.5 定時(shí)器子程序框圖4.6 EEPROM子程序設(shè)計(jì)STC89C52單片機(jī)部自帶有2KB的EEPROM，STC單片機(jī)是利用IAP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的EEPROM，部Flash擦寫次數(shù)可達(dá)100 000次以上。ISP是指在系統(tǒng)編程，通俗一些來(lái)講，就是單片機(jī)已經(jīng)焊接在板子上，不用取下，就可以簡(jiǎn)單而方便地對(duì)其進(jìn)行編程，比如：我們通常通過(guò)計(jì)算機(jī)給STC單片機(jī)下載程序，這就是利用了ISP技術(shù)7。 根據(jù)對(duì)EEPROM的操作，將需要的數(shù)據(jù)存入EEPROM中，在需

49、要使用時(shí)，將數(shù)據(jù)從EEPROM中讀取出來(lái)，這都是基于EEPROM優(yōu)良的讀寫、擦除性能。EEPROM中每個(gè)扇區(qū)為512B，在寫程序時(shí)，將每次設(shè)置的數(shù)據(jù)放在同一個(gè)扇區(qū)，將設(shè)置數(shù)據(jù)的標(biāo)志符放在另外的扇區(qū)，因?yàn)槊看胃聰?shù)據(jù)時(shí)，都要擦除一個(gè)扇區(qū)，這樣剛好可以有效的利用EEPROM中每個(gè)扇區(qū)。所以本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)部分只采用了EEPROM的第一扇區(qū)，將設(shè)置的最小報(bào)警距離存放進(jìn)第一扇區(qū)，每次將超聲波測(cè)距測(cè)到的距離與EEPROM中存放的距離進(jìn)行比較，標(biāo)志部分則放在另外的扇區(qū)。STC89C52單片機(jī)部可用的Data Flash的地址如表4.1所示。表4.1 STC89C52單片機(jī)部EEPROM地址表扇區(qū)起始地址結(jié)束地

50、址第一扇區(qū)2000H21FFH第二扇區(qū)2200H23FFH第三扇區(qū)2400H25FFH第四扇區(qū)2600H27FFH第五扇區(qū)2800H29FFH第六扇區(qū)2A00H2BFFH第七扇區(qū)2C00H2DFFH第八扇區(qū)2E00H2FFFH5 硬件調(diào)試與分析5.1 硬件調(diào)試 在用焊錫和電烙鐵焊接完硬件電路后，利用STC-ISP將編譯好的程序下載到單片機(jī)中，可以利用單片機(jī)的P3.0（RXD）,P3.1(TXD)口作為下載數(shù)據(jù)口，也可以直接將單片機(jī)放進(jìn)單片機(jī)開發(fā)板中下載，這樣可以減少實(shí)物的焊接，本設(shè)計(jì)就是直接利用單片機(jī)開發(fā)板下載的。 在硬件設(shè)計(jì)完成后，可以先將元器件插在面包板上進(jìn)行測(cè)試，這樣可以減少很多不必要的

51、麻煩，如果元器件燒毀或本身就是壞的，一旦將元器件焊接到實(shí)驗(yàn)板上后，很不方便更換，整個(gè)實(shí)驗(yàn)板都可能需要重新焊接，所以在制作實(shí)物時(shí)，一定要認(rèn)真檢查每一個(gè)元器件的安裝、排版是否正確。在實(shí)物焊接完成后，給單片機(jī)載入程序，單片機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)各種運(yùn)行不正常，但是如果之前已經(jīng)在面包板上成功驗(yàn)證過(guò)，則只需要檢查整個(gè)實(shí)驗(yàn)板是否焊接好就可以很容易的判斷實(shí)物是否正確。 簡(jiǎn)而言之，在硬件的實(shí)際制作過(guò)程中，保持認(rèn)真，距離成功就已經(jīng)不遠(yuǎn)了。5.2 結(jié)果分析完成實(shí)物的調(diào)試后，接下來(lái)就是對(duì)實(shí)物的精確性進(jìn)行驗(yàn)證了，通過(guò)對(duì)實(shí)際距離和該設(shè)計(jì)測(cè)量出來(lái)的距離進(jìn)行比較，分析比較本設(shè)計(jì)的可利用性。表5.1是本設(shè)計(jì)測(cè)量出來(lái)的距離和實(shí)際距離比較

52、的一些參數(shù)。表5.1 超聲波測(cè)距分析實(shí)際距離/cm測(cè)量距離1/cm測(cè)量距離2/cm 誤差分析/cm112+12220109111504849-2808081+1160161160+1240240243+3320316320-4400401396-4480478481-2 本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)，其圍為2cm到500cm。根據(jù)以上測(cè)試，得出該超聲波測(cè)距的誤差圍在4cm之，當(dāng)距離較小時(shí)，其測(cè)量值較準(zhǔn)確；隨著測(cè)量距離的增大，測(cè)量的準(zhǔn)確性降低，誤差越來(lái)越大。造成這些誤差的可能應(yīng)該為以下幾點(diǎn)：1.由于數(shù)據(jù)的測(cè)量是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，實(shí)驗(yàn)室障礙物較多，可能造成超聲波遇到桌子，柜子等障礙物就已經(jīng)返回，于是結(jié)果不太準(zhǔn)確。

53、2.由于本設(shè)計(jì)是自己設(shè)計(jì)、焊接的，可能在設(shè)計(jì)方面有不利于該器件穩(wěn)定的因素，在焊接時(shí)也可能出現(xiàn)很多漏洞，所以造成結(jié)果不夠準(zhǔn)確。3.由于超聲波本身就具有衰減性，當(dāng)距離越大，超聲波的衰減性就越強(qiáng)，當(dāng)距離超過(guò)10米時(shí)，超聲波測(cè)距的弊端會(huì)很大的暴漏出來(lái)，這是造成超聲波測(cè)距不準(zhǔn)確的重要原因。4.由于超聲波在不同溫度下傳播速度是不同的，所以對(duì)于汽車倒車防撞系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，隨著一年四季室外溫度變化，本設(shè)計(jì)可能造成測(cè)量結(jié)果存在較大誤差。如果需要更加準(zhǔn)確的測(cè)量，則應(yīng)該加上溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，使用溫度傳感器DS18B20采集實(shí)時(shí)溫度，將溫度的變化考慮進(jìn)去，有利于提高測(cè)距的準(zhǔn)確性，這是本設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的地方。致歷時(shí)將近五個(gè)月的時(shí)間

54、，終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，從畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，設(shè)計(jì)準(zhǔn)備到完成實(shí)物的設(shè)計(jì)，再到最終論文的寫作過(guò)程中,遇到了很多的困惑，都在老師和同學(xué)的指導(dǎo)下度過(guò)了。畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我深深地感受到，老師教給學(xué)生的知識(shí)是很有局限性的，但是大學(xué)中，老師交給我們學(xué)習(xí)知識(shí)的能力和在大學(xué)培養(yǎng)出來(lái)的自學(xué)能力，賦予我們?nèi)松磥?lái)無(wú)限的學(xué)習(xí)可能。在大四結(jié)束時(shí)，我們每個(gè)人都會(huì)踏上自己的工作崗位，或者繼續(xù)自己的學(xué)業(yè)，但無(wú)論走什么樣的道路，學(xué)習(xí)仍然是最重要的事情。當(dāng)我們沒有老師，沒有指定的學(xué)習(xí)容時(shí)，我們應(yīng)該充分利用學(xué)習(xí)能力和自學(xué)能力去解決遇到的問(wèn)題。由于在大學(xué)的四年中，我一心一意準(zhǔn)備考研從來(lái)沒有接觸過(guò)項(xiàng)目。因此，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，我咨詢了指導(dǎo)教師之后自

55、行尋找資料，自行學(xué)習(xí)，遇到問(wèn)題尋找合理的解決方案，從資料中查詢，或從有經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)、老師那里借鑒，最終解決了畢業(yè)設(shè)計(jì)中所遇到的問(wèn)題。在這短短的幾個(gè)月我學(xué)習(xí)了單片機(jī)、C語(yǔ)言，還買了單片機(jī)開發(fā)板自己寫程序進(jìn)行調(diào)試，雖然都沒有很全面的學(xué)習(xí)，但是通過(guò)與實(shí)際相結(jié)合的方法學(xué)習(xí)，取得了非常不錯(cuò)的效果。畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我感受到人脈是一筆巨大財(cái)富。在制作畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于涉與到各方面的知識(shí)，我不可避免的去接觸各個(gè)方面，我們班幾位曾經(jīng)參加過(guò)電賽、“飛思卡爾”智能車賽的同學(xué)幫助了我很多，從他們的經(jīng)驗(yàn)中，我學(xué)習(xí)到了很多也給了我很大的啟發(fā)，我很感他們。同時(shí)，我也深刻感受到不能做一個(gè)只會(huì)學(xué)習(xí)的學(xué)生，在未來(lái)的職業(yè)或生活中，并不是

56、一個(gè)人就可以完成所有事情，我們應(yīng)該合理利用身邊的合作資源，使得效率最大化。最后，在我即將畢業(yè)之際，我由衷的感理工學(xué)院物理與電信工學(xué)院給了我一個(gè)美好的大學(xué)生活，為我提供了良好的教育環(huán)境和學(xué)習(xí)資源，希望理工學(xué)院以后發(fā)展的越來(lái)越好，培育出能多人才。感我的指導(dǎo)老師王婷老師，她向我提供了各種幫助，并且多次不厭其煩的幫我修改畢業(yè)論文，指導(dǎo)我答辯時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題。感那些自己也同樣被畢業(yè)設(shè)計(jì)忙的焦頭爛額的同學(xué)，雖然自己很忙，但卻仍然指導(dǎo)幫助我。 由于我的專業(yè)水平有限，若本論文有任何不合理的地方，還請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指教！參考文獻(xiàn)1齊，杜群貴.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)M.電子工業(yè).2004,20-35.2蔡卓凡

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