汽車(chē)倒車(chē)防撞系統(tǒng)

摘要隨著中國(guó)城市化的加速推進(jìn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展,交通運(yùn)輸業(yè)日益興旺，我國(guó)汽車(chē)的數(shù)量逐年攀升，這一數(shù)字還會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)高水平的增長(zhǎng)。在享受汽車(chē)給我們帶來(lái)便利的同時(shí)，由于倒車(chē)而產(chǎn)生的問(wèn)題也日益突出。因?yàn)轳{駛員在駕車(chē)時(shí)的視野范圍是很有限的，通過(guò)車(chē)內(nèi)和外側(cè)的反光鏡可以大幅度提高駕駛員的視野范圍，但位于車(chē)正前方的障礙物以及高度缺乏以通過(guò)反光鏡看到的或者距離車(chē)身過(guò)近的障礙物都可能處于駕駛員的視野死角或者視野模糊區(qū)中。這樣，小那么對(duì)駕駛員的泊車(chē)、倒車(chē)造成不便，大那么也會(huì)帶來(lái)一些危險(xiǎn)。隨著科技的開(kāi)展，這類(lèi)的問(wèn)題得到了解決，人類(lèi)創(chuàng)造了智能交通系統(tǒng)，其中汽車(chē)智能倒車(chē)防撞技術(shù)關(guān)鍵在于智能實(shí)時(shí)的測(cè)出汽車(chē)與障礙物的距離。當(dāng)汽車(chē)與障礙物之間的距離小于設(shè)定的平安距離時(shí)，防撞系統(tǒng)就自動(dòng)報(bào)警并采取制動(dòng)措施。為提高汽車(chē)運(yùn)行的平安性和降低碰撞發(fā)生的可能。本文介紹了以AT89C51單片機(jī)為核心的倒車(chē)防撞系統(tǒng)增加汽車(chē)倒車(chē)時(shí)的平安性的倒車(chē)防撞系統(tǒng)，利用超聲波進(jìn)行無(wú)接觸的測(cè)距，系統(tǒng)主要包括超聲波發(fā)射電路，超聲波接收電路，數(shù)碼顯示電路、溫度測(cè)量電路以及報(bào)警電路。以超聲波傳感器為重點(diǎn)進(jìn)行超聲波的發(fā)射和接收，通過(guò)計(jì)算得出距離并通過(guò)LED顯示，在低于一定距離時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，駕駛員做出判斷。關(guān)鍵字：倒車(chē)防撞，智能控制技術(shù)，超聲波1研制背景及意義1.1倒車(chē)?yán)走_(dá)的開(kāi)展過(guò)程關(guān)于超聲波的研究起始于1876年，這是人類(lèi)首次有效產(chǎn)生的高頻聲波，這些年來(lái)，隨著超聲波技術(shù)的不斷深入，再加上其具有高精度，無(wú)損，非接觸等優(yōu)點(diǎn)，超聲波的應(yīng)用變得越來(lái)越普及，多年來(lái)已在一些領(lǐng)域的要應(yīng)用，而用于汽車(chē)防撞卻是近年的事情。這主要原因是傳統(tǒng)的超聲波傳感器不能到達(dá)汽車(chē)行業(yè)的特殊要求。

我國(guó)倒車(chē)?yán)走_(dá)從2000年開(kāi)始起步，從最初只是奔馳、寶馬等高檔車(chē)的專(zhuān)利，開(kāi)展到現(xiàn)在成為許多轎車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置。經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)展，倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)已經(jīng)歷了六代技術(shù)改進(jìn)，不管從結(jié)構(gòu)外觀上還是性能價(jià)格上，這六代產(chǎn)品都各有特點(diǎn)。

第一代：倒車(chē)時(shí)通過(guò)喇叭提醒路人。這對(duì)司機(jī)沒(méi)有幫助，所以并不算是真正的倒車(chē)?yán)走_(dá)。第二代：采用蜂鳴器產(chǎn)生不同聲音來(lái)提示駕駛員。在倒車(chē)時(shí)車(chē)后一定距離內(nèi)有障礙物，蜂鳴器就會(huì)開(kāi)始工作發(fā)出“嘀、嘀、嘀”的響聲，這是倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正開(kāi)始。但因?yàn)闆](méi)有具體數(shù)據(jù)，司機(jī)不能確定障礙物離車(chē)體有多遠(yuǎn)，所以對(duì)駕駛員幫助不大。

第三代：數(shù)碼波段顯示的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)?？梢燥@示車(chē)后障礙物離車(chē)體的距離，這一代倒車(chē)?yán)走_(dá)已經(jīng)比擬先進(jìn)了，缺點(diǎn)是精確度不高、安裝不美觀。

第四代：液晶熒屏動(dòng)態(tài)顯示。這一代的倒車(chē)?yán)走_(dá)有一個(gè)質(zhì)的飛躍，可以看清車(chē)體與障礙物之間的實(shí)際距離和其圖像效果。此類(lèi)倒車(chē)?yán)走_(dá)外表美觀，可以直接粘貼在儀表盤(pán)上，安裝很方便。但這一代的產(chǎn)品靈敏度不太高，抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報(bào)也較多。

第五代：魔幻鏡倒車(chē)?yán)走_(dá)。采用了最新仿生超聲雷達(dá)技術(shù)，配以高速電腦控制，可全天候準(zhǔn)確地測(cè)知2米以?xún)?nèi)的障礙物，并以不同等級(jí)的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。這一代倒車(chē)?yán)走_(dá)的功能較多，但本錢(qián)也比擬高。

第六代：整合影音系統(tǒng)。這一代倒車(chē)?yán)走_(dá)是專(zhuān)門(mén)為高檔轎車(chē)生產(chǎn)的。其外觀上比第五代倒車(chē)?yán)走_(dá)更為精致典雅；它除了具備第五代產(chǎn)品的所有功能之外，還整合了高檔轎車(chē)具備的影音系統(tǒng)，可以在顯示器上觀看DVD影像，但相應(yīng)的本錢(qián)也更高。

1.2研究的背景及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速開(kāi)展，交通運(yùn)輸車(chē)輛及私家用車(chē)的不斷增加，不可防止的交通問(wèn)題瞬時(shí)成為人們關(guān)注的問(wèn)題。由于存在視覺(jué)盲區(qū)，無(wú)法看清車(chē)后狀況，司機(jī)在倒車(chē)時(shí)很容易發(fā)生事故。倒車(chē)事故發(fā)生的高頻率，已引起了社會(huì)和交通部門(mén)的高度重視。倒車(chē)事故發(fā)生的原因是多方面的，造成倒車(chē)時(shí)的事故率遠(yuǎn)大于汽車(chē)前進(jìn)時(shí)的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以及女性更為突出。而倒車(chē)事故給車(chē)主帶來(lái)許多麻煩，不僅經(jīng)濟(jì)上，更有人身傷害。為了減少帶來(lái)的損失，需要有一種專(zhuān)門(mén)幫助司機(jī)平安倒車(chē)的裝置。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)小車(chē)防撞系統(tǒng)也就變得很有必要，所以倒車(chē)?yán)走_(dá)應(yīng)運(yùn)而生。目前測(cè)量距離一般都采用波在介質(zhì)中的傳播速度和時(shí)間關(guān)系進(jìn)行測(cè)量。常用的技術(shù)主要有激光測(cè)、微波雷達(dá)測(cè)距和超聲波測(cè)距三種。超聲波具有指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢且在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，因此經(jīng)常用于距離的測(cè)量。超聲波測(cè)距主要用于建筑工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和移動(dòng)機(jī)器人研制上，可在潮濕，多塵等環(huán)境下工作。相對(duì)于其他技術(shù)而言，超聲波定位技術(shù)本錢(qián)低、工作穩(wěn)定、精度高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于距離測(cè)量定位。AT89S51為小車(chē)防撞控制系統(tǒng)提供了穩(wěn)定、可靠的解決方法，充分利用它的片內(nèi)資源，實(shí)現(xiàn)了超聲波測(cè)距和報(bào)警。2設(shè)計(jì)方案2.1

硬件局部

硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、溫度補(bǔ)償電路，報(bào)警電路，超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路五局部。單片機(jī)采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。單片機(jī)用P1.0端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號(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)單實(shí)用的4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，位碼用PNP9012三極管驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)框架圖如圖2.2技術(shù)要求、設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)汽車(chē)防撞雷達(dá)系統(tǒng)在汽車(chē)倒車(chē)過(guò)程中必須能夠適時(shí)、準(zhǔn)確的感應(yīng)周?chē)嬖谑挛铮ＷC在汽車(chē)倒車(chē)過(guò)程中有著較高的平安系數(shù)。當(dāng)汽車(chē)在倒車(chē)時(shí)要求能夠測(cè)量出汽車(chē)與障礙物之間的距離，以提醒駕駛員下步該如何做。3超聲波測(cè)距3.1常用技術(shù)方案分析與比擬在現(xiàn)代測(cè)距系統(tǒng)當(dāng)中，主要有以下測(cè)距方法：

〔1〕毫米雷達(dá)測(cè)距

毫米雷達(dá)測(cè)距能夠探測(cè)多目標(biāo)，多目標(biāo)分辨力好，探測(cè)精度高，受天氣影響小，但存在電磁干擾問(wèn)題，必須防止因雷達(dá)裝置相互間以及其他通信設(shè)施的電磁波干擾而發(fā)生誤動(dòng)作，其多用于高速公路上的防追尾碰撞。毫米波是指波長(zhǎng)在1-10mm的電磁波，其帶寬大，分辨率高，天線部件尺寸小，能適應(yīng)惡劣環(huán)境。車(chē)用毫米波雷達(dá)，通常采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單本錢(qián)較低，適合近距離探測(cè)的FMCW(調(diào)頻連續(xù)波)雷達(dá)體制。雷達(dá)天線向外發(fā)出一系列連續(xù)調(diào)頻毫米波，頻率隨時(shí)間按調(diào)制電壓的規(guī)律變化，一般是連續(xù)的三角波，發(fā)射與接收信號(hào)如下圖。圖中實(shí)線是發(fā)射信號(hào)，虛線是相對(duì)靜止和相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的反射信號(hào)。反射與發(fā)射信號(hào)波形相同，只是差一個(gè)延時(shí)時(shí)間tt=2s／c式中s為目標(biāo)距離，c為光速發(fā)射信號(hào)與反射信號(hào)在某一時(shí)刻的頻差即為混頻輸出的中頻頻率fb。相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體反射信號(hào)由于多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移的原因。在三角波的上升沿與下降沿輸出的中頻頻率分別為fb+、fb-。以下公式成立：S=V=從而得到目標(biāo)車(chē)輛的距離S與相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度V。毫米波雷達(dá)發(fā)射及回波波形〔2〕激光測(cè)距

脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)的原理與微波脈沖雷達(dá)測(cè)距原理相似，在測(cè)距點(diǎn)向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射一束短而強(qiáng)的激光脈沖，光脈沖發(fā)射到目標(biāo)后一小局部激光反射到測(cè)距點(diǎn)被光功能接收器接收。設(shè)目標(biāo)距離為R，激光脈沖往返經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t，光在空氣中傳播的速度為c，那么測(cè)距公式如下：R=ct/2實(shí)際脈沖激光測(cè)距機(jī)是利用時(shí)鐘晶體振蕩器和脈沖技術(shù)起來(lái)測(cè)定時(shí)間間隔t的。時(shí)鐘即晶體振蕩器用于產(chǎn)生固定頻率的電脈沖振蕩〔T=1/f〕，脈沖計(jì)數(shù)器的作用是對(duì)晶振產(chǎn)生的電脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。如在測(cè)距機(jī)和目標(biāo)之間光往返的時(shí)間t內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)為N，能帶測(cè)距離R=CNT/2=CN/2f,相對(duì)測(cè)距精度為△R=C/2f，如圖：t=N△T計(jì)時(shí)波形圖t=N△T脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)由三局部組成：激光發(fā)射局部，激光接收局部和信號(hào)處理局部。首先由半導(dǎo)體激光器發(fā)射一個(gè)激光脈沖，該激光脈沖經(jīng)過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直后射向目標(biāo)〔本實(shí)驗(yàn)中激光通過(guò)一段光纖傳播〕，同時(shí)在主波取樣透取出主波的一小局部作為參考脈沖送入接收系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電脈沖后，再經(jīng)放大器放大后開(kāi)啟門(mén)電路，這時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，被目標(biāo)發(fā)射回來(lái)的回波脈沖信號(hào)〔本實(shí)驗(yàn)中是經(jīng)過(guò)光纖傳播后的信號(hào)〕通過(guò)接收光學(xué)系統(tǒng)的會(huì)聚之后，射到探測(cè)器上，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換和放大后變成電信號(hào)進(jìn)入門(mén)電路，使門(mén)電路關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。這樣，從開(kāi)門(mén)到關(guān)門(mén)計(jì)數(shù)器進(jìn)入N個(gè)脈沖，那么可測(cè)得這段光纖的長(zhǎng)度R=Nc/2f。原理框圖如下：由于激光測(cè)距受惡劣的天氣，汽車(chē)的劇烈震動(dòng)，反射鏡外表摩損，污染等因素的影響，使反射的激光束在一定功率上探測(cè)距離比可能探測(cè)的最大距離減少1/2到1/3損失很大，影響探測(cè)精度，所以它一般都應(yīng)用于防追尾碰撞當(dāng)中。

〔3〕紅外測(cè)距

紅外測(cè)距的工作過(guò)程簡(jiǎn)單來(lái)講就是瞄準(zhǔn)目標(biāo)，然后接通電源，啟動(dòng)發(fā)射電路，通過(guò)發(fā)射系統(tǒng)，像目標(biāo)發(fā)射紅外信號(hào)，同時(shí)，采樣器采樣發(fā)射信號(hào)，作為計(jì)數(shù)器開(kāi)門(mén)的脈沖信號(hào)，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘振蕩器像計(jì)數(shù)器有效的輸入計(jì)數(shù)脈沖，由目標(biāo)反射回來(lái)的紅外線回波作用在光電探測(cè)器上，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大，進(jìn)入計(jì)數(shù)器，作為計(jì)數(shù)器的關(guān)門(mén)信號(hào)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器從開(kāi)門(mén)到關(guān)門(mén)期間，所進(jìn)入的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)，經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到目標(biāo)距離，測(cè)距公式為：L=Ct/2式中：L——待測(cè)距離；

C——光速；

t——光脈沖在待測(cè)距離上往返傳輸所需要的時(shí)間。

只要求出光脈沖在待測(cè)距離往返傳輸所需要的時(shí)間就可以通過(guò)上式求出目標(biāo)距離。紅外脈沖的原理與結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單、測(cè)距遠(yuǎn)、功耗小。本設(shè)計(jì)主要由五局部組成：紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、放大電路、單片機(jī)電路、譯碼顯示電路。其工作過(guò)程圖：紅外測(cè)距系統(tǒng)工作過(guò)程紅外測(cè)距主要應(yīng)用于夜間行車(chē)或在軍事上使用。

3.2超聲波的介紹

當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音，科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱(chēng)為聲音的頻率，它的單位是赫茲。人類(lèi)耳朵能聽(tīng)到的聲波頻率為20～20000HZ。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20000HZ或小于20HZ時(shí)，我們便聽(tīng)不見(jiàn)了。因此，我們把頻率高于20000HZ的聲波稱(chēng)為“超聲波”。

超聲波通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會(huì)傳播，是一種能量的傳播形式，其特點(diǎn)是超聲頻率高，波長(zhǎng)短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的方向性。

超聲波具有以下的特點(diǎn)：

超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播。

(2〕超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量。

(3)超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干預(yù)、疊加和共振現(xiàn)象。

(4〕超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)象3.3

超聲波傳感器

超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的鼓勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測(cè)廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)等方面。以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱(chēng)為超聲換能器，或者超聲探頭。以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱(chēng)為超聲換能器，或者超聲探頭。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測(cè)作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭〔縱波〕、斜探頭〔橫波〕、外表波探頭〔外表波〕、蘭姆波探頭〔蘭姆波〕、雙探頭〔一個(gè)探頭反射、一個(gè)探頭接收〕等。超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，使用前必須預(yù)先了解它的性能。

超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測(cè)作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭〔縱波〕、斜探頭〔橫波〕、外表波探頭〔外表波〕、蘭姆波探頭〔蘭姆波〕、雙探頭〔一個(gè)探頭反射、一個(gè)探頭接收〕等。

超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解它的性能。超聲波傳感器由發(fā)送傳感器

(

或稱(chēng)波發(fā)送器

)

、接收傳感器

(

或稱(chēng)波接收器

)

、控制部，超聲波傳感器分與電源局部組成。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：

工作頻率：工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。

工作溫度：由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比擬高，特別是診斷用超聲波探頭使用超聲波傳感器功率較小，所以工作溫度比擬低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比擬高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。靈敏度：主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高；反之，靈敏度低。

超聲波傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.4

超聲波測(cè)距原理

超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來(lái)的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。由此可見(jiàn)，超聲波測(cè)距原理與雷達(dá)原理是一樣的。測(cè)距的公式表示為：L=C×T式中L為測(cè)量的距離長(zhǎng)度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測(cè)量距離傳播的時(shí)間差(T為發(fā)射到接收時(shí)間數(shù)值的一半)。3.5超聲波測(cè)距誤差分析根據(jù)超聲波測(cè)距公式L=C×T，可知測(cè)距的誤差是由超聲波的傳播速度誤差和測(cè)量距離傳播的時(shí)間誤差引起的。時(shí)間誤差：當(dāng)要求測(cè)距誤差小于1mm時(shí)，假設(shè)超聲波速度C=344m/s(20℃室溫)，忽略聲速的傳播誤差。測(cè)距誤差s△t<(0.001/344)≈0.000002907s即2.907μs。在超聲波的傳播速度是準(zhǔn)確的前提下，測(cè)量距離的傳播時(shí)間差值精度只要在到達(dá)微秒級(jí)，就能保證測(cè)距誤差小于1mm的誤差。使用的12MHz晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的89C51單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到1μs的精度，因此系統(tǒng)采用89C51定時(shí)器能保證時(shí)間誤差在1mm的測(cè)量范圍內(nèi)。超聲波傳播速度誤差：超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，空氣的密度越高那么超聲波的傳播速度就越快，而空氣的密度又與溫度有著密切的關(guān)系。超聲波速度與溫度的關(guān)系如下：式中：r—?dú)怏w定壓熱容與定容熱容的比值，對(duì)空氣為1.40，R—?dú)怏w普適常量，8.314kg·mol-1·K-1，M—?dú)怏w分子量，空氣為28.8×10-3kg·mol-1，T—絕對(duì)溫度，273K+T℃。近似公式為：C=C0+0.607×T℃式中：C0為零度時(shí)的聲波速度332m/s；T為實(shí)際溫度(℃)。對(duì)于超聲波測(cè)距精度要求到達(dá)1mm時(shí)，就必須把超聲波傳播的環(huán)境溫度考慮進(jìn)去。4顯示電路與報(bào)警電路4.1顯示電路在單片機(jī)系統(tǒng)中，最常用的顯示器有：發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)LED(Light

Emitting

Diode)；液晶顯示器，簡(jiǎn)稱(chēng)

LCD；熒光管顯示器，簡(jiǎn)稱(chēng)VFD(Vacuum

Fluorscents

Display)。其中LED是一種極低功耗顯示器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量產(chǎn)品中，由于本課題不需要復(fù)雜的顯示信息，所以選擇的是LED顯示模塊，，可以節(jié)約硬件資源，降低本錢(qián)。顯示電路如下列圖顯示電路4.2報(bào)警電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。峰鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購(gòu)置市售的壓電式蜂鳴器，然后通過(guò)89C51的1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。在圖中，P27接晶體管基極輸入端。當(dāng)P27輸出高電平“1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當(dāng)P27輸出低電平“0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。報(bào)警電路如下列圖：報(bào)警電路5控制