单片机在汽车倒车测距仪中的应用设计-完整版.docVIP

目 录 第一章 设计方案与实现 1 第二章 硬件电路的功能设计 2 2.1 AT89S52性能描述 2 2.2 超声波发射电路 2 2.3 超声波接收电路 3 2.4 温度测量电路 3 2.5 显示电路 4 第三章 软件结构及流程图 5 第四章 心得体会 7 参考文献 7 第一章 设计方案与实现 超声波是指频率超过20 KHZ的声波，因其具有指向性强， 在介质中衰减小传播距离远等特点，经常用于实现距离的测量。为了以超声波作为检测手段 ，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器。 超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化 ，即在发射超声波的时候 ，将电能转换为超声波 ，发射超声波，在收到回波的时候 则将超声振动转换成电信号。超声波测距的常用方法有渡越时间法 、频差法、幅值法等 。其中，渡越时间法因其原理简单 ，实现方便 ，而被广泛采用。利用超声波采取渡越时间法测量距离的基本理是：超声波测距系统控制器通过发送定频率的脉冲信号，激励超声波发送器产生超声波，超声波通过介质到达障碍物表面 ，形成反射波 ，反射波再经介质传播返回到接收器 ，由接收器把声波信号转换成电信号，由控制器测出超声波从发射声波到接收所需的时间，再根据超声波在介质中的传播速度，用式S =C t／ 2计算出距离，式中的C为超声波声速 ，单位 ( m ／S) ；t为超声波从发射声波到接收所需的时间， 单位 ( S) ；S为所测得距离， 单位 ( m) 。由于超声波的传播速度 C会受到空气中温度、湿度、压强等因素的影响，其中受温度影响最大。为此，只要测得从发射声波到接收所需的时间及现场环境温度就可以计算出发射点与目标之问的距离。 ?如图1所示，本系统硬件部分由AT89S52控制器、超声波发射电路、接收电路、温度测量电路，声音报警电路和LCD显示电路组成。汽车行进时LCD显示环境温度，当倒车时，发射和接收电路工作，经过AT89S52数据处理将距离也显示到LCD上，如果距离小于设定时，报警电路会鸣叫，提醒司机注意车距。AT89S52是主控芯片，支持在线下载程序，方便调试，有8kB的Flash、32个I／O口、三个16位定时／计数器、八个中断源、全双工UART串行口和看门狗定时器等，资源丰富，既满足了本系统的设计要求，也满足了日后扩展的需求。  图1 系统设计总框图 第二章 硬件设计 At89s52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 超声波发射电路 ?超声波发射器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两部分，超声波探头选用CBS40T。可采用软件发生法和硬件方法产生超声波。本系统利用软件产生40kHz的超声波号，经过74HC04两次和一次反向放大驱动后输出到CBS40T，如图所示。  74HC04是一个高速CMOS六反相器，具有对称的传输延迟和转换时间，而相对于LSTTL逻辑IC，它的功耗减少很多。对于HC类型，其工作电压为2～6V，它具有高抗扰度，可以兼容直接输入LSTT逻辑信号和CMOS逻辑输入。 2 超声波接收电路 由于超声波在空气中传播，其能量会随传输距离的增大而减小，从远距离障碍物反射的回波信号一般比较弱，所以在设计超声波接收电路时，要有较大的放大倍数；为减小环境噪声对回波信号的影响，也要考虑选用滤波特性较好的电路，使回波易于检测。超声波接收电路使用集成电路CX20106A，可用来完成信号的放大、限幅、带通滤波、峰值检波和波形整形等功能，如图所示。 ??? 其中的前置放大器具有自动增益控制功能，可以保证在超声传感器接收较远反射信号输出微弱电压时，放大器有较高的增益，在近距离输入信号强时放大器不会过载；其带通滤波器中心频率可由芯片5脚的外接电阻调节，不需要外接电感，可避免外磁场对电路的干扰，可靠性较高。CX20106A接收超声波有很高的灵敏度和抗干扰能力，可以满足接收电路的要求。同时，使用集成电路也可以减少电路之间的相互干扰，减小噪声。当接收到40kHz信号后，芯片7脚会出现较短的低电平，接入单片机便可以使单片机产生中断。 2．4 温度电路 ???