學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考課題：汽車倒車雷達設計目錄第一章緒論課題設計的目的和意義 1國內應用現狀 1第二章總體方案 22.1本設計的研究方法 2.....................................................................2系統整體方案的論證 2超聲測距原理 3超聲波測距概述 3超聲波傳感器介紹 3超聲波測距的原理 4第三章系統硬件設計3.1AT89S51單片機 7.....................................................................8超聲波測距單片機系統 8超聲波發射、接受電路 9顯示電路 11供電電路 123.2.5報警輸出電路 12第四章系統軟件設計4.1主程序設計......................................................134.2超聲波測距子程序及其流程圖.......................................144.3第五章超聲波測距流程圖................................................系統調試與誤差分析17......................................................................185.2誤差分析 18結論參考資料 20附錄一超聲波測距原理圖 22附錄二PCB圖 23附錄三實物圖 24課題設計的目的和意義

第一章緒論隨著汽車的普及，越來越多的家庭擁有了汽車。交通擁擠狀況也隨之出現，撞車事件也是經常發生，人們在享受汽車帶來的樂趣和方便的同時，更加注重的是汽車的安全性，許多“追尾”事故都與車距有著密切的關系。為了解決這個安全問題，設計一種汽車測距防撞報警系統勢在必行。超聲波測距傳感器利用超聲波檢測車輛后方的障礙物位置，并利用LED顯示出右。LED1.2國內應用現狀〔1〕相對于聲波，超聲波有定向性較好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小、反射能力強等優勢。〔2〕和光學方法相比，超聲波的波速較小，可以直接測量較近的目標，縱〔3〕超聲波傳感器結構簡單，體積小，費用低，信息處理簡單可靠，便于小型化和集成化。隨著科學技術的快速發展，超聲波的應用將越來越廣泛。但就目前技術水平來說，人們利用超聲波的技術還十分有限，因此，這是一個正在不斷發展而又有無限前景的技術。將朝著更高精度，更大應用范圍，更穩定方向發展。2.1本設計的研究方法

第二章總體方案TCT40-16T/R電路。AT89S51LED系統整體方案的論證時應選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時應用低頻率的傳感器。超聲測距原理超聲波概述20KHz的機械波。超聲波作為一種特殊的聲波，同建筑施工工地以及一些工業現場，例如：液位、井深、管道長度等場合。超聲波測量在國防、航空航天、電力、石化、機械、材料等眾多領域具有廣泛的作用，它不但可以保證產品質量、保障安全，還可起到節約能源、降低成本的作用。超聲波與光波、電磁波、射線等檢測相比，其最大特點是穿透力強，幾乎可以在任何物體中傳播，了解被測物體內部情況。超聲檢測設備還具有結構簡單，成本低廉的優點，有利于工程實際使用。超聲波傳感器介紹超聲波傳感器是一種將其他形式的能轉變為所需頻率的超聲能或是把超聲器稱為“哨”或“笛”。料可以制成超聲傳感器。f0

交流電壓，它就的電信號。2-1它就成為超聲波傳感器。圖2-1壓電式超聲波傳感器結構圖壓電陶瓷晶片有一個固定的諧振頻率，即中心頻率f。發射超聲波時，加在0既可以發送超聲波，又可以接收超聲波。本設計選用的超聲波傳感器是專用型，TCT40-16TTCT40-16R，4016mm，TR超聲波測距的原理學習文檔僅供參考vtH2.2圖2-2 超聲波測距原理2-2H，兩探頭中心距離的一半用ML表示，由圖可得：HLcos (1)arctanH (2)將式(2)帶入式(1)得：HLH在整個傳播過程中，超聲波所走過的距離為：2Lvt (4)vt時間。將式(4)帶入式(3)可得：H0.5vtH(5)當被測距離H遠遠大于M時，式(5)變為：H0.5vt (6)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離]40KHz制脈沖波信號。學習文檔僅供參考第三章系統硬件設計塊、超聲波發射模塊、接收模塊共四個模塊組成。51AT89S51時也是在單片機課程設計中經常使用到的控制芯片。發射電路由單片機輸出端直接驅動超聲波發送。接收電路使用三極管組成的放大電路，該電路簡單，調試工作小較小。顯示模塊顯示模塊收模塊單片機控制系統（AT89S51）射模塊供電單元圖3-1：系統設計框圖AT89S5112MHz高精度的晶振，以獲得較穩定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用P2.740kHzP3.53LEDP2P3.4、P3.2、P3.3PNPS9012學習文檔僅供參考3.1AT89S51單片機AT89S51ATMELCMOS8bytesFlashATMEL8051Flash8AT89S51主要性能參數：·與MCS-51產品指令系統完全兼容·4k字節在系統編程〔ISP〕Flash閃速存儲器·1000次擦寫周期··全靜態工作模式：0Hz－33MHz·三級程序加密鎖·128×8字節內部RAM·32個可編程I／O口線·216·6個中斷源·全雙工串行UART通道學習文檔僅供參考·低功耗空閑和掉電模式·中斷可從空閑模喚醒系統·看門狗〔WDT〕及雙數據指針·掉電標識和快速編程特性·靈活的在系統編程〔ISP字節或頁寫模式〕AT89S515向量兩級中斷結構，片內振蕩器及時鐘電0HzCPURAM，中斷系統繼續工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。AT89S513-1所示。硬件電路的設計主要包括單片機系統AT89S5112MHz高精度的晶振，以獲得較穩定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用P2.740kHzP3.53LEDP2P3.4、P3.2、P3.3PNPS9012超聲波接收頭接收到反射的回波后，經過接收電路處理后，向單片機T0P3.52位數碼管將測得的結果顯示出來。超聲波測距單片機系統超聲波測距單片機系統主要由：AT89S513-3。學習文檔僅供參考圖3-2：超聲波測距單片機系統超聲波發射、接受電路3-3，3-4。超聲波發射電路由電阻R1、三極BG1、超聲波脈沖變壓器BT40這里的作用是提高加載到超聲波發送頭兩產端的電壓，以提高超聲波的發射功學習文檔僅供參考BG1BG2C7、D1、D2BG340kHzAT89S51P2.7BG160VPPP3圖3-3：超聲波測距發送單元40kHzAT89S51P2.71/40ms，即25μμs。每隔半周期時間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產生40kHz12M所以只能產生半周期為12μs或13μs的方波信號，頻率分別為41.67kHz和38.46kHz38.46kHz學習文檔僅供參考圖3-4：超聲波測距接收單元3-4BG1、BG270IN4148顯示電路LED3-6P2P3.4、P3.2、P3.3PNPS9012圖3-5：顯示單元學習文檔僅供參考供電電路LED30-45mA，為保證系統統計的可靠正常工作，系統的供電方式主要交流AC6-9USBUSB6D1-D4C155C3、C4圖3-6：供電單元電路圖報警輸出電路信號兩種方式。P3.1載，電路由電阻R6、三極管BG9、繼電器JDQ警值時，繼電器吸合，測量值高于設定的報警值時，繼電器斷開。P0.2BG8BY3-7。學習文檔僅供參考圖3-7：報警輸出電路主程序設計

第四章系統軟件設計C01EAec=14-5/秒。測距間隔中，整個438.46kHzT01.5-2msP3.5P3.5T012MHz1μs，當超聲波測距子程序檢測到接收成功的標志位后，將計數器T02〕計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離。15℃340m/sd=(c×t)/2=172×T0/10000cmT0BCDLED0.5s，然后再發超聲波脈沖重復測量過程。學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考學習文檔僅供參考超聲波測距子程序及其流程圖voidwdzh(){TR0=0;TH1=0x00;TL1=0x00;csbint=1;sx=0;delay(1700);csbfs();csbout=1;TR1=1;i=yzsj;while(i--){}i=0;while(csbint){

//判斷接收回路是否收到超聲波的回波i++;if(i>=3300)csbint=0;}TR1=0;s=TH1;s=s*256+TL1;TR0=1;csbint=1;jsz=s*csbc;jsz=jsz/2;}

//計算測量結果產生超聲波的子程序：為了方便程序移置及準確產生超聲波信號，本測距的超聲波產生程序是用匯編語言編寫的進退聲波產生程序。產生的超聲波個數為UCSBFSSEGMENTRSEGUCSBFSPUBLICCSBFSCSBFS:movR6,#8h;超聲波發射的完整波形個數：共計四個here:cplp2.7;輸出40kHz方波nopnopnopnopnopnopnopnopnopdjnzR6,hereRETEND流程圖：超聲波測距超聲波測距N=1Y發送超聲波啟動計時器T0延時避開盲區收到回波否？NY預設時間NN停止計時計算測量值結束超聲波測距流程圖開始開始初始化啟動定時器測量標志=1=0超聲波測距距離>上限值YN顯示值=CCCY距離<盲區值顯示值=---N測量段碼轉換設定段碼轉換顯示N距離<報警值Y報警輸出第五章系統調試與誤差分析AT89S511s4-5則相應的下限值〔盲區〕應設置為高值。試驗板中的聲速沒有進行溫度補償，聲340m/s，15℃時的超聲波值。注：6V5VUSB4.5V5V5.2誤差分析H，。由于溫〔1〕溫度對超聲波波速的影響慮溫度的影響。〔2〕超聲波回波聲強影響離調整脈沖群的脈沖個數以及動態調整比較電壓來減小這種誤差。〔3〕電路本身影響電路硬件和軟件本身存在一定的缺陷，因此會造成測量誤差，主要表現為：①啟動發射和啟動計時之間的偏差。這是源于單片機一次只能處理一件事，所以啟動發射和啟動計時實際上不能同時完成，是先后完成的，存在時差。但只要指令速度足夠快，其偏差可以忽略。測電路原理以及判斷電路的敏感性相關，也是超聲波測距的核心。③收到中斷到中斷響應停止計時之間的滯后。這是源于單片機的中斷機制。收到中斷信號后，單片機不可能立刻響應，至少要完成當前的指令，有時還要等待其它中斷服務結束，所以這個滯后時間也不確定，從而導致測量結果的變化。但這個因素可以通過提高單片機速度，使用高優先級中斷。20-50PPMmm〔4〕超聲波波速入射角影響0〔5〕超聲波傳感器所加脈沖電壓對測量范圍和精度的影響SES=dEd圍，應盡量提高超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值。結論12MHz高精度的晶振，以獲得較穩定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機控LED實際測試證明，本超聲波測距儀的性能不是特別穩定。超聲波測距儀還可以做如下改良：40kHz接收信號觸發閥值建立時間滯后兩個周期，如果將超聲波的固有頻率提高至200kHz5TCT40-16T/R軟件兩個方面著手。處理，可以有效的減少干擾。參考資料[1]盛春明.超聲波測距儀[J].制作天地，2010,(5):31-42[M]楊國田白