學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考課題：汽車倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)目錄第一章緒論課題設(shè)計(jì)的目的和意義 1國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀 1第二章總體方案 22.1本設(shè)計(jì)的研究方法 2.....................................................................2系統(tǒng)整體方案的論證 2超聲測(cè)距原理 3超聲波測(cè)距概述 3超聲波傳感器介紹 3超聲波測(cè)距的原理 4第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1AT89S51單片機(jī) 7.....................................................................8超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng) 8超聲波發(fā)射、接受電路 9顯示電路 11供電電路 123.2.5報(bào)警輸出電路 12第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)......................................................134.2超聲波測(cè)距子程序及其流程圖.......................................144.3第五章超聲波測(cè)距流程圖................................................系統(tǒng)調(diào)試與誤差分析17......................................................................185.2誤差分析 18結(jié)論參考資料 20附錄一超聲波測(cè)距原理圖 22附錄二PCB圖 23附錄三實(shí)物圖 24課題設(shè)計(jì)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(xiàn)，撞車事件也是經(jīng)常發(fā)生，人們?cè)谙硎芷噹淼臉啡ず头奖愕耐瑫r(shí)，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(guān)系。為了解決這個(gè)安全問題，設(shè)計(jì)一種汽車測(cè)距防撞報(bào)警系統(tǒng)勢(shì)在必行。超聲波測(cè)距傳感器利用超聲波檢測(cè)車輛后方的障礙物位置，并利用LED顯示出右。LED1.2國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀〔1〕相對(duì)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(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。〔2〕和光學(xué)方法相比，超聲波的波速較小，可以直接測(cè)量較近的目標(biāo)，縱〔3〕超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，費(fèi)用低，信息處理簡(jiǎn)單可靠，便于小型化和集成化。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波的應(yīng)用將越來越廣泛。但就目前技術(shù)水平來說，人們利用超聲波的技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在不斷發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)。將朝著更高精度，更大應(yīng)用范圍，更穩(wěn)定方向發(fā)展。2.1本設(shè)計(jì)的研究方法

第二章總體方案TCT40-16T/R電路。AT89S51LED系統(tǒng)整體方案的論證時(shí)應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長(zhǎng)距離的測(cè)量時(shí)應(yīng)用低頻率的傳感器。超聲測(cè)距原理超聲波概述20KHz的機(jī)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(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如：液位、井深、管道長(zhǎng)度等場(chǎng)合。超聲波測(cè)量在國防、航空航天、電力、石化、機(jī)械、材料等眾多領(lǐng)域具有廣泛的作用，它不但可以保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障安全，還可起到節(jié)約能源、降低成本的作用。超聲波與光波、電磁波、射線等檢測(cè)相比，其最大特點(diǎn)是穿透力強(qiáng)，幾乎可以在任何物體中傳播，了解被測(cè)物體內(nèi)部情況。超聲檢測(cè)設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，有利于工程實(shí)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(zhuǎn)變?yōu)樗桀l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(hào)。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(jié)構(gòu)圖壓電陶瓷晶片有一個(gè)固定的諧振頻率，即中心頻率f。發(fā)射超聲波時(shí)，加在0既可以發(fā)送超聲波，又可以接收超聲波。本設(shè)計(jì)選用的超聲波傳感器是專用型，TCT40-16TTCT40-16R，4016mm，TR超聲波測(cè)距的原理學(xué)習(xí)文檔僅供參考vtH2.2圖2-2 超聲波測(cè)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(gè)傳播過程中，超聲波所走過的距離為：2Lvt (4)vt時(shí)間。將式(4)帶入式(3)可得：H0.5vtH(5)當(dāng)被測(cè)距離H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于M時(shí)，式(5)變?yōu)椋篐0.5vt (6)歷的時(shí)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(hào)。學(xué)習(xí)文檔僅供參考第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個(gè)模塊組成。51AT89S51時(shí)也是在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到的控制芯片。發(fā)射電路由單片機(jī)輸出端直接驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送。接收電路使用三極管組成的放大電路，該電路簡(jiǎn)單，調(diào)試工作小較小。顯示模塊顯示模塊收模塊單片機(jī)控制系統(tǒng)（AT89S51）射模塊供電單元圖3-1：系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖AT89S5112MHz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P2.740kHzP3.53LEDP2P3.4、P3.2、P3.3PNPS9012學(xué)習(xí)文檔僅供參考3.1AT89S51單片機(jī)AT89S51ATMELCMOS8bytesFlashATMEL8051Flash8AT89S51主要性能參數(shù)：·與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容·4k字節(jié)在系統(tǒng)編程〔ISP〕Flash閃速存儲(chǔ)器·1000次擦寫周期··全靜態(tài)工作模式：0Hz－33MHz·三級(jí)程序加密鎖·128×8字節(jié)內(nèi)部RAM·32個(gè)可編程I／O口線·216·6個(gè)中斷源·全雙工串行UART通道學(xué)習(xí)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(tǒng)·看門狗〔WDT〕及雙數(shù)據(jù)指針·掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性·靈活的在系統(tǒng)編程〔ISP字節(jié)或頁寫模式〕AT89S515向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電0HzCPURAM，中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)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(gè)硬件復(fù)位。AT89S513-1所示。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)AT89S5112MHz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P2.740kHzP3.53LEDP2P3.4、P3.2、P3.3PNPS9012超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過接收電路處理后，向單片機(jī)T0P3.52位數(shù)碼管將測(cè)得的結(jié)果顯示出來。超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)主要由：AT89S513-3。學(xué)習(xí)文檔僅供參考圖3-2：超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)超聲波發(fā)射、接受電路3-3，3-4。超聲波發(fā)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(fā)送頭兩產(chǎn)端的電壓，以提高超聲波的發(fā)射功學(xué)習(xí)文檔僅供參考BG1BG2C7、D1、D2BG340kHzAT89S51P2.7BG160VPPP3圖3-3：超聲波測(cè)距發(fā)送單元40kHzAT89S51P2.71/40ms，即25μμs。每隔半周期時(shí)間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生40kHz12M所以只能產(chǎn)生半周期為12μs或13μs的方波信號(hào)，頻率分別為41.67kHz和38.46kHz38.46kHz學(xué)習(xí)文檔僅供參考圖3-4：超聲波測(cè)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(xué)習(xí)文檔僅供參考供電電路LED30-45mA，為保證系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的可靠正常工作，系統(tǒng)的供電方式主要交流AC6-9USBUSB6D1-D4C155C3、C4圖3-6：供電單元電路圖報(bào)警輸出電路信號(hào)兩種方式。P3.1載，電路由電阻R6、三極管BG9、繼電器JDQ警值時(shí)，繼電器吸合，測(cè)量值高于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，繼電器斷開。P0.2BG8BY3-7。學(xué)習(xí)文檔僅供參考圖3-7：報(bào)警輸出電路主程序設(shè)計(jì)

第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)C01EAec=14-5/秒。測(cè)距間隔中，整個(gè)438.46kHzT01.5-2msP3.5P3.5T012MHz1μs，當(dāng)超聲波測(cè)距子程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T02〕計(jì)算，即可得被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離。15℃340m/sd=(c×t)/2=172×T0/10000cmT0BCDLED0.5s，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過程。學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考學(xué)習(xí)文檔僅供參考超聲波測(cè)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(jì)算測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生超聲波的子程序：為了方便程序移置及準(zhǔn)確產(chǎn)生超聲波信號(hào)，本測(cè)距的超聲波產(chǎn)生程序是用匯編語言編寫的進(jìn)退聲波產(chǎn)生程序。產(chǎn)生的超聲波個(gè)數(shù)為UCSBFSSEGMENTRSEGUCSBFSPUBLICCSBFSCSBFS:movR6,#8h;超聲波發(fā)射的完整波形個(gè)數(shù)：共計(jì)四個(gè)here:cplp2.7;輸出40kHz方波nopnopnopnopnopnopnopnopnopdjnzR6,hereRETEND流程圖：超聲波測(cè)距超聲波測(cè)距N=1Y發(fā)送超聲波啟動(dòng)計(jì)時(shí)器T0延時(shí)避開盲區(qū)收到回波否？NY預(yù)設(shè)時(shí)間NN停止計(jì)時(shí)計(jì)算測(cè)量值結(jié)束超聲波測(cè)距流程圖開始開始初始化啟動(dòng)定時(shí)器測(cè)量標(biāo)志=1=0超聲波測(cè)距距離>上限值YN顯示值=CCCY距離<盲區(qū)值顯示值=---N測(cè)量段碼轉(zhuǎn)換設(shè)定段碼轉(zhuǎn)換顯示N距離<報(bào)警值Y報(bào)警輸出第五章系統(tǒng)調(diào)試與誤差分析AT89S511s4-5則相應(yīng)的下限值〔盲區(qū)〕應(yīng)設(shè)置為高值。試驗(yàn)板中的聲速?zèng)]有進(jìn)行溫度補(bǔ)償，聲340m/s，15℃時(shí)的超聲波值。注：6V5VUSB4.5V5V5.2誤差分析H，。由于溫〔1〕溫度對(duì)超聲波波速的影響慮溫度的影響。〔2〕超聲波回波聲強(qiáng)影響離調(diào)整脈沖群的脈沖個(gè)數(shù)以及動(dòng)態(tài)調(diào)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(huì)造成測(cè)量誤差，主要表現(xiàn)為：①啟動(dòng)發(fā)射和啟動(dòng)計(jì)時(shí)之間的偏差。這是源于單片機(jī)一次只能處理一件事，所以啟動(dòng)發(fā)射和啟動(dòng)計(jì)時(shí)實(shí)際上不能同時(shí)完成，是先后完成的，存在時(shí)差。但只要指令速度足夠快，其偏差可以忽略。測(cè)電路原理以及判斷電路的敏感性相關(guān)，也是超聲波測(cè)距的核心。③收到中斷到中斷響應(yīng)停止計(jì)時(shí)之間的滯后。這是源于單片機(jī)的中斷機(jī)制。收到中斷信號(hào)后，單片機(jī)不可能立刻響應(yīng)，至少要完成當(dāng)前的指令，有時(shí)還要等待其它中斷服務(wù)結(jié)束，所以這個(gè)滯后時(shí)間也不確定，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的變化。但這個(gè)因素可以通過提高單片機(jī)速度，使用高優(yōu)先級(jí)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(duì)測(cè)量范圍和精度的影響SES=dEd圍，應(yīng)盡量提高超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值。結(jié)論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)控LED實(shí)際測(cè)試證明，本超聲波測(cè)距儀的性能不是特別穩(wěn)定。超聲波測(cè)距儀還可以做如下改良：40kHz接收信號(hào)觸發(fā)閥值建立時(shí)間滯后兩個(gè)周期，如果將超聲波的固有頻率提高至200kHz5TCT40-16T/R軟件兩個(gè)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(cè)距儀[J].制作天地，2010,(5):31-42[M]楊國田白