1、山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）I摘要近年來，我國的汽車數(shù)量正逐年增加，在公路、街道、停車場、車庫 等擁擠、狹窄的地方倒車時，駕駛員既要前瞻，又要后顧，稍微不小心就 會發(fā)生追尾事故。因此，增加汽車的后視能力，研制汽車后部探測障礙物 的倒車?yán)走_(dá)便成為近些年來的研究熱點(diǎn)。為此，設(shè)計了以單片機(jī)為核心， 利用超聲波實(shí)現(xiàn)無接觸測距的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。工作時，超聲波發(fā)射器不斷 發(fā)射出一系列連續(xù)脈沖，給測量邏輯電路提供一個短脈沖。最后由信號處 理裝置對接收的信號依據(jù)時間差進(jìn)行處理，自動計算出車與障礙物之間的 距離。目前，國內(nèi)外一般的超聲波測距儀，其理想的測量距離為0.5m5m，因此大都用于汽車倒車?yán)走_(dá)等近距離測距中

2、。設(shè)計根據(jù)聲波在空氣中傳播 反射原理，并且也介紹了基于 STC89C52單片機(jī)的超聲波測距器。該設(shè)計 由超聲波模塊HC-SR04、LED顯示電路、鍵盤控制電路以及報警模塊等部 分組成，在探測范圍內(nèi)數(shù)碼管顯示出汽車與障礙物的距離，當(dāng)距離小于所 設(shè)計的安全距離時，蜂鳴報警器發(fā)出報警聲，輔助駕駛?cè)藛T能夠安全倒車 駕駛。關(guān)鍵詞：超聲波；測距；STC89C52; HC-SR04;倒車?yán)走_(dá)山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）IIAbstractIn rece nt years, the nu mber of cars in China is in creas ing year by year. On highwa

3、ys, streets, park ing lot, garage and other crowded, narrow place whe n revers ing, the driver should be forward-look ing, want to look back aga in, a bit not careful collisio n occurs. Therefore .In crease the car rear view ability, detect obstacles of developing the back of my car reversing radar

4、has become a hot research topic in rece nt years. Therefore, desig ned with the si ngle chip processor as the core, the use of ultrasound to realize non-contact ranging reverse radar system. Work, ultras onic tran smitter con ti nu ously emit a series of con secutive pulse,For logic circuit provides

5、 a short pulse measureme nt. , the ideal measuri ng distanee of 0.5 m 5 m, so mostly used in the close distanee such as car revers ing radar. Desig n accord ing to the prin ciple of the reflected sound waves in the air, and also in troduces the ultras onic range fin der based on STC89C52 single-chip

6、 microcomputer. The design by the ultrasonic transmitting, LED detailed introduces the ranging system hardware composition. Ultrasonic receiving circuit using HC - SR04 transceiver discrete integrated ultrasonic probe, the module con sists of ultras onic emitter, receiver and control circuit.KEYKEY

7、WORDWORD :Ultras on ic； Measure dista nee STC89C52； HC-SR04； Reversi ng radar目錄摘要.I.山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）IIIAbstract.II目錄.IJJ第1章緒論.1.1.1項(xiàng)目研究背景.11.2目前國內(nèi)倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀 .21.3項(xiàng)目研究內(nèi)容與方法.4第2章總體設(shè)計方案及論證 .52.1系統(tǒng)的總體框圖.52.2各模塊的功能.6第3章超聲波測距原理 .JJ3.1超聲波測試分析.73.2超聲波測距模塊.9第4章 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計 .1334.1單片機(jī) STC89C52RC.1334.2主控制模塊設(shè)計 .1

8、664.3時鐘電路的設(shè)計 .194.4復(fù)位電路的設(shè)計 .184.5 顯示電路的設(shè)計 .194.6聲音報警電路的設(shè)計 .204.7鍵盤模塊設(shè)計 .214.8電源設(shè)計 .22第5章系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .235.1系統(tǒng)的主程序設(shè)計 .235.2中斷處理程序 .255.3顯示子程序 .285.4距離計算子程序 .29第6章總結(jié)和展望.296.1總結(jié) .299山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）IV6.2展望.300致謝.311參考文獻(xiàn).322附件1： .333PCB圖、代碼及實(shí)物圖 .306附件2.43中英文翻譯 .43山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）1第1章緒論倒車?yán)走_(dá)又稱泊車輔助系統(tǒng)，是汽車泊車安全輔助裝置，能以

9、聲音或 者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車和起 動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視 線模糊的缺陷，提高了駕駛的安全性。當(dāng)前社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和工業(yè)科 學(xué)技術(shù)的不斷提高，汽車已逐漸進(jìn)入不少百姓家。汽車使用數(shù)量的不斷增 加，從而由此導(dǎo)致的倒車交通安全問題也非常嚴(yán)重，道路交通壓力增加， 交通安全問題也是面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在面臨如此嚴(yán)峻的交通安全問題，許多 涉及安全問題的汽車輔助系統(tǒng)也紛紛現(xiàn)世。而本設(shè)計就是利用單片機(jī)知識、 傳感器知識等，進(jìn)行的汽車防撞裝置的設(shè)計，在汽車倒車時，這種裝置可 以在駕駛員對車尾與障礙物體的距離遠(yuǎn)近無法目測和判斷時進(jìn)行報警。

10、1.1項(xiàng)目研究背景在現(xiàn)如今伴隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)作為推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的 龍頭產(chǎn)業(yè)，其規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長和汽車價格的持續(xù) 下降，吸引了越來越多的家庭去購買自己的汽車。隨著汽車擁有量的增加， 在享受汽車給我們帶來的便利的同時， 由于汽車而產(chǎn)生的問題也日益突出。 大多數(shù)有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員對倒車的基本方法很熟悉，然而很少的人知道倒車 是多么危險。許多車隊(duì)的管理者坦言，在他們所有的機(jī)動車事故中，30% 60%是倒車事故。一個水平中等的駕駛員花費(fèi)在倒車上的時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足他們 總駕駛時間的1%。這意味著相比較而言，當(dāng)你向后移動車輛時發(fā)生事故的 可能性相當(dāng)高，在2002年汽車事故的發(fā)生比例

11、中，倒車引起的事故占21%， 倒車成為令人們頭痛的一項(xiàng)任務(wù)，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的司機(jī)也在抱怨倒車是 件費(fèi)力費(fèi)神的事。公路、街道、停車場、車庫的擁擠不堪，車輛之間、車 山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）2輛與人、車輛與墻壁等障礙物之間的碰撞時有發(fā)生，針對這一情況，人們 對汽車操縱的便捷提出了更高的要求，希望有種裝置能夠解決汽車倒車給 人們帶來的倒車問題。有鑒于此，專門為汽車倒車所設(shè)計的 倒車?yán)走_(dá)”應(yīng)運(yùn)而生，倒車?yán)走_(dá)（Car Reversing Aid System全稱 倒車防撞雷達(dá)”又稱 泊車輔助裝置” 它是汽車泊車或者倒車時的安全輔助裝置，由超聲波傳感器（俗稱探頭）、 控制器和顯示器（或蜂鳴器）等部分組

12、成。它能以聲音或者更為直觀的顯 示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車、倒車和啟動車輛時 前后左右探視所引起的困擾，為倒車導(dǎo)向，提示方向盤該如何打。駕駛者 可根據(jù)操作指示完成倒車工作。它的運(yùn)用可極大地減輕駕駛者的體力、腦 力勞動強(qiáng)度，降低倒車難度，避免駕駛員因方向感不強(qiáng)，判斷和操作失誤， 并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性，大 量避免了由于倒車鏡死角和駕駛者目測據(jù)誤差等原因說引起的交通事故。 同時在它的研制基礎(chǔ)上，如果完善動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)和地圖導(dǎo)航功能，可實(shí)現(xiàn) 倒車的自動控制，所以本課題的研究也將對最終實(shí)現(xiàn)汽車無人駕駛產(chǎn)生積 極的意義。12目前國內(nèi)倒車?yán)走_(dá)的發(fā)展現(xiàn)

13、狀經(jīng)過多年的發(fā)展，倒車?yán)走_(dá)設(shè)計以及使用發(fā)生了質(zhì)的變化。經(jīng)過這幾 年的發(fā)展，倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過了五代技術(shù)改良，不管從結(jié)構(gòu)外觀上， 還是從性能價格上，這五代產(chǎn)品都各有特點(diǎn)，使用較多的是數(shù)碼顯示、熒 屏顯示和魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)這三種。第一代：倒車時通過喇叭提醒 。”倒車請注意！ ”想必不少人還記得這 種聲音，這就是倒車?yán)走_(dá)的第一代產(chǎn)品，現(xiàn)在只有少部分商用車還在使用。 山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）3只要司機(jī)掛上倒檔，它就會響起，提醒周圍的人注意，從某種意義上來說， 它對駕駛員并沒有直接的幫助，不能算真正的倒車?yán)走_(dá)，基本屬于淘汰產(chǎn) 品。第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。這是倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的真正 開始。倒

14、車時，如果車后1.8m1.5m處有障礙物，蜂鳴器就會開始工作。 蜂鳴聲越急，表示車輛離障礙物越近。但沒有語音提示，也沒有距離顯示， 雖然司機(jī)知道有障礙物，但不能確定障礙物離車有多遠(yuǎn)，對駕駛員幫助不 大。第三代：數(shù)碼波段顯示具體距離或者距離范圍。這代產(chǎn)品比第二代進(jìn) 步很多，可以顯示車后障礙物離車體的距離。如果是物體，在1.8m開始顯示；如果是人，在0.9m左右的距離開始顯示。這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式， 數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由3種顏色來區(qū)別：綠色代表安全距離，表示障礙物距離有 0.8m以上；黃色代表警告距離，表示障礙 物距離只有 0.6m0.8m；紅色代表危險距離，表示障礙物距

15、離只有不到 0.6m，必須停止倒車。第三代產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起，比較實(shí)用， 但安裝在車內(nèi)影響美觀。第四代：液晶屏動態(tài)顯示。這一代有一個質(zhì)的飛躍，特別是熒屏顯示 開始出現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)。不用掛倒檔，只要發(fā)動汽車，顯示器上就會出現(xiàn) 汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離，色彩清晰漂亮，外表美觀，可以直 接粘貼在儀表盤上，安裝很方便。不過LCD顯示外觀雖精巧，靈敏度較高， 但抗干擾能力不強(qiáng)，所以誤報也較多。第五代：魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)。結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，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)確地測知2m以內(nèi)的障礙 物，并以不同等級的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車?yán)走_(dá) 可

16、以把后視鏡、倒車?yán)走_(dá)、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多 項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計了語音功能，是目前市面上最先進(jìn)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。因?yàn)槠渫庑尉褪且粔K倒車鏡，所以可以不占用車內(nèi)空間，直接安裝 山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）4在車內(nèi)后視鏡的位置。而且顏色款式多樣，可以按照個人需求和車內(nèi)裝飾 選配。13項(xiàng)目研究內(nèi)容與方法本課題的任務(wù)是設(shè)計一個基于單片機(jī)的超聲波倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)。本系統(tǒng) 采用超聲波測距原理，包括超聲波傳感器（俗稱探頭）、控制器和顯示器 等幾個部分。駕駛者在倒車時，啟動倒車?yán)走_(dá)，在控制器的控制下，由裝 置于車尾保險杠上的探頭發(fā)送超聲波，遇到障礙物，產(chǎn)生回波信號，傳感 器接收到回波信號后經(jīng)控

17、制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，判斷出障礙物的位置，由顯 示器顯示距離并發(fā)出警示信號，得到及時警示，從而使駕駛者倒車時做到 心中有數(shù)，使倒車變得更輕松。本課題的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的意義在于（1）將倒車自動化從被動防撞引向智能 控制方向發(fā)展；（2）體現(xiàn)了以人為本”的駕駛理念，倒車時駕駛者的視線 可集中在前方，不需顧及車后狀況，增加倒車的安全性和可靠性，并且它 的應(yīng)用可減輕司機(jī)體力和腦力勞動的強(qiáng)度；（3）它取代了傳統(tǒng)倒車對人的 駕車經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的依賴，使初學(xué)者不需要旁人指導(dǎo)也能根據(jù)提示完成復(fù)雜 的倒車任務(wù)；（4）安全可靠的防碰撞預(yù)警，使駕駛者無論是白天還是夜晚 都能實(shí)現(xiàn)安全倒車；（5）這一方案建立在安裝小組件的基礎(chǔ)上，避免

18、對汽 車整車的影響，為應(yīng)用和普及創(chuàng)造了條件，經(jīng)濟(jì)性較好，易于普及。設(shè)計中采用模塊化設(shè)計方法，硬件設(shè)計包括系統(tǒng)控制模塊、測距模塊 即超聲波發(fā)射和接收模塊，顯示報警模塊塊設(shè)計等，軟件設(shè)計包括計算模 塊、測距模塊、顯示模塊設(shè)計等。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）5超聲波傳感器模塊ST主控制器模塊彳按鍵控制9C52第2章總體設(shè)計方案及論證2.1系統(tǒng)的總體框圖本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、按鍵控 制、四位數(shù)碼管顯示、報警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：超聲波傳感器、 蜂鳴器、單片機(jī)控制電路等。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計 的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片

19、機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入 /輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng) 用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為核心控制單元，當(dāng)測得的距離小于設(shè)定距離時，主控芯片將測 得的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較處理。然后控制蜂鳴器報警。系統(tǒng)總體的設(shè)計 方框圖如圖2.1。電源圖2.1系統(tǒng)總體的設(shè)計方框圖山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）62.2各模塊的功能1.單片機(jī)主控模塊電源啟動后，單片機(jī)通過發(fā)送高電平對超聲波模塊進(jìn)行觸發(fā)。利用內(nèi) 部的定時器判斷超聲波的收發(fā)時間。由單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行計算出波源和障礙 物的距離。并通過液晶模塊和報警模塊體現(xiàn)出來，若距離小于設(shè)定的距離， 單片機(jī)

20、控制蜂鳴器進(jìn)行報警。2.鍵盤模塊按鍵1:復(fù)位鍵；按鍵2 :報警距離設(shè)定按鍵按鍵3:自定義報警距離增加1cm按鍵4:自定義報警距離減少1cm3.超聲波模塊超聲波模塊采用現(xiàn)成HC-SR04超聲波集成模塊，該模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到3mm。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。（1）采用10 口 TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號；（2） 模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；（3）有信號 返回，通過I0 口 ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從 發(fā)射到返回的時間。測試距離=（高電平時間*聲速（340m/s）

21、 /2；4.液晶顯示模塊采用4位共陽極動態(tài)顯示模式，用來顯示實(shí)時距離。5.蜂鳴器報警電路在本系統(tǒng)工作過程中，若測得的距離小于設(shè)定距離，蜂鳴器會進(jìn)行報山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）7第3章超聲波測距原理3.1超聲波測距分析最常用的超聲測距的方法是回聲探測法，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā) 射超聲波，在發(fā)射時刻的同時計數(shù)器開始計時，超聲波在空氣中傳播，途 中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來，超聲波接收器收到反射回的超聲波 就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物面的距離s,即：s=340t/2o由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V與溫度有關(guān)。在

22、使用時，如果傳 播介質(zhì)溫度變化不大，則可近似認(rèn)為超聲波速度在傳播的過程中是基本不 變的。如果對測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽y量結(jié)果加 以數(shù)值校正。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。這就是超聲波測距儀的 基本原理。如圖3.1所示。圖3.1超聲波的測距原理(3-1)v - arctg （二）H（3-2）障礙物山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）8式中:L-兩探頭之間中心距離的一半.又知道超聲波傳播的距離為：2S=vt（ 3-3）式中:v超聲波在介質(zhì)中的傳播速度；t超聲波從發(fā)射到接收所需要的時間.將（3-2）、（ 3-3）代入（3-1）中得：1LH vtcosarctg 2H

23、（ 3-4）其中,超聲波的傳播速度v在一定的溫度下是一個常數(shù)（例如在溫度T=30度時,V=349m/s）;當(dāng)需要測量的距離H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于L時，則（3-4）變?yōu)椋?H vt2（3-5）而超聲波在空氣中的傳播速度是340m/s所以，只要需要測量出超聲波傳播的時間t,就可以得出測量的距離H。根據(jù)超聲波測距原理，超聲波收發(fā)設(shè)備應(yīng)該完成超聲波脈沖的發(fā)射以 及回波首波的精確檢測。從結(jié)構(gòu)上可以將收發(fā)設(shè)備分為收發(fā)一體換能器和 收發(fā)分立換能器，這兩種形式各自有優(yōu)缺點(diǎn)。收發(fā)一體超聲波換能器由于 超聲波發(fā)射和接收在一個口，因此其不存在近距離形成所謂的三角關(guān)系， 因此其近距離的測量精度高。但是也由于收發(fā)共用端口的原因，導(dǎo)

24、致了在 發(fā)射完成脈沖序列之前不能夠開始接收，這就導(dǎo)致了盲區(qū)的存在，這在原 理是是不能消除的。收發(fā)分立超聲波換能器雖然在近距離上可以進(jìn)行測量， 近乎沒有盲區(qū)的存在，但是在近距離上一定會形成一個三角關(guān)系，從而導(dǎo) 致其近距離上的測量相對誤差極大。而在電路上，由于收發(fā)一體的超聲波9山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)換能器的發(fā)射驅(qū)動電路和接收極的接收檢測電路彼此相連，導(dǎo)致了電路的 相互干擾，增加了抗干擾設(shè)計工作。雖然收發(fā)分立形式也存在串?dāng)_的缺點(diǎn), 但其是可以通過軟硬件設(shè)計消除的。從總體上來說，收發(fā)分立在應(yīng)用上更 加簡單、可靠，本次設(shè)計采用收發(fā)分立形式換能器。3.2超聲波測距模塊3.2.13.2.1 HC-SR

25、04HC-SR04超聲波模塊介紹本設(shè)計的超聲波模塊采用現(xiàn)成的 HC-SR04超聲波模塊，該模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到3mm。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。基本工作原理：采用10 口 TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號；模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢 測是否有信號返回；有信號返回，通過I0 口 ECHO輸出一個高電平，高電 平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S)/2。其中VCC供5V電源，GND為地線，TRIG觸發(fā)控制信號 輸入，ECHO回響信號輸出等四支線。實(shí)物如下圖 3.2

26、。10+5V 冋嗨惦哥愉出.GMO -圖3.2 HC-SR04超聲波模塊山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）11超聲波探測模塊HC-SR04的使用方法如下：10 口觸發(fā)，給TRIG 口至 少10us的高電平，啟動測量；模塊自動發(fā)送 8個40Khz的方波，自動檢測 是否有信號返回；有信號返回，通過I0 口 ECHO輸出一個高電平，高電平 持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間，測試距離=（高電平時間*340）/2，單位為 m。程序中測試功能主要由兩個函數(shù)完成。超聲波測距模塊 HC-SR04時序圖如圖3.3所示。I OuS 的 TTL模塊內(nèi)部 發(fā)出佶號輸岀回響 _回響電平輸出信號與橙砸巨離成比例圖3.3超

27、聲波時序圖超聲波探測模塊HC-SR04的原理圖如圖3.4所示。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）1211VrJTIVLsHU7IWTWITwIE*yITEJO*XMN-dOJT圖3.4超聲波探測模塊 HC-SR04原理圖根據(jù)HC-SR04的原理圖，HC-SR04測距模塊時一個相對獨(dú)立的系統(tǒng)。 采用的電源芯片MAX232為超聲波換能器提供了合適的電壓，驅(qū)動換能器 正常工作。它采用了單片機(jī) EM78P135作為控制器，完成了對外部觸發(fā)信 號的檢測、產(chǎn)生脈沖信號、檢測回波首波信號等工作。與此同時其還肩負(fù)著控制電路的開啟，處理超聲波換能器的橫向干擾, 并且消除電路固定延時影響等工作。對于本次設(shè)計，選用這種測

28、距模塊將 極大減少設(shè)計的工作，降低設(shè)計的成本。超聲波探測模塊HC-SR04的電氣參數(shù)如圖3.5所示。電詢HC SR04超聲菠默工作電壓DC 5 V匚作電流15mA工作解40kHz茲遠(yuǎn)肘毘4m最近射程2cm測量角塵15輸扎猷信號WuS的TTL脈沖輸出朋倩號輸出TTL電平信也號孵成比例j j r-r- IniiInii厶 myrio:JU*山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）13躺尺寸45*2O*15iiiai圖3.5 HC-SR04的電氣參數(shù)322322 HC-SR04HC-SR04總體性能分析由于HC-SR04在設(shè)計上的較為周全的考慮，使得其的精度較高。但是 由于其基于性價比優(yōu)先的設(shè)計思路，其采用了應(yīng)

29、用廣泛、性價比較高的經(jīng) 典設(shè)計，即在回波接收處理電路中采用了放大、濾波、放大、過零檢測的 方法。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，便于集成化、小型化，但是由于回波信號隨著 測量距離的變化將發(fā)生劇烈變化，這將極大增加系統(tǒng)的設(shè)計難度，過零檢 測電路的參考電壓的設(shè)置將極為困難。1.由于空氣氣流的起伏、目標(biāo)的形狀和粗糙度不同、傳感器的響應(yīng)特性較 差等原因，使得傳感器的回波信號不是一個規(guī)則信號，有較大的不確定性， 給觸發(fā)閥值的設(shè)置帶來難度，從而使首波的檢測發(fā)生錯誤。從而帶來了測 距的不確定性。2.由于測量距離、超聲的入射角度、反射介質(zhì)等方面的不同，使得接收換 能器所獲得的回波幅度相差很大。使用單一電平閾值時，若設(shè)置的閉

30、值過高，則可能使較微弱回波漏觸發(fā)，出現(xiàn)測量錯誤；若閾值過低，則可能出現(xiàn) 的測量相位誤差如圖3.6所示：圖3.6閾值過低時可能出現(xiàn)的測量相位誤差由于測距模塊的集成化、小型化的設(shè)計需求，所以選用的是低壓、小型 換能器，其發(fā)射功率較小，這就直接決定了它的測量距離的不足。再加上 山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）14換能器的發(fā)射角較大，能量不夠集中，這更是減小了其探測范圍。測距能 力的不足，一定程度上意味著對較近距離的小體積物體探測能力的不足。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）15|第4章硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計4.1 單片機(jī) STC89C52RC4.1.14.1.1單片機(jī)簡介本設(shè)計中選用的宏晶科技的STC89C5

31、2RC型單片機(jī)是一種低功耗、高 性能、采用CMOS工藝的8位微處理器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)型80C51單片機(jī)的指 令系統(tǒng)和引腳完全兼容。片內(nèi)8K Flash存儲器可在線重新編程，或使用通 用的非易失性存儲器編程器。由于一般的距離測量中，距離的變化速度并 不太快，而且單片機(jī)的機(jī)器周期可達(dá) 卩5級，則其計時精度為 卩級，完全 可以滿足系統(tǒng)測量的要求，并且成本較低，所以本設(shè)計中選用STC89C52RC 型號的單片機(jī)。STC89C52RC單片機(jī)，基于STC89C51內(nèi)核，是新一代增 強(qiáng)型單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)STC89C51速度快812倍，帶ADC， 4路PWM,雙串口，有全球唯一 ID號，加密性好，抗干

32、擾強(qiáng)。STC89C52RC單片機(jī)的引腳圖如圖4.1所示。(T2JP1.0VCC(T2EX)P1.1 PQ.Oi.ADO) P).2P0.1(.ADl)PL3P0.2AD2)Pl.4PO.3(AD5)(MOSI)P1.5 P0J(AD4) (MISO)P1.6 PQ.5(AD5) (SCKJP1.7 PD.6CW6) RSTP0.7CAD7)(RJCD)P3.0 EA/VFP (TXDJF3.1 ALE.TROG (NTOP3.2 PSEN (NT1)P33P2.7(A15)(T0JPJ.4 P2.6(A14) (TIJP3.5 P2.5(A13) (W)P3.6P2.4(A12)(RDP3.7

33、P2.3(A11)XTAL2 P2.2(A10) XTAL1 P2-KA9) GNDP2.0(A8)STCS9C52RC圖4.1 STC89C52RC單片機(jī)的引腳圖STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具 有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在393837363534333231302928272S2524232221戈6山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）16系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、 超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash, 512字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時

34、器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路， 3個16位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容 傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89C52可降至OHz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停 止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式 下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個 中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率 35MHz，6T/12T可選。STC89C52單片機(jī)的基本組成框圖見圖4.2。圖4.2 STC89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖4.1.24.1.2單片機(jī)主要特性1.一個8位

35、的微處理器（CPU）。2.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM（128B），用以存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89系列單片機(jī)最多提供1K 的 RAM。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）173.片內(nèi)程序存儲器R0M（4KB），用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，女口 8031，8032，80C31等。目 前單片機(jī)的發(fā)展趨勢是將 RAM和ROM都集成在單片機(jī)里面，這樣既方 便了用戶進(jìn)行設(shè)計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST公司推出的89系列單片機(jī)分別集成了 16K、32K、64K Flash存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。4.四個8位并

36、行I /O接口 P0P3,每個口既可以用作輸入，也可以用作 輸出。5.兩個定時器/計數(shù)器，每個定時器/計數(shù)器都可以設(shè)置成計數(shù)方式，用 以對外部事件進(jìn)行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制。為方便設(shè)計串行通信，目前的 52系列單片機(jī)都 會提供3個16位定時器/計數(shù)器。6.五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)。現(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只5個中斷源，例如SST89E58RD就有9個中斷源。7.一個全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O 口，用于實(shí)現(xiàn)單 片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。8.片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允 許振蕩頻率為12M

37、Hz。SST89V58RD最高允許振蕩頻率達(dá) 40MHz，因而 大大的提高了指令的執(zhí)行速度。STC89C52單片機(jī)的中斷系統(tǒng)：STC89C52系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有5個中斷源，2個優(yōu)先級，可以實(shí) 現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制CPU是否響應(yīng)中斷請求；由中斷優(yōu)先級寄存器IP安排各中斷源的優(yōu)先級； 同一優(yōu)先級內(nèi)各中斷同時提出中斷請求時，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。STC89C52單片機(jī)的定時/計數(shù)器：在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會有定時控制需求，如定時輸出、定時檢測、 山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）18定時掃描等；也經(jīng)常要對外部事件進(jìn)行計數(shù)。89C52單片機(jī)內(nèi)集成

38、有兩個 可編程的定時/計數(shù)器：T0和T1，它們既可以工作于定時模式，也可以工 作于外部事件計數(shù)模式，此外，T1還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。4.2主控制模塊設(shè)計本設(shè)計的主控制模塊包括：STC89C52RC單片機(jī)，復(fù)位電路，超聲波 測距模塊，時鐘電路。主控制最小系統(tǒng)電路如圖4.3所示。圖4.3主控制最小系統(tǒng)電路電路中用到3個按鍵，一個是設(shè)定鍵，一個加鍵，一個減鍵。按下設(shè) 置鍵，系統(tǒng)進(jìn)入報警距離設(shè)置界面，默認(rèn)的報警距離是0.5米。當(dāng)按一下加 鍵時，設(shè)置距離加一厘米，當(dāng)按一下減鍵時，設(shè)置距離減一厘米。硬件電路總設(shè)計原理圖見圖4.4,從以上的分析可知在本設(shè)計中要用 到如下器件：STC89C52RC、

39、超聲波傳感器、按鍵、四位數(shù)碼管、蜂鳴器等 一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。其中 D1為電源工作指示燈。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）19圖 4.4總設(shè)計電路圖4.3時鐘電路的設(shè)計本設(shè)計的時鐘電路如圖4.5所示，時鐘電路主要結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn) 生單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越咼，那么單片機(jī) 運(yùn)行速度就越快，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的 時鐘頻率。Y1為12MHZ晶體振蕩器，單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時 鐘信號，C2與C3為負(fù)載電容。晶振與單片機(jī)的腳 XTAL2和腳XTAL1構(gòu) 成的振蕩電路中會產(chǎn)生諧波，這個諧波對電路的影響不大，但會降低電路 的時鐘振蕩器的穩(wěn)

40、定性。為了電路的穩(wěn)定性起見，在晶振的兩引腳處接入山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）20兩個10pf-50pf的瓷片電容接地來削減諧波對電路的穩(wěn)定性的影響，所以晶振所配的電容的值處在10pf-50pf之間都可以，本設(shè)計C2和C3采用0.1說 51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)處理速度，頻率越大處 理速度越快，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好。4C2O.luFC31 -IY1O.luT- 12M4L_GND圖4.5時鐘電路4.4復(fù)位電路的設(shè)計本設(shè)計的復(fù)位電路如圖4.6所示，具有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種功能， 上電復(fù)位電路是由電容C與電阻R串聯(lián)組成，電容接VCC，電阻接地， RESE

41、T腳接在它們中間，當(dāng)上電時，電容相當(dāng)于短路，此時電阻上的電壓 等于VCC，經(jīng)過一段時間后電阻電壓逐漸變小直至為 0,以達(dá)到上電復(fù)位 的目的。同時只要按下S1按鍵，同樣可以達(dá)到復(fù)位的目的。當(dāng)VCC上電時，C充電，在10K電阻R上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位； 幾個毫秒后，C充滿，10K電阻R上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī) 進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下 S1，C放電。S松開，C又充電，在10K 電阻R上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作的狀 態(tài)O單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容 C的大小影響單片機(jī)的復(fù)位時山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）2181Lt間，一般采用1030uF,單片機(jī)最

42、小系統(tǒng)電容值越大需要的復(fù)位時間越短VQC圖4.6單片機(jī)復(fù)位電路原理圖4.5顯示電路的設(shè)計超聲波測距系統(tǒng)的顯示要求比較簡單， 測量結(jié)果采用十進(jìn)制數(shù)字顯示。 只需能顯示0-9的數(shù)字，且顯示穩(wěn)定無閃爍即可。因此顯示部分采用七段半 導(dǎo)體數(shù)碼管即LED。根據(jù)各管的極管接線形式，可分為共陰極型和共陽極 型。在共陰極接法中，LED數(shù)碼管的a-g七個發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā) 亮，因加零電壓而不發(fā)亮。而在共陽極接法中，剛好與共陰極接法相反。 LED數(shù)碼管具有亮度大，響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。LED顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式，本設(shè)計中采用動態(tài)顯示方式，電路結(jié)構(gòu)圖如圖4.7所示。本設(shè)計通過軟件的編譯來實(shí)現(xiàn)由二進(jìn)制到

43、BCD碼的轉(zhuǎn)化，從而簡化了顯 示電路。但是，在制作超聲波測距系統(tǒng)的過程中，由單片機(jī)直接驅(qū)動LED顯示，電流較小，LED雖然有顯示但是比較暗，因此顯示電路采用簡單的 4位共陽LED數(shù)碼管,位碼用9012驅(qū)動。GNP-L1C-nLDUF山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）22圖4.7顯示電路原理圖本設(shè)計的顯示電路采用四位一體共陽數(shù)碼管利用單片機(jī)進(jìn)行動態(tài)顯示，動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控 制是哪一位數(shù)碼管有效。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字型 碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好 像各位數(shù)碼管同時都在顯示。實(shí)際設(shè)計中本電路單片機(jī)的 P1.

44、0至P1.7依次 控制段碼 a b、c、d、e、f、g、h。利用 P3.4、P3.5、P3.6、P3.7 口控制位 選，從而達(dá)到動態(tài)顯示的目的。顯示電路采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管, 位碼用9012驅(qū)動。4.6聲音報警電路的設(shè)計由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的I/O 口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來進(jìn)行放大電流。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）23蜂鳴器模塊的電路圖如圖4.8所示。圖4.8聲音報警電路4.7鍵盤模塊設(shè)計本按鍵模塊使用的是多位獨(dú)立按鍵，按鍵一端接10 口，一端接地，由于單片機(jī)的I0 口都有內(nèi)部上拉，因此當(dāng)按鍵沒有按下的時候，I0檢測到的

45、時候高電平，當(dāng)按鍵按下的時候，相當(dāng)于I0短接地，因此這時候單片機(jī)檢 測到的電平為低電平，通過檢測不同時刻的10 口狀態(tài)就可以判斷按下的是 哪個按鍵。4.8電源設(shè)計出于實(shí)際應(yīng)用的考慮，本設(shè)計的電源采用3節(jié)5號干電池4.5V供電，山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）24可以同時滿足實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)因素的考慮。電源接口電路如圖4.9所示。當(dāng)電源接通時，二極管發(fā)光，表示系統(tǒng)正在工作。開關(guān)控制采用自鎖開關(guān)，圖 中P2為電源盒接口或USB輸入的接口，SW1為電源開關(guān)，用來接通電源 或斷開電源。圖4.9電源接口電路山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）25第5章系統(tǒng)的軟件設(shè)計本設(shè)計采用的是模塊化的思路來進(jìn)行設(shè)計和編寫程序，程序主

46、要由系 統(tǒng)主程序和中斷程序構(gòu)成。主程序完成單片機(jī)的初始化，超聲波的發(fā)射和 接收、計算超聲波發(fā)射點(diǎn)與障礙物之間的距離、數(shù)碼管顯示和蜂鳴器報警 等。系統(tǒng)程序設(shè)計的主要的功能是發(fā)射超聲波、接受超聲波、計算測量距 離、蜂鳴器報警和數(shù)碼管顯示。5.1系統(tǒng)的主程序設(shè)計超聲波測距系統(tǒng)的控制核心是單片機(jī)，軟件主要完成測量過程控制、 精確計時、數(shù)據(jù)計算及結(jié)果處理等功能。主程序?qū)φ麄€單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行初始化后，由單片機(jī)的10 口 TRIG觸發(fā)測距，給測距模塊輸入端最少10us的高電平信號，模塊自動發(fā)送8個40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回，同時將定時器T0啟動。有信號返回，通過I0 口 ECHO輸出一個高電平

47、，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到 返回的時間，同時系統(tǒng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。然后調(diào)用距離計算的子程序， 再根據(jù)定時器T0記錄的時間計算出所需要測量的距離， 然后再調(diào)用顯示子 程序，再將測出的距離以十進(jìn)制的形式送到數(shù)碼管顯示，同時調(diào)用聲音處 理程序來控制蜂鳴器進(jìn)行報警。最后主程序通過對P3.3端口返回的高電平的接收，完成后續(xù)的工作，假如標(biāo)志位清零則說明接收到了回波信號，那 么主程序就返回到初始端重新將回波接收標(biāo)志位置位并且在單片機(jī)的 TRIG端口上發(fā)送10us的高電平信號到超聲波發(fā)射電路，就這樣，連續(xù)不 斷地運(yùn)行，循環(huán)不斷地工作用來實(shí)現(xiàn)測距。在進(jìn)行超聲波測距時，實(shí)際上測距就是記錄從超聲波發(fā)射電路

48、發(fā)射超山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）26聲波信號開始到接收到信號的聲波的往返時間差，然后通過數(shù)據(jù)計算出距 離。其中，N為計數(shù)器的值，聲速的值取為340m/s綜合以上的分析可得到 系統(tǒng)主程序流程圖，系統(tǒng)主程序的流程圖如圖5.1所示。圖5.1主程序工作流程圖山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）275.2中斷處理程序負(fù)責(zé)計算車尾與障礙物之間的距離是INTO的中斷程序。根據(jù)前面的對 超聲接收電路的分析，在超聲波集成模塊接收到超聲波回波信號后，超聲 波測距模塊就會產(chǎn)生一個高電平送至單片機(jī)的P3.3引腳，使系統(tǒng)中斷，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入中斷處理程序。進(jìn)入中斷處理后，定時器 TO就立即被關(guān)閉，同時 讀取返回的高點(diǎn)平的持續(xù)時間值

49、，并給回波接收標(biāo)志位清零即成功接收到 回波信號。中斷處理程序的程序流程圖如圖 5.2所示。圖5.2中斷處理程序流程圖5.3顯示子程序在顯示數(shù)據(jù)時，為了節(jié)省I/O端口資源，降低功耗，本設(shè)計采用動態(tài)顯 示的方法。其中P1 口是段碼，低電平有效。P3 口是位碼，低電平有效。 P3.7 山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）28口控制最高位，一直到 P3.4 口控制最低位。究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通端電路的控 制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字 形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的位選 端，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字的動態(tài)顯示。四個數(shù)碼管的段碼都是

50、P1 口的輸出,即四個數(shù)碼管輸入的段碼都是一 樣的，為了使其分別顯示不同的數(shù)字，對已處理數(shù)據(jù)查表從高位顯示，經(jīng)過延 時再顯示第二位、再經(jīng)過一段延時，依次下去直到最低位，然后循環(huán)。這樣測試結(jié)果可通過數(shù)碼管的動態(tài)顯示方法顯示出來。在輪流顯示過 程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms,由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二 極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時點(diǎn)亮，但只要掃描的速 度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯 示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的。顯示子程序的流程圖如圖5.3所示。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）29由于本次設(shè)5.4距離計算子程序在主程序中已經(jīng)介紹了障礙物距離的計算

51、公式為：S=（V*T0）/2=17T0/1000cm （其中TO為計數(shù)器TO的計數(shù)值）計使用的是程序語言，所以需要調(diào)用乘法與除法子程序。距離計算程序的流程圖如圖5.4所示。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）30圖5.4距離計算子程序流程超聲波距離計算方法設(shè)計原理為超聲波發(fā)生器 T在某一時刻發(fā)出一個 超聲波信號，當(dāng)這個超聲波遇到被測物體（障礙物）后反射回來，回波被 超聲波接收器R所接收到。這樣只要計算出從發(fā)射超聲波到接收到超聲波 信號所用的時間，就可以利用上述公式計算出超聲波發(fā)生器與被測物體之 間的距離。在啟動發(fā)射超聲波脈沖信號的同時啟動內(nèi)部定時器TO,利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射與接收到回波之

52、間的時間。當(dāng)收到超聲波 反射波（回波）時，接收芯片在INT1端輸出一個中斷請求信號，單片機(jī)響 應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差TO。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）31第6章總結(jié)和展望6.1總結(jié)隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應(yīng)用越來越廣。但 就目前技術(shù)水平來說，人們可以具體利用的測距技術(shù)還十分有限，因此， 這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。展望未來，超 聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā) 展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會 需求。本設(shè)計主要是基于STC89C52芯片為核心的超聲波測距儀，并

53、有 HC-SR04超聲波測距模塊、數(shù)碼管顯示等器件組成，包括單片機(jī)系統(tǒng)、超 聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、單片機(jī)復(fù)位電路、LED顯示電路和按鍵電路，主要實(shí)現(xiàn)車輛超聲波測距并報警功能。設(shè)計的最終結(jié)果是使超聲波 測距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波 方法測量物體間的距離。以數(shù)字的形式顯示測量距離。本文所設(shè)計的超聲 波測距報警系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、抗干擾性能好，若要滿足更高的 精度要求，還須進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)。在某些特殊場合的應(yīng)用中，還要考慮超聲 波的人射角、反射角以及超聲波傳播介質(zhì)的密度、表面光滑度等因素。本 系統(tǒng)不僅適用于車輛距離報警系統(tǒng)，還適用于水文液位測量，應(yīng)用范圍

54、較 廣。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）326.2展望本設(shè)計還可以在幾個方面進(jìn)行修改完善，進(jìn)而使得本設(shè)計的測距儀功 能更加完善，諸如：1因?yàn)槌暡ㄌ筋^的限制，本設(shè)計裝置在溫度不同的環(huán)境下測量誤差也 不一樣，所以要根據(jù)實(shí)際情況對探頭進(jìn)行合適的更換。2 系統(tǒng)動態(tài)性能不高，當(dāng)與向障礙物移動速度小的時侯，能夠穩(wěn)定測量 并穩(wěn)定顯示，但是如果移動速度太大就會使誤差也逐漸增大。3本設(shè)計中并沒有溫度補(bǔ)償模塊，主要是本設(shè)計做為倒車?yán)走_(dá)使用對精 確的距離要求不高主要是起到警報的作用，所以沒有采用溫度補(bǔ)償模塊進(jìn) 行設(shè)計。如果在設(shè)計中考慮到溫度補(bǔ)償這個模塊，并添加到設(shè)計中去，那 么整個系統(tǒng)將會更完善。4整個設(shè)計利用的是超

55、聲波模塊設(shè)計，電路簡單，編程容易，完全能實(shí) 現(xiàn)功能要求。汽車倒車?yán)走_(dá)所涉及的學(xué)科的內(nèi)容比較多，諸如傳感器、單 片機(jī)等，現(xiàn)在各個學(xué)科還在不斷的發(fā)展之中，相信也將推動這個系統(tǒng)功能 的更加完善，并且應(yīng)用將更為廣泛。山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）33致謝首先，我要感謝張瑞老師在畢業(yè)設(shè)計中對我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，在我畢業(yè)論文寫作期間，老師給我提供了各方面知識上的指導(dǎo)和日常 生活上的關(guān)懷，沒有您這樣的幫助和關(guān)懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè) 計，借此機(jī)會，向您表示由衷的感激。接著，我要感謝我的室友給了我很多寶貴的意見。 在畢業(yè)設(shè)計的短短3 個月里，你們給我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支

56、 持，在此也真誠的謝謝你們。感謝山東科技大學(xué)，感謝您為我提供了 4年大學(xué)學(xué)習(xí)的機(jī)會，也許我 馬上就要離開，但我永遠(yuǎn)不會忘記在這 4年中哭過、笑過的回憶。34山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)參考文獻(xiàn)1 Vizimuller. RFdesig n Guide-systems,cCrcuits,a nd Equati ons M.BostonArtech House, 1995.2 Keil Software.The Final World On the 8051M. Germany : Keil.Elektronik Gmbh and Keil software, 1997.3梁小流，梁建和.基于89

57、S52汽車防撞雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計J.機(jī)電工程技術(shù)， 2011, 10(4): 4951.4唐桃波,陳玉林.基于AT89C51的智能無線安防報警器J.電子設(shè)計 應(yīng)用，2003, 5(6): 4951.李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2004.6薛均義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用M.西安：西 安交通大學(xué)出版社,2005.7徐愛鈞,彭秀華.單片機(jī)高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計M.北京：北京航 空航天大學(xué)出版社,2006.8康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)M.北京：高等教育出版社,2004.9高海生，楊文煥.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)大全M.成都：西南交通大學(xué)出版社， 1

58、996.10張友德，趙志英，涂時亮.單片機(jī)微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M.上海：復(fù) 旦大學(xué)出版社，1997.山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）35附件1:電氣原理圖H. S. S. &PCB圖2刖00000Q1門。一0sSsaSSSSSIC0J1 (040000000000000000RI5GUI山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）36山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）37數(shù)碼管位選定義long dista nee;uint set_d;uchar flag_csb_juli; uint flag_time0;程序代碼:#i nclude 調(diào)用單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char /無符號

59、字符型 宏定義 變量范圍0255 #define uint unsigned int/無符號整型 宏定義 變量范圍065535#i nclude vintrin s.h#i nclude eeprom52.h數(shù)碼管段選定義012345 6789uchar code smg_d u=0 x28,0 xee,0 x32,0 xa2,0 xe4,0 xa1,0 x21,0 xea,0 x20,0 xa0,0 x60,0 x25,0 x39,0 x26,0 x31,0 x71,0 xff;/ 斷碼uchar dis_smg8 =0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0

60、 x82,0 xf8;II數(shù)碼管位選定義sbit smg_we1 = P3A4; sbit smg_we2 =卩3八5; sbit smg_we3 =卩3八6; sbit smg_we4 =卩3八7;sbit c_send =卩3八2;II超聲波發(fā)射sbit c_recive =卩3八3;超聲波接收sbit beep =卩2八3; II蜂鳴器10 口定義 uchar smg=3;II顯示數(shù)碼管的個位數(shù)bit flag_300ms ;距離II距離II超聲波超出量程用來保存定時器0的時候的山東科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）38uchar menu_1;/菜單設(shè)計的變量1ms延時函數(shù)處理距離函數(shù)把數(shù)據(jù)保存