TAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCE&TECHNOLOGY畢業(yè)設(shè)計題目：車車測距設(shè)姓學

名______號_專班：_指教：日

期__電子信工學院

學院（直屬系）：電子信息工程學院學生姓名設(shè)計（論文）題目

指導教師汽車倒車測距儀設(shè)計主要研究內(nèi)容

掌握單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，掌握單片機的編程方法，利用單片機實現(xiàn)汽車倒車測距儀的設(shè)計。研究方法主要技術(shù)指標(或研究目標)教研室意見

理論研究1、掌握單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法；2、完成控制系統(tǒng)硬件設(shè)計，給出控制系統(tǒng)原理圖；3、完成控制系統(tǒng)軟件設(shè)計，編制控制程序；4、調(diào)試系統(tǒng)，完成設(shè)計初期目標。教研室主任（專業(yè)負責人）簽字：

年

月

日說明：一式兩份，一份裝訂入學生畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)，一份交學院（直屬系）。

目錄摘要.................................................................................................................................I...................................................................................................................II引言.................................................................................................................................1第1功能需求分析與設(shè)計方案...............................................................................21.1系統(tǒng)功能需求分析............................................................................................2硬件功能需求分析..................................................................................2軟件功能需求分析..................................................................................31.2主控模塊方案設(shè)計............................................................................................31.3測距模塊方案設(shè)計............................................................................................41.4顯示模塊方案設(shè)計............................................................................................41.5報警模塊方案設(shè)計............................................................................................51.6補償模塊方案設(shè)計............................................................................................51.7本章小結(jié)............................................................................................................5第2系統(tǒng)硬件設(shè)計...................................................................................................62.12.22.32.42.52.6

主控制模塊設(shè)計.............................................................................................6時鐘電路與復位電路設(shè)計.............................................................................6超聲波測距模塊設(shè)計.....................................................................................7報警電路的設(shè)計.............................................................................................9顯示模塊.......................................................................................................10溫度補償電路...............................................................................................11第3系統(tǒng)軟件設(shè)計.................................................................................................123.1主程序的設(shè)計.................................................................................................123.2中斷服務程序及流程圖..................................................................................133.3顯示程序及報警程序......................................................................................143.4信號處理程序..................................................................................................153.5數(shù)據(jù)內(nèi)部處理..................................................................................................15第4調(diào)試.................................................................................................................18第5結(jié)論.................................................................................................................19I

致謝...............................................................................................................................20參考文獻.......................................................................................................................21附錄1整機電路圖......................................................................................................22附錄2部分源原程序..................................................................................................22II

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計摘要本文完成了對超聲波倒車測距系統(tǒng)的設(shè)計。主要目的是設(shè)計一種倒車測距顯示報警系統(tǒng)，能夠2cm到范圍內(nèi)實時顯示車后障礙物到車尾距離，并在小于危險距離時報警已保證倒車時的安全。采用了單片機最小系統(tǒng)，超聲波測距模塊，數(shù)碼管顯示模塊，蜂鳴器報警模塊以及溫度補償模塊。可以2cm到范圍內(nèi)測量車障礙物到車尾的距離補模塊可補償不同溫度下測量距離的誤差。并且數(shù)碼管可以顯示當前所測距離。當距離小于規(guī)定的警戒值時，報警模塊報警。能夠給駕駛員一個客觀明確的車尾距障礙物距離，報警系統(tǒng)也能給駕駛員一個明確的提醒。關(guān)鍵詞：超聲波傳感器

單片機

溫度補償I

：太原科技大學畢業(yè)設(shè)計：Theultrasonicisinthispaper.Reversingdisplayalarmsystemaspurpose,Thecanbebetween4m,Andwhenlessthedangerousdistancehasbeenguaranteedofreversing.Thisdesignusesminimumsingle-chipsystem,digitalbuzzermodulemodule.Thecanbemeasuredbetween4m,Theofthedistanceatdifferenttemperaturesisthetemperaturemodule.Andthedistancebydigitaldisplay.Whendistanceisthanspecifiedwarningvalue,theenabledalarm.Thefromofispresentedobjectivelytodriver,ThedriveraclearfromKeywordsUltrasonic

Singlemicrocomputercompensation

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計引言根據(jù)美國的最新統(tǒng)計表明，因各種原因造成的車輛倒車事故占公路交通事故總量的90%右因此要降低公路交通事故必須大力降低車輛倒車事故，而汽車倒車技術(shù)的發(fā)展及應用有助于減少汽車倒車事故的發(fā)生。因此，國內(nèi)外都在研究如何利用先進的技術(shù)，即汽車倒車技術(shù)，輔助汽車駕駛者對影響公路交通安全的人、車、路環(huán)境進行實時監(jiān)控，在危急情況下由系統(tǒng)主動干涉駕駛操縱、輔助駕駛者進行應急處理、防止汽車倒車事故的發(fā)生。隨著國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交通運輸車輛的不斷增多，由此產(chǎn)生的交通問題越來越成為人們關(guān)注的問題。其中倒車事故由于發(fā)生的頻率極高，已引起了社會和交通部門的高度重視。倒車事故發(fā)生的原因是多方面的，倒車鏡有死角，駕車者目測距離有誤差，視線模糊等原因造成倒車時的事故率遠大于汽車前進時的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以及女性更為突出。而倒車事故給車主帶來許多麻煩，例如撞上別人的車、消防水籠頭，如果傷及兒童更是不堪設(shè)想，有鑒于此，汽車高科技產(chǎn)品家族中，專為汽車倒車泊位設(shè)置的“倒車雷達”應運而生倒車雷達的加裝可以解決駕駛?cè)藛T的后顧之憂大大降低倒車事故的發(fā)生。目前測定汽車之間的安全距離一般有三種：超聲波測距、微波雷達測距、激光測距。本文著重研究超聲波測距。超聲波測距由于其能夠進行非接觸測量和相對較高的測量精度，越來越被人們所重視。就目前形勢來看，汽車市場的快速發(fā)展將帶動倒車雷達市場的繁榮。國內(nèi)倒車雷達主流市場已經(jīng)開始有進口高檔汽車向中低檔汽車發(fā)展。技術(shù)上向著單芯片功能成靈敏度更高、可視化發(fā)展，設(shè)備趨于小型化、人性化、智能化等方向發(fā)展。由此可見，超聲波汽車倒車雷達系統(tǒng)將會在人類今后的生活中扮演越來越重的角色，為人類的發(fā)展作出重要貢獻。超聲波倒車雷達系統(tǒng)一般由超聲波傳感器（俗稱探頭）、控制器和顯示器等部分組成，現(xiàn)在市場上的倒車雷達大多采用超聲波測距原理，駕駛者在倒車時，啟動倒車雷達，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)控制器進行數(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。1

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計第1章功能需求分與設(shè)計方案1.1系統(tǒng)功能需求分析在對汽車倒車測距儀的設(shè)計中，基礎(chǔ)功能應該能夠?qū)嚭笳系K物到車尾的距離進行測量，并將測量結(jié)果顯示在駕駛員眼前。而本次設(shè)計不僅有這些基礎(chǔ)功能，還應包括其他功能，具體功能如下：1、能夠?qū)楹笳系K物到車尾進行實時測量；2、對所測數(shù)據(jù)進行運算處理，得出障礙物到車尾的垂直最小距離；3、將計算得最小距離按一定周期顯示出來；4、當垂直小距離小于警戒值時，系統(tǒng)能夠報警提示駕駛員；5、可用自規(guī)定警戒值；6、利用補模塊減小測量時帶來的誤差。測量范圍是2cm到，即測量的是車尾障礙物到車尾距離在到；測量的精度是。由于無論用那種傳感器進行測距，都會存在外界環(huán)境對測量數(shù)據(jù)的影響，為了減小誤差，是有必要引入測距補償模塊，來提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。由于此次設(shè)計主體為數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析處理以及簡單的顯示和報警，不存在大規(guī)模的運算以及系統(tǒng)的變動，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性還是有一定的保障。硬首先要確立要實現(xiàn)的功能：距離的測量，數(shù)值運算，數(shù)據(jù)的顯示，警戒值的規(guī)定，系統(tǒng)報警以及誤差的補償。在功能確立后要進行模塊的設(shè)計已經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖的設(shè)計。主要包含以下幾個模塊：主控制模塊，測距模塊，補償模塊以及人機交互模塊。其中人機交互模塊包含按鍵輸入，顯示模塊和報警模塊。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1所。1、測距模：用來檢測車后障礙物到車尾傳感器距離；2、按鍵控模塊：可自主規(guī)定警戒值；3、報警模：當系統(tǒng)計算最小距離小于警戒值時進行報警；4、補償模：對環(huán)境影響造成數(shù)據(jù)采集的誤差進行補償；5、顯示模：對系統(tǒng)計算后的距離進行顯示。2

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計圖系統(tǒng)總體方框圖軟要實現(xiàn)上述硬件部分各模塊的，需要軟件部分設(shè)計以及程序?qū)懭氲闹С?。需要包含主程序部分，測距模塊部分的收發(fā)電路以及程序，對采集信號的讀取運算以及輸出，顯示模塊的顯示，延時及中斷程序，補償模塊的實現(xiàn)及程序，按鍵控制警戒值部分和報警模塊的設(shè)計。硬件的測量部分是由傳感器構(gòu)成，傳感器的數(shù)據(jù)采集是有時間間隔的，間隔20ms，這其中就需要延時程序和中斷服務程序的支持；不僅僅是測量塊，在顯示模塊中示數(shù)字的刷新間隔300ms決定了系統(tǒng)的周期300ms，這期間也需要延時和中斷服務程序的支持。而主控部分決定了系統(tǒng)的基本工作方式，需要用編程來實現(xiàn)對測量模塊的發(fā)送接收信號控制；輸出信號顯示模塊進行控制；將數(shù)據(jù)信號與按鍵電路輸入的數(shù)據(jù)信號進行比對，決定是否給報警模塊信號使其報警以及補償模塊的信息采集和其對傳感器采集距離信息進行的補償些都需要軟件部分的設(shè)計支持以及編程來實現(xiàn)。1.2主控模塊方案設(shè)計方案1：選用一片（如EPM7128LC84-15）作為系統(tǒng)的核心件，實現(xiàn)控制與處理的功能。具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點，3

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計可利用VHDL語言進行寫開發(fā)。但CPLD在控制上較單片機有較大劣勢。同時，的處理速度非常快，而超聲波測距對處理速度要求不可能太高，那么對系統(tǒng)處理信息的要求也就不會太高在這一點上MCU就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此，我們不采用該種方案，進而提出了第二種設(shè)想。方案2：采用單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用其處理超聲波數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)其既定的性能指標。充分分析我們的系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于實現(xiàn)超聲波測距在這一點上，單片機就顯現(xiàn)出來它的優(yōu)勢—控制簡單、方便、快捷。這樣一來，單片機就可以充分發(fā)揮其資源豐富、有較為強大的控制功能及可位尋址操作功能、價格低廉等優(yōu)點。因此，這種方案是一種較為理想的方案。在綜合考慮了傳感器等諸多因素后，我們決定采用一片單片機，充分利用STC89C52單片機的資源。綜上所述，選擇了方案2。1.3測距模塊方案設(shè)計方案一：紅外傳感器，紅外傳感器的優(yōu)點是構(gòu)成簡單，可自主制作，缺點是短距離測量時受到光線影響，誤差較大。而光線所帶來的誤差不容易進行補償。方案二：超聲波傳感器，利用聲波遇障反彈原理進行測距，短距離內(nèi)精度較高。雖然存在溫度影響，但對溫度帶來的誤差極易進行補償，適用于本設(shè)計需求。因此，綜合考慮，決定選用超聲波傳感器。1.4顯示模塊方案設(shè)計方案1：用LCD液晶進行顯示。由于其顯示清晰，顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大，使用方便，顯示快速而得到了廣泛的應用。對于此系統(tǒng)我們顯示要求并不是很高，用LCD顯示沒有充分發(fā)揮出LCD的顯示優(yōu)勢，因此我們放棄了此方案。方案2：4

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計用數(shù)碼管進行顯示。數(shù)碼管由于顯示速度快，使用簡單，顯示效果簡潔明了而得到了廣泛應用。在這里我們需要顯示的是測得的距離值和溫度值，用數(shù)碼管顯示足以滿足要求，因此選擇了此方案。1.5報警模塊方案設(shè)計方案1：采用語音芯片提示，優(yōu)點可以自由設(shè)定要提示的聲音。缺點使用復雜，需要專門的編程軟件，成本高控制復雜，不便于普及。方案2：采用蜂鳴器提示，電路簡單實用，可靠性高。綜上所述選擇方案21.6補償模塊方案設(shè)計在這一模塊中我們采用的是度傳感器對溫度造成的影響進行補償。溫度傳感器的優(yōu)點是具有獨特的單線接口，僅需一個接口引腳即可通信，同時它也不需要外部再接部件和單獨的電源，使用起來方便，因此我們選用了它。1.7本章小結(jié)本章對此次設(shè)計功能需求進行了闡述，并根據(jù)要實現(xiàn)的功能進行了各模塊的軟硬件方案設(shè)計以及各模塊的選擇。下面將就系統(tǒng)的軟硬件分別進行詳細的設(shè)計。5

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計第2章系統(tǒng)硬件設(shè)根據(jù)系統(tǒng)的功能分析，確定系統(tǒng)的工作模塊：電源模塊、主控模塊、測距模塊、顯示模塊、按鍵模塊、補償模塊和報警模塊?；竟ぷ髟恚合韧ㄟ^按鍵電路設(shè)置好警戒值，超聲波傳感器將所測量距離送到單片機進行處理，期間溫度傳感器對采集的數(shù)據(jù)進行補償，單片機把處理好的信息通過數(shù)碼管顯示，并在計算所得數(shù)值小于警戒值時啟動蜂鳴器報警模塊報警?？傮w電路圖見附錄1。2.1主控制模塊設(shè)計單片機主最小系統(tǒng)電路如圖

2.1所示其中p1.0到分別接數(shù)碼管的段選，p3.4到p3.7分別接數(shù)碼管的位選；、p3.3接超聲波傳感器的接收發(fā)送引腳；VCC和VPP接電源；p2.0到p2.2接按鍵電路；p2.3接蜂鳴器報警電路；p2.4接DS18b20溫度補償電路。圖2.1單片機主控電路2.2時鐘電路與復位電路設(shè)計本系統(tǒng)采用STC系統(tǒng)列單片機，相比其他系列片機具有很多優(yōu)點。一般STC片機資源比其他單片機要多，而且執(zhí)行速度快STC系列單片機使用串口對單片機進行燒寫，下載程序較為方便；單片機內(nèi)部集成了看門狗電6

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計路；且具有很強抗干擾能力。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時鐘電路和加電自復位的復位電路，如下圖2.2圖2.3所示：圖2.2時鐘電路圖2.3復位電路由于單片機口內(nèi)部不含上拉電阻，為高阻態(tài)，不能正常地輸出高/低電平，因而該組口在使用時必須外接上拉電阻。2.3超聲波測距模塊設(shè)計在測距模塊的設(shè)計中有多種選擇方案，如微波雷達測距，激光測距以及本次設(shè)計所采用的超聲波測距。7

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計其中微波雷達測距原理是接收的回波信號，只要有回波產(chǎn)生，其就認定為完成一次測距，只適用于單純無移動物體移動影響的環(huán)境。而在汽車倒車過程中，周圍的環(huán)境復雜多變，顯然不符合。而且最主要的是微波雷達不能安裝在不停移動的物體上，顯然是無法滿足我們的工作需求的。而激光測距在測量時要保證光線與被測物體的垂直才能使反射回來的信號強度夠大，當信號過于微弱是是無法準確測量的。而且激光測距發(fā)射和接受的是光信號，本系統(tǒng)要適用于不同環(huán)境，光線亮度，障礙物顏色環(huán)境下的汽車倒車時應用，此時對光信號的誤差是極其明顯的。因而我們不采用激光測距。超聲波測距模塊基本原理是聲波的發(fā)射與接收，其時間間隔與聲波速度的乘積即是所測得距離。由于聲波信號是發(fā)散的，不存垂直與否的影響；而周圍環(huán)境顏色以及環(huán)境中光線亮度也不會對聲波信號有影響。其唯一的缺點便是受外界溫度影響，而這種影響我們可以采用DS18b20溫度補償模塊進行消除。因此最合適本系統(tǒng)的測距模塊便是超聲波測距模塊。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，測距精度可達高到。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。HC-SRO4的基本參數(shù)如下表：電器參數(shù)工作電壓工作電流工作頻率最遠射程最近射程測量角度輸入觸發(fā)信號輸出回響信號規(guī)格尺寸

C-SRO4超聲波模塊5V15mA40KHz4m度的脈輸出電信號，與射程成比例45*20*15mm表2.1參表基本工作原理采用IO口觸發(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，8

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計通過IO口輸出一個高電平，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。實物如下圖。其中VCC供5V電源，為地線，TRIG觸發(fā)控制信號輸入，回響信號輸出等四支線。圖2.4超聲波接口電路圖如圖2.5所示，超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為根據(jù)計時器記錄的時間，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離s)，即：就是所謂的時間差測距法。圖2.5測原理2.4報警電路的設(shè)計如下圖所示，用一個和三極管、電阻接到單片機的P13引腳上，構(gòu)成聲音報警電路，如圖2.6示為聲音報警電路。當系統(tǒng)處理所得距離信號小于事先規(guī)定的警戒值時，單片機給蜂鳴器輸入一個低電平，蜂鳴器開始報警；9

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計圖聲報警電路圖2.5顯示模塊顯示模塊采用數(shù)碼管顯示接口電路如圖其中數(shù)碼管是共陰極，其中p1.0到p1.7分別接數(shù)碼管的段選，p3.4到p3.7分別接數(shù)碼管的位選。到p3.7管腳中哪個輸出低電平控制數(shù)碼管的哪一位；而到?jīng)Q定此位數(shù)碼管顯示的數(shù)字。圖數(shù)管電路10

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計2.6溫度補償電路溫度采用傳感器進行測量，P2.4接DS18B20數(shù)據(jù)總線，控制DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換和傳輸數(shù)據(jù),時數(shù)據(jù)總線上還接10k的上拉電阻系統(tǒng)對DS18B20采用外部供電，其優(yōu)點在于線不需要強上拉，而且總線控制器無需在溫度轉(zhuǎn)換期間一直保持高電平。這樣在轉(zhuǎn)換期間可以允許在單線總線上進行其他數(shù)據(jù)傳輸，硬件結(jié)構(gòu)如圖2.8所。圖溫度傳感器接口電路圖11

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計第3章系統(tǒng)軟件設(shè)硬件和軟件的結(jié)合才能發(fā)揮本設(shè)計的功能，因此在梳理硬件電路后，須配合軟件，方能實現(xiàn)本系統(tǒng)的功能。本設(shè)計可分為發(fā)送超聲波、計算測量距離、顯示測量距離等。軟件包括四個主要模塊組成分別是主程序超聲波發(fā)射子程序INT0中斷服務程序、定時器T0溢中斷程序。3.1主程序的設(shè)計超聲波測距的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波測距的程序既有較復雜的計算（計算距離時），又要求精細計算程序運行時間（超聲波測距時），所以控制程序可采用C語言編程。

主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時為計數(shù)設(shè)定時器1定時。置位總中斷允許EA。進行程序主程序后，進行定時測距判斷，當測距標志位，即進行測量一次，程序設(shè)計中，超聲波測距頻度是2次秒。測距間隔中，整個程序主要進行循環(huán)顯示測量結(jié)果。當調(diào)用超聲波測距子程序后，首先由單片機產(chǎn)生6-8個頻率為38.46kHz聲波脈沖載的超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后即啟動內(nèi)部計時器進行計時為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)這時單片機需要延時約-2ms時間（這也就是超聲波距儀會有一個最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值后才啟動對單片機的電平判斷程序當檢測到的電平由高轉(zhuǎn)為低電平時，立即停止T0計時。由于采用單片機采用的是12晶振，計時器每計一個數(shù)就是1超聲波測距子程序檢測到接收成功的標志位后，將計數(shù)器中的（即超聲波來回所用的時間來計算即可得被測物體與測距儀之間的距離。主程序的流程圖如圖所示。12

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計圖3.1主序流程圖3.2斷服務程序及流程圖中斷是單片機實時地處理內(nèi)部或外部事件的一種內(nèi)部機制。當某種內(nèi)部或外部事件發(fā)生時單片機的中斷系統(tǒng)將迫使CPU暫停正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)而去進行中斷事件的處理，中斷處理完畢后，又返回被中斷的程序處，繼續(xù)執(zhí)行下去。而中斷服務程序：處理器處“急件可理解為是一種服務，是通過執(zhí)行事先編好的某個特定的程序來完成的。而中斷服務程序又可以分為外部中斷和內(nèi)部中斷常有3個內(nèi)部中斷源行口個外部中斷源INT0INT1這兩個外部中斷源都是低電平有效。這個系統(tǒng)用到了兩個中斷子程序，定時中斷子程序和外部中斷子程序。外部中斷執(zhí)行過程中，只要定時中斷能產(chǎn)生并且能進入定時中斷子程序，定時器就可以計數(shù)，這跟設(shè)置的中斷優(yōu)先級有關(guān)系。使用定時器中斷，則把中斷重新啟動工作放在外部中斷服務程序中，一旦定時器從新啟動，延時固定的時間。系統(tǒng)中的超聲波測距模塊測量間隔是20ms，數(shù)碼管顯示模塊顯示間隔為300ms，也就是說20ms中斷一次進行超聲波所測得距離信息的讀取，即在此時運行每300ms中斷一次進行數(shù)碼管顯示。當這兩個中斷程序同時發(fā)生時，先運行每20ns一次的中斷服務程序。13

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計圖3.2中斷服務程序流程圖3.3示程序及報警程序顯示的目的是讓駕駛員更為明確的得知障礙物到車尾的距離，從而做出正確的判斷。系統(tǒng)測距的目的就是對駕駛員進行倒車時的輔助，如果不顯示距離只進行報警，輔助的作用就不全面，駕駛員對車后障礙物的距離無法做到一個很好的把控。由于人的視覺暫留及斷電時數(shù)碼管的斷點余暉影響，數(shù)碼管采用的是靜態(tài)顯示，刷新的周期為，在加入中斷服務程序后，單片機最小系統(tǒng)完全可以實現(xiàn)。因為這個系統(tǒng)要不斷的顯示出距離采用靜態(tài)顯示則占用的I/0口資源多了節(jié)約系統(tǒng)資源們采用動態(tài)顯示法態(tài)掃描顯示法在多位7段顯示中，為了簡化電路，降低成本，則講所有的問的段選線并聯(lián)在一起，剛好由個I/O來控制8個段。而公共端則分別由相應的I/O控制。動態(tài)掃描顯示主要是靠人眼的視覺停留原理。人眼的視覺暫留時間為0.1秒，其實數(shù)碼管是一個一個亮過去的，每個數(shù)碼管顯示它該現(xiàn)實的數(shù)字，中間只間隔十毫秒，由于斷電的那幾毫秒數(shù)碼管有余暉，人眼看過去好像整排數(shù)碼管都是量的。設(shè)計時，要注意每位顯示的間隔時間，由于一位段LED的熄滅時間不能超過100ms，也就是說點亮其它位所用的時間不能超過，這樣當有N位的7段來顯示時，每一位間隔的時間就必須要符合下面的式子：t14

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計這里使用了3位也就是N=3則由上面式子可以算出t≤50ms就是每一位的間隔時間不能超過PC做為LED的位選控制口，采用共陰顯示接法。將計算好的距離數(shù)據(jù)設(shè)置顯示緩沖區(qū)起始地址，顯示緩沖區(qū)中被顯示的字符的字形碼的地址偏移量預先制表放入。報警模塊的啟用是在單片機處理所得最小距離小于警戒值時啟用，當最小距離大于警戒值時停止報警。聲音報警是可以很好地提示駕駛員障礙物到車身距離過小，行車有危險。因為數(shù)據(jù)的采集間隔是顯示間隔300ms，在這期間對駕駛員的提示就需要報警系統(tǒng)實現(xiàn)。當然，報警模塊也存在誤報的可能，然而以為采樣間隔0ms，也就是說最小距離與警戒值的比較是一次，誤報可以被很快的消除，不如為慮。3.4信號處理程序空中有各種干擾信號，如汽車鳴笛，排氣時發(fā)出的噪聲。這些噪聲中含有40KHz的諧波成分，被放大可能引起顯示干擾。另外，汽車運行特別是剛啟動時，電源中也有許多干擾脈沖。因此，除在硬件電路中采取措施外，軟件中還可以加入抗干擾裝置。一般可根據(jù)倒車的速度和回波信號脈寬來分析，對接收的信號進行甄別，篩選出正確信號。在一般情況超聲回波信號十分微,轉(zhuǎn)換電信號的幅值也較須采用高增益的放大電路。同時，復雜的工作環(huán)境又使得超聲回波信號中包含了較多的噪聲干擾因此在設(shè)計電路時既要進行信號的放大又要做適當?shù)臑V波處理。信號處理首先判斷有無回波信號。若超過設(shè)定的時間還沒有接收到回波，則說明車后無障礙物，此時置閃爍顯示“---”并發(fā)出長嘟聲；或障礙物距離較遠已超出最大探測距離，當測量超過上限值收不到回波時顯示CC”由于CPU工作速度比倒車速度快的多以不需要每次收到信號后立即顯示，收到信號可先存起來，存滿4個信號，連同原來顯示的信號共五個信號，從中篩選一個正確信號。3.5數(shù)據(jù)內(nèi)部處理因為超聲波測距模塊測量的是障礙物到傳感器的距離，而我們需要顯示以及與警戒值比較的距離是障礙物到車尾的最小距離。也就是說需要把采集到的15

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計距離信號進行運算處理后在決定是否顯示以及與警戒值比較決定是否報警。況且采集到的距離信號受環(huán)境溫度影響而具有誤差，需要溫度補償模塊進行補償，此時也需要運算處理。如果不進行數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)會受到障礙物與車位處置面角度，環(huán)境溫度的影響而產(chǎn)生的誤差，因而數(shù)據(jù)處理是必須的。數(shù)據(jù)進行處理后，不但消除了環(huán)境因素以及角度因素對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的誤差影響。而障礙物到車尾的最小垂直距離小比較障礙物到傳感器的距離個具有代表性和說服力。數(shù)據(jù)處理流程圖如下圖3.3圖數(shù)據(jù)處理流程圖在本系統(tǒng)中超聲波傳感器的采樣間隔位20ms；考慮到顯示模塊為數(shù)碼管，為了避免視覺殘留帶來的影響，顯示間隔為；也就是說整個系統(tǒng)的工作周期為300ms。而采樣周期20ms，也就是說并不是每一個數(shù)據(jù)采集錄入運算處理后都顯示出來，而是每組數(shù)據(jù)進行一次保留，每輸出這一組數(shù)據(jù)中在這一時刻的數(shù)據(jù)。這就用到了上面所表述的延時程序和中斷程序。因為采集到的信號是障礙到超聲波傳感器的距離，而我們所需要顯示的是障礙物到車尾的最小垂直距離，因此要對接收到的距離數(shù)據(jù)進行處理。此處采用的是三角形推理方法。具體情況圖如下圖3.3.16

a太原科技大學畢業(yè)設(shè)計a圖算推理圖其中點為障礙物，M,N兩個平行于車尾面的測距傳感器MN之間的距離是給定值,x+y是定值們用表示所測得距離分別用a,b表示，最小垂直距離為h。則有以下公式：a

h22綜合以上公式，可得出最小垂直距離的公式：h

2

a

2

4

2

2

h就是經(jīng)過單片機運算處理后距離，因為采樣間隔為也就是說的產(chǎn)生周期為因為系統(tǒng)的工作周期，也就是說h的數(shù)據(jù)會被暫存起來，在每300ms時將此時刻的h送入數(shù)碼管顯示模塊顯示。17

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計第4章試本次試驗目的是為了驗證系統(tǒng)能夠按照設(shè)計要求完成相應的功能。驗證在倒車時隨著距離不斷地縮小能否準確的測量障礙物到車尾的最小垂直距離以及顯示當距離小于警戒值時能否開始報警當距離大于警戒值時能否停止報警。是否存在誤差，誤差是否在可接受范圍內(nèi)。此次試驗用一把T型尺作為障礙物，用整體系統(tǒng)不斷靠障礙物模擬倒車時的情景，用鋼尺測量此時障礙物到系統(tǒng)的距離和系統(tǒng)顯示距離進行比較，觀察誤差。不斷逼近使距離小于警戒值看能否報警；當報警開始后繼續(xù)逼近一段距離后開始遠離障礙物，觀察當距離大于警戒值時是否停止報警。測量時用按鍵輸入設(shè)置報警距離為9.5cm。而后不斷靠近作為障礙物的型尺，并在一旁放一把鋼尺對所測數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)進行比較。發(fā)現(xiàn)所測的顯示距離與實際距離存在0.2到0.4cm的誤差。當顯示距離小于時，系統(tǒng)開始報警；當距離大于時系統(tǒng)停止報警。超聲波測距原理是聲波發(fā)出和接收的時間差此和聲波的傳遞速度結(jié)合，運用公式計算，得出距離。而聲波接收時要盡量的避免余波信號的干擾。所以測量是存在盲區(qū)的，這個盲區(qū)大概是左右。而且本設(shè)計理論上的測量距離范圍為2～5測量的誤差比較小，測量顯示值穩(wěn)定，可以精確0.5cm，能滿足設(shè)計要求。測量結(jié)果如圖4.1圖現(xiàn)測試圖18

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計第5章論此次畢業(yè)設(shè)計是采用一個單片機控制系統(tǒng)來進行倒車防撞報警系統(tǒng)的制作，并有效的進行控制和報警，它具有全集成化，智能化，精度高，性能高，可靠性高和價格低等優(yōu)點，是一個值得推廣的一種方法。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，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離用為溫度補償模塊補償外界溫度對測量結(jié)果帶來的誤差。利用單片機內(nèi)部運算將傳感器與障礙物之間的距離計算成障礙物到車尾的最小垂直距離距離并用數(shù)碼管顯示出來。當最小垂直距離小于警戒值時蜂鳴器報警，而一旦最小垂直距離大于警戒值時，蜂鳴器停止報警。測量范圍為2cm到精度為。測量間隔為20ms，數(shù)碼管靜態(tài)顯示周期為300ms。在設(shè)計本作品時，通過查閱網(wǎng)絡與書籍上搜集到的資料，再加上指導老師的指導與資料提供，與生活中對于超聲波的工作原理的觀察研究相結(jié)合，設(shè)計出了這一套超聲波汽車倒車防撞系統(tǒng)的主要硬件結(jié)構(gòu)本完成了課題的要求，但是由于設(shè)計的理論基礎(chǔ)尚淺，對課題的研究經(jīng)驗還不成熟，使得在技術(shù)的解決與運用上顯得粗糙了一些，在某些技術(shù)關(guān)鍵上的敘述不能達到詳細、精辟。超聲波測距儀的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。我們知道語言程序有利于實現(xiàn)較復雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細計算程序運行的時間，而超聲波測距儀的程序既有較復雜的計算（計算距離時），又要求精細計算程序運行時間（超聲波測距時），所以控制程序可采用言和匯編語言混合編程。但是由于匯編語言較難，實現(xiàn)起來不是很容易，所以我全文都用C語言來實現(xiàn)所有功能。19

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計致謝首先，我感謝金坤善老師。本設(shè)計文是在金坤善老師精心指導和大力支持下完成的。他們平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從確定命題查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，論文寫作等整個過程中都給予了我悉心的指導。我對金坤善老師的感激之情是無法用言語表達的。本課題在選題及研究過程中金坤善老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。金坤善老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給以終生受益無窮之道。金坤善老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。在他們的引導下，我認識了有了設(shè)計的思路，極大的開拓了我的學術(shù)視野，也為本篇論文打下了理論基礎(chǔ)。在這次設(shè)計中金坤善老師又給我提出了許多寶貴的意見。雖然我遇到了許多困難，但是我及時的和金坤善老師討論這些問題，最終問題都迎刃而解了。減少了我在這次設(shè)計中的困惑和完成時間。在論文撰寫方面更是給予了方向性的指導和建設(shè)性的意見和建議。最后感謝在大學四年期間，傳授我知識的老師們，感謝在學習和生活上給予我?guī)椭耐瑢W們，沒有他們的幫助就沒有我今天的驕人成績。經(jīng)過幾個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，畢竟這次設(shè)計是我第一次進行全面和系統(tǒng)的設(shè)計，疏漏和不足之處在所難免，可能存在許多細節(jié)未做到及時處理，請老師指正，以幫助我不斷提高，不斷進步。我相信通過這次全面系統(tǒng)的設(shè)計以及在這個過程中各位老師的不斷點撥，在今后的工作中我一定會做到更好。20

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計參考文獻[1]何生.單機原理與應用（第二版電子工業(yè)出版社,[2]李利.單機原理及應用技術(shù)，第二,京高等教育出版,[3]胡金.單機應用技術(shù)實訓教重慶大學出版社,[4]夏強,單機實驗與實踐教,京北京航空航天大學出版社,[5]陳航.單機實訓教程,機械工業(yè)出版社[6]張剛.新MCS-51單機用設(shè)計哈濱工業(yè)大學出版,[7]賈年.傳器技術(shù)南東南大學出版社,2010.[8]劉生.傳器簡明手冊及應用電,安電子科技大學出版,[9]馬秦.自檢測技,北機械工業(yè)出版社,[10]劉亦單機應用技術(shù),陜西西安電子科技大學出版,[11]李軒單機實訓教程,北京航空航天大學出版社,21

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計附錄一整機電路圖22

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計23

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計附錄二部分源程序/****************函***************/void{beep====send_wave();smg_display();time_init();init_eeprom();send_wave();send_wave();{if(flag_300ms==1){flag_300ms==read_temp();clock_h_l();send_wave();if(menu_1==smg_display();if(menu_1=={%10];/10%10];}}key();10){key_with();}}}/***********************延時函數(shù)*****************************/voiddelay_uint(uint{while(q--);}/***********************1ms延函數(shù)*****************************/24

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計voiddelay_1ms(uintq){uinti,j;for(i=0;i<q;i++)for(j=0;j<120;j++);}/***********************理距離函數(shù)****************************/voidsmg_display(){smg_du[distance%10];smg_du[distance10%smg_du[distance10]&}/******************數(shù)保存到單片機內(nèi)部******************/voidwrite_eeprom(){SectorErase(0x2000);a_a);}/******************數(shù)從單片機內(nèi)部中讀出*****************/voidread_eeprom(){=byte_read(0x2001);|==byte_read(0x2058);}/**************機自檢初化*****************/voidinit_eeprom(){!=1){==1;}}/********************立鍵程序*****************/void{25

太原科技大學畢業(yè)設(shè)計key_can=0x07;if((P2&{delay_1ms(1);if(((P2&0x07)0x07)&&(key_new==1)){=&0x07){key_can=3;break;key_can=2;break;key_can=1;break;}}}=}/*******************碼管的位選******************/voidsmg_we_switch(uchari){switch(i){smg_we1=smg_we2=smg_we3smg_we4=1;smg_we1=smg_we2=smg_we3smg_we4=1;break;smg_we1=smg_we2=smg_we3