基于单片机的倒车雷达设计毕业设计(23页).doc

-基于单片机的倒车雷达设计毕业设计-第 21 页毕业设计任务书姓 名： 闫杰锋专 业： 机电一体化 班 级： 机电51102 设计课题：倒车雷达单片机在超声测距技术中的应用指导教师：常多贵电子信息工程系印制二一五年九月摘要随着社会经济的发展，交通运输业日益兴旺，汽车的数量大幅攀升。交通拥挤状况也日益严重，倒车撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人生伤亡和经济损失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞预警系统势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，本文介绍的就是利用超声波测距法设计的一种倒车防撞报警系统。本文在查阅、分析国内外倒车雷达系统相关技术的基础上，结合最新研究成果，对基于超声波测距的倒车雷达预警系统的研制进行了深入探讨和研究。该系统分为测距模块、系统控制模块和显示报警模块，并分别对其进行方案分析，构建了倒车雷达预警系统的系统构架和设计方案；在硬件电路中，本设计采用以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块，相关部分附有硬件电路图、程序流程图。关键词AT89C51超声波测距倒车雷达目录中文摘要Error! No bookmark name given.1绪论Error! No bookmark name given.1.1倒车雷达的研究背景和意义Error! No bookmark name given.1.2倒车雷达的发展过程及其现状Error! No bookmark name given.2系统设计方案Error! No bookmark name given.2.1测距系统设计思路Error! No bookmark name given.2.1.1超声波概述Error! No bookmark name given.2.1.2超声波测距原理Error! No bookmark name given.2.2控制系统设计思路Error! No bookmark name given.2.3显示报警系统的设计思路Error! No bookmark name given.2.4系统设计方案Error! No bookmark name given.3倒车雷达系统硬件设计Error! No bookmark name given.3.1超声波测距模块的设计Error! No bookmark name given.3.1.1超声波发射模块的设计Error! No bookmark name given.3.1.2超声波接收模块的设计Error! No bookmark name given.3.1.3温度补偿电路Error! No bookmark name given.3.2报警显示模块的设计Error! No bookmark name given.3.2.1蜂鸣器报警电路Error! No bookmark name given.3.2.2 LCD显示电路Error! No bookmark name given.3.3电源模块的设计Error! No bookmark name given.3.4复位和晶振电路模块Error! No bookmark name given.4系统软件的设计Error! No bookmark name given.4.1超声波发送子程序及超声波接收中断子程序Error! No bookmark name given.4.2测温子程序Error! No bookmark name given.4.3距离计算子程序Error! No bookmark name given.4.4显示报警子程序Error! No bookmark name given.6总结Error! No bookmark name given.致谢Error! No bookmark name given.参考文献Error! No bookmark name given.1绪论近年来，随着汽车产业的迅速发展和人们生活水平的不断提高，我国的汽车数量正逐年增加，我国开始进入私家车时代，汽车的数量逐渐增加，造成公路、街道、停车场、车库等越来越拥挤，在公路、街道、停车场、车库等拥挤、狭窄的地方倒车时，驾驶员既要前瞻，又要后顾，稍微不小心就会发生追尾事故。增加汽车的后视能力，研制汽车后部探测障碍物的倒车雷达便成为近些年来的研究热点。安全避免障碍物的前提是快速、准确地测量障碍物与汽车之间的距离。基于此，本文所设计的倒车雷达预警系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物的距离而设计开发的。该系统将微型计算机技术与超声波的测距技术、传感器技术等相结合，可检测汽车倒车，其障碍物与汽车的距离，并根据障碍物与车尾的距离远近实时发出报警。1.1倒车雷达的研究背景和意义随着汽车的迅速增加，停车难已经是个不争的事实，狭小的停车场地常常令有车一族无所适从，稍不慎，则闯祸，烦事又烦人。“往后倒一点，再往后，打方向盘，打多了，回一点再倒，好，停。”相信一般的车主在停车场泊位时，都会遇到车辆保管员的“热情招呼”。车技纯熟的倒也与人工提示配合默契；车技一般、方向感较差的，就经常使负责指挥的那位人士高度紧张，脾气急躁的还少不了挤兑车主几句。倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。1.2倒车雷达的发展过程及其现状在几年的时间里，随着技术发展和用户需求的变化，倒车雷达经过了大致六代的发展。第一代：倒车时通过喇叭提醒。“倒车请注意”想必不少人还记得这种声音，只要司机挂上倒档，它就会响起，提醒周围的人注意，这就是倒车雷达的第一代产品。第二代：采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。这是倒车雷达系统的真正开始。倒车时，如果车后1.8米1.5米处有障碍物，蜂鸣器就会开始工作。蜂鸣声越急，表示车辆离障碍物越近。第三代：数码波段显示具体距离或者距离范围，可以显示车后障碍物离车体的距离。如果是物体，在1.8米开始显示；如果是人，在0.9米左右的距离开始显示。这一代产品有两种显示方式，数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别：绿色代表安全距离，表示障碍物离车体距离有0.8米以上；黄色代表警告距离，表示离障碍物的距离只有0.60.8米；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到0.6米的距离，你必须停止倒车。第四代：液晶荧屏动态显示。这一代产品有一个质的飞跃，特别是屏幕显示开始出现动态显示系统。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离。此产品实现动态显示，色彩清晰漂亮，外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便。第五代：魔幻镜倒车雷达。结合了前几代产品的优点，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知2米以内的障碍物，并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能，是目前市面上最先进的倒车雷达系统。第六代：整合影音系统。它在第五代产品的基础上新增了很多功能，是专门为高档轿车生产的。从外观上来看，这套系统比第五代产品更为精致典雅；从功能上来看，它除了具备第五代产品的所有功能之外，还整合了高档轿车具备的影音系统，可以在显示器上观看DVD影像。可以说倒车雷达在人们的生活中已经有着举足轻重的地位。倒车雷达是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。倒车雷达的发明是迫在眉睫的，是必不可少的设备。现在市面上的倒车雷达大多采用超声波测距原理，驾驶者在倒车时，将汽车的挡位推到R挡，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由装置于车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，从而计算出车体与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由显示器显示距离并发出警示信号，从而使驾驶者倒车时不至于撞上障碍物。整个过程，驾驶者无须回头便可知车后的情况，使停车和倒车更容易、更安全。2系统设计方案倒车雷达的工作原理为：首先连接电源并打开，车辆进入倒挡时，探测器主机自动进入工作状态，同时显示器波段亮起。然后，用专用钻头在保险杠上开孔，并将探测器分别装入孔内。根据车主倒车和停车的习惯，探头探测器分别安装在汽车的尾部。安装好探测器主机在适当的位置，将显示器夹在车内后视镜上，就开始正常工作。汽车倒车雷达预警系统由三个部分组成，分别为测距部分、控制系统部分和显示报警部分（图2-1）。控制系统发射模块接收模块数据显示蜂鸣器图2-1倒车系统模块各模块所完成的具体功能如下：(1)测距系统模块：针对超声波传感器设计的发送模块、接收模块和控制系统共同完成测距功能。(2)控制系统模块：本系统以单片机1为控制核心，控制整个系统的运行，对各个接口电路进行控制，发射脉冲，检测到回波后，进行数据处理，测出从超声波发射到接收回波信号的时刻差，从而测出距离。(3)显示报警系统模块：显示与障碍物间的距离及报警以提醒驾驶员。2.1测距系统设计思路倒车雷达可以通过不同的测距方式能很好的解决停车时因视线不清而造成倒车不便，主要采用的是超声波测距技术2，挂倒档时接通倒车雷达的电源，利用换能器(超声波传感器)的压电特性，间断以频率40KHz的电压激发压电片，该压电片随即由电能转换成机械能(40KHz超声波)并发射出去，当发射出去的声波接触物体时，根据声波的反射性原理，会反射回微弱声波信号给超声波传感器，换能器即将所接收的微弱声波振动信号转化成为电信号，经信号放大处理后，传送至微处理器，微处理器就可计算车与该物体之距离，并显示出来，再由微处理器判断决定是否对构成危险的目标按不同程度进行警示提醒。2.1.1超声波概述所谓超声波，是指人耳听不见的声波。正常人的听觉可以听到16-20千赫（KHZ）的声波，低于16千赫兹的声波称为次声波或亚声波，超过20千赫兹的声波称为超声波。与光波不同，超声波是一种弹性机械波，有两种形式：横向振荡（横波）及纵向振荡（纵波），在工业中应用主要采用纵向振荡。它可以在气体、液体和固体中传播，超声波在空气中的传播速度约为340m/s（常温下）。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，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。常用的超声波传感器可以分为二大类，一是用电气方式产生超声波，如压电式、磁致伸缩式超声波发生器；二是用机械方式产生超声波，有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。超声波传感器的主要性能指标3包括：（1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。（2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。（3）灵敏度。主要取决于压电晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。压电式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，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波，反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。压电式超声波传感器在40KHz处为超声发射传感器的中心频率，在40KHz处，超声发射传感器所产生的超声机械波最强，也就是说在40KHz处所产生的超声声压能级最高。而在40KHz两侧，声压能级迅速衰减。因此，超声波发射传感器一定要使用非常接近中心频率40KHz的交流电压来激励。超声波在许多领域内比可听声的用途更加广泛，是基于以下几个原因:（1）具有方向性，超声波的频率越高，则方向性越强。（2）在无损探伤、水下声纳系统、超声测距系统中方向性是一个重要的考虑因素。（3）超声波的频率越高，则波长越越短，波长可以小到与超声传播媒介材料尺寸相比更小的程度。在高分辨率探伤、微小厚度测量、高精度测距中，这一点相当重要。（4）超声是不可听声，这样就避免产生噪声，因而超声具有绿色特性。当超声发射器与接收器分别置于被测物两侧时，这种类型称为透射型。适用于在空气中传播，工作频率一般为23-25KHz及40-45KHz。这类传感器适用于测距、遥控、防盗等用途。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等。超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型，分离式反射型可用于接近开关、测距、测液位或物位、金属探伤以及测厚等。2.1.2超声波测距原理目前，利用超声波测距的方法有相位检测法、声波幅值检测法、渡越时间检测法三种。相位检测的精度高，但检测范围有限；声波幅值检测易受反射波的影响；渡越时间检测工作方式简单、直观，在硬件控制和软件设计容易实现，其原理是检测从发射传感器发射超声波到经气体介质传播后接收传感器接收超声波的时间差，即渡越时间t。（如图2-2，2-3所示）。 图2-2 超声波测距原理图2-3发射接收波形超声波具有指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远、检测迅速、方便、计算单、易于做到实时控制等优点4，经常用于距离的测量。超声波脉冲反射式测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时。超声波在空气中传播时，途中碰到障碍物就立即返射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波脉冲反射式测距原理5公式如（2.1）：（2.1）其中：s为发射点与障碍物之间的距离；t为计时器记录的测出发射和接收回波的时间差；c为超声波在空气中的传播速度。由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。限制倒车雷达系统的最大可测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。超声波的传播速度c并不是固定不变的，传播速度受空气密度、温度和气体分子成分的影响，关系式为（2.2）：（2.2）式中气体定压热容与定容热容的比值，空气为1.40。R气体普适常数，为8.314kg/mol。T气体势力学温度，与摄氏温度的关系是T=273K+t。M气体相对分子质量，空气为28.8×10-3kg/mol。c00时的声波速度，为331.4m/s。由上式可见，超声波在空气中传播时，受温度影响最大，由表达式可计算出波速与温度的关系。温度越高，传播速度越快，而且不同温度下传播速度差别非常大，例如0时的速度为332m/s，30时的速度为350m/s，相差18m/s。因此，需要较高的测量精度时，进行温度补偿是最有效的措施。因此，需要通过温度补偿的方法加以校正。2.2控制系统设计思路控制系统以单片机为控制核心，我们学过51单片机，对它的功能及其应用也比较熟知。51系列单片机采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kB的ROM，256 B的RAM，2个16b的定时计数器TO和T1，4个8 b的IO端I：IP0，P1，P2，P3，一个全双功串行通信口等组成。特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器(EPROM)，使其在实际中有着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。5l系列单片机提供以下功能：4 kB存储器；256 BRAM；32条IO线；2个16b定时计数器；5个2级中断源；1个全双向的串行口以及时钟电路。空闲方式：CPU停止工作，而让RAM、定时计数器、串行口和中断系统继续工作。掉电方式：保存RAM的内容，振荡器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。5l系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。2.3显示报警系统的设计思路显示器应用极为广泛，是一种输出设备，一般常用的包括数码管显示和LCD液晶显示。数码管显示内容单一，液晶则比较丰富；数码管一般就是一个7段的8字，当然多的有16段的中间米字型的，液晶可以显示各种内容。数码管是自发光的，液晶是靠背光环境的。数码管是LED发光的效果，液晶是分子偏转引起的暗影效果，数码管比液晶耗电。报警装置一般有源蜂鸣器，根据距离远近进行报警，以提示驾驶员；语音报警，给予驾驶员语音提示；声光报警，给予驾驶员以声音提示，并且发光来提示驾驶员。2.4系统设计方案要完成整个倒车雷达系统的设计，需要单片机控制核心，超声波发射模块，超声波接收模块，温度补偿电路，报警电路以及显示电路这几个模块（图2-4）。C51单片机发射电路发射传感器蜂鸣器报警测温电路LCD显示电路接收电路接收传感器障碍物图2-4系统设计框图该倒车雷达系统的应用背景是基于AT89C51的超声信号检测的。单片机(AT89C51)发出短暂的40KHz信号，经放大后通过超声波发射器输出；反射后的超声波经超声波接收器作为系统的输入，锁相环对此信号锁定，产生锁定信号启动单片机中断程序，得出时间t，再由系统软件对其进行计算、判别后，相应的计算结果被送至LCD显示电路进行显示，当距离小于安全距离时，并进行蜂鸣器报警。3倒车雷达系统硬件设计本章讲述倒车雷达系统的各个模块的设计和主要元器件的介绍。倒车雷达，又称泊车辅助系统，或称倒车电脑警示系统。它是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器（俗称探头）、控制器和显示器（或蜂鸣器）等部分组成。它能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和启动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。包括测距系统设计(超声波发送接收及测温系统)、单片机控制系统设计和显示报警系统设计。其中，测距系统由超声波发射模块、超声波接收模块及温度补偿模块构成；控制系统设计主要采用AT89C51，用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P2.7端口控制发射和停止输出超声波换能器所需的40KHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示报警系统设计主要对数据通讯、数据转换、蜂鸣器和LCD显示电路进行设计。以下就各模块的电路图、功能及设计思路作详细说明。3.1超声波测距模块的设计（1） 超声测距、激光测距、红外测距、微波测距等非接触式测距方法被广泛用于探测、汽车、运动机器人等方面。超声测距就是利用压电效应将电脉冲与机械谐振产生的的超声波互相转化而构成的的发射与接收装置，也称为超声波换能器或超声波探头，它包括发送探头和接收探头两部分。通过发射探头将40kHz的脉冲信号转换为机械谐振而产生超声波，实现将电能转换为机械能的转换，而接收探头则是将超声波引起的机械谐振在转化为电脉冲信号。（2） 下图所示为这里的所采用的已有超声波发射与接收模块的内部电路示意图，单片机只要通过P3.2引脚发出的40kHz脉冲信号，经驱动电路送至发射模块的输入端即可引发出超声波，用P3.3引脚获取模块输出的超声波返回脉冲信号，当第一个下降沿到来时，单片机当即响应中断。图3-1超声波发射电路3.1.3温度补偿电路温度补偿电路采用美国达拉斯(Dallas)公司的单线数字温度传感器芯片DS18B20作为温度传感器，与传统的热敏电阻有所不同。DS18B2012可直接将被测温度转化成数字信号。以供单片机处理，它还具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点。DS18B20单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：（1）采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。（2）测量温度范围宽，测量精度高DS18B20的测量范围为-55+125；在-10+85°C范围内，精度为±0.5°C。（3）在使用中不需要任何外围元件。（4）多个DS18B20可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。（5）供电方式灵活，DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。（6）测量参数可配置DS18B20的测量分辨率可通过程序设定912位。（7）负压特性电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。（8）掉电保护功能DS18B20内部含有EEPROM，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。DS18B20具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的测温系统。温度补偿电路图3-6：P1.0图3-6温度补偿电路DSl8 B20采用单总线方式和C5 l单片机相连，即DSl8 B20的l脚接地，3脚接VCC，2脚接至AT89C51的P 1.0引脚，同时为了保证有足够能力驱动负载，系统采用外部电源直接供电方式，单线总线上加一个4.7 k的上拉电阻R4，完成对DSl8B20总线的上拉。主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。通过DSl8820后单片机可以实时采集温度值，在进行测量时将温度补偿给波速，从而计算出该温度下的超声波速度。3.2报警显示模块的设计在驾驶员倒车时，需要显示器显示出车距离障碍物的距离，这样才能使驾驶员倒车时心中有数，且当车辆迫近障碍物时，需要声音报警装置给予驾驶员以警示，提醒驾驶员已经迫近障碍物，保证车辆及人身安全，由此可见，报警显示模块在倒车雷达中是由不可缺的。常见的显示器主要有数码显示和液晶显示，而声音报警模块则包括蜂鸣器报警，语音报警，声光报警等。本设计采用了LCD显示14（轻薄短小，分辨率高，可显示汉字等各种符号的优点）和蜂鸣器报警电路15来提醒驾驶员。3.2.1蜂鸣器报警电路本系统在输出电路上加上蜂鸣器作为声音报警，当距离迫近障碍物，蜂鸣器发出BiBi声，以提示驾驶员。报警电路图如图3-7：图3-7蜂鸣器报警电路当单片机输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器报警；当单片机输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器不报警。3.2.2 LCD显示电路LCD显示器是利用液晶经过处理后能够改变光线的传输方向特性实现显示信息的。液晶显示器具有体积小、重量轻、功耗极低，显示内容丰富等特点，在单片机应用系统中得到了日益广泛的应用。液晶显示器按其功能可以分为三类：笔段式液晶显示器、字符点阵式液晶显示器和图形点阵式液晶显示器。前两种可以显示数字、字符和符号等。而图形点阵式液晶显示器还可以显示汉字和任意图形，达到图文并茂的效果。字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等的点阵式液晶显示模块。它是由若干个5*7或者是5*11等点阵符位组成的，每个点阵字符位都可以显示一个字符。点阵字符位之间，有一定点阵间隔，这样就起到了字符间距和行距的作用。LCD显示电路如图3-8：图3-8 LCD显示电路DB0DB7为8位双向数据线，与单片机AT89C51的P0口相连；使能端E接P1.3；读写信号R/W接P1.2；寄存器选择端RS，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器；Vee为对比电压调整端，使用时通过一个R11为10K的电位器接地，可调节液晶屏的亮度。LCD显示倒车距离。3.3电源模块的设计电源电路目的：给控制电路及其它电路提供电源。电源设计是电路设计很重要关节。它的稳定与否涉及到电路是否能稳定工作。用分立元器件组装的直流稳压电源存在体积大，组装、调试、维修麻烦的缺点。现在随着功率集成技术的不断发展，人们已经可以把直流稳压电源电路中的电源调整管、比较放大电路、基准电压电路、取样电路、过压过流保护电路等集成在一片芯片上制成集成稳压器。集成稳压器由于使用方便、体积小、成本低、性能优良、一致性好等优点而在各种电子设备中得到了非常广泛的应用。用78/79系列16三端稳压器来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压器型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。图3-9电源模块这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路（图3-9）。采用集成稳压器7805，C1是桥式整流滤波电容器，因为C1是打容量电解电容器，它本身的分布电感比较大，对高频交流成分的滤波效果较差。为了改善滤波电路的高频抑制特性，一般在大电容器C1的旁边再并联一个高频滤波性能良好的小电容C2。3.4复位和晶振电路模块AT89S51单片机最小系统由AT89S51单片机及其外围电路组成，是整个超声波测距仪的核心电路。一般包括晶振电路和复位电路。晶振电路：每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。复位电路目的：在需要的时候，单片机复位，保证正常的工作循环。图3-10晶振复位电路AT89C51单片机在高温环境中稳定性好。AT89C51单片机对很多嵌入式控制应用提供了一个高灵活有效的解决方案。它的作用使形成用于产生超声波的40KHZ信号、形成必要的时序、控制LCD字符的显示、以及对采集到的数据进行运算。AT89C51单片机P2.7为控制超声波发射；INT0为接收超声波回波信号；X1和X2为单片机自身的12MHZ晶振；RESET是复位信号；P1.0接温度传感器DS18B20，测量温度，实时计算出距离；P0.0一P0.7引脚对应LCD显示器，控制LCD显示器的写入字符；P2.1引脚输出报警信号；当距离达到限定值就启动蜂鸣器，开始鸣叫报警，以提醒驾驶员注意倒车情况。4系统软件的设计C语言程序有利于实现较复杂的算法，因为本设计对时间要求精度较高的部分全部由单片机内部的定时器完成，而虽然温度传感器的读写对时间精度要求也高，但经详细计算所得出的C程序已被广泛应用，所心本设计全部使用C语言编程N 。 （A)主程序流程图开始系统初始化有倒车信号？发射超声波、启动定时器 允许中断发射超声波回波收到否？定时器计满否？取定时时间、计算距离调动态显示子程序判断距离语音提示关定时器Y 中断关闭定时器设置回波标志RET1 (B）中断服务子程序流程图程序名：超声测距主程序S_MAIN PM3_3_1.asm程序功能：测试距障碍物距离，用数码管显示结果，发语音提示信号出口参数：P0、P2.0-P2.3占用单片机接口资源：P0、P2.0-P2.3、P3.2、P3.3 ORG 0000H LJMP MAIN ORG0013H LJMP CUNT_LS_MAIN: MOV TMOD, #10H ；置定时器T0于工作方式1CSH: MOV TL0， #00H ；计数单元清0 MOV TH0, #00H MOV 20H, #25 ；置近距离0.25m参数 MOV 21H, #50 ；置中距离0.5m参数 MOV 22H, #99 ；置远距离1m参数 CLR F0 ；回波接收成功标志清0 JNB P2.2，$ ；判断有倒车信号否？ SETB EA ；允许外部INT1申请中断 SETB EX1 SETB TR0 ；开启定时器T0HERE； CPL P3.2 ；输出40kHz NOP NOP NOP NOP NOP JNB F0， NEXT0 ；判断回波接收成功标志，物回波则转 LCALL CUNT_L ；调用计算距离子程序 LCALL HE ；调用实训2.4中显示数据处理子程序 LCALL DISP1 ；调用实训2.4中LED显示子程序 CT_SOUND ；调用距离判断与语音提示控制字程序 SJMP NEXT1NEXT1: JBC TR0， NEXT1 ；若定时器溢出表示未测到回波 SJMP HERE ；返回继续发超声波NEXT1: CLR TR0 LJMP CSH*INT1中断服务子程序INPUT1*程序名：INPUT1程序功能：计算障碍物测试距离INPUT1： CLR TRO ；接收到超声回波，关定时器 SETB F0 ；设置回波接收成功标志 RET1*计算距离子程序CUNT_L*程序名：CUNT_L程序功能：计算距前方障碍物的距离入口参数：TL0、TL1出口参数：ACUNT_L: MOV R2, TL0 ；取定时器低8位值 MOV R3, TL1 ；取定时器高8位值 MOV R6, #11H ；设置光速初值1/20，近似位17 MOV R7， #00H LCALL DIVD ；调用实训2.4中双字节乘法子程序 MOV R6， #64H ；设置除数位100 MOV R7, #00H LCALL DIVD ；调用实训2.4中除法子程序，得0-99cm被测距离 MOV 73H, R2 MOV 74H, R3 MOV A, 73H ；结果选A RET*距离判断与语音提示控制子程序CT_SOUND*程序名：CT_SOUND程序功能：计算据前方障碍物的距离入口参数：TL0、TL1出口参数：ACT_SOUND: CJNE R3，#00H,CT_SOUND0 ；间距>1m MOV A,R3 CJNE A,#50H,CT0CT0： JNC CT_SOUND0 ；间距>0.5m CJNE A,#25H,CT1CT1： JNC CT_SOUND01 ；间距>0.25m LCALL SOUND2 ；0.25m>间距 SJMP CT2CT_SOUND0：LCALL SOUND0 SJMP CT2CT_SOUND1: LCALL SOUND1CT2: RET6总结由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有做出实物。但是对设计有一个很好的理论基础。设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。以数字的形式显示测量距离。超声波测距仪硬件电路的设计主要包括AT80C51单片机系