倒车雷达超声波测距毕业设计论文(编辑修改稿)

倒车雷达超声波测距毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

芯片电路。 超声波模块如图 38所示。 图 38 超声波集成模块 HRSR04 有四个连接口，分别为 VCC、 GND、 TRIG、 ECHO 四个接口。 VCC：提供 5V 的电源 GND：地线 TRIG：信号的输入端口 ECHO：信号的输出端口 工作原理：此模块能够发出 8个 40 kHz 的方波脉 冲，并且可以自动检测有没有信号的返回。 显示电路 本次设计的显示电路由四位七段数码管、三极管和三个电阻组成。 数码管由三级 9 管来驱动，限流电阻 R1 R12 和 R13 是保护整个显示电路，如图 39。 图 39 显示电路 LED 是发光二极管的简称，八只发光二极管构成了数码管，国际上记作： a、 b、 c、d、 e、 f、 g、 dp。 dp 为小数点。 数码管要能够正常的显示就必须要有驱动电路来驱动，本次设计采用了动态的方式。 动态驱动的优点有： 节省了大量的 I/O 口，并且消耗低，所以本次设计采用动态的驱动方式，四位数码管的接线方式为共阳极的接法。 电源电路 电路由一个 5V 电源、一个发光二极管和限流电阻组成。 发光二极管采用的是红色，作为电源指示灯，电路如图 310所示。 图 310 电源电路 关于发光二极管限流电阻 R2 的计算： 能加到发光二极管两边的电压为 5V，使用时要串联一个限流电阻用以保护发光二极管。 电阻 R2 的计算为： R2＝（ E－ UF）／ IF (36) 式中的 E为电源电压， UF为发光二极管的两端电压， IF为发光二极管的两端电流。 10 发光二极管根据用途不同，颜色也不同。 红色发光二极管的工作电压是 2V。 发光二极管的电流大概为 20mA，本次设计采用的是红色发光二极管。 采用的电 源电压为 5V,电源电压减红色二极管的两端电压就是电阻 R2 的电压，再用 R2 两端的电压除以红色二极管两端电流就能计算出 R2。 所以 R2=（ 52） /=150Ω。 系统的整体电路 图 311 系统电路图 整个系统由电源电路提供 5V 电源，数据由超声模块传到单片机进行处理，最后显示在数码管上并开始报警。 11 第 4 章 软件部分 本次设计采用的思想是分块进行设计及编写程序代码。 程序主要分为主程序和中断程序。 主程序包括初始化单片机 STC89C5超声波的发出和接收、距离的计算、按键电路的设置、距离的显示和蜂鸣器的报警等。 主程序设计 主程序是初始化单片机 STC89C52，然后置 1回波接收 位。 同时通过端口 发送一个低电平来启动超声波的发射电路，并且开启定时器 T0 开始计时。 这时调动计算子程序根据记录的 T0 时间计算距离，计算完成后，调用子程序显示距离。 与此同时，调用声音处理程序进行蜂鸣器的报警。 主程序根据反射回来的信号继续工作，如果回波标志位为 0则说明成功接收到了回波信号，这时开始置位并且发送一个低电平到发射电路，就这样不停的循环，实现测距功能。 根据以上描述主程序的流程图如图 41 所示。 12 图 41 主程序流程图 中断处理程序 负责计算距离的程序是中断处理程序。 根据前面的分析，当接收电路接收到回波信号以后，同样会产生一个低电平送至单片机的。 这时转入中断处理程序，定时器 T0 以及外部中断 0 就立刻关闭。 读取时间值，并给接收回波的标志位清零。 本设计的中断处理程序的程序流程图如图 42所示。 开始 系统初始化 超声波模块复位 发射超声波并启动 T0开中断 接收到回波的同时中断停止 计算测量距离 显示距离同时蜂鸣器报警 报警 延时 13 图 42 中断处理程序流程图 在中断处理程序中，对于距离的计算是比较关键的。 先从定时器 T0那里读取时间值，再根据公式计算出距离 ，最后在实现各模块的功能。 距离的计算及显示电路的设计 根据公式 S=17 N/1000= N(cm)，可以看出来求出距离的关键是 N 值，也就是定时器 T0 计数的次数。 当接收探头接收到回波信号时，电路会产生一个低电平送至单片机的 端口，这时，定时器停止工作，并且提取定时器计数的次数 N,计算出距离。 本次设计采用的扫描方式为简单实用的动态扫描，用四位共阳极的连接方式连 接数码计时停止 指定的报警声开启 中断 关闭 返回 距离计算处理 显示距离并根据距离判断是否报警 Y N 14 管显示距离。 单片机的 P2 口和数码管进行段的动态扫描，因为距离的显示是在变化不固定的，所以数码管的显示过程是在外部中 断后进行的。 报警电路的设计 主程序根据计算公式算出与被测物体的距离，通过数码管显示，并且调用报警子程序控制蜂鸣器进行报警。 按键电路的设计 当按下 k1键位，进入设置模式，默认的报警距离在数码管上进行显示，每按 k2一次显示距离增加十厘米，每按下 k3 一次显示距离减少十厘米，设置好新的报警距离后再次按下 k1 键位时，单片机自动计算显示距离是否小于新设置的报警距离，如果小于蜂鸣器开始报警。 按键电路程序流程如图 43 所示。 图 43 按键电路程序流程图按下菜单键重新设置报警距离 距离减少 距离增加 再次按下菜单键设置完成 计算距离 显示距离是否报警 15 第 5章 硬件的组装及调试 本次超声波测距的设计以 HRSR04 超声波模块为主体，中心频率为 40 kH。 硬件的连接及焊接如下：单片机的 P2 口（ P20～ P27）对应焊接到数码管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、g、 dp，进行段动态扫描。 P1 口（ P11～ P13）控制数码管的片选段。 P30 和 P31 分别接到超声波模块的 Echo、 Trig 端口。 报警电路引脚接到单片机 P36 端口。 测量到一本书的距离，实际距离为 38cm，测得距离为 37cm，误差的范围在 1cm～ 2cm，比较稳定，实际测距情况如图 51 所示。 图 51 测量情况显示 按下菜单键位，重新设置报警距离 ,报警距离为 80cm。 实际距离为 95cm,测得的距离为 94cm,蜂鸣器开始报警，如图 52 所示。 图 52 测量情况 16 在现实测距中，测量值与真实值误差产生的原因分析 ： 可能与被测物体的横截面积大小有关。 被测物体横截面太小，超声波信 号不能被完全的反射回来。 可能与被测物体的光滑程度有光。 表面不平滑的物体容易使信号散射开来，接收探头接收到的信号变弱。 17 结 论 从开学的选题到现在做毕业设计完成的几个月时间里，此次课题的选着从开始的不了解到现在实物焊接成功以及论文的完成，我学习到了很多知识，让我了解从理论到实践过程的艰辛。 在设计的这段时间里，从刚开始思考到课题的完成，每一步都在努力的做到最好。 对大学四年的学习做了一次比较全面的检练。 根据 任务书的要求与实际结合，本次设计以单片机 STC89C52 为主，采用 HRSR04超声波集成模块对超声波的发射和接收，利用四位数码管和和蜂鸣器进行显示和报警。 并且设置了按键电路方便的对报警距离进行修改。 做出来的实物基本满足任务要求，但在调试过程中发现了一下几个问题： 环境的温度对距离的测量有影响，当我在阳光下和在阴凉处对同一距离测出来的数值不一样。 查看有关资料，对于温度的影响，在设计中可以考虑加上温度补偿模块。 被测物体表面的材质不同也影。