基于单片机的超声波倒车雷达的实现毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的超声波倒车雷达的实现毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

系统及其组成 本系统由单片机 AT89S52 控制，包括单片机控制系统、发射电路与接收放大电路和显示电路几部分组成，如图 6 所示。 硬件电路的设计主要包括单片机最小系统及、超声波接受电路、超声波发射电路。 显示电路等几部分组成。 采用 AT89S52 单片机最为系 统的微处理器。 系统的晶振频率为 12MHz，这样可以获得较稳定时钟频率，使测量误差减小。 用单片机 的 端口输出 40KHz的方波给超声波换能器，用单片机的 端口检测超声波接收电路返回的接收信号。 用 4 个为共阳的 LED 数码管进行显示。 单片机的 P0 口为段码输出口，单片机的 、 、 口控制数码管的位选 ,用三极管 8550 进行数码管的驱动。 超声波接收头接收到反射的回波后，经过接收电路处理后，向单片 机 输入一个低电平脉冲。 单片机控制着超声波的发送，超声波发送完毕后，立即启动内部计时器 T0 计 时，当检测到 由高电平变为低电平后，立即停止内部计时器计时。 单片机将测得的时间与声速相乘再除以 2 即可得到测量值，最后经 3 位数码管将测得的结果显示出来。 超声波测距单片机系统 超声波测距单片机系统主要由： AT89S52 单片机、晶振、复位电路、电源滤波部份构成。 由 K1， K2， K3 组 成测距系统的按键电路。 用于设定超声波测距报警值。 如图 32。 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 图 32 超声波测距单片机系统 超声波发射、接收电路 超声波发射如图 33，接收电路如图 34。 超声波发射电路由电阻 R2三极管 BG超 声波脉冲变压器 B 及超声波发送头 T40 构成，超声波脉冲变压器，在这里的作用是提高加载到超声波发送头两产端的电压，以提高超声波的发射功率，从而提高测量距离。 接收电路 由 BG BG6 组成的两组三级管放大电路构成；超声波的检波电路、比较整形电路由 C D D4 及 BG9 组成。 40kHz 的方波由 AT89S52 单片机的 输出，经 BG4 推动超声波脉冲变压器，在脉冲变压器次级形成 60VPP 的电压，加载到超声波发送头上，驱动超声波发射头发射超声波。 发送出的超声波，遇到障碍物后，产生回波，反射回来的回波由超声波接收头接 收到。 由于声波在空气中传播时衰减，所以接收到的波形幅值较低，经接收电路放大，整形，最后输出一负跳变，输入单片机的 脚。 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 图 33 超声波测距发射单元 该测距电路的 40kHz 方波信号由单片机 AT89S52 的 发出。 方波的周期为 1/40ms，即 25181。 s，半周期为。 每隔半周期时间，让方波输出脚的电平取反，便可产生 40kHz 方波。 由于单片机系统的晶振为 12M 晶振，因而单片机的时间分辨率是 1181。 s，所以只能产生半周期为 12181。 s 或 13181。 s 的方波信号，频率分别为 和。 本系统在编程时选用了后者，让单片机产生约 的方波。 图 34 超声波测距接收单元 由于反射回来的超声波信号非常微弱，所以接收电路需要将其进行放大。 接收电路如图 3所示。 接收到的信号加 到 BG BG6 组成 的两级放大器上进 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 行放大。 每级放大器的放大倍数为 70 倍。 放大的信号通过检波电路得到解调后的信号，即把多个脉冲波解调成多个大脉冲波。 这里使用的是 IN4148 检波二极管，输出的直流信号即两二极管之间电容电压。 该接收电路结构简单，性能较好，制作难度小。 数码管 的 显示电路 本系统采用 四 位一体 L E D 数码管显示所测距离值，如图 10。 数码管采用动态扫描显示，段码输出端口为单片机的 P0 口，位码输出端口分别为单片机的 、 、 、 口 ,数码管位驱运用 PNP 三极管 8550 三极管驱动。 同时使用电阻进行限流。 图 35 显示单元 供电电路 本测距系统由于采用的是 LED 数码管用为显示方式，正常工作时，系统工作电流约为 3045mA，而系统中单片机的工作电压为 +5V,为保证系统统计的可靠正常工作，并且方面系统的供电方式我们选择电脑的 USB 口进行供电，这样可以为调试系 统方便，即由 USB 口供电，调试时直接由电脑 USB 口供电。 在电路板上还安装了一个供电的开关，可以通过开关来打开和关闭电源，系统供电电路如图 36 所示。 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 图 36 供电单元电路图 报警输出电路 报警电路的主要的作用是当检测到的距离小于我们所设定的最小的报警距离的时候，系统要发出报警的声音，来提示我们。 本次设计的报警电路是通过单片机控制蜂鸣器进行报警的。 单片机的 口通过一个限流电阻控制三极管 8550 的基极，三极管的发射机接 +5V 的电压，集电极接蜂鸣器的一端，蜂鸣器的另一端接地。 因为本次使用的 三极管是 PNP 型的管子，所以当单片机的 口为低电平的时候三极管导通，蜂鸣器经行报警，当单片机的 口为高电平的时候三极管不到通，蜂鸣器不报警。 报警输出电路如图 37。 图 37 报警输出电路 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 本章小结 本章主要介绍了超声波测距系统的硬件电路的设计，把系统的整体的硬件电路分成各个模块的电路设计。 主要对其中的单片机最小系统，超声波接收电路，超声波发射电路，显示电路以及电源电路进行了详细的设计。 4 软件部分设计 主体程序设计 超声波倒车测距的软件设计主要由主程序，超声波发生子程序，超声波 接收程序及显示子程序组成。 超声波测距的程序既有较复杂的计算（计算距离时），又要求精细计算程序运行时间（超声波测距时），所以控制程序可采用 C语言编程。 主程序首先是对系统环境初始化，设定时器 0 为计数，设定时器 1 定时。 置位总中断允许位 EA。 进行程序主程序后，进行定时测距判断，当测距标志位 ec=1 时，测量一次，程序设计中，超声波测距频度是 45 次 /秒。 测距间隔中，整个程序主要进行循环显示测量结果。 当调用超声波测距子程序后，首先由单片机产生 4 个频率为 超声波脉冲，加载的超声波发送头上。 超声波头发送完 送超声波后，立即启动内部计时器 T0 进行计时，为了避免超声波从发射头直接传送到接收头引起的直射波触发，这时，单片机需要延时约 2ms 时间（这也就是超声波测距仪会有一个最小可测距离的原因，称之为盲区值）后，才启动对单片机 脚的电平判断程序。 当检测到 脚的电平由高转为低电平时，立即停止 T0 计时。 由于采用单片机采用的是 12 MHz的晶振，计时器每计一个数的时间就是 1μs，当超声波测距子程序检测到接收成功标志位后，会将计数器 T0 中的数按式（ 2）计算，即可得被测物体与测距仪之间的距离。 设计时取 15℃ 时声音的速为 340 m/s 则有： d=(ct)/2=172T0/10000cm 其中， T0 为计数器 T0 计算出来的值。 测出距离将测得的结构转化成十进制 BCD码在数码管上进行显示。 最后重复上述的测量过程。 超声波测距子程序及其流程图 void wdzh() { TR0=0。 TH1=0x00。 TL1=0x00。 csbint=1。 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 sx=0。 delay(1700)。 csbfs()。 csbout=1。 TR1=1。 i=yzsj。 while(i) { } i=0。 while(csbint) //判断接收回路是否收到超声波的回波 { i++。 if(i=3300) csbint=0。 } TR1=0。 s=TH1。 s=s*256+TL1。 TR0=1。 csbint=1。 jsz=s*csbc。 //计算测量结果 jsz=jsz/2。 } 产生超声波的子程序： 为了方便程序移置及准确产生超声波信号，本测距的超声波产生程序是用汇 编语言编写的进退声波产生程序。 产生的超声波个数为 UCSBFS SEGMENT CODE RSEG UCSBFS PUBLIC CSBFS CSBFS: mov R6,8h。 超声波发射的完整波形个数：共计四个 here: cpl。 输出 40kHz 方波 nop nop nop nop nop 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 nop nop nop nop djnz R6,here RET END 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 流程图如图 41： 图 15 超声波测距子程序流 图 41 超声波 测距子程序流程图 开始 初始化 启动定时器 测量标志 超声波测距 距离 上限值 距离 盲区值 测量段码转换 显示 距离 报警值 报警输出 显示值 = CCC 显示值 = 设定段码转换 = 1 = 0 Y N N Y Y N 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 超声波测距流程图 如图 42 图 42 超声波测距流程图 标志 = 1。 发送超声波 启动计时器 T 0 延时避开盲区 收到回波否。 停止计时 计算测量值 结束 超声 波测距 大于预设时间。 N Y N N Y Y 北京城市学院 2020 届毕业设计论文 5 系统调试与误差分析 调试步骤 我的步骤是先焊接各个模块，焊接完每个模块以后，再进行模块的单独测试，以确保在整个系统焊接完能正常的工作，原件安装完毕后，将写好程序的AT89S52 机装到测距板上，通电后将测距板的超声波头对着墙面往复移动，看数码管的显示结果会不会变化，在测量范围内能否正常显示。 如果一直显示 “ ”，则需将下限值增大。 本测距板 1s 测 量 45 次，超声波发送功率较大时，测量距离远，则相应的下限值（盲区）应设置为高值。 试验板中的声。