基于at89c52单片机倒车防撞报警系统设计

基于at89c52单片机倒车防撞报警系统设计内容摘要：

驶员因方向感不强、判断和操作失误而引起的事故 ， 同时它将对提高汽 车智能化水平和最终实现汽车无人驾驶产生积极的意义。 第三节 目前国内外的研究现状 超声波是指频率在 20kHz～ 106kHz 的机械波 ， 波速一般为 1500m/s， 波长为～ 10cm。 超声波的波长远大于分子尺寸 ， 说明超声波本身不能直接对分子起作用 ,而是通过周围环境的物理作用影响分子 ， 所以超声波的作用与其作用的环境密切相关。 超声波既是一种波动形式 ， 又是一种能量形式 ， 在传播过程中与媒介相互作用产生超声效应。 超声波与媒介相互作用可分为机械作用、空化作用和热作用。 随着科学技术的发展 ,相关技术领域相互渗透 ， 使超声波技术广泛应用于工业、化工、医学、石油化工等许多领域。 超声波作为一种特殊的能量输入方式 ， 所具有的高效能在材料化学中起到光、电、热方法所无法达到的作用。 仅从超声波在液体中释放的巨大能量来说 ,是其他方法所望尘莫及的 ， 更不用说超声波定量控制的效果了。 近年来 ,随着超声波技术的日益发展与成熟 ， 其在新材料合成、化学反应、传递过程的强化以及 3 废水处理等领域都得到了广泛的应用。 在材料合成中 ， 尤其是纳米材料的制备中 ， 超声波技术有着极大的潜力。 通过超声波方法制备纳米材料 ， 达到了目前我们采用激光、紫外线照射和热电作用所无法实 现的目标 ， 具有很好的前景。 第四节 超声波的特性及作用原理 与可闻波相比 ， 超声波由于频率高、波长短 ， 在传播过程中具有许多特性 : a、方向性好。 由于超声波的功率高 ， 其波长较同样介质中的声波波长短得多 ，衍射现象不明显 ， 所以超声波的传播方向好。 b、能量大。 超声波在介质中传播时 ， 当振幅相同时 ， 振动频率越高能量越大。 因此 ， 它比普通声波具有大得多的能量。 c、穿透 能力强。 超声波虽然在气体中衰减很强 ， 但在固体和液体中衰减较弱。 在不透明的固体中 ， 超声波能够穿透几十米的厚度 ， 所以超声波在固体和液体中应用较广。 d、引 起空化作用。 在液体中传播时 ， 超声波与声波一样是一种疏密的振动波 ，液体时而受拉时而逐级压缩 ， 产生近于真空或含少量气体的空穴。 在声波压缩阶段 ，空穴被压缩直至崩溃。 在空穴崩溃时产生放电和发光现象 ， 这种现象称为空化作用。 超声技术是一门以物理、电子、机械以及材料为基础的通用技术之一。 目前 ， 超声技术的应用已经深入到社会生活的各个领域。 超声技术是通过声波的产生、传播及接收的物理过程而完成的 ， 它的应用研究正是结合超声波之独有特性而展开的。 4 第二章 AT89C52单片机简介 本课题所设计的倒车防撞系统是基于单片机控制 的 ， 本课题以 Atmel公司的单片机 AT89C52 为核心。 第一节 单片机基础知识 单片微型计算机简称单片机 ， 特别适用于控制领域 ， 故又称为微控制器(Microcontroller)。 单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支 ， 也是一种非常活跃且颇具生命力的机种。 通常 ， 单片机由单块集成电路芯片构成 ， 内部包含有计算机的基本功能部件：CPU(Central Processing Unit,中央处理器 )、存储器和 I/O 接口电路等。 因此 ， 单片机只需要与适当的软件及外部设备相结合 ， 便可成为一个单片机控制系统。 一、 单片机的内部结构 单片机内部结构如图 21 所示。 图 21 单片机内部结构 与单片机相比 ， 微型计算机是一种多片机系统。 它是由中央处理器 (CPU)芯片、ROM 芯片、 RAM 芯片和 I/O 接口芯片等通过印刷电路板上总线 (地址总线 AB、数据总线 DB 和控制总线 CB)连成一体的完整计算机系统。 其中 ， 中央处理器 (CPU)的字长长 ， 功能强大； ROM 和 RAM 的容量很大； I/O 接口的功能也大 ， 这是单片机无法比拟的。 因此 ， 单片机在结构上与 微型计算机 十分相似 ， 是一种集微型计算机主要功能部件于同一块芯片上的微型计算机 ， 并由此而得 名。 由图 21 可见 ， 中央处理器 (CPU)是通过内部总线与 ROM、 RAM、 I/O 接口以及 5 定时器 /计数器相连的 ， 这个结构并不复杂 ， 但并不好理解。 为此 ， 在分析单片机工作原理前 ， 先对图 21 中各部件作一基本介绍是十分必要的。 （一）存储器 在单片机内部 ， ROM 和 RAM 存储器是分开制造的。 通常 ， ROM 存储器容量较大 ， RAM 存储器的容量较小 ， 这是单片机用于控制的一大特点。 1． ROM ROM(Read Only Memory， 只读存储器 )一般为 1~32K 字节 ， 用于存放应用程序 ，故又称为程序存储器。 由于单片机主要在控制 系统中使用 ， 因此一旦该系统研制成功 ，其硬件和应用程序均已定型。 为了提高系统的可靠性 ， 应用程序通常固化在片内 ROM中 ， 根据片内 ROM 的结构 ， 单片机又可分为无 ROM 型、 ROM 型和 EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory， 可擦除可编程只读存储器 )型三类。 近年来 ， 又出现了 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory， 电擦除可编程只读存储器 )和 Flash 型 ROM 存储器。 无 ROM 型单片机特点是片内不 集成 ROM 存储器 ， 故应用程序必须固化到外接的 ROM 存储器芯片中 ， 才能构成有完整功能的单片机应用系统。 ROM 型单片机内部 ， 其程序存储器是采用掩膜工艺制成的 ， 程序一旦固化进去便永远不能修改。 EPROM 型单片机内部的程序存储器是采用特殊 FAMOS 管构成的 ， 程序一旦写入 ，也可以通过特殊手段加以修改。 因此 ， EPROM 型单片机是深受研制人员欢迎的。 2． RAM 通常 ， 单片机片内 RAM(Random Access Memory， 随机存取存储器 )容量 64～ 256字节 ， 最多可达 48K 字节。 RAM 主要用来存放实时数据或作为通 用寄存器、数据堆栈和数据缓冲器之用。 （二）中央处理器 (CPU) 中央处理器的内部结构极其复杂 ， 要像电子线路那样画出它的全部电路原理图来加以分析介绍是根本不可能的。 下面简单概述一下几个主要部分的工作原理。 1．运算器 运算器用于对二进制数进行算术运算和逻辑操作；其操作顺序在控制器控制下进行。 运算器由算术逻辑单元 ALU、累加器 A、通用寄存器 R0、暂存器 TMP 和状态寄存器 PSW 等五部分组成。 累加器 A(Accumulator)是一个具有输入 /输出功能 的移位寄存器 ， 由 8 个触发器 6 组成。 TR(Temporary Register， 暂存器 )也是一个 8 位寄存器 ， 用于暂存另一操作数。 ALU(Arithmetic and Logical Unit， 算术逻辑单元 )主要由加法器、移位电路和判断电路等组成 ， 用于对累加器 A 和暂存器 TMP 中两个操作数进行四则运算和逻辑操作。 PSW(Program Status Word， 程序状态字 )也由 8 位触发器组成 ， 用于存放 ALU 操作过程中形成的状态。 2．控制器 控制器是发布操作命令的机构 ， 是计算机的指挥中心 ， 相当于人脑的神经中枢。 控制器由指令部件、时序部件和微操作控制部件等三部分组成。 指令部件是 一种能对指令进行分析、处理和产生控制信号的逻辑部件 ， 也是控制器的核心。 指令是一种能供机器执行的控制代码 ， 有操作码和地址码两部分。 时序部件由时钟系统和脉冲分配器组成 ， 用于产生微操作控制部件所需的定时脉冲信号。 微操作控制部件可以为 ID(Instruction Decoder,指令译码器 )输出信号配上节拍电位和节拍脉冲 ， 也可与外部进来的控制信号组合 ， 共同形成相应的微操作控制序列 ， 以完成规定的操作。 （三）内部总线 单片机内部总线是 CPU 连接片内各主要部件的纽带 ， 是各类信息传送的公共通道。 内部总线主要由三种不同性质 的连线组成 ， 它们是地址线、数据线和控制线 /状态线。 地址线主要用来传送存储器所需要的地址码或外部设备的设备号 ， 通常由 CPU发出并被存储器或 I/O 接口电路所接收。 数据线用来传送 CPU 写入存储器或经 I/O接口送到输出设备的数据 ， 也可以传送从存储器或输入设备经 I/O 接口读入的数据。 因此 ， 数据线通常是双向信号线。 控制 /状态线有两类：一类是 CPU 发出的控制命令 ，如读命令、写命令、中断响应等；另一类是存储器或外设的状态信息 ， 如外设的中断请求、存储器忙和系统复位信号等。 （四） I/O 接口和特殊功能部件 I/O 接口电路有串 行和并行两种。 串行 I/O 用于串行通信 ， 它可以把单片机内部的并行 8 位数据 (8 位机 )变成串行数据向外传送 ， 也可以串行接收外部送来的数据并把它们变成并行数据送给 CPU 处理。 并行 I/O 口电路可以使单片机和存储器或外设之间并行地传送 8 位数据 (8 位机 )。 7 二、单片机的基本工作原理 单片机是通过执行程序来工作的 ， 机器执行不同程序就能完成不同的运算任务。 因此 ， 单片机执行程序的过程实际上也体现了单片机的基本工作原理。 为此 ， 先从指令程序谈起。 （一）单片机的指令系统和程序编制 指令是一种可以供机器执行的控制代码 ， 故它又称为指令 码 (Instruction Code)。 指令码由操作码 (Operation Code)和地址码 (Address Code)构成：操作码用于指示机器执行何种操作；地址码用于指示参加操作的数在哪里。 其格式为： 操作码 地址码 指令码的二进制形式既不便于记忆 ， 又不便于书写 ， 故人们通常采用助记符形式来表示 ， 表 21 所列。 表 21 指令的三种形式 指令的二进制形式 指令的十六进制形式 指令的汇编形式 01110100 data1 74 data1 MOV A,data1。 A← data1 00100100 data2 24 data2 ADD A,data2。 A← data1+data2 10000000 1111110 80 FE SJMP $。 停机 指令的集合或指令的全体称为 “ 指令系统 ” (Instruction System)。 微处理器类型不同 ， 它的指令系统也不一样。 所谓程序就是采用指令系统中的指令根据题目要求排列起来的有序指令的集合。 程序的编制称为 “ 程序设计 ”。 通常 ， 设计人员采用指令的汇编符 (即助记符 )形式编程 ， 这种程序设计称为 “ 汇编语言程序设计 ”。 （二）单片机执行程序的过程 为了 弄清单片机的工作原理 ， 现以如下的 Y=5+10 求和程序来说明单片机的工作过程。 7405H MOV A,05H ； A← 05H 240AH ADD A,0AH ； A← 5+10 80FEH SJMP $ ；停机 该程序由三条指令组成 ， 每条指令均为双字节指令 (即第一字节为操作码 ,第二字节为地址码 )。 第一条指令的含义是把 05H 传送到累加器 A 中；第二条指令是加法指令 ,它把累加器 A 中的 5 和立即数 10 相加 ， 结果保留到累加器 A 中；第三条是停机 8 指令 ， 机器执行后处于动态停机状态。 第二节 单片机的分类及发展 1974 年 ， 美国仙童 (Fairchild)公司研制出世界上第一台单片微型计算机 F8， 该机由两块集成电路芯片组成 ， 结构奇特 ， 具有与众不同的指令系统 ， 深受民用电器和仪器仪表领域的欢迎和重视。 从此 ， 单片机开始迅速发展 ， 应用范围也在不断扩大 ， 现已成为微型计算机的重要分支。 一、单片机的分类 20 世纪 80 年代以来 ， 单片机有了新的发展 ， 各半导体器件厂商也纷纷推出自己的产品系列。 迄今为止 ， 市售单片机产品已达 60 多个系列 ， 600 多个品种。 按照 CPU对数据处理位数来分 ， 单片机通常可以分为以下四类。 （一） 4 位单片机 4 位单片机的控制功能较弱 ， CPU 一次只能处理 4 位二进制数。 这类单片机常用于计算器、各种形态的智能单元以及作为家用电器中的控制器。 （二） 8 位单片机 8 位单片机的控制功能较强 ， 品种最为齐全。 和 4 位机相比 ，它不仅具有较大的存储容量和寻址范围 ， 而且中断源、并行 I/O 接口和定时器 /计数器个数都有不同程度的增加 ， 并集成有全双工串行通信接口。 在指令系统方面 ， 普遍增设了乘除指令和比较指令。 特别是 8 位机中的高性能增强型单片机 ， 除片内增加了A/D 和 D/A 转换器以外 ， 还集成有定时器捕捉 /比较寄存器、监视定时器 (Watchdog)、总线控制部件和晶体振荡电路等。 这类单片机由于其片内资源丰富且功能强大 ， 主要在工业控制、智能仪表、家用电器和办公自动化系统中应用。 (三 )16 位单片机 16 位单片机是在 1983 年以后发展起来的。 这类单片机的特点是： CPU 是 16 位的 ， 运算速度普遍高于 8 位机 ， 有的单片机。