基于单片机的倒车防撞预警系统的设计

基于单片机的倒车防撞预警系统的设计内容摘要：

HZ 范围内，超过 20KHZ 称为 超声波 ，低于 20HZ 的称为 次声波。 常用的超声波频率为几十 KHZ几十 MHZ。 超声波是一种在 弹性介质 中的机械振荡，有两种形式：横向振荡（横波）及纵和振荡（纵波）。 在工业中应用主要采用纵向振荡。 超声波可以在气体、液体 及 固体 中传播，其传播速度不同。 另外，它也有 折射 和 反射 现象，并且在传播过程中有衰减。 在空气中传播超声波，其频率较低，一般为几十 KHZ，而在固体、液体中则频率可用得较高。 在空气中衰减较快，而在液体及固体中传播，衰减较小，传播较远。 利用超声波的特性，可做成各种超声传感器，配上不同的电路，制成各种超声测量仪器及装置，并在通 信 ， 医疗 家电等各方面得到广泛应用。 超声波传感器分机械方式和电气方式两类，它实际上是一种换能器，在发射端它把电能或机械能转换成声能，接收端则反之。 本次设计超声波传感器采用电气方式中的压电式超声波换能器，它是利用压电晶体的谐振来工作的。 它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，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，就成为超声波接收器。 在超声波电路中，发射端输出一系列脉冲方波，脉冲宽度越大，输出的个数越多，能量越大，所能测的距离也越远。 超声波发射换能器与接收换能器其结构上稍有不同，使用时应分清器件上的 5 标志。 超声波测距的方法有多种：如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法。 本设计采用往返时间检测法测距。 其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波，借助空气媒质传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间，往返时间与超声波 传播的路程的远近有关。 测试传输时间可以得出距离。 假定 s 为被测物体到测距仪之间的距离，测得的时间为 t/s，超声波传播速度为 v/ms－ 1 表示，则有关系式 s=vt/2 ，按照上式即可计算出所要测量的距离 [1]。 单片机 简介 单片机技术的发展 单片机 (SCM)是单片机微型计算机 (Single Chip Microputer)的简称，它是把组成微型计算机的各个功能部件：中央处理器 CPU、随机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM、 I/O 接口电路、定时 /计数以及串行通信接口等部件集成在一块芯 片中，构成一个完整的微型计算机。 单片机具有体积小、可靠性高、功能强大、方便灵活等优点而得到广泛应用，主要涉及智能化仪器仪表、自动化装置、家用电器、医用设备、计算机网络和通信等领域。 单片机自问世以来，其性能不断提高和完善资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。 单片机的潜力越来越被人们所重视，特别 是当前用 CMOS 工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。 单片机的应用在后 PC 时代得到了前所未有的发展，但对处理器的综合性能要求也越来越高。 综观单片机的发展，以应用需求为目标，市场越来越细化，充分突出以 “单片 ”解决问题，而不像多年前以 MCS51/96 等处理器为中心，外扩各种接口构成各种应用系统。 单片机系统作为嵌入式系统的一部分，主要集中在中、低端应用领域（嵌入式高端应用主要由 DSP、 ARM、 MIPS 等高性能处理器构成）。 MCS51 系列的 8031 推出时的功耗达 630mW，而现在的单片机普遍都在100mW 左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了 CMOS(互补金属氧化物半导体工艺 )。 象 80C51 就采用了 HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺 )和 CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺 )。 CMOS 6 虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而 CHMOS 则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。 所以这种工艺将是今后一段时期单片 机发展的主要途径。 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器 (CPU)、随机存取数据存储 (RAM)、只读程序存储器 (ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如 A/D 转换器、 PMW(脉宽调制电路 )、 WDT(看门狗 )、有些单片机将 LCD(液晶 )驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。 甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功 能强和功耗低外，还要求其体积要小。 现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中 SMD(表面封装 )越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 单片机技术正以惊人的速度向前发展，就已出现的单片机而言也正以其各自独特的优点或先进的技术在进行挑战，主要表现在以下几个方面。 CPU 发展 增加 CPU 的字长或提高 CPU 的数据处理能力和运算速度。 CPU 的字长已有8 位、 16 位、 32 位。 时钟频率高达 20MHz 的单片机也已出现了。 还有的 8 位单片机，其运算逻辑部件（ ALU）确是 16 位，内部采用 16 位数据 总线。 如 NEC 公司PD7800 系列的 8 位单片机， Mjtsubishi 公司的 M37700 系列的单片机。 它们的数据处理能力和速度比一般 8 位单片机强， 16 位除以 8 位的除法用 s。 32 位除以16 位的除法用 s。 另外，单片机内部采用双 CPU 结构也能大大提高处理能力。 由于片内有两个 CPU 能同时工作，可以更好地处理外围设备的中断请求，克服了单 CPU 多重高速中断响应的失效问题。 如 Intel 公司的 8044，它的内部实际是由8051 和 SIU 通信处理机组成，由 SIU 来管理 SDLC 的通信。 这样既加快了通信处理的速度，同 时，还减轻了 8051 的处理负担 [2]。 片内存储器的扩展 早期单片机的片内存储器，一般 RAM 为 64128 字节， ROM 为 1K2K 字节，寻址范围为 4K 字节。 新型单片机片内 RAM 为 256 字节， ROM 多达 16K 字节。 如 Intel 公司的 8052，片内 ROM 位 8K 字节。 通用仪器公司的 70120 片内 ROM 容量为 12K 字节。 片内 ROM 容量最大的是日立公司的 MC631Y 为 16K 字节。 新型单片机的群之范围克扩大到 64K 字节，甚至 128K 字节 (其中随机存储器 RAM 容量为 64K 字节，只读存储器 ROM 容量为 64K 字节 )。 早期单片机内的 ROM 有的采用可擦式的只读存储器 EPROM，然而 EPROM 必须要高压编程，紫外线可擦除，给使用带来不便。 近年来，推出的电擦除可编程只读存储器 E178。 PROM 可在正常工作电压下进行读写，并能在断电的情况下，保持信息不丢失。 7 接口功能 最近的单片机，片内只有并行输入 /输出接口、定时器 /计数器，它们的功能也较差，在实际应用中往往还要通过特殊的接口扩展功能，增加应用系统结构的复杂性。 近几年来，新型单片机内的接口，无论从类型和数量上都有很大的发展。 这不仅大大提。