基于单片机的汽车倒车雷达系统本科毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的汽车倒车雷达系统本科毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

12） 低功耗的闲置和掉电模式 13） 片内振荡器和时钟电路 （ 3）引脚及功能 10 图 33 AT89C51 引脚排列 AT89C51 单片机为 40 脚双列直插式封装结构。 其引脚排列顺序及引脚符号如图 33所示。 各引脚功能如下： 1）电源及接地 GND:电源接地端。 Vcc:供电电压即正常运行和编程校验时为 +5V 电源 (士 10%)。 2）时钟及复位信号 XTAL1:是片内 振荡器反相放大器及内部时钟工作电路的输入端。 当采用外部振荡器为时钟源时，此脚必须接地。 XTAL2:是片内振荡器反相放大器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端。 使用外部振荡器时，可由此脚引入外部时钟信号。 RST:复位信号输入端，高电平有效。 若此输入端保持 2 个机器周期（ 24 个时钟振荡周期）以上的高电平，即可以将 89C51 完成复位操作。 此外， RST 引脚的第二功能是 VPD，即备用电源的输入端。 当主电源 Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，单片机自动将+5v 电源接入 RST 端，为 RAM 提供备用电源，以保证存储在 RAM 中的信息不丢失，以使复电后能继续正常运行。 3）地址锁存允许 /编程信号端 ALE/PROG:当 89C51 上电正常工作后， ALE 管脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的六分之一。 CPU 访问片外存储器时，此信号作为锁存地址总线的低 8 位地址的控制信号。 因此 ALE 信号可以对外输出时钟或定时信号。 ALE 端的负载驱动能力为 8 个 LS 型 TTL。 11 4）程序存储允许输出信号端 PSEN———— ：在访问片外存储器时，此端定 时输出脉冲作为读片外存储器的选通信号。 此管脚接 EPROM 的 OE端， PSEN 端有效，即允许读出 EPROM/ROM 中的指令码。 当 CPU访问外部程序存储器时，要产生两次 PSEN 负脉冲信号，当 CPU 访问内部程序存储器时，PSEN 不跳变。 此端驱动 8 个 LS 型 TTL。 5）外部程序存储器地址通话输入端 /固化编程电压输入端 EA—— /VPP:当 EA 端接高电平时， CPU 只访问片内 EPROM 并执行内部程序存储器中的指令，但在 PC 的值超过 0FFFH 时，将自动转向执行片外程序存储器内的程序。 当 EA端接低电平时，则 CPU 只访问外部 EPROM 并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。 此管脚的第二功能 Vpp 是对 89c51 片内 EPROM 固化编程时，作为施加较高编程电压的输入端。 6） 输入 /输出端口 I/O 端口引脚： I/O 端口 P0～ P3（地址为 80H， 90H， A0H， B0H），且 P0～ P3 为四个 8 位特殊功能寄存器，分别为四个并行 I/O 端口的锁存器。 它们都有字节地址，每一个端口锁存器还有位地址，所以每一条 I/O 线独立地用做输入 或输出时，数据可以锁存；作输入时，数据可以缓冲。 P0 口 ： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为 高阻 输入。 P0 能够用于外部程序数据 存储器 ，它可以被定义为数据 /地址的低八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻。 P1 口 ： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为低八位地址接收。 P2 口 ： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输 入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部 程序存储器 或 16 位地址 外部数据 存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据 存储器 进行读写时， P2口输出其 特殊功能寄存器 的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和 控制信号。 12 P3 口 ： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入 “1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如 表 所示： 表 P3 口的特殊功能 引脚符号 特殊功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1 T0（计时器 0 外部输入） T1（计时器 1 外部输入） /WR（ 外部数据 存储器 写选通） /RD（ 外部数据 存储器 读选通 ） P3 口同时 也可以 为闪烁编程和编程校验接收一些 控制信号。 单片机的复位电路 单片机的复位电路是靠外部电路实现的，其主要 目的就是在上电的瞬间提供一个与正常工作状态下相反的电平。 一般利用电容电压不能突变的原理，将电容与电阻串联， 上电时刻，电容没有充电，两端电压为零，此时，提供复位脉冲，电源不断的给电容充电，直至电容两端电压为电源电压，电路进入正常工作状态。 图 34 复位电路 当在时钟电路工作以后，只要在 RESET 端加上大于 10ms 的高电平，单片机便能实 13 现复位。 若 RESET 端保持高电平，单片机循环复位。 单片机一般要求在上电时，或者按复位键时复位。 所以复位电路分为上电复位和按键复位两种。 图 34 为上电和按键复位电路。 复位电路的极性电容 C3 直接影响单片机的复位时间，一般采用 10～ 30uF，本次选用 22uF。 上电瞬间， RST 端的 电压与 Vcc 相同，随着电容的逐步充电， RST 端的电位逐渐下降。 此时 错误 !未找到引用源。 当按下按键时， RST 端出现 错误 !未找到引用源。 ,使单片机复位。 单片机的时钟电路 （ 1）时钟电路 当使用单片机的内部时钟电路时，这两个端用来外接石英晶体和微调电容，如图 35所示。 时钟电路中， 晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。 晶体可在 ～ 12MHz 选择。 起振电容一般 用 15～ 33pF， 本设计使用 30pF， 并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好。 单片机的时钟电路如图 35 所示： 图 35 时钟电路 （ 2）晶振的选择 晶振一般分为无源晶振和有源晶振两种类型。 无源晶振就是石英晶体谐振器的别称， 晶体（ crystal)，有 2 个引脚，体积小，需借助于时钟电路才能产生振荡信号；有源晶振叫做振荡器（ oscillator)，有 4 只引脚，体积较大，是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件，因此体积较大。 本设计采用无源晶体振荡器 HC49/SSMD，其 产品详细参数 如下： 频率范围： ～ 90 MHz 并联电容（ C0）： 7 pF Max. 储存温度范围： 40 ～ + 85 oC 老化（ 25℃ ）： 177。 3 ppm / year Max. 14 驱动级： 1 ~ 500 μW (100 μW typical) 频率公差（ 25℃ ） 177。 30 ppm, or specify 工作温度范围： 20 ～ +70 oC, or specify 在工作温度范围内的频率稳定度： 177。 30 ppm, or specify 负载电容： Series, 16 pF, 20 pF, 30 pF, 32 pF, or specify 单片机的电源电路 （ 1）直流稳压电源的工作原理 查阅资料可知 IntelMCS51 系列单片机的 工作电压范围是： +～ +,一般用 +5V的电源，所以本设计设计 +5V 的电压源为系统单片机工作。 +5V 的稳压电路很多种方法可以得到，比如 的 5V 电源芯片，还有现在市面上的做好的 +5V 输出稳压电源，直接变压器输出就是可调的直流稳压电源，在这里我采用最原始的电桥变压加上 LM7805 整流 5V稳压电源。 直流稳压电源的工作流程如图 36所示： 图 36 直流稳压电源的工作流程 直流稳压电源的工作原理： 1） 电源变压器 降压变压器将电网 220V 交流电，变换成符合需要的交流电压，并送给整流 电路，变压器的变比由变压器的副边电压决定。 2） 整流电路 利用单向导电元件，把 50HZ 的正弦交流电变换成脉冲的直流电压。 常用的整流电路有全波整流、桥式整流等。 本设计采用单相桥式整流电路，与全波整流一样，在一个周期内的正负半周都有电流流过负载，而且始终是同一方向。 其整流电路图如图 37 中（ a）(b)所示： 15 图 37 整流电路及电压、电流波形 设变压器二次电压 U2= 2 U2sinωt，当 U2 的正半周时， a 端电位高于 b 端电 位， VV3 承受正向电压而导通， V V4 因反偏而截止，电流路径为 a→V1→R L→V3→b ，自上而下流过 RL，在 RL 上得到上正下负的电压。 当 U2 的负半周时， a 端电位低于 b 端电位，V V4 承受正向电压而导通， V V3 因反偏而截止，电流路径为 ,b→V 2→R L→V 4→ a, 自上而下流过 RL，在 RL 上得到上正下负的电压。 这样在 U2 的整个周期内，都有单向脉冲的电压输出。 其输出波形图如图 37 中（ C） 所示。 3）滤波电路： 虽然整流电路的输出电压包含一定的直流成分，但脉动较大，为了获得平滑的直流电压，在整流电路 的后面需加一个滤波电路，滤波电路可以将整流电路输出的电压的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 其电路图图 38（ a） 所示为单相桥式整流电容滤波电路，它由电容 C 和负载 RL 并联组成 16 设电容两端初始电压为零，并假定 t=0 时接通电路， U2 为正半周，当 U2 由零上升时， V V3 导 通， C 被充电，同时电流经 V V3 向负载电阻供电。 忽略二极管正向压降和变压器内阻，电容充电时间常数近似为零，因此 Uo=Uc≈ U2，在 U2 达到最大值时，Uc 也达到最大值，然后 U2 下降，此时， Uc U2， V V3 截止，电容 C 向负载电阻 RL放电，由于放电时间常数τ =RLC 一般较大，电容电压 Uc 按 指数规律缓慢下降，当下降到 | U2|Uc 时， V V4 导通，电容 C 再次被充电，输出电压增大，以后重复上述充放电 过程。 其输出电压波形近似为一锯齿波直流电压，如图 38（ b） 所示。 3） 稳压电路 为了使输出的直流电压稳定，不随交流电压网电压和负载的变化而变化。 整流输出的电压仍旧有较大幅度的波动对于电路中的芯片直接供电可能对芯片有所损害，使芯片不能正常的工作。 避免这种不利的可能的发生 ,在滤波电路的后面再接一个稳压电路（如图39），使输出的直 流电压稳定，不随交流电压网电压和负载的变化而变化，再用一个 LED作为电源指示灯。 图 39 稳压电路 4） 单片机的电源电路 图 310 单片机的电源电路及仿真 17 单片机的电源电路如图 310 所示，由于大容量电解电容由一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，因此对于市电引入的各种高频干扰的抑制能力很差。 为了解决这个问题， 在电容 C 旁并联一只瓷介质小容量电容 C C7 用来抵消电感效应，抑制高频干扰。 另外，稳压器在开环增益较高、负载较重的状态下时，由于分布参数的影响，有可能产生自激， C C7 则兼有抑制 高频振荡的作用。 输出端接入电容器 C C6，也是为了改善瞬态负载响应特性和减小高频输出阻抗。 （ 2）电源电路中主要元件的选择 1）三端稳压集成电路的选择 电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的 lm78 系列和负电压输出的 lm79系列。 顾名思义，三端 IC 是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。 因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。 用 lm78/lm79 系列三端稳压 IC 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IC 型号中的 lm78 或 lm79 后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如 lm7806表示输出电压为正 6V， lm7909 表示输出电压为负 9V。 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。