基于单片机汽车倒车测距仪的设计1(2)

2.超声波传感器在医学上的应用

超声波在医学上的应用主要是诊断疾病,它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。超声波诊断的优点是:对受检者无痛苦、无损害、方法简便、显像清晰、诊断的准确率高等。

3.超声波传感器在测量液位的应用

超声波测量液位的基本原理是:由超声探头发出的超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体的界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返的传播时间,即可换算出距离或液位高度。超声波测量方法有很多其它方法不可比拟的优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便的实现无滞后的实时测量。

4.超声波传感器在测距系统中的应用

超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲的平均值电压,该电压 (其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲的宽度,即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t,故被测距离为 S=1/2vt。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。

3 单片机的介绍

3.1 单片机的定义

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

3.2 单片机的特点

系统单片机主要有如下特点：

1.有优异的性能价格比。

2.集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作。

3.控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

4.低功耗、低电压，便于生产便携式产品。

5.外部总线增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。

6.单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用。

3.3 单片机的应用

单片机的应用范围很广，在以下各个领域有广泛的应用：

1.工业自动化。主要是过程控制技术、数据采集、测控技术和机电一体化技术（机器人）。

2.智能仪器仪表。用于提高仪器的精度和准确度。

3.消费类电子产品。主要是家电领域。像洗衣机、电冰箱、空调、电视、微波炉、手机、IC卡、汽车电子设备等。

4.通信方面。用于调制解调器、程控交换技术以及各种通信设备。

5.武器装备。飞机、军舰、坦克、导弹、鱼雷制导、智能武器装备、航天飞机导航系统等都有单片机深入其中。

6.终端机外部设备控制。计算机网络终端设备如银行终端以及计算机外部设备，如打印机、硬盘驱动器、绘图机、传真机、复印机等，在这些设备中都使用了单片机。

7.多机分布式系统。可用单片机构成分布式测控系统，它使单片机进入了一个新的水平。

3.4 AT89C51单片机的介绍

3.4.1 系统概述

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

3.4.2 AT89C51的特点

1.与MCS-51 兼容

2.4K字节可编程闪烁存储器

3.寿命：1000写/擦循环

4.数据保留时间：10年

5.全静态工作：0Hz-24Hz

6.三级程序存储器锁定

7.128*8位内部RAM

8.32可编程I/O线

9.两个16位定时器/计数器

10.5个中断源

11.可编程串行通道

3.4.3AT89C51单片机的优越性

内部程序存储器ROM：4K的flash程序存储器；

内部数据存储器RAM：256B（128B的RAM+21B的SFR）；

寄存器区：4个寄存器区，每个区有R0-R7八个工作寄存器；

8位并行输入输出端口：P0、P1、P2和P3；

定时/计数器：2个16位的定时/计数器 T0、T1；

串型口：全双工串行端口（RXD：接收端、TXD发送端）；

中断系统：设有5个中断源（T0、T1、Int0、Int1、ES）；

系统扩展能力：可外接64K的 ROM 和64K的 RAM；

堆栈：设在RAM单元、位置可以浮动（通过指针SP来确定堆栈在RAM中的位置）系统复位时SP=07H；

布尔处理机：配合布尔运算的指令进行各种逻辑运算；

指令系统：111条指令。按功能可分为数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移和布尔操作5大类。

3.4.4 AT89C51单片机的引脚图

图3.1 AT89C51单片机的引脚图

3.4.5AT89C51单片机引脚和封装定义

表3．2为AT89C51单片机引脚和封装定义表格

4 汽车倒车测距仪的硬件设计

4.1 设计的思路

本系统的设计思想是采用以AT89C51单片机为核心，来设计一种低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪。

超声波测距可测出回波和发射脉冲之间的时间间隔，利用S=Ct/2就可以算出距离，再在LED上显示出来。当然还可以设置若干个键，以用来控制电路的工作状态。限制的最大可测距离存有四个因素:超声波的幅度，反射面的质地，反射面和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。

根据设计要求并综合各方面因素，采用AT89C51单片机作为主控制器，用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号可以用单片机的定时器和计数器来完成。

4.2 设计的重点与难点

本设计的任务是设计一个超声波测距仪，可以应用于汽车倒车位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。测量范围在0.10-4.00m，测量精度1cm，测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果，能够手工设定报警量值。

系统组成的设计：各部分硬件的选取很有讲究，要十分合理。

设计的难点是：

1．超声波信号的接收、发射的设计

2．显示电路设计

3．流程图及程序的设计

4.3 硬件设计的基本原理及原理图

4.3.1 超声波发生器

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人研制上也得到了广泛的应用。

为了使汽车能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息（距离和方向）。本文所介绍的超声波测距系统，就是为汽车了解其后方环境而提供一个运动距离信息。为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超 …… 此处隐藏：2672字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……