基于單片機(jī)的超聲換向系統(tǒng)設(shè)計

劉茂進(jìn)

摘要

停車傳感器是一種停車安全裝置，通過聲音或更直接的屏幕提醒開車人員四周有障礙物，從而減少開車人員的麻煩。此文使用超聲波測量距離原理構(gòu)建了一個低成本的倒車制導(dǎo)系統(tǒng)。沒有必要占用駕駛員的視覺資源，因此駕駛員可以全神貫注地觀察車前和車旁的道路狀況。超聲波發(fā)射部分由STC89C52產(chǎn)生高電平信號，觸發(fā)測量距離模塊;系統(tǒng)的接收部分被接收探針拾取并反射以這種方式，獲得超聲波發(fā)散和回收信號之間的時間間隔，并且算出車輛和后方物體之間的距離，這便于駕駛員的反向存儲。

【關(guān)鍵詞】倒車?yán)走_(dá) 超聲波 單片機(jī) 聲音報警

現(xiàn)代社會的發(fā)展迅速，我們在生活的過程中也定下了高的目標(biāo)。要求方便、簡潔。就扭轉(zhuǎn)這一方面而言，測距和識別問題在生活中變得非常重要。例如，傳統(tǒng)的鋼帶接觸式測量儀在測量一定距離時難以安裝高于3米的頂板，且測量不準(zhǔn)確;如果在兩側(cè)之間安裝側(cè)向變形量的測量，則會妨礙人員和車輛的移動。在自動化工廠運(yùn)行期間，有必要處理隨機(jī)放置的工件。這必須自動確定工件的位置，形狀，姿態(tài)和類型，特別是在工件運(yùn)輸過程中。

1 系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)設(shè)計原理

距離測量裝置用于讀取測量距離，經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)換成數(shù)字值傳送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。而且，當(dāng)超出限制時，發(fā)送警報并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示器，與設(shè)置的警報距離相比較。原理圖如圖1。2系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 STC89C52單片機(jī)

STC89C52作為超強(qiáng)抗干擾，強(qiáng)大在線加密，可編程高速，低耗能CMOS 8位微控制器。功能強(qiáng)大，適用于許多更復(fù)雜的控制應(yīng)用。

2.2 復(fù)位電路

電路在微機(jī)系統(tǒng)中的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，復(fù)位電路是不可或缺的部分。為了可靠性，在電源穩(wěn)定后，必須在延遲后取消復(fù)位，從而防止電源開關(guān)插入過程引起的抖動并影響復(fù)位。電容通常為10UF或22UF，可以使用鋁電解電容。

當(dāng)MCU的復(fù)位電路導(dǎo)通時，電容器一開始就不充電，電容器的內(nèi)阻非常低。上電后，5V電源通過電阻為電解電容充電。電容兩端的功率將從OV緩慢上升至大約4V（此時通常小于0.3秒）。所以，當(dāng)復(fù)位電路上的引腳從低電平上升到高電平時，將會使內(nèi)部電路立即復(fù)位。當(dāng)按下復(fù)位按鈕時，電容器的兩端放電，電容器返回0V，因此執(zhí)行復(fù)位操作。

2.3 晶振電路

這是MCU系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證。如果振蕩器運(yùn)行不規(guī)則，系統(tǒng)執(zhí)行程序時會出現(xiàn)錯誤，這在通訊中很明顯：電路將無法通信。它由一個晶體和兩個陶瓷電容器組成。

2.4 超聲波測距模塊

將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成所需頻率的超聲能量或?qū)⒊暷芰哭D(zhuǎn)換成相同頻率的其他形式的能量的裝置是超聲換能器。

傳感器的主要部件是壓電晶片。當(dāng)放射的電脈沖刺激壓電晶片以發(fā)生振蕩時，可以發(fā)出聲脈沖，這是一種逆壓電效應(yīng)。如果晶片被超聲波接觸，晶片被迫振動，并且所產(chǎn)生失真可以被轉(zhuǎn)變成相對的電信號，這便是一種正壓電效應(yīng)。超聲波傳感器通常由雙晶陶瓷晶片制造。此類型的超聲波傳感器需要較少的材料，且成本便宜，并適合在各種介質(zhì)。比如氣體和液體。當(dāng)不同尺寸和方向的交變電壓施加到壓電陶瓷時，壓電陶瓷晶片根據(jù)壓電效應(yīng)而機(jī)械變形。機(jī)械變形的大小與方向與在限制之內(nèi)范疇內(nèi)施加的電壓的大小與方向成正比。換句話說，如果以f0 AC電壓的頻率施加到壓電陶瓷晶片時，它產(chǎn)生相同頻率的機(jī)械振動。若在壓電陶瓷晶片上有超聲波機(jī)械波作用，這將引起機(jī)械變形，這和超聲波機(jī)械波一致。

2.5 顯示電路

顯示電路由四位數(shù)字管顯示。顯示模塊使用數(shù)字管顯示接口電路。

2.6 報警電路

該設(shè)計使用電磁蜂鳴器。電磁式蜂鳴器由振蕩器，螺線管，磁鐵，振膜和外殼組成。電源打開后，振蕩器發(fā)出的音頻信號通過電磁線圈，電磁線圈產(chǎn)生磁場。

電磁蜂鳴器的聲音原理是：電流通過電磁線圈，這是電磁線圈產(chǎn)生的磁場。振膜被振動發(fā)出聲音，因此要用限定之內(nèi)電流來驅(qū)使它。微控制器IO引腳輸出電流。但是電流比較小。微控制器的TTL電平很難驅(qū)動蜂鳴器。即，蜂鳴器被PNP型晶體管8550放大并驅(qū)動。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計

3.1 主程序

主程序的主要功能是顯示距離，讀取和處理HC-RS04的測量距離值，按下控制有效距離。

主程序流程圖如圖2所示。

3.2 顯示數(shù)據(jù)子程序

展示數(shù)據(jù)子程序的作用，是通過微控制器計算后的距離顯示超聲波模塊在LED展示屏上計算后的間隔數(shù)據(jù)。

3.3 按鍵子程序

使用按鈕模塊會導(dǎo)致硬件電路的操作不穩(wěn)定。硬件去抖動通過使用外部組件來消除干擾性抖動脈沖波，通常使用電容濾波，單穩(wěn)態(tài)延遲電路等。軟件去抖動主要用于再次檢測延遲。

設(shè)計中關(guān)鍵子程序的主要功能是有效距離可調(diào)，功能鍵調(diào)節(jié)上限，功能鍵再次調(diào)節(jié)下限，功能再次退出。

uchar key_can;//按鍵值

void key（）//獨(dú)立按鍵程序

{

static uchar key new;

key_can=20;//按鍵值還原

P2|=0x07;

if（（P2&0x07）！=0x07）//按鍵按下

{

delay_1ms（1）;//按鍵消抖動

if（（（P2&0x07）！= 0x07）&&（key_new==1））

{

//確認(rèn)是按鍵按下

key_new=0;

switch（P2&0x07）

{

case0x06：key_can=3;break;//得到k2鍵值

case0x05：key_can=2;break;//得到k3鍵值

case0x03：key_can=1;break;//得到k4鍵值

}

}

}

else

key_new=1;

}

4 結(jié)論

該設(shè)計研究了基于微控制器技術(shù)的超聲波智能距離測量報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用STC89 C52微控制器作為運(yùn)行計算的中心，即超聲波傳感器，是新型無源超聲波探測器。它可以在有間距的情況下測量前端障礙物與測量物之間的間距，然后數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號再進(jìn)行傳輸。我們在生活的過程中也定下了高的目標(biāo)。而且科學(xué)發(fā)展的十分的迅猛，想必在將來，這種裝置將普及更廣泛范疇。

參考文獻(xiàn)

[1]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[2]王守中.51單片機(jī)開發(fā)入門與典型實例[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[3]陳雪麗.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[4]薛均義，張彥斌.MCS-51系列單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2005.

[5]唐穎，程菊花，任條娟.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.

[6]楊路明著.C語言程序設(shè)計教程（第2版）[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005.