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智能汽车防撞报警系统毕业论文 - i - 智 能 汽 车 防 撞 报 警 系 统 毕 业 论 文智 能 汽 车 防 撞 报 警 系 统 毕 业 论 文智 能 汽 车 防 撞 报 警 系 统 毕 业 论 文智 能 汽 车 防 撞 报 警 系 统 毕 业 论 文 课题课题课题课题： 汽车防碰撞报警系统汽车防碰撞报警系统汽车防碰撞报警系统汽车防碰撞报警系统 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - ii - 摘摘摘摘 要要要要 论文介绍了一种基于单片机的超声波汽车防撞测距报警系统，此系统利用 at89s52 单片机作为主控制器，结合超声波测距原理，来实现智能汽车防撞测距 报警功能，并进行了系统硬件和软件的设计。通过多种发射接收电路设计方案比 较，得出了最佳的设计方案，并对系统各个单元的原理进行了介绍。对组成的各 系统电路的芯片进行了介绍，并阐述了它们的工作原理。此系统具有结构简单， 精度高，使用方便等特点。介绍了系统软件结构，通过编程来实现系统功能。 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - iii - abstractabstractabstractabstract paper describes a microcontroller-based ultrasonic ranging automotive anti-collision warning system, this system uses at89s52 microcontroller as the main controller, combined with ultrasonic distance measurement principle, to achieve the smart car crash ranging alarm, and make the system hardware and software design. through a variety of transmitting and receiving circuit design compared to arrive at the best design, and system the principle of each unit are described. circuit composed of the various systems on a chip was introduced, and explained how they work. this system has a simple structure, high precision, easy to use and so on. describes the system software architecture, programmed to achieve system functionality. 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - iv - 目目目目 录录录录 摘摘摘摘 要要要要 . iiiiiiii abstractabstractabstractabstract . iiiiiiiiiiii 目目目目 录录录录 . iviviviv 第第第第 1 1 1 1 章章章章 绪论绪论绪论绪论 . 1 1 1 1 1.1 1.1 1.1 1.1 背景背景背景背景 . 1 1.1.1 超声波测距发展综述 . 1 1.2 1.2 1.2 1.2 研究内容研究内容研究内容研究内容 . 2 第第第第 2 2 2 2 章章章章 超声波测距原理及构想超声波测距原理及构想超声波测距原理及构想超声波测距原理及构想 . 3 3 3 3 2.1 2.1 2.1 2.1 超声波传感器介绍超声波传感器介绍超声波传感器介绍超声波传感器介绍 . 3 2.1.1 超声波传感器的特性 . 4 2.22.22.22.2 超声波测距的原理超声波测距的原理超声波测距的原理超声波测距的原理 . 5 5 5 5 2.32.32.32.3 系统设计原理系统设计原理系统设计原理系统设计原理. 5 5 5 5 2.42.42.42.4 系统主要参数系统主要参数系统主要参数系统主要参数. 7 7 7 7 2.4.1 测距仪的工作频率 . 7 2.4.2 声速 . 7 2.4.3 发射脉冲宽度 . 7 2.4.4 测量盲区 . 7 第第第第 3 3 3 3 章章章章 超声波测距系统方案设计超声波测距系统方案设计超声波测距系统方案设计超声波测距系统方案设计 . 9 9 9 9 3.1 3.1 3.1 3.1 发射与接收电路的设计方案发射与接收电路的设计方案发射与接收电路的设计方案发射与接收电路的设计方案 . 9 9 9 9 3.2 3.2 3.2 3.2 显示报警单元方案设计显示报警单元方案设计显示报警单元方案设计显示报警单元方案设计 . 10101010 3.2.1 系统报警电路设计 . 11 3.3 3.3 3.3 3.3 单片机复位电路单片机复位电路单片机复位电路单片机复位电路 . 11111111 3.4 3.4 3.4 3.4 时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路 . 12121212 3.5 3.5 3.5 3.5 温度补偿电路温度补偿电路温度补偿电路温度补偿电路 . 13131313 3.6 74hc04n3.6 74hc04n3.6 74hc04n3.6 74hc04n 芯片介绍芯片介绍芯片介绍芯片介绍 . 14141414 3.7 3.7 3.7 3.7 探头介绍探头介绍探头介绍探头介绍 . 14141414 第第第第 4 4 4 4 章章章章 系统软件结构系统软件结构系统软件结构系统软件结构 . 15151515 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - v - 第第第第 5 5 5 5 章章章章 结论结论结论结论 . 17171717 5.1 5.1 5.1 5.1 误差产生原因分析误差产生原因分析误差产生原因分析误差产生原因分析 . 18181818 5.1.1 温度对超声波声速的影响 . 18181818 5.2 5.2 5.2 5.2 针对误差产生原因的系统改进方案针对误差产生原因的系统改进方案针对误差产生原因的系统改进方案针对误差产生原因的系统改进方案 . 19191919 致致致致 谢谢谢谢 . 21212121 参考文献参考文献参考文献参考文献 . 22222222 附录附录附录附录 1 1 1 1 原理图原理图原理图原理图 . 23232323 附录附录附录附录 2 2 2 2 源代码源代码源代码源代码 . 24242424 附录附录附录附录 3 3 3 3 电子器件列表清单电子器件列表清单电子器件列表清单电子器件列表清单 . 30303030 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 1 - 第第第第 1 1 1 1 章章章章 绪论绪论绪论绪论 1.1 1.1 1.1 1.1 背景背景背景背景 随着社会经济的发展,交通运输业日益兴旺，汽车的数量在大副攀升。交通 拥挤状况也日趋严重，撞车事件屡屡发生，造成了不可避免的人身伤亡和经济损 失，针对这种情况，设计一种响应快，可靠性高且较为经济的汽车防撞报警系统 势在必行，超声波测距法是最常见的一种距离测距方法，应用于汽车的前后左右 防撞的近距离，低速状况，以及在汽车防撞报警系统中，超声波作为一种特殊的 声波，同样具有声波传输的基本物理特性折射，反射，干涉，衍射，散射。 汽车防撞报警器将单片机的实时控制及数据处理功能，与超声波的测距技术、传 感器技术相结合，可检测汽车运行中后方障碍物与汽车的距离及汽车车速，通过 数显装置显示距离，并由发声电路根据距离远近情况发出警告声。 1.1.11.1.11.1.11.1.1 超声波测距发展综述超声波测距发展综述超声波测距发展综述超声波测距发展综述 五十年代，我国开始从国外引进超声波仪器，多是笨重的电子管式仪器。如 英国的 uct-2 超声波检测仪，重达 24kg，各单位积极开展试验研究工作，在一 些工程检测中取得了较好的效果。 五十年代末六十年代初，国内科研单位进口了波兰产超声仪，并进行仿制生 产。随后，上海同济大学研制出 cts-10 型非金属超声检测仪，也是电子管式， 仪器重约 20kg。该仪器性能稳定，波形清晰。但当时这种仪器只有个别科研单 位使用，建工部门使用不多。直至七十年代中期，因无损检测技术仍处于试验阶 段， 未推广普及， 所以仪器没有多大发展， 仍使用电子管式的 uct-2， cts-10 型 仪器。 八十年代后期，由于计算机技术和高速器件的不断发展，使超声波信号的数 字化采集和分析成为可能。目前国内也相继出现了各类数字化超声波检测设备， 并已成为超声波检测的发展方向。 厦门大学的某位学者研究了一种回波轮廓分析 法。该方法在测距中通过两次探测求取回波包络曲线来得到回波的起点，通过这 样处理后超声波传播时间的精度得到了很大的提高。 意大利的 carullo 等人介绍 了一种自适应系统，采用特殊的发射波形来获得好的回波包络，同时采用对环境 噪声进行估测，设置一定的回波开平电路，且采用自动增益的控制放大器，通过 这些措施来提高超声波的探测精度。 目前国内外在超声波检测领域都向着数字化方向发展， 数字式超声波检测仪 器的发展速度很快。国内近几年也相继出现了许多数字式超声波仪器和分析系 统。国际上对超声波检测数字化技术的研究非常重视，国外生产类似产品和研究 的公司有美国的泛美（panametrics）公司、metec 公司，加拿大的 r/d tech 公 司，德国的 k-k 公司、法国的 sofratest 公司和西班牙的 tecnatom 公司等等， 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 2 - 上述这些公司生产的超声波检测采集、分析和成像处理系统的技术水平较高，在 世界上处于领先水平。 随着检测技术研究的不断深入，对超声检测仪器的功能要求越来越高，单数 码显示的超声检测仪测读会带来较大的测试误差。 进一步要求以后生产的超声仪 能够具有双显及内带有单板机的微处理功能。随后具有检测，记录，存储，数据 处理与分析等多项功能的智能化检测分析仪相继研制成功。 超声仪研制呈现一派 繁荣景象。其中，煤炭科学研究院研制的 2000a 型超声分析检测仪，与国内同 类产品相比，设计新颖合理，功能齐全，在仪器设计上有重大突破和创新，达到 了国际先进水平。 目前，计算机市场价格大幅度下降，采用非一体化超声波检测仪器，计算机 可发挥它一机多用的各种功能，实际上是最大的节约。过去那种全功能的仪器设 置，还不如单独的超声仪，计算机可充分发挥各自特点。高智能化检测仪器只能 满足检测条件，使用环境，重复性测试内容等基本情况一样，才可充分发挥其特 有功能。仪器设计也应从实际情况出发，才能满足用户的要求。综上所述，我国 超声波仪器的研制与生产，有较大发展，有的型号已超过国外同类仪器水平。 1.21.21.21.2 研研研研究内容究内容究内容究内容 本论文章节安排如下： 第一章绪论部分主要介绍了超声波的发展状况，以及目前的现状和前景。 第二章超声波测距原理及构想主要介绍了超声波传感器， 超声波测距的原理 及超声测距系统的总体方案，系统主要参数。 第三章超声波测距系统各组成单元方案设计(包括发射接收电路设计、显示 电路设计、报警电路设计、时钟电路设计、复位电路设计等)。并详细介绍了最 终确定的各单元设计方案以及最终方案的设计原理及具体实现。 第四章系统硬件软件实现部分主要介绍了软件的实现。 第五章给出系统的误差分析和系统改进。 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 3 - 第第第第 2 2 2 2 章章章章 超声波测距原理及构想超声波测距原理及构想超声波测距原理及构想超声波测距原理及构想 2.1 2.1 2.1 2.1 超声波传感器介绍超声波传感器介绍超声波传感器介绍超声波传感器介绍 超声波由于其指向性强、能量消耗缓慢、传播距离较远等优点，而经常用于 距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。超声波测距主 要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如液位、井深、管道长 度等场合。 超声传感器是一种将其他形式的能转变为所需频率的超声能或是把超声能 转变为同频率的其他形式的能的器件。目前常用的超声传感器有两大类，即电声 型与流体动力型。电声型主要有：1 压电传感器；2 磁致伸缩传感器；3 静电传 感器。流体动力型中包括有气体与液体两种类型的哨笛。由于工作频率与应用目 的不同，超声传感器的结构形式是多种多样的，并且名称也有不同，例如在超声 检测和诊断中习惯上都把超声传感器称作探头， 而工业中采用的流体动力型传感 器称为“哨”或“笛” 。 传感器的主要组成部分是压电晶片。 当压电晶片受发射电脉冲激励后产生振 动，即可发射声脉冲，是逆压电效应。当超声波作用于晶片时，晶片受迫振动引 起的形变可转换成相应的电信号，是正压电效应。前者用于超声波的发射，后者 即为超声波的接收。超声波传感器一般采用双压电陶瓷晶片制成。压电式超声波 传感器结构如图 2-1 所示： 图 2-1 压电式超声波传感器结构图 压电陶瓷晶片有一个固定的谐振频率，即中心频率 f0。发射超声波时，加 在其上面的交变电压的频率要与它的固有谐振频率一致。这样，超声传感器才有 较高的灵敏度。当所用压电材料不变时，改变压电陶瓷晶片的几何尺寸，就可非 常方便的改变其固有谐振频率。利用这一特性可制成各种频率的超声传感器。 超声波传感器的内部结构由压电陶瓷晶片、锥形辐射喇叭、底座、引线、金 属壳及金属网构成，其中，压电陶瓷晶片是传感器的核心，锥形辐射喇叭使发射 和接收超声波能量集中，并使传感器有一定的指向角，金属壳可防止外界力量对 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 4 - 压电陶瓷晶片及锥形辐射喇叭的损坏。金属网也是起保护作用的，但不影响发射 与接收超声波。 2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 超声波传感器的特性超声波传感器的特性超声波传感器的特性超声波传感器的特性 超声波传感器的基本特性有频率特性和指向特性， 这里以 tct40-16t/r 发射 型超声波传感器为例进行说明。 一、频率特性 图 2-2 超声发射传感器频率特性 图 2-2 是超声波发射传感器的频率特性曲线。其中，f040khz 为超声发 射传感器的中心频率，在 f0 处，超声发射传感器所产生的超声机械波最强，也 就是说在 f0 处所产生的超声声压能级最高。而在 f0 两侧，声压能级迅速衰减。 因此，超声波发射传感器一定要使用非常接近中心频率 f0 的交流电压来激励。 另外，超声波接收传感器的频率特性与发射传感器的频率特性类似。曲线在 f0 处曲线最尖锐，输出电信号的幅度最大，即在 f0 处接收灵敏度最高。因此， 超声波接收传感器具有很好的频率选择特性。 超声波接收传感器的频率特性曲线 和输出端外接电阻 r 也有很大关系，如果 r 很大，频率特性是尖锐共振的，并 且在这个共振频率上灵敏度很高。如果 r 较小，频率特性变得光滑而具有较宽 得带宽，同时灵敏度也随之降低。并且最大灵敏度向稍低的频率移动。因此，超 声接收传感器应与输入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有较高得接收灵敏 度。 二、指向特性 实际的超声波传感器中的压电晶片是一个小圆片， 可以把表面上每个点看成 一个振荡源，辐射出一个半球面波（子波） ，这些子波没有指向性。但离开超声 传感器的空间某一点的声压是这些子波迭加的结果（衍射） ，却有指向性。 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 5 - 2.22.22.22.2 超声波测距的原理超声波测距的原理超声波测距的原理超声波测距的原理 超声测距从原理上可分为共振式、脉冲反射式两种。由于应用要求限定，在 这里使用脉冲反射式，即利用超声的反射特性。超声波测距原理是通过超声波发 射传感器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中 传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就停止计时。常 温下超声波在空气中的传播速度为 c=340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可 以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即： s=c*t/2=c*t0 （2-1） 其中，t0 就是所谓的渡越时间。 可以看出主要部分有： (1) 供应电能的脉冲发生器（发射电路） ； (2) 转换电能为声能，且将声能透射到介质中的发射传感器； (3) 接收反射声能（回波）和转换声能为电信号的接收传感器； (4) 接收放大器，可以使微弱的回声放大到一定幅度，并使回声激发记录设 备； (5) 记录/控制设备，通常控制发射到传感器中的电能，并控制声能脉冲发 射到记录回波的时间，存储所要求的数据，并将时间间隔转换成距离。 在超声波测量系统中， 频率取得太低， 外界的杂音干扰较多； 频率取得太高， 在传播的过程中衰减较大。故在超声波测量中，常使用 40khz 的超声波。目前 超声波测量的距离一般为几米到几十米，是一种适合室内测量的方式。由于超声 波发射与接收器件具有固有的频率特性，具有很高的抗干扰性能。 距离测量系统常用的频率范围为 25khz300khz 的脉冲压力波，发射和接 收的传感器有时共用一个，或者两个是分开使用的。发射电路一般由振荡和功放 两部分组成，负责向传感器输出一个有一定宽度的高压脉冲串，并由传感器转换 成声能发射出去；接收放大器用于放大回声信号以便记录，同时为了使它能接收 具有一定频带宽度的短脉冲信号，接收放大器要有足够的频带宽度；置避开强大 记录/控制部分启动或关闭发射电路并记录发射的瞬时及接收的瞬时，并将时差 换算成距离读数并加以显示或记录。 2.32.32.32.3 系统设计原理系统设计原理系统设计原理系统设计原理 系统结构如图 2-3 所示： 电子市场上常见的超声探头是收发分体式，一般频率为 40khz。如果需要更 高频率的超声探头，比如几百赫兹或者几兆赫兹的频率，就需要到专业经营超声 产品的厂商去购买或者定制。鉴于有限的条件，拟选用的探头是 40khz 的超声 传感器，有一支接收传感器 tct40-16r 和一支发射传感器 tct40-16t 。 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 6 - 图 2-3 超声波测距电路图 电路频率的选择应该满足发射传感器的固有频率 40khz， 这样才能使其工作 在谐振频率，达到最优的特性。发射电压从理论上说是越高越好，因为对同一支 发射传感器而言，电压越高，发射的超声功率就越大，这样能够在接收传感器上 接收的回波功率就比较大，对于接收电路的设计就相对简单一些。但是，每一支 实际的发射传感器有其工作电压的极限值，即当工作电压超过了这个极限值之 后，会对传感器的内部电路造成不可回复的损害。因此，工作电压不能超过这个 极限值。同时，发射电路中的阻尼电阻决定了电路的阻尼情况。通常采用改变阻 尼电阻的方法来改变发射强度。电阻大时阻尼小，发射强度大，仪器分辨率低， 适宜于探测厚度大，对分辨力要求不高的试件。电阻小时阻尼大，分辨率高，在 探测近表面缺陷时或对分辨力有较高要求时应予采用。 发射部分的点脉冲电压很高， 但是由障碍物回波引起的压电晶片产生的射频 电压不过几十毫伏，要对这样小的信号进行处理就必须放大到一定的幅度。接收 部分就是由二级放大电路，检波电路及门限判别电路构成的，其中包括杂波抑制 电路。最终达到对回波进行放大检测，产生一个单片机能够识别的中断信号作为 回波到达的标志。但是由于超声传感器固有特性，即盲区的存在，对于回波的接 收和处理造成了相当程度的影响。 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 7 - 2.42.42.42.4 系统主要参数系统主要参数系统主要参数系统主要参数 2.4.1 2.4.1 2.4.1 2.4.1 测距仪的工作频率测距仪的工作频率测距仪的工作频率测距仪的工作频率 由文献知，空气中超声波的衰减系数为=as=af2+bf4。所以，空气中 超声波的衰减对频率很敏感，要求合理选择超声波频率，一般在 40khz 左右。 太高频率的超声波在空气中是无法传播开去的。 传感器的工作频率是测距系统的 主要技术参数，它直接影响超声波的扩散和吸收损失，障碍物反射损失，背景噪 声，并直接决定传感器的尺寸。 工作频率的确定主要基于以下几点考虑： (1) 如果测距的能力要求很大，声波传播损失就相对增加，由于介质对声波 的吸收与声波频率的平方成正比， 为减小声波的传播损失， 就必须降低工作频率。 (2) 工作频率越高，对相同尺寸的换能器来说，传感器的方向性越尖锐，测 量障碍物复杂表面越准，而且波长短，尺寸分辨率高， “细节”容易辨识清楚， 因此从测量复杂障碍物表面和测量精度来看，工作频率要求提高。 (3) 从传感器设计角度看，工作频率越低，传感器尺寸就越大，制造和安装 就越困难。 综上所述，由于本测距仪最大测量量程不大，因而选择测距仪工作频率在 40khz。这样传感器方向性尖锐，且避开了噪声，提高了信噪比；虽然传播损失 相对低频有所增加，但不会给发射和接收带来困难。 2.4.22.4.22.4.22.4.2 声速声速声速声速 声速的精确程度线性的决定了测距系统的测量精度。 传播介质中声波的传播 速度随温度，杂质含量，和介质压力的变化而变化。声速随温度变化公式为 v=331.40.607t(mm/ms) (2-2) 式中，t 是温度。由于该测距系统用于室内测量，且量程也不大，温度可以 看作定值。 在常温下， 声音在空气中的传播速度可依据上式计算出为 340 mm/ms。 2.4.3 2.4.3 2.4.3 2.4.3 发射脉冲宽度发射脉冲宽度发射脉冲宽度发射脉冲宽度 发射脉冲宽度决定了测距仪的测量盲区，也影响测量精度，同时与信号的发 射能量有关。 根据资料， 减小发射脉冲宽度， 可以提高测量精度， 减小测量盲区， 但同时也减小了发射能量，对接收回波不利。但是根据实际的经验，过宽的脉冲 宽度会增加测量盲区，对接收回波及比较电路都造成一定困难。本设计最终选定 11us 的发射脉冲宽度。 2.4.4 2.4.4 2.4.4 2.4.4 测量盲区测量盲区测量盲区测量盲区 在以传感器脉冲反射方式工作的情况下， 电压很高的发射电脉冲在激励传感 器的同时也进入接收部分。此时，在短时间内放大器的放大倍数会降低，甚至没 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 8 - 有放大作用，这种现象称为阻塞。不同的检测仪阻塞程度不一样。根据阻塞区内 的缺陷回波高度对缺陷进行定量评价会使结果偏低，有时甚至不能发现障碍物， 这是需要注意的。由于发射声脉冲自身有一定的宽度，加上放大器有阻塞问题， 在靠近发射脉冲一段时间范围内， 所要求发现的缺陷往往不能被发现， 这段距离， 称为盲区。 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 9 - 第第第第 3 3 3 3 章章章章 超声波测距系统方案设计超声波测距系统方案设计超声波测距系统方案设计超声波测距系统方案设计 该汽车测距报警系统由超声波发射与接收电路、单片机硬件接口电路、显示 报警电路组成，下面主要通过各个模块的各种方案比较，确定设计的最终方案。 该系统的核心部分采用性能较好的 at89s52 单片机。 超声波测距系统总原理图在 附录 1 里有备注。 3.13.13.13.1 发射与接收电路的设计方案发射与接收电路的设计方案发射与接收电路的设计方案发射与接收电路的设计方案 由 at89s52 单片机编程，执行程序后 p1.0 口产生 40khz 的脉冲信号，超声 波发射探头 tct40-16t 产生超声波。 接收头采用和发射头配对的 tct40-16r 将超 声波调制脉冲变为交变电压信号，送入 cx20106a 中进行处理。cx20106a 是带有 信号放大器，宽频带滤波器，检波器。整形及滞后比较器的多功能芯片。当高电 平越变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 t0，利用定时器的计数功 能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电 路输出端产生一个负跳变，在 into 或 int1 端产生一个中断请求信号，单片机响 应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。 发射电路电路图如图 3-2 所示: 12 u3a 74ls04 34 u3b 74ls04 56 u3c 74ls04 98 u3d 74ls04 1110 u3e 74ls04 1k r19 1 1 2 2 t1 1k r15 vcc 1312 u3f 74ls04 p35 图 3-2 发射电路 发射电路原理：当单片机 at89s52,通过 p1.0 这个 i/o 口,发送一系列的脉 冲,经过 74hc04 从而使 tct40-16t 这个激励换能器发射出超声波。 接收电路如 3-3 所示 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 10 - 图 3-3 接收电路 电路简单实用，接收到的信号引入运算放大器，通过运算放大器两级放大，增强 接收信号，达到本电路适合的要求强度，比较适合本设计需要。 3.23.23.23.2 显示报警单元方案设计显示报警单元方案设计显示报警单元方案设计显示报警单元方案设计 显示报警单元是经过超声波发射接收电路及单片机 at89s52 处理后把信号转 化为人为可以知觉的数字显示和报警响应， 以让人们能够直观的觉察到测量的状 况，进一步避免事故发生。显示报警电路由显示和报警两部分电路组成，主要实 现在出现紧急情况下的显示报警功能，以此提醒驾驶员。 3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 系统显示电路设计系统显示电路设计系统显示电路设计系统显示电路设计 显示器是一个典型的输出设备， 综合课题的实际要求以及考虑单片机的接口 资源，采用串行方式显示的 led 驱动输出设备。由于全程显示的距离范围在 4 米之内，用 3 个 led 数码管表示距离的 cm 数值。 由于本设计中显示位数较少，选择静态显示驱动，采用共阳显示接法。显示 驱动，显示电路如图 3.4 所示： 220k r16 220k r17 10 r20 3.3 c9 223 c8 330p c10 1u c11 gnd 1 2 3 4 5 6 7 8 u4 cx20106 vcc 1 1 2 2 r18 50k rw1 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 11 - vc c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 p1 header 9 1k r 11 1k r 12 e 1 d 2 d p 3 c 4 g 5 c 4 6 b 7 c 3 8 c 2 9 f 1 0 a 1 1 c 1 1 2 s m 1 1k r 13 1k r 14 q 1q2q3q4 p20p21p22p23 p00 p01 p02 p03 p04 p05 p06 p07 vc c 330 r 1 330 r 2 330 r 3 330 r 4 330 r 5 330 r 6 330 r 7 330 r 8 gnd 1 i/o 2 vc c 3 1 g nd vc c vc c p00 p01 p02 p03 p04 p05 p06 p07 vc c p34 图 3-4 系统显示电路 3.2.13.2.13.2.13.2.1 系统报警电路设计系统报警电路设计系统报警电路设计系统报警电路设计 ls 1 b ell v c c g n d ik r 10 3 2 1 q 5 p37 图 3-6：系统报警电路 系统报警电路由一个三极管、一个电阻和一个喇叭组成。经电阻采集信号，采用 s8550 三极 管放大。报警电路如图 3.6 所示。当单片机 at89s52 发射出超声波的信号，即输出一个高电 平给这个 i/o 口， 大约 5v 的电压， 同时单片机计数器 t0 开始计时。 则信号经过三极管 s8550 放大。使电流达到发射端的工作电流，从而发射出超声波。当发射出去的超声波遇到障碍物 时会被反射回来，这时接收器便会将反射回来的超声波接收，并转换成电信号，经过运算放 大器的两极放大，将信号送给 cx20106a 的输入端，其 7 号输出引脚会产生一个信号，使 得单片机 at89s52 产生一个中断。这样，计数器便停止计数。单片机把计得的时间差进行 运算，根据公式来计算车与障碍物的距离，并把运算结果以十进制的方式送到七段 led 显 示电路去显示。如果距离小于 0.3m，则单片机 at89s52 便给 p3.7 口一个信号，使得报警电 路工作，实现报警。 3.33.33.33.3 单片机复位电路单片机复位电路单片机复位电路单片机复位电路 (1)单片机 at89s52 作为主控芯片，控制整个电路的运行。单片机外围需要 一个复位电路，复位电路的功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳 定后，撤消复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信 号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。该设计采用 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 12 - 含有电阻的复位电路，复位电路可以有效的解决电源毛刺和电源缓慢下降（电池 电压不足）等引起的问题，在电源电压瞬间下降时可以使电容迅速放电，一定宽 度的电源毛刺也可令系统可靠复位。复位电路的设计图如图 3-7 所示： 10k r 9 g n d 10u c 1 v c c k 1 rst 图 3-7 复位电路 （2）at89s52 的 rst 引脚为复位引脚，只要在 rst 引脚上出现两个机器周期 以上的高电平，即可实现复位。复位通常有上电复位和按键复位两种方法。本设 计采用的是按键复位，当按下按键后，电容被短路，rst 引脚就处于高电平，就 可以达到复位的目的。 3.43.43.43.4 时钟电路时钟电路时钟电路时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂 的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在惟一的时钟信号控制 下严格地按时序进行工作 。该时钟电路由两个电容和一个晶体振荡器组成。x1 是接外部晶体管的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这 个放大器构成了片内振荡器。输出端为引脚 x2，在芯片的外部通过这两个引脚 接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，构成一个稳定的自激振荡器。时钟电 路如图 3-8 所示： 图 3-8 时钟电路 at89s52 p36 p37 gnd c2 c3 1 2 y1 xtal gnd 智能汽车防撞报警系统毕业论文 - 13 - 电路中的c9和c10一般取30pf左右， 而晶体振荡器的频率范围通常是1.2 12mhz，而电路中采用 12mhz，晶体振荡器的频率越高，振荡频率就越高。 3.53.53.53.5 温度补偿电路温度补偿电路温度补偿电路温度补偿电路 温度补偿电路主要是为了补偿电