江苏大学汽车倒车雷达的设计.doc

J I A N G S U U N I V E R S I T Y 课 程 设 计 说 明 书汽车倒车雷达设计学院名称： 机 械 工 程 学 院 专业班级： 测控技术与仪器0802班 学生姓名： 顾 海 健 学生学号: 3070302041 指导教师姓名： 陈 进 2011 年 09月 摘 要 设计的倒车雷达预警系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物体的距离而设计的。本系统运用微机技术、超声波测距技术和传感器技术进行设计，通过液晶屏汽车图像尾部不同条数的黑线显示障碍物与汽车的距离远近，黑线的位置表示障碍物在车后的位置，并根据其距离远近实时发出不同等级及频率的声音报警。关键词：超声波传感器，微机，测距，报警Abstract It is designed to solve the problem unable to know the distance from the obstructions to the rear of car that early warning system for radar in back car. These are used that single-chip technology, ultrasonic ranging technology and sensor technology in the system. The number of the black lines, which be displayed on the LED screen, expresses the distance from the rear to the obstructions the location of black lines shows the location of the obstructions near the rear of the car; and the different levels(that is different frequency) voices of alarm will be sounded according to different distances. Keywords ultrasonic sensor; measuring distance; 8086/8088; alarming 目 录一摘要.2二设计目的.4三汽车倒车雷达硬件设计.53.1 超声波测距原理53.2 系统硬件电路的设计53.3 芯片介绍.6四软件设计.114.1设计流程图.114.2 设计源程序.124.3 发光二极管亮灯报警提示程序.164.4 电路连接图.20五. 调试.21六. 总结.22七. 参考文献.23 二 设计任务书汽车倒车雷达的设计汽车倒车雷达对于躲避后方障碍物避免发生碰撞是很好的警示设备，请你设计一款倒车雷达，摆放在仪表台上的显示屏随时显示车后物体的距离，根据距离远近的不同有不同的声音提示功能，一旦进入危险距离范围内，语言提示用急促的声音告诉你“停车”。完成设计报告，报告内容包括： a.你的动机和设想；b.如何实现这个设想；c.系统的工作原理和工作过程。要求：（1） 在报告中给出选用器件的型号。（2） 在报告中画出画出汽车和传感器的安装位置。（3） 在报告中画出该“测控系统”的系统原理框图(应包括传感器、信号处理电路、显示等（以上均须写出具体名称）。（4） 在报告后给出参考文献。（5） 写出一份“安装说明书”作为报告附件，（需简明扼要，约100字左右）。（6） 用LabVIEW软件设计该系统的界面，运行时，给出数据进行模拟，要求人机界面友好，美观。三 系统硬件电路的设计3.1 超声波测距原理 通过超声波发射装置发出超声波，由微机测出从发射到接超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。 超声波发射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立即停止计时。（超声波在空气中的传播速度为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=340t/2） 3.2 系统硬件电路的设计硬件电路主要由微机、超声波发射模块、超声波接收模块、液晶显示模块、发光二极管模块共5个模块电路构成。其结构框图如图1所示。障碍物超声波换能器发射电路接收电路微机系统液晶显示发光二极管亮灯 图1 系统硬件电路原理框图3.2.1超声波发射模块设计 发射电路采用定时芯片555的激励震荡电路 图2 超声波发射电路3.2.2 超声波接收电路采用比较器LM393的接收电路 图3 超声波接收电路3.3 芯片介绍本系统采用8086/8088为控制核心，外围电路由超声波发射电路，接受电路，报警电路，接口电路，电源电路等组成。GND 接地线TEST：测试信号，输入低电平有效BHE：为0时，总线高字节允许传送；为1时，总线高字节禁止传送DT/R：数据驱动器数据流向控制信号。当DT/R#1时，数据驱动器进行数据发送；DT/R#0时，数据驱动器进行数据接收DEN：数据使能信号，输出，三态，低电平有效。 用于数据总线驱动器的控制信号。为0时，数据输出有效，与DT/R#配合，用于控制双向数据总线收发器的开与关ALE：地址锁存使能信号，输出，高电平有效。是用来作为地址锁存器的锁存控制信号D7D0（bidirectional data bus）：双向、三态数据线，与CPU系统总线连接。（read）：读信号，输入，低电平有效。当有效时CPU对8259A进行读操作。（write）：写信号，输入，低电平有效。当有效时CPU对8259A进行写操作。A0（address line）：端口地址选择信号，输入，由8259A片码选择内部寄存器。（chip select）：片选信号，输入，低电平有效。当有效时8259A被选中 图 4（Slave program/enable buffer）：双向信号线，用于从片选择或总线驱动器的控制信号。当8259A工作于非缓冲方式时，作为输入信号线，用于从片选择。级联中的从片接低电平，主片接高电平。当8259A工作于缓冲方式时，作为输出信号线，用做8259A与系统总线驱动器的控制信号。 INT（interrupt request）：中断请求信号，与CPU的中断请求信号相连。 （interrupt acknowledge）：中断响应信号，与CPU的中断应答信号相连。 图 图 5 图 6 CAS2CAS0（cascade lines）：级联信号线，作为主片与从片的连接线，主片为输出，从片为输入，主片通过CAS2CAS0的编码选择和管理从片。IR7IR0（interrupt requests）：中断请求输入信号，由外设输入。VCC：5V电源输入信号。 GND：电源地3.4 8253由以下几个部分组成： (1) 数据总线缓冲器(8位、三态、双向)； (2) 读/写控制逻辑； CS：片选信号，低电平有效； RD：读信号，低电平有效； WR：写信号，低电平有效 A1A0：端口选择信号 (3) 三个通道( 0 2)； (4) 一个控制寄存器； 当A1A0分别为00 01 10 11时分别选中三个通道和控制字寄存器在8088系统中，8088的A1A0分别与8253的A1A0相连在8086系统中，通常将8253的8位数据线与8086的低8位相连，即使用偶地址，所以8086的A2A1分别与8253的A1A0相连 图 7在中规模集成电路中译码器有几种型号，最广的通常 通常是74ls138译码器，其是一个3到8的三八译码器，下图 是该38译码器原理逻辑符号及管脚排布，下表中列出了74ls138译码器器件的逻辑功能，从表中看出其输出为低电平有效，使能端G1为高电平有效，G4/G2,/G3为低电平有效，当其中一个为低电平，输出端为1。但须注意两点：1.74ls138译码器的输出是低电平有效，故实现逻辑功能时，输出端不可接或门及或非门（每次仅一个为低电平，其余皆为高电平）；2.74ls138译码器有使能端，故使能端加以，否则无法实现逻辑功能。下图 给出了其最终的38译码器的输出输入 表1 图8 四 系统软件设计1.设计流程图开 始微控制器初始化发送脉冲等待回波接收脉冲读取时间计算距离距离=1m四盏红灯亮1m距离=3m四盏黄灯亮3m距离=5m四盏绿灯亮5m距离2 设计源程序QU 10001001B ; 8255的控制字MODE EPORTA EQU 0FFD8H ; 8255的A口PORTB EQU 0FFD9H ; 8255的B口PORTC EQU 0FFDAH ; 8255的C口CADDR EQU 0FFDBHCONTROL EQU 0FFE4H ; 8253 ,cs接y1COUNT0 EQU 0FFE5HCOUNT1 EQU 0FFE6HCOUNT2 EQU 0FFE7HOUTBIT EQU 0FFDCH ; 位控制OUTSEG EQU 0FFDDH ; 段控制ICW1 EQU 00010011B ;8259a初始化命令字单片使用需要ICW4,边沿上升沿触发ICW2 EQU 60H ;中断类型码位60h,61h,62h,63h,64h,65h,66h,67h0001B ;用8086/8088系统,一般的嵌套，无缓冲，普通EOIOCW1 EQU 01111111B ;只开IR7CS8259A EQU 0FFE0H ;8259A的偶地址,cs接y0CS8259B EQU 0FFE1H ;8259A的奇地址;DATA SEGMENT;DATA ENDSORG 1400HCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:CODE;=main=LEDBUF DB 4 DUP(?) ; 显示缓冲NUM1 DB 1 DUP(?) ;NUM2 DB 1 DUP(?) ;DELAYT DB 1 DUP(?)LEDMAP DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90HDB 88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3HMOV AL,MODE ; 8255A、B口输出，C口输入MOV DX,CADDROUT DX,ALSTART :mov dx,CONTROL ;8253初始化mov al,14h ;计数器0，方式2，只低8位，二进制out dx,almov dx,COUNT0mov al,38 ;初值38，时间刚好out dx,almov dx,CONTROLmov al,10110000B ;计数器2，方式0，16位out dx,almov dx,COUNT2mov ax,0ffffhout dx,al ;先低位mov al,ahout dx,al ;后高位sti ;开中断mov al,01h ;开gateMOV DX, PORTAout DX,al;MOV AX,DATA;MOV DS,AX;= 把二进制变为BCD码B2TOBCD PROC FARPUSH CXPUSH DXSUB DX,DXMOV CX,1000DIV CXXCHG AX,DXMOV CL,4SHL DX,CLMOV CL,100DIV CLADD DL,ALMOV CL,4SHL DX,CLXCHG AL,AHSUB AH,AHMOV CL,10DIV CLADD DL,ALMOV CL,4SHL DX,CLADD DL,AHMOV AX,DXPOP DXPOP CXRETB2TOBCD ENDP;=显示DELAY PROC NEAR ;延时PUSH AXPUSH CXMOV AL,0MOV CX,AXLOOP $ ;循环10次POP CXPOP AXRETDELAY ENDPDISPLAYLED PROC NEARMOV BX,OFFSET LEDBUFMOV CL,4 ; 4个数码管MOV AH,00100000B ; 从左边开始显示,最左边的字位码20HDLOOP: MOV DX,OUTBIT ;各个数码管开关MOV AL,0OUT DX,AL ;关闭所有数码管PUSH AXPUSH DXPUSH CXMOV AL,10000000B ; 计数器2锁存MOV DX,CONTROLOUT DX,ALMOV DX,COUNT2IN AL,DX ; 读回计数值低8位MOV CL,ALIN AL,DX ; 读回计数值高8位MOV CH,ALMOV AX,0FFFFHSUB AX,CXMOV CL,20MUL CLDEC AX ;超声波发送和接受的频率f为38.4HZ，t为（n/20-38*1/f）s，距离为t/2*344mm即t*167mm，T=1/f为超声波传感器的固有周期MOV CX,167MUL CXPOP CXpop dxpop axiretIENTER ENDP ;8259A中断初始化和操作命令MOV DX,CS8259AMOV AL,ICW1OUT DX,ALMOV DX,CS8259BMOV AL,ICW2OUT DX,ALMOV AL,ICW4OUT DX,ALMOV DX,OCW1OUT DX,ALcliMOV AX,0MOV DS,AXMOV BX,4*ICW2MOV AX,CODEMOV CL,4SHL AX,CLADD AX,OFFSET IENTER ;设置中断矢量MOV BX,AXMOV AX,0INC BXINC BXMOV BX,AX next2:call B2TOBCD ;将两字节十六进制脉冲数转换成四字节的BCD码call XIANSHI ;调用显示子程序显示缓冲MOV DX,PORTCIN AL,DXTEST AL,00000001B ;开关处于启动位置吗？JNZ next4 ;YJMP next5 ;Nnext4: sti ;开中断jmp next2next5: cli ;关中断jmp next2CODE ENDSEND START3. 发光二极管亮灯报警提示程序CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:CODE,ES:CODE ORG 32F0HPA EQU 0FFD8HPB EQU 0FFD9HPC EQU 0FFDAHPCTL EQU 0FFDBHH3: MOV AL,88H MOV DX,PCTL OUT DX,AL MOV DX,PA MOV AL,0B6H ；红灯亮，开始倒车 OUT DX,AL INC DX MOV AL,0DH OUT DX,AL CALL DELAYSTART: MOV AL,01H CMP AL,05H JGE P31 CMP AL,03H JGE P32 CMP AL,01H JGE P33 MOV CX,10HP31: MOV DX,PA ；A口地址 MOV AL,06DH ；A口绿灯亮 OUT DX,AL INC DX ；B口地址 MOV AL,0BH ；B口绿灯亮 OUT DX,AL CALL DELAY2 ；延时 MOV DX,PA MOV AL,0FFH ；A口绿灯灭 OUT DX,AL INC DX MOV AL,0FH ；B口绿灯灭 OUT DX,AL CALL DELAY2 LOOP P31 MOV DX,PA ；A口绿灯长亮 MOV AL,06DH OUT DX,AL INC DX MOV AL,0BH ；B口绿灯长亮 OUT DX,AL CALL DELAY1 ；延时 CALL DELAY1 MOV CX,10HP32: MOV DX,PA MOV AL,0DBH ；A口黄灯亮 OUT DX,AL INC DX MOV AL,06H ；B口黄灯亮 OUT DX,AL CALL DELAY2 ；延时 MOV DX,PA MOV AL,0FFH ；A口黄灯灭 OUT DX,AL INC DX MOV AL,0FH ；B口黄灯灭 OUT DX,AL CALL DELAY2 LOOP P32 MOV DX,PA MOV AL,0DBH ；A口黄灯长亮 OUT DX,AL INC DX MOV AL,06H ；B口黄灯长亮 OUT DX,AL CALL DELAY1 ；延时 CALL DELAY1 MOV CX,18HP33: MOV DX,PA MOV AL,0B6H ；A口红灯亮 OUT DX,AL INC DX MOV AL,0DH ；B口红灯亮 OUT DX,AL CALL DELAY2 ；延时 MOV DX,PA MOV AL,0FFH ；A口红灯灭 OUT DX,AL INC DX MOV AL,0FH ；B口红灯灭 OUT DX,AL CALL DELAY2 LOOP P33 MOV DX,PA MOV AL,0B6H ；A口红灯长亮 OUT DX,AL INC DX MOV AL,0DH ；B口红灯长亮 OUT DX,AL CALL DELAY1 ；延时 CALL DELAY1 DELAY1: PUSH AX ； 延时程序 PUSH CX MOV CX,0030HDELY2: CALL DELAY2 LOOP DELY2 POP CX POP AX RETDELAY2: PUSH CX MOV CX,8000H LOOP $ POP CX RETCODE ENDS END H34、电路连接图 五 程序调试8255A PA0-L12(红) PA1-L11(绿) PA2-L10(黄)PA3-L9(红) PA4-L8(绿) P