汽车防碰撞报警系统设计（开题+论文+任务书）
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汽车防碰撞报警系统设计（开题+论文+任务书）,汽车,碰撞,报警,系统,设计
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重庆大学网络教育学院 学生毕业设计（论文）任务书 批次、层次、专业 201601 本科 二学历 电气工程及其自动化 校外学习中心 四川攀枝花 校外学习中 心 学生姓名 * 学号 * 一、 毕业设计（论文） 时间： 2016 年 2 月 24 日起至 2016 年 4 月 19 日止 二、 设计（论文）中文题目： 汽车防碰撞报警系统设计 三、毕业设计（论文） 的主要内容： 随着汽车工业的飞速发展，汽车的产量和保有量都在急剧增加。 本设计要求 设计汽车防碰撞报警装置，通过软件可以实现距离探测，速度检测， 字显示，语音播报等功能 。 课题的研究 具有很强的工程实用价值和现实意义。 通过毕业设计环节 ，使学生 掌握如何了解、跟踪最新科技动态以及收集、查阅文献的方法，初步具备从事科研工作的基本技能。 四、 毕业设计（论文） 需要 达到的要求： 1、 查阅资料， 综述 国内外 汽车防碰撞报警系统 的研究现状与发展趋势； 2、 确定本课题的设计方案， 实 现距离探测，速度检测， 字显示，语音播报等功能 ； 3、 绘制电路原理图 ； 4、 编制单片机程序 ； 5、 通过软件进行调试仿真 ； 6、 撰写论文 。 五 、进度安排： 毕业设计各阶段完成内容明细表 六、 主要参考文献： 1 戚兵等，用于汽车实时障碍检测的光学传感系统 J2009， 29(1). 2 高美霞，柏建普 J2011，30（ 11）： 14. 3 刘学飞，胡泽，范维志等 J2013（ 1）： 12 4 李捷辉 ， 李捷明，开关电源技术，化学工业出版社， 2006 年。 5 梁延东，电梯控制技术，中国建筑工业出版社 6 谭会生，张昌凡， 术及应用，西安，西安电子科技大学出版社， 2001 年 7 戴伏生，电子电路设计，北京：国防工业出版社， 2001 年 指 导 教 师 赵鹏 下 发 日 期 2016 年 3 月 平台阶段名称 平台提交 时间 进 度 计 划 备注 图纸 档 毕业设计 第一阶段 2016完成开题报告； 提交开题报告 毕业设计 第二阶段 2016理框图、 程序流程图（可嵌入论文中） 完成方案设计并撰写论文； 提交论文初稿 毕业设计 第三阶段 2016立设计图纸 （ 1 号图纸以上才单独提交，其他均嵌入论文整体提交） 完善设计的内容： 1、 整理完善论文； 2、 补充参考文献； 提交毕业设计终稿 （含封面、目录、摘要、开题报告、任务书、正文、参考文献、相关图纸等压缩成一个文件包上传） 重庆大学网络教育学院 学生毕业设计（论文）开题报告 论文题目 汽车防碰撞报警系统设计 一、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析） 汽车业与电子业是世界工业的两大金字塔，随着汽车工业与电子工业的不断发展，在现代汽车上，电子技术的应用越来越来广泛，汽车电子化的程度越来越高。随着交通运输向高密度发展，电子控制技术进一步应用于汽车的乘坐安全性和导航方面。电子技术在汽车安全控制系统的应用主要是为了增强汽车的安全性。汽车中应用的电子技术主要有：电子控制安全气囊，智能记录仪，雷达式距离报警器，中央控 制门锁，自动空调，自动车窗、车门、座椅、刮水器，车灯控制，电源控制以及充电器等。近年来汽车的自动调速系统，汽车防撞系统，汽车监测和自诊断系统以及汽车导航系统被人们广泛应用。 在过去 20 30年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四周安装某种弹性材料、在车内相关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。安装防撞保险杠固然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏，却无法消除对被撞物体的伤害；此外，车上安装的安全气囊系统，在发生车祸时不一 定能有效地保护车内乘车人员的安全。所有这些被动安全措施都不能从根本上解决汽车在行驶中发生碰撞造成的问题。为预防撞车事故的发生，必须在提高汽车主动安全性方面下功夫。汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体（如汽车、行人或其他障碍物）的距离与汽车本身的距离近而相对速度太高。为了防止汽车与前方物体发生碰撞，汽车与前方物体之间要保持一定的距离。这样就会大大提高汽车行驶的安全性，减少车祸的发生。 发展汽车防撞技术，对提高汽车智能化水平有重要意义。据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追 尾事故的 30%，路面相关事故的 50%，迎面撞车事故的 60%。1秒钟的预警时间可防止 90%的追尾碰撞和 60%的迎头碰撞。理论上，汽车防撞装置可在任何天气、任何车速状态下探测出将要发生的危险情况并及时提醒司机及早采取措施或自动紧急制动，避免严重事故发生。汽车防撞装置是借助于检测测技术监视汽车前方和后方的车辆、障碍物，并根据当时的距离自动判断是否达到危险距离，及时向司机发出警告。 综上所述，汽车防碰撞报警系统设计可以有效提高车辆行驶的安全性，对整个社会出行安全都有重要的意义，具有很强的工程实用价值和现实意义。 二 、课题任务、重点研究内容、实现途径、条件 1课题任务 本设计要求设计汽车防碰撞报警装置，通过软件可以实现距离探测，速度检测， 音播报等功能。 2 要达到的技术指标及要求： 1、查阅资料，综述国内外汽车防碰撞报警系统的研究现状与发展趋势； 2、确定本课题的设计方案，实现距离探测，速度检测， 音播报等功能； 3、绘制电路原理图； 4、编制单片机程序； 5、通过软件进行调试仿真； 6、撰写论文。 3 实现途径 在论文的写作过程中，本人将通过大量地、广泛地阅读专业期刊、杂志、相关 学术著作，在拥有大量材料的基础上去粗取精，提炼出有代表性、有借鉴意义的观点，并采用实例论证等方法，提出切实可行的对策。 （ 1）文献梳理途径。通过阅读参考文献，网络查询有关资料，解决写作过程中的概念、术语、结构、格式等问题。 （ 2）其次，我将结合自己的经验和平时积累的知识完成开题报告的写作，经老师审核合格后，构思整个写作思路，并在老师和同学的帮助下认真完成正文的书写； （ 3）交流途径。通过与指导老师、管理老师交流，弄清撰写论文的程序、要求；通过与同学、学友交流，丰富与完善论文内容。 （ 4）实现方法。通过单片机 来获取距离传感器的信号，当距离小于一定阈值，则报警并发出距离提示。主要涉及的技术手段有：单片机硬件电路设计、单片机程序编写、距离传感器选型及使用、度检测等。 4 主要参考文献 1戚兵等，用于汽车实时障碍检测的光学传感系统 J2009， 29(1). 2高美霞，柏建普 J011， 30（ 11）： 14. 3刘学飞，胡泽，范维志等 J2013（ 1）： 12 4捷辉，李捷明，开关电源技术，化学工业出版社， 2006年。 5梁延东，电梯控制技术，中国建筑工业出版社 6谭会生，张昌凡， 安，西安电子科技大学出版社， 2001年 报告人签名 王尚勇 日 期 2016/3/10 重庆大学网络教育学院 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 题目 汽车防撞报警系统设计 学生所在校外学习中心 四川攀枝花校外学习中心 批次 层次 专业 141、本二学历、电气工程及其自动化 学 号 学 生 王 尚 勇 指 导 教 师 赵 鹏 起 止 日 期 2016 年 2 月 24 日至 2016 年 4 月 19 日止 I 摘 要 本文分析了 计了以其为核心的一种低成本、高精度、微型化、数字显示的汽车防撞报警器。该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、 音报警系统等技术相结合，可实现检测汽车运行中后方障碍物与汽车的距离，并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，对防范汽车倒车事故的发生具有重要的意义。本 设计先介绍了课题背景和国内外研究现状，并进行了系统方案论证，对硬件模块包括单片机、传感器、显示电路、报警电路进行了详细分析，最后结合软件程序分析了具体的调试流程，最终将实现一种汽车防撞报警系统，课题的研究具有很强的工程实用价值和现实意义。 关键词：超声波传感器 防撞 I 目 录 摘 要 . I 1. 引言 . 1 题研究背景和意义 . 1 内外研究的现状 . 1 文主要研究内容 . 3 2. 课题方案的设计与论证 . 3 统设计方案 . 3 超声波传感器原理 . 3 3. 系统的硬件结构设计 . 4 片机的选择 . 4 声波测试模块 . 8 超声波的特性 . 9 超声波换能器 . 10 时钟电路的设计 . 11 复位电路的设计 . 11 声音报警电路的设计 . 12 显示模块 . 12 4. 系统软件设计 . 14 程序流程设计 . 14 5. 调试 . 16 . 16 件调试 . 16 试结果 . 17 6. 总结 . 18 参考文献 : . 18 1 题研究背景和意义 在过去 20 30 年中，人们主要把精力集中于汽车的被动安全性方面，例如，在汽车的前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四周安装某种弹性材料、在车内相关部位安装各种形式的安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来的危害。安装防撞保险杠固然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏，却无法消除对被撞物体的伤害；此外，车上安装的安全气囊系统，在发生车祸时不一定能有效地保护车内乘车人员的安全。所有这些被动安全措施都不 能从根本上解决汽车在行驶中发生碰撞造成的问题。为预防撞车事故的发生，必须在提高汽车主动安全性方面下功夫。汽车发生碰撞的主要原因是由于汽车距其前方物体（如汽车、行人或其他障碍物）的距离与汽车本身的距离近而相对速度太高。为了防止汽车与前方物体发生碰撞，汽车与前方物体之间要保持一定的距离。这样就会大大提高汽车行驶的安全性，减少车祸的发生。 发展汽车防撞技术，对提高汽车智能化水平有重要意义。据统计，危险境况时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可分别减少追尾事故的 30%，路面相关事故的 50%，迎面撞车事故的 60%。 1秒钟的预警时间可防止 90%的追尾碰撞和 60%的迎头碰撞。理论上，汽车防撞装置可在任何天气、任何车速状态下探测出将要发生的危险情况并及时提醒司机及早采取措施或自动紧急制动，避免严重事故发生。汽车防撞装置是借助于检测测技术监视汽车前方和后方的车辆、障碍物，并根据当时的距离自动判断是否达到危险距离，及时向司机发出警告。 内外研究的现状 汽车防撞系统是智能型汽车不可或缺的一部分， 以进行思考并利用计算机系统进行运算分析，一旦遇到危险状况即可发送警报提醒前方有汽车或行人及障碍物等，这样可以使驾 驶员提前采取措施如减速、制动等来有效避免事故发生。一般这种智能汽车防撞系统包括以下三个系统：（ 1）信号采集系统；（ 2）数据处理系统；（ 3）执行指令系统。汽车防撞雷达将声、光、电等多方面的高端技术结合在一起，而且智能识别处理机的反应速度是远远超过人类的大脑的反应速度，适用于所有类型的车辆。随着汽车的普及近年来各国车祸事件日驱严重，所以 研究与发展势在必 2 行，但由于装置的高智能、高集成、高适应性，其高昂的成本而未得到广泛的应用。 目前，国内的一此大型汽车企业和科研院所也开展了关于汽车安全防撞技术的研究工作 ，如 :长春一汽、 风汽车、交通部科学研究院、武汉汽车研究所、清华大学汽车系、北京理工大学机械系、长安大学汽车学院、吉林大学和东南大学等。但都只是探索性的研究，尚无可以批量生产的产品。我国开展汽车安全防撞系统的研究时间较晚。经过多年的不懈研究也取得了一些成果。其中北京泰远汽车自动防撞器制造有限公司研制出了我国第一台全智能化的汽车自动防撞器。该防撞器能够识别出汽车前方可能对自车安全构成威胁的障碍物时实现自动制动、自动减速、自动报警，使汽车保持一个安全距离。利用信息感知、动态辨识、控制技术的方法提高安全 性，是先进汽车控制与安全系统 (主要研究内容，世界各大汽车公司都在开展这方面的研究与开发工作。 日本各大汽车制造企业如丰田、日产、马自达、本田、三菱等公司致力于新型安全汽车技术研究开发，并取得了重要的进展。丰田汽车公司使用毫米波雷达和 两车距离小于设定值时，系统将发出报警信号提醒本车驾驶员。日产汽车公司使用紧急制动劝告系统，利用先进的车距监测系统对跟车距离进行动态监测，当需要减速或制动时，用制动灯亮来提醒驾驶员，并及时监测驾驶员操纵驾驶踏板的踏踩状态，必要时 使汽车的自动制动系统起作用降低车速，在最危险时刻自动制动。本田公司使用具有扇形激光束扫描的雷达传感器，即使车辆在弯道行驶也能检测到本车与前方汽车或障碍物的距离降到设定值时，驾驶员仍未及时采取相应措施，便发出警告信号。三菱和日立公司在毫米波雷达防撞方面也做了大量的研究，其雷达中心频率主要选择 60 61 76 77测距离为 120m，尼桑公司为 41 德国和法国等欧洲国家也对毫米波雷达技术进行了研究，特别是奔驰、宝马等著名汽车生产厂商，其采用的雷达为调频毫米波雷，频 段选择 7677奔驰汽车公司和英国劳伦斯电子公司联合研制的汽车防撞报警系统，探测距离为 150m，当测得的实际车间距离小于安全车间距离时，发出声光报警信号。该系统已经得到应用。 美国的汽车防碰撞技术已经相当先进，福特汽车公司开发的汽车防碰撞系统的工作频率为 测距离约 106m。仅探测本车道内车辆的信息 19，从而可避免旁车道上目标物的影响。戴姆勒 能够测出安全距离，发现前方有障碍物，计算机能够自动引发制动装 3 置。戴姆勒 公司的实验结果显示，车速以每小时 小时的速度行驶，在距离障碍物 的地方停下来。 文主要研究内容 本文设计了一种汽车防碰撞报警装置，通过软件可以实现距离探测，速度检测，音播报等功能。课题的研究具有很强的工程实用价值和现实意义。本文首先对整个系统进行了方案论证，对系统所采用的硬件进行了分析并选型，并对软件设计进行了分析，最终进行了系统调试分析。 统设计方案 超声波测距系统是由发射电路、接收电路、显示电路、核心功能和一些辅助电路组成 的电路功能模块。 使用发信机将发射和接收电路分开，有两种好处：一个是发射的信号与接收信号不会重叠，二是将探头放在合适的位置上，能够避免其他物体对超声波反射面的干扰，这样就提高系统的应用性。 超声波传感器原理 超声波传感器分机械方式和电气方式两类，它实际上是一种换能器，在发射端它把电能或机械能转换成声能，接收端则反之。本设计中超声波传感器采用电气方式中的压电式超声波换能器。它是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶体和一个共振板。当它的两级外加脉冲信号其频率等于压电晶体的固有振荡频率时，压电晶体片将会发生共振，并带动共振板振动，产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶体片做振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声波电路中，发射端输出一系列脉冲方波，脉冲宽度越大，输出的个数越多，能量越大，所能检测到的距离也越远。超声波发射换能器与接收换能器在其结构上稍有不同，使用时应看清器件上的标志。 超声波测距的方法有很多种：如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法。本设计采用往返时间检测法测距。其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波借助 4 空气媒质传播，到 达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间。往返时间与超声波传播的路程的远近有关。根据测试传输时间可以得出距离。 假设 的的时间为 t，超声波传播的速度为有关系式： 2/ (1在精度的要求较高的情况下，需要考虑温度对超声波传播速度的影响，按式 (1超声波传播速度加以修正，以减小误差。 (1,。 超声波探测技术主要用于中程测距、结构探伤、智能控制等领域，超声波换能器是其核心部件，换能器按其工作介质可分为气相、液相和固相换能器；按其发射波束宽度可分为宽波束和窄波束换能器；按其工作频率又可分为 3840不同等级。本设计选用气相、窄波束、 40 超声波测距经常用到两种方法 强度法和反射时间法，本设计采用的是反射时间法，就不过 多介绍强度法。 反射时间法的基本思路是应用超声波从发射到被障碍物反射回来的时间算的，在距离较短的情况下 ,可以认为空气中的声速是常数 ,我们使用公式来衡量回波时间 T = V *(T / 2)这种方法不会受到别的声波的干扰，直接耦合信号 ,所以该方法非常合适测量短距离 ,本设计中使用这种方法。 片机的选择 目前各半导体公司、电气商都向市场上推出了形形色色的单片机，并提供了良好的开发环境。选择好合适的单片机可以最大地简化单片机应用系统，而且功能优异，可靠性好，成本低廉，具有较强的竞争力。 目前，市面上的单片机不仅种类繁多，而且在性能方面也各有所长。一般来说，选择单片机需要考虑以下几个方面 【 1】 ： （ 1）单片机的基本性能参数。例如指令执行速度，程序存储器容量， I/O 引脚数量等。 5 （ 2）单片机的增强功能。例如看门狗、多指针、双串口等。 （ 3）单片机的存储介质。对于程序存储器来说， 次性可编程）存储器相比较，最好是 （ 4）芯片的封装形式。如 列直插）封装， 对应插座）封装及表面贴附等。 （ 5）芯片工作温度范围符合工业级、军工级还 是商业级。如果设计户外产品，必须选用工业级。 （ 6）芯片的功耗。比如设计并口加密狗时，信号线取电只能提供几 用 （ 7）供货渠道是否畅通、价格是否低廉。 （ 8）技术支持网站的速度如何，资料是否丰富。包括芯片手册，应用指南，设计方案，范例程序等。 （ 9）芯片保密性能好、单片机的抗干扰性能好。 列单片机是 列单片机的派生产品。它在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准 8052 单片机完全兼容， 装系列与 8051 为 最高时钟频率 90低功耗，在系统 /在应用可编程(不占用户资源。 根据本系统的实际情况，选择 片机。 单片机(引脚功能图 36 图 3脚图 单片机的引脚功能说明： 1. 电源引脚 0脚 正电源脚，工作电压为 5V。 0脚 接地端 2. 时钟电路引脚 了产生时钟信号，在 8052 内部设置了一个反相放大器， 片内振荡器反相放大器的输入端， 是内部时钟发生器的输入端。当使用自激振荡方式时， 内部振荡器按照石英晶振的频率振荡，就产生时钟信号。 产生时钟信号电路如图 3 图 3钟信号电路 本系统使用的石英晶振频率为 12 脚 在振荡器运行时，有两个机器周期（ 24 个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平， 52 芯片便循环复位。复位后 3 口均置 1 引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器 部清 零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为 000用的复位电路如下图所示。 I/O)引脚 入输出脚，称为 ，是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 口。内部不带上拉电阻，当外接上拉电阻时， 能以吸收电流的方式驱动八个 常在使用时外接上拉电阻，用来驱动多个数码管。在访问外部程序和外部数据存储器时， 低 8位 )/数据总线，不需要外接上拉电阻。 7 入输出脚 ，称为 ，是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/0口。 个 常在使用时外不需要外接上拉电阻，就可以直接驱动发光二极管。端口置 1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 对于输出功能 ，在单片机工作时，我们可以通过用指令控制单片机的引脚输出高电平或者低电平。如： 指令 清零的意思。 让单片机从第一脚输出低电平。指令 1的意思。 让单片机从第一个脚输出高电平。 ，称为 一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， 能驱动 4 个 载。端口置 1 时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部 收高 8位地址和控制信息。在访问外部程序和 16 位外部数据存储器时， 位地址。而在访问 8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。 为 一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口， 能驱动 4 个 载，这 8 个引脚还用于专门的第二功能。端口置 1时， 内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。对内部 序存储器编程时，接控制信息。 3 端口在做输入使用时，因内部有上接电阻，被外部拉低的引脚会输出一定的电流。除此之外 口还用于一些专门功能， 如 下表。 (1) 0 访问外部存储器时， 址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器， 仍以不变的频率输出脉冲信号 (此频率是振荡器频率的 1/6)。在访问外部数据存储器时，出现一个 冲。对 储器编程 时，这个引脚用于输入编程脉冲 (2) 9 该引是外部程序存储器的选通信号输出端。当 外部程序存储器取指令或常数时，每个机器周期输出 2个脉冲即两次有效。但访问外部数据存储器时，将不会有脉冲输出。 (3) 1 外部访问允许端。当该引脚访问外部程序存储器时，应输入低电平。要使 访问外部程序存储器（地址为 0000,这时该引脚必须 8 保持低电平。对 储器编程时，用于施加 程电压。 单片机最小系统电路图如下图 3示： 图 3片机最小系统图 声波测试模块 超声波模块使用 模块的非接触式距离可以提供 2厘米 - 400 精度可达 3毫米不等。该模块 是由 一个超声波发射器、接收器和控制电路 三部分组成的 8。基本 思路就是 :运 用 范围 ,模块自动发送 40 返回信号 ,输出一个高水平的 口呼应 ,高水平的时间返回的超声波发射。测试距离 (=高水平时间 *声音 (340 m / S)/ 2。实物如图 3 地线、潇洒的触 发控制信号输入 ,回声回声信号输出线 。 图 3声波模块 使用超声波探测模块 水平，以 少 10声波模块实物图 9 的开始测量 ;该模块会自动发出 40动检测被反射回来的信号 ;信号返回，高水平是通过 声端口输出，高电压的持续时间是从超声波返回到发射时间，测试距离 =（高电平 *340） / 2，单位是微米。主要包括两个功能测试功能程序 9。 在实现定时器 0 定时测量， 8 频率， 值 0定时器 0 溢出中断发生 2500次为 125式为（单位 ：毫秒）： T =（定时器 0 溢出 *（ 0 0） 定时器 0的初始值，计算频率差的基础上。 超声波的特性 声音是一种自然现象与人类生活密切相关。当高频的频率的声音超过人的听觉的限制（基于大量的实验数据， 20000赫兹的整数 10），人们不会感觉到周围声音的存在，所谓的高频率的声音作为“超级“的声音。人的听觉范围如图 3 图 3的听觉范围 超声波的波长短 ,超声波和光线可以是相同的 ,能够反映 ,折射 ,可以关注 ,遵守所有的几何光学定律。从材料表 面反射超声波射线 ,等于反射角 ,当射线通过物质到另一个密度不同的物质会产生折射现象 ,也是改变传播方向 ,两种物质之间的密度差更大 ,折射率越大。 声波传播的媒体 ,随着传播距离的增加 ,强度将逐渐削弱 ,这是由于介质吸收它的一些权力。同样的媒介 ,声波频率较高 ,具有较强的吸收介质 11。一定频率的声波传播的气体吸收 ,特别是日历伤害 ,在液体中传播的吸收相对较弱 ,在固体吸收传播是最小的。 10 超声波换能器 完成超声波发射和接受这个设备是超声波传感器 ,称为超声换能器或 者 超声波探头。 因为超声波探头即能发射超声波，也可 以接收超声波，所以此设计就是运用了超声波换能器 。 超声波探头有许多不同种的结构 ,它们 分为直探头、斜探头、表面波探头、兰姆波探头、双探头。 塑料外套金属在压电晶体是超声波探头的核心。核心芯片是由许多材料构成的。由于各种晶片种类不同，所以它的大小也不同 ,比如有些晶片的直径和厚度是不同的 ,因此不同探头的性能也会不同的 ,所以我们必须了解探测器的性能参数，。 超声波传感器的主要性能指标包括 : (1) 工作的频率。 工作的频率指的就是压电晶片的共振频率。当谐振频率等于频率和芯片添加到交流电压的时候 ,最大输出能量的灵敏度 最高。 (2)工作的温度。 由于压电材料的成本通常是很高 ,特别是在使用诊断超声探头的力量小 ,因此 ,温度相对较低 ,不能长时间工作的失败。因为医学的超声波探头温度很高，所以需要一个单独的冷却装置。 (3)灵敏度。 主要取决于设计芯片本的机电耦合系数、灵敏度比较高。 人能听到的声音频率范围 :20 20 超出了可听见的声音 ,声音的频率范围 ,即低于 20赫兹频率声音称为低频声波 ,声频率高于 20 是一种常用的探测材料的压电晶体、压电陶瓷执行工作利用压电效应 12。高频电振动的逆压 电效应为高频机械振动 ,产生超声波 ,可作为发射探针 ;积极的压电效应和超声振动波的使用 ,将转换为电信号 ,可以用作接收探头。 为了研究和利用超声波 ,是设计和制造各种各样的超声波发生器。总体来说 ,超声波发生器可以分为两种类型 :一种是电气超声波 ,类似是机械波。另一种是压电超声波。它们两个的频率、功率和它们所产生的声学特性是不同的 ,因此 ,从根本上讲目的是不同。 11 图 3声波传感器结构 压电晶体谐振器 是在压电是超声波发生器基础上工作的 。 图 7是超声波发生器内部的结构图 ,超声波发生器有一个共振板与两个压电晶体 。当它 的压电振动固有频率芯片 等于 脉冲信号频率时 ,压电共振发生 ,促进生成板振动共振超声的发展。 反之 ,如果 电极电压两个都不共振 ,当超声共振被共振板收到时 ,压电晶片的振动 将被 抑制 ,然后会把机械能转化为电信号。 时钟电路的设计 分别在 荡器的配置是在反向放大器的基础上实施的。陶瓷谐振器可以使用。如果一个外部时钟源驱动 ,应该满足。 因为机器周期期 间 ,由 6 个周 ,每个周的 2 个振荡周期 ,由此一个机器的振荡周期是 12 个振荡周期 ,假如石英晶体外部的振荡期的频率是 12 兆赫兹 ,一个振荡周期1/12此得出机器的振荡周期是 1。 如图 3 钟电路图 复位电路的设计 自动上电复位与外部手动复位是通常的重置方法 ,时钟电路的单片机在以后的工作中 ,在高端重置继续给 2个机器周期通常可以完成复位操作。例如 ,使用晶体振荡器频率 12 后复位信号持续时间不应少于 2人。这个设计用于自动复位电路。复位电路如图 3 12 图 3位电路图 声音报警电路的设计 132音报警电路图 如下图所示，用一个 阻接到单片机的 脚上，构成声音报警电路，如图 3 显示模块 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。随着科技的发展，液晶显示模块的应用前景将更加广阔。 本系统选用 晶 3 显示器做为显示模块。 脚功能如下 表 312864 的引 脚功能 13 O. V 5V - CD D/I H/L 5 R/W H/L 6 E 0(+) +5V )0 ) )考 的单片机的引脚功能画出它们连接的原理图 3下： 14 图 32864与单片机的连接图 软件设计的主要思路是由预设、发射、接收、显示、声音报警等五个模块为前提下组成的五个独立模块。在主程序中有一个键控循环模式 ,在我们按下控制的按钮时，在一定的时间内 ,这五个独立模块中的每个模块会反过来实现调用预置子程序、子程序、子例程接收子程序 ,这五个独立模块可以 根据结果分析测量结果。当测量距离小于我们设定的安全距离时，会又蜂鸣器来发出声音来报警。 程序流程设计 图 4程序图 图 4示，系统上电后，会一直在主循环内扫描超声波测距模块，当距离小于等于 80则会报警并显示。 超声波测距有七个工作步骤，具不步骤如下 ： 15 （ 1） 在单片机控制 基础上来产生 40 千赫兹脉冲信号； （ 2） 超声波发射换能器在脉冲信号通过的前提下发出超声波； （ 3） 计时是在单片机发送脉冲时刻开始的； （ 4） 超声波换能器接收到超声波遇到障碍物被反射回来的波； （ 5） 在 的基础上开始读取数值； （ 6） 开始计算数据； （ 7） 最后报警显示 。 由于我们使用的晶体振荡器是 12以其中一个计数器的号码是 1,当主程序检测到汽车接收到被障碍物反射回来的波的时候 ,计数器 量 (即超声波的时候来回 )由式 (2)可以计算出测量对象和测量仪器的距离之间的距离 ,音速设计需要在 20 44米 /秒 : D =(c * t)/ 2 = 172 0000中 ,0的价值。 距离测量结果将在十进制 方法液晶约 ,然后我们 就重复测量超声波脉冲的过程。我们为了方便程序结构简单、容易计算距离 ,我们用语言来写。 超声波发生子例程的影响通过脉冲信号传输控制芯片 555 超声波发射器 (约40 频率方波 )不一定是责任比例是 50%,脉冲宽度是 12,时间计数器 放。因为超声波的子程序比较简单 ,但是我们对它的运行精度要求交比较高所以我们用汇编语言来编程。 (1)在系统外部中断的时候用 测呼应 ,致使它的工作在下降到沿触发模式( 1)。当汽车检测到超声波反射回来的波的信号，由此系统开始触发并进入中断，此 时我们应该停止发射超声波 ,停止计时器 断服务程序价值 ,计算出测量结果。 (2)使用 同时定时器 设我们在一段时间内还是没有收到被障碍物发射回来的波的信号 ,然后我们就输入 使程序中断服务 ,我们开始进行新一轮的测试了。 与 长时间是 65 324/2 = 的最大距离可以在理想的情况下。实际情况不需要测量距离或系统很难检测到目前为止被认为是迄今为止。但为了方便计算 ,初始值为 0。 16 件调试 第一步，通电观察。将电路通电 观察有无异常现象，例如有无器件冒烟现象，有无异常气味，手摸集成电路外封装，是否发烫等。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后再通电。 第二步，静态调试。将信号输入端加固定的电平信号后进行的直流测试，可用万用表测出电路中各点的电位，通过和理论估算值比较，结合电路原理的分析，判断电路直流工作状态是否正常，及时发现电路中已损坏或处于临界工作状态的元器件。通过更换器件或调整电路参数，使电路直流工作状态符合设计要求。 第三步，动态调试。动态调试是在静态调试的基础上进行的，在电路的输入端加入合适的信号，按信号的 流向，用示波器顺序检测各测试点的输出信号，若发现不正常现象，应分析其原因，并排除故障，再进行调试，直到满足要求。 件调试 所谓软件调试，是将编制的程序投入实际运行前，用手工或编译程序等方法进行测试，修正语法错误和逻辑错误的过程。这是保证单片机正确运行的必不可少的步骤。编完单片机程序，必须送入单片机中测试。 我把软件调试过程分为两步： 第一步，使用软件调试程序。将编辑好的汇编语言程序进行编译连接，消除基本的语法错误，再通过软件自带的调试工具进行必要的程序调试。 第二步，联系程序的实际运行情况调试程序 。此步主要是消除程序中的逻辑错误，因为在编辑程序时在逻辑思维上可能会出现漏洞导致操作时出错。我们将编辑好的汇编语言程序编译连接并生成 将 过实际操作寻找逻辑上的错误，不断的修改程序，最终达到了预先设定的操作步骤及显示格式等多方面的要求。 汇编语言是一种用文字助记符来表示机器指令的符号语言，是最接近机器码的一种语言。其主要优点是占用资源少、程序执行效率高。但是不同的 汇编语言可能有所差异，所以不易移植。 17 对于目前普遍使用的 说，其内部 果使用 条 变成很多条机器码，很容易出现 间不够、堆栈溢出等问题
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