基于89C51单片机的汽车倒车防撞系统设计

基于89C51单片机的汽车倒车防撞系统设计摘要随着汽车数量的增多，因倒车引起的安全事故越来越多。使用超声波测距模块设计的倒车警报系统，能够在倒车时对车后障碍物进行报警。当驾驶员把档位推到倒车档，自动启动超声波倒车雷达，将雷达的反射信号转换为距离信号，当距离小于设定的安全距离时，语音播报系统进行播报，同时在LCD上同时显示车辆离障碍物的距离。本设计在前人的研究基础上，对超声波倒车语音播报系统进行了深入研究。主控芯片使用深圳宏晶公司生产的STC89C52芯片，测距使用超声波测距模块，超声波测距原理是通过超声波测距模块发射超声波，然后计算超声波反射回模块的时间差，然后通过公式S=Ct/2来计算出障碍物离测距模块的距离。物体在检测前的距离，是经过单片机处理后在液晶显示器上显示的当前检测距离。然后语音芯片WT588D将每3秒自动广播一次距离。经过方案分析，最终确定该系统拥有可行性和可靠性。关键词：超声波测距仪；STC89C52单片机；语音播报

AbstractTheuseofanultrasonicdistancemeasurementmoduleforthereversingwarningsystemenablesthedrivertoreversethecarsafelywithoutlookingattherearmirrorwhenreversing.Whenreversing,thedriverpushesthegeartothereversegear,automaticallyactivatestheultrasonicreversingradar,andsimultaneouslydisplaysthedistanceofthevehiclefromtheobstacleontheLCD.Whenthedistanceistooshort,theultrasonicvoicebroadcastsystemperformsvoicebroadcast.Throughouttheprocess,parkingandreversingaresafer.Thisgraduationprojecthasconductedin-depthresearchontheultrasonicreversingvoicebroadcastsystemonthebasisofpreviousresearch.ThemaincontrolchipusestheSTC89C52chipproducedbyShenzhenHongjingCompany,andtherangingusestheultrasonicrangingmodule.Theprincipleofultrasonicrangingistotransmitultrasonicwavesthroughtheultrasonicrangingmodule,andthencalculatethetimedifferenceoftheultrasonicwavesreflectedbacktothemodule,andthenpasstheformulaS=Ct/2.Calculatethedistanceoftheobstaclefromtherangingmodule.ThedistanceoftheobjectbeforedetectionisthecurrentdetectiondistancedisplayedontheLCDafterprocessingbythesingle-chipmicrocomputer.ThenthevoicechipWT588Dwillautomaticallybroadcastthedistanceevery3seconds.Afteranalysisoftheplan,itisfinallydeterminedthatthesystemhasfeasibilityandreliability.Keywords:Ultrasonicrangefinder;STC89C52single-chipmicrocomputer;Voicebroadcast

目录摘要 IAbstract II第一章 绪论 11.1设计的研究背景及意义 11.2国内外发展现状 11.3本章小结 3第2章 硬件电路的设计与论证 42.1总体方案设计 42.2超声波测距方法选择 42.3系统功能 42.4本章小结 4第3章 硬件电路设计 63.1整体电路设计 63.2电源电路设计 63.3超声波测距模块介绍 73.3.1超声的特征 83.3.2超声换能器 93.4超声波传感器原理 103.5测距分析 133.6STC89C52微控制器简介 143.7微控制器最小系统 143.8时钟电路设计 153.9复位电路设计 153.10语音播报电路设计 163.11LCD模块显示模块 173.12本章小结 18第4章系统软件设计 194.2本章小结 21结论 22参考文献 23附录 错误!未定义书签。元器件清单 错误!未定义书签。源代码 错误!未定义书签。致谢 28 华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）第一章绪论第5章系统组装和调试第一章 绪论1.1设计的研究背景及意义随着社会的不断发展，人们的生活水平不断提高，越来越多的家庭都购置了小汽车作为日常代步工具。但由于驾驶员的驾驶技术不足，交通事故的发生率也越来越高，这证明获得驾驶证并不代表就有良好的车技。随着微电子技术和传感器技术的飞速发展，人们越来越依赖电子产品来进行驾驶。例如说GPS导航，让人们在不熟悉路线的情况下到达目的地。使用倒车摄像头来进行倒车，使得倒车时更加安全。调查显示，驾驶员不仅希望车上能够配备更多的行车电子设备。更希望行车电子设备安全可靠，切价格低廉。微电子技术是现代科技中发展最为迅速的一个行业。但是目前传感器技术仍十分有限，和传统的测距方式相比，超声波测距拥有不受外界光照的影响。能够在浓烟，灰尘以及有强电磁干扰的环境中进行使用，不会受到有毒环境以及其他恶劣环境的影响。所以，超声波技术长期在液位水平检测，机器人控制，障碍识别等场景中进行应用。在空气中使用时，和在液体中使用时相比较，超声波的传播速度较慢，能够比较容易地识别传输的数据，所以精度会较高，和其他应用场景相比有较高的检测精度。同时超声波传感器拥有价格便宜，结构简单，体积小，检测精度高的优点。超声波指向性强，能量消耗慢，在合适的介质中传播时，能够传播较远的距离，所以超声波适合用于测距。超声作为一种声波，具有能量传输，反射，折射，散射等与物理学的密切关系的基本物理特性。超声传感器使用简单方便，能够在外界光照弱、浓烟，灰尘以及有强电磁干扰的环境中进行使用，不会受到有毒环境以及其他恶劣环境的影响。同时可作为非接触式检测，通过超声波测距模块发射超声波，然后计算超声波反射回模块的时间差来计算距离，不会对测量物体造成损坏，而且超声波由于频率较高，人类并不会听到声音，由于以上独特优点，超声已经成为目前较为热门的检测方式。1.2国内外发展现状由于经济和科技的不断发展，目前每个家庭基本都有汽车用于出行，汽车已经成为人们日常生活的重要组成部分，我们知道，我们与汽车越来越密不可分，汽车已经成为生活的一部分。有关汽车的新技术正在兴起，但据肉眼所见，大多数制造商和研究机构都将太多精力放在具有先进设备的汽车上。在日常生活中，我经常遇到这样的问题，例如去大型停车场，逛街或有一些非常紧急的事情，但常常找不到停车位。但是，如今，通常存在带有空车位的停车场，这些车位无法智能地引导至空车位。在这种特殊情况下，通常会发生各种尴尬和无助的问题，例如：停车场入口处卡着许多汽车。另一个例子是在不需要停车位的情况下长时间行驶后停下来休息，由于极度疲劳而损失了宝贵的金钱和财产，并扭转了许多等待停车的车辆的交通拥堵所带来的不便。停车场门口的道路很狭窄。目前市场上常见的测距传感器有激光测距传感器，超声波测距传感器，雷达，SLAM等等。超声波测距传感器和激光测距传感器，SLAM，雷达等传感器相比，更加容易在复杂情况中进行使用，而且价格也相对较低。和其他测距传感器相比，超声波测距传感器拥有以下优点：超声波的指向性强，在传播时能量散失较慢，能够通过检测超声波反射回传感器的时间来计算障碍物的距离，能够满足本次毕业设计的要求。停车场中的某些汽车带有玻璃或其他透明材料制成的天窗。超声波对颜色和照明不敏感，可用于透明，半透明和漫反射的测量对象（例如玻璃、天窗）的距离测量；停车场应昼夜工作，超声波测距拥有不受外界光照的影响。能够在浓烟，灰尘以及有强电磁干扰的环境中进行使用，不会受到有毒环境以及其他恶劣环境的影响。超声传感器的体积小，成本低，同时和单片机的通信简单，集成度较高，十分适合在机器臂控制，障碍物测距，自动化车床等产品中进行使用。而在车辆倒车测距系统中，也有一定的应用。车辆倒车测距系统是近年来汽车行业快速发展所衍生的一个产品，所以车辆倒车测距系统拥有较好的发展前景。超声波测距传感器的原理是把电能转换成机械能，然后通过超声波作为信息的载体，在空气或者其他介质中进行传播，反射，来获得障碍物的距离，同时超声波也能够在无损检测中进行使用。我国利用超声波作为检测方式，最早在上世纪五十年代开始，当时使用的大部分是重型电子管仪器。比如引进英国的超声检测仪，重量高达24kg。后来经过我国的积极研究，对超声波检测仪器获得了较大的进展。在上世纪五十年代末六十年代初开始，国内的一些研究机构对当时进口的波兰生产的超声波检测仪器进行逆向工程，进行仿制。后来上海同济大学生产处CTS10非金属超声波检测器。该仪器重量在20Kg左右，同时性能稳定，检测效果较好。但这种产品价格昂贵，只有少数研究单位能够使用，并没有在市场中普及开来。一直到上世纪七十年代中期，超声波检测技术仍然处于实验室研究阶段，没有进行市场化，所以超声检测技术没有得到太大的发展。1976年，国家建设委员会科学技术部主持召开了全国建设工程试验技术交流会，国家建设委员会将混凝土无损检测技术列为重点工程，并组织了六个国家级单位。一起工作。从那时起，无损检测技术进入了国家科技发展的规划中，进行了有目标的研发。最近几年，微电子技术迅速发作战，半导体电子元件取代了原来笨重的电子管元器件，超声波传感器进入了高集成度，小型化的发展阶段。1978年10月，中国建筑科学研究院开发了jc-2便携式超声波探测器。仪器采用TTL电路，数字显示，仪器重量为5Kg。同时开发了sc-2，cts-25和syc-2超声波检测仪器。从那时起，我国正式拥有自主研发的超声波检测仪器，为广泛推广超声波检测仪器打下基础。同时，人们对超声波检测仪器的性能要求越来越高，需要目前的超声波检测仪器在显示和检测手段上进行改良。随着科学技术和经济发展，开发人员进一步开发出了能够对检测数据进行记录，处理，存储以及分析的超声波检测仪。利用超声波进行检测的行业前景越来越好，而且国内的超声检测产品功能愈来愈完善，使用越来越方便，达到了世界先进水平。目前市场上的计算机芯片价格越来越低，使用控制芯片来进行电子产品设计能够轻易实现各种传统电路难以实现的功能，同时设计的产品价格也更低。在早期的产品中，拥有多种功能的超声波检测仪器和只有单个功能的超声波检测仪器相比，性能一般都会更差，而使用单片机作为控制核心设计的超声波检测仪器即使拥有多种功能，也不会拉低各个功能的水平。只有当检测环境条件合适，操作正确时，才能充分发挥其独特的功能。选择检测仪器时，需要针对用户的需求进行选择，以保证能够实现用户所需要的检测要求。目前我国的一些检测产品在性能上已经超过国外所生产的产品。我国生产的超声传感器主要分为两类，一是电声型超声传感器，二是流体动力型超声传感器。电声型超声传感器还能够分为压电传感器，磁致伸缩型传感器以及静电传感器。流体动力型传感器主要分为液体和气体。由于超声传感器拥有不受外界光照影响，能够在浓烟，灰尘以及有强电磁干扰的环境中进行使用，不会受到有毒环境以及其他恶劣环境的影响等优点，而且检测障碍物距离算法简单,不需要和障碍物进行接触等优点,所以超声波检测在测距中经常会获得应用。例如在车辆倒车警报，建筑工地以及机械手控制等场景。使用超声波检测和传统测距方式相比，使用上更加快速方便，计算更加简单，容易实现实时控制，同时在稳定性上也较好，能够在工业中进行应用，所以本次毕业设计，使用超声波传感器来检测距离，使用超声波探测器来检查停车场中是否有汽车。1.3本章小结本章主要对基于51单片机的超声波倒车系统设计的研究意义和研究价值，以及本课题在国内外的研究进展进行描述。华南理工大学广州学院本科毕业设计（论文）第2章方案设计与论证第2章 方案设计与论证2.1系统功能本次毕业设计主要实现的功能有通过超声波测距模块测量汽车到障碍物的距离，然后经过单片机处理后在液晶显示屏LCD1602中显示出来。同时每隔三秒钟，会对当前车辆离障碍物的距离进行播报。2.2超声波测距方法选择超声波测距方法常见的有三种。分别是声波振幅检测法，往返时间检测法和相位检测法。声波振幅检测法的难度较高，而且容易收到外界环境变化的影响，所以排除声波振幅检测法。使用相位检测法来进行超声波测距，能够实现较高的测距精度，不过只能够在较短的距离中进行使用，所以本次毕业设计也没有使用相位检测法来进行超声波测距。而往返时间检测法，原理较为简单，主要是通过单片机计算出发出超声波信号后，和超声波探头接收到反射回来的超声波信号的时间差来进行超声波距离计算。公式是：S=ct/2。其中c是超声波的速度，一般在环境中，超声波的速度在340m/s的范围附近，t则是超声波探头发出超声波信号和超声波探头接收到反射回来的超声波信号的时间差。通过该公式即可计算出障碍物离超声波传感器的距离。2.3总体方案设计本设计包括硬件和软件设计两部分。基于89C51单片机的汽车倒车防撞系统设计由微控制器最小系统，稳压模块，超声波测距模块，液晶显示模块，语音播放模块以及喇叭。主控芯片使用了深圳宏晶公司生产的STC89C52系列单片机，用超声波检测当前物体的距离，并将其显示在液晶LCD1602上。并通过语音模块WT588D每3S时间自动广播一次。该系统的总体设计框图如下图。电源部分电源部分超声波模块液晶LCD1602显示WT588D语音模块STC89C52单片机图1硬件设计框图2.4本章小结本章主要重点详细介绍了基于51单片机的超声波倒车系统的总体设计方案，以及各个超声波测距方案的优缺点，并从中进行选择最适合的超声波测距方式，以及介绍了本次毕业设计所需要实现的系统功能。第3章硬件电路设计第3章 硬件电路设计 3.1整体电路设计本次毕业设计的总体设计图如图2所示，从以上章节能够看出，本次毕业设计主要把电路分成单片机最小系统，超声波传感电路，按键，液晶显示屏显示电路，语音播放电路，以及喇叭电路。图2总设计电路图3.2电源电路设计设计的电源部分使用6个5号干电池9V电源，通过LM7805稳压器模块将电压稳定为5V电源，为MCU和每个模块供电。该电路由电源开关，稳压器模块，电阻器，电容器和LED组成。该电容器主要用于过滤超声波和单片机模块，以提供稳定的电源。具体电路图如下图3所示：图3电源电路图3.3超声波测距模块介绍在本次毕业设计中，超声波测距模块使用了HC-SR04超声测距模块，距离检测范围在2cm到400cm之间，能够进行非接触式测距，精度最高达到三毫米。HC-SR04超声测距模块内部集成了超声波发射器，超声波接收器以及控制电路，HC-SR04超声测距模块的使用方式是使用单片机标准输入输出口进行触发，触发条件是最少为十微秒的高电平信号，当成功触发HC-SR04超声测距模块时，该传感器模块会返回八个四十千赫兹的方波，单片机检测该方波来确定是否有数据传输，最终在标准输入输出口中返回超声波传感器检测到的距离信号。具体公式是（超声波发射和超声波接收的时间差t*声速（340M/S））/2。实物图如下图4所示。图4超声波模块实物图VCC引脚用于提供5V电源，GND用于接地，TRIG用于单片机触发超声波传感器进行的检测。ECHO引脚用于信号传输。HC-SR04超声测距模块的驱动方式为标准输入输出口驱动，通过拉高Trig引脚为高电平，并维持十微秒，当HC-SR04超声测距模块能够正常运行时，会返回八个四十千赫兹的方波，单片机检测该方波来确定是否有数据传输，最终在标准输入输出口中返回超声波传感器检测到的距离信号。通过公式计算出距离。在程序中进行实现时，通过两个定时器来完成，其中一个作为定时。另一个用来检测方波的频率。3.3.1超声的特征声音在自然界中处处存在，当声音的频率超过一定值时，（大约在2K赫兹以上），人们将不会意识到周围声音的存在，因此这种高频声音称为超声波。人类的听觉范围如图5所示。图5人的听觉范围超声波的特点：光波特点当超声波遇到障碍物时，会在表面出现反射，折射等现象，并且该现象和光的反射和折射相类似。例如发生反射时，反射角等于入射角。当超声波进入不同介质中时，会出现折射现象，而且不同介质的密度相差越大，则折射率越大。吸收特性声波的吸收特性是指声波在介质中进行传播时，声波的强度会随着传播的距离递增而减弱。而且当声音的频率越高，声波强度随着距离的递增减弱得越快。对于声波的吸收效应，在气体中传播时，吸收最大，在液体中传播时较弱，在固体中传播时，吸收最小。能量传递能力超声波之所以在工业中有广泛应用，是由于超声波拥有能量传递的能力，而且超声波所携带的能量比普通声波要大。具体原因是声波在介质中传递时，介质中的分子由于声波的原因发生震动，而分子振动的频率越高，声波的能量越大。而超声波的频率比正常的频率要高，能够为分子提供足够的能量，所以超声波携带的能量比普通声波的能量高。（4）超声波压力特性当声波进入物体时，材料的压力将发生变化，因为声波振动会引起分子之间的压缩和稀疏。声波振动会引起额外的压力现象。3.3.2超声换能器用于把电能转换成超声波的传感器被称为超声换能器，也会被称之为超声探头。超声探头的主要元件是压电芯片，压电芯片能够同时发射以及接收超声波，性能上主要用来检测。从结构上进行分类，超声探头能够分为使用纵向波的直接探头，使用横向波的倾斜探头，发出表面波的表面波探头，发出兰姆波的兰姆波探头等等。使用的核心材料是塑料，金属材料。能够进行使用的材料不同，而形状、厚度的不同，也会造成传感器性能有较大的差别。为了量化传感器的性能的性能，主要可以分为以下几个参数：工作温度超声探头在使用时，外界温度不能超过压电芯片的材料的居里点。一般来说用于诊断的超声波探头功率较小，长时间使用不会有大量发热，超过材料的居里点。而医用超声探头温度较高，需要外界降温防止烧坏。工作频率工作频率是指压电芯片通电后的谐振频率，当外界在压电芯片的电源频率和压电芯片的谐振频率相等时，压电芯片发出的超声波所携带的能量越大、灵敏度最高。精确度精确度主要取决于压电材料的总类。耦合系数高则精确度较高。人类听觉频率范围在20HZ~20KHZ的范围内，当外界声波频率超过这个范围，则被称之为超声波，当外界声波频率低于这个范围，则称之为次声波。声波的频率越高，则衍射能力越弱，反射能力越强。所以可以通过提高声波的频率，来制造超声波床拿起。同时，和光速相比，空气中声波的传播速度只有340m/s，速度较慢，容易被传感器所使用。本次毕业设计所使用的HC-SR04超声测距模块使用压电材料来产生超声波。超声探头由压电晶体和压电陶瓷组成，原理是利用压电材料的压电效应进行工作。超声发射探头通过逆压电图6超声波传感器结构效应把高频信号转换成高频机械振动，进而产生超声波。超声接受探头通过正压电效应，把超声波引起的高频机械振动转换成高频电信号，因此它们的用途也会随之变化。目前，压电超声发生器是常用的。3.4超声波传感器原理目前市面上常见的超声波传感器大部分是开放式的，通过谐振器，金属板，压电陶瓷板组成复合振动器，然后把复合振动器固定在基座上，为了更高效率地放大压电元件产生的声波，把谐振器设计成钟形，同时能够把声波汇聚在振动器中心。当在外部电路中向压电元件施加一定频率的电压时，压电元件将发生谐振，并且谐振板将机械振动以进一步产生超声波。压电元件的变形由电压和频率控制。具体结构如下图所示。当没有外部电源施加到另一个压电单元时，该单元在反射的超声波的作用下机械振动，产生电信号。基于这些效果，压电陶瓷可用作超声波传感。图7超声波内部结构超声波是指频率超过人耳能够接受的声音频率的声波，能够在固体，液体，气体中进行传播，分为纵向波和横向波。超声波在不同介质中传播时的速度并不相同，一般在固体中传播最快，液体次之，气体中最慢，随着传播距离的增加超声波的能量会发生损耗。同时拥有光的物理特性，会发生反射和折射现象。和光线相比，超声波的速度较慢，光的速度为3*108m/s,声波的速度大约在344m/s.由于声波的速度较慢，所以有利于从声波中获取较高精度的距离和方向的信息。由于障碍物的存在，当超声波遇到障碍物之后，会发生反射现象。通常遇到金属，木材，混凝土，玻璃等固体材料，超声波的反射率都接近100%，从而探测到障碍物。而当超声波遇到棉花，布等会吸收超声波的材料，则会影响超声波测距传感器的精度。同时超声波传感器也会受到物体表面形状的影响，当障碍物表面为斜面或者为凹凸不平的表面，则会由于发生了复杂的不规则反射从而影响超声波传感器的精度。所以超声波测距传感器需要在能够反射超声波的障碍物以及表面不是凹凸不平的斜面中进行应用。在不同温度，同一介质中，超声波的传播速度会发生改变。具体可以表达成c＝331.5+0.607t（m/s）其中，t＝温度（℃）。因此，为了保证超声波速度的准确性，需要检测外接环境温度来计算真实声波速度。特别是在昼夜温差较大的北方进行应用时，需要通过计算来补正声波速度。进行温度补正时，可以通过DS18B20等温度传感器来检测环境温度。而超声波的衰减和传播距离成正相关，传播距离越长，超声波的能量越小。主要原因是声波在介质中传播，能量会被介质所吸收造成能量损耗。具体如图所示。而超声波的频率越高，传播距离所消耗的能量会越大，超声波能够传播的距离越短。所以在测量传播距离时，需要计算超声波的频率。超声波的衰减特性如下图8所示。图8不同距离声压的衰减特性1．声压特性声压级(S.P.L.)是表示音量的单位，利用下列公式予以表示。S.P.L.=20logP/Pre(dB)式中,“P”为有效声压(μbar)，“Pre”为参考声压(2×10-4μbar)如图9所示为几种常用超声波传感器的声压图。图9超声波传感器的声压图2.灵敏度特性如图10所示，可以找到几种常见的超声波传感器的灵敏度图。从图中可以看出，传感器的声压级在40KHz时最高，即相应的灵敏度在40KHz时最高。图10超声波传感器灵敏度示意图3．辐射特性图11超声波传感器辐射特性示意图根据以上结果，不难看出超声波传感器在40KHz范围内具有最大声压级和最高灵敏度。3.5测距分析超声波传感器的压电元件发出固定方向的超声波，同时超声波传感器的接受元件也开始工作。超声波在介质中进行传播时，当遇到障碍物，则会发生反射，当反射回来的超声波被接收单元接收后，超声波传感器记录下超声波发射到超声波接收的时间差，通过该时间差以及声波的传播速度，计算出超声波传感器到障碍物的距离。具体公式为：（超声波发射和超声波接收的时间差t*声速（340M/S））/2。该方程为计算超声波传感器到障碍物距离最常用的公式。同时需要考虑外界环境温度，假如外界温度变化较大时，需要对声波速度重新进行计算。通过检测出来的外界温度来对声波速度进行补正。这就是超声波测距传感器的工作原理。具体如下图12所示：超声波发射障碍物超声波接收图12超声波的测距原理（3-1）（3-2）将（3—2）、（3—3）代入（3-1）中得：其中：L-两个探头之间的中心距离的一半。我们也知道超声波传播的距离是：（3-3）其中：v-超声波在介质中的传播速度；t-发射和接收超声波所花费的时间。将（3-2）和（3-3）代入（3-1）得到：(3-4)其中，超声波的传播速度v在一定温度下是恒定的（例如，当温度T=30度时，v=349m/s）。当要测量的距离H远大于L时，则（3-4）变为：(3-5)因此，只需要测量波的时间t，就可以测量距离H。3.6STC89C52微控制器简介STC89C52是系统中具有8K可编程闪存的低功耗，高性能CMOS8位微控制器。采用高密度非易失性存储技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上闪存使程序存储器可以在系统以及常规编程器中进行编程。3.7微控制器最小系统使MCU能正常工作的最基本电路是单片机的最小系统，如图13所示。图13信号处理模块通常是MCU外部5V直流电源。连接方式为40针VCC和5V正极，而20针VSS与电源接地端子连接。复位电路用于确定MCU的启动状态并完成MCU的启动过程。当MCU连接到电源时，将产生复位信号，并启动MCU以确定启动状态。当MCU系统正在运行并且由于外部环境的干扰而导致程序无法运行时，请按复位按钮以从头开始自动执行内部程序。通常，外部键具有自动和手动重置。MCU在时钟电路中工作后，如果MCU在RESET端继续提供2个机器周期的高功率，则MCU将会复位。该设计采用外部手动复位电路，该电路需要与上拉电阻连接以增加输出高电平值。像MCU的心脏一样，时钟电路控制MCU的工作节奏。时钟电路是一个振荡电路，它通过向微控制器提供正弦信号来确定微控制器的执行速度。3.8时钟电路设计如果外部石英晶体振荡器的晶体振荡器频率为12MHZ，则外部石英晶体振荡器的晶体振荡器频率为1/12，因此为1us。时钟电路如图14所示。图14时钟电路图3.9复位电路设计重置MCU的方法通常包括自动重置电源和手动重置外部键。MCU时钟电路接通后，如果MCU在RESET端继续提供高功率达2个机器周期，则RESET操作即可完成。3.10语音播报电路设计语音模块使用WT588D语音模块。WT588D是广州民和台湾威邦公司联合开发的语音芯片。WT588D不仅可以作为通用语音芯片使用，当声音从芯片中发出时，还因为它有更多的I/O端口，具有控制功能和外部闪存，所以它可以作为一个FLASHMCU使用;最重要的是，它很便宜。WT588D是优秀的，易于使用，其性能非常类似于51MCU。WT588D语音芯片是一种功能强大的语音芯片，可以反复擦除和写入。支持WT588DVioceChip的上位机操作软件可以代替WT588D语音单片机芯片的任何控制方式，程序可以下载到spi-flash中。本软件操作简单易懂，配合语音组合技术，大大减少了语音编辑时间，完全迎合市场MP3播放/暂停、停止、上一首歌、下一首歌、音量+、音量-等灵活的触发按钮控制方式。任何按钮都可以任意设置触发脉冲，可以重复使用。在3×8按键组合控制模式下，通过脉冲重复触发可触发24位地址位的声音，触发时可将地址位的声音设置在0~219之间。并行端口控制模式最多可以控制8个I/o端口。在第一行串口控制模式中，发送方可以控制语音的回放、停止、循环和音量，也可以直接触发0到219之间的任何语音地址位。在PWM脉宽调制和DAC输出模式,输出可以直接驱动0.5W/8Ω扬声器,和外部DAC输出放大器提供了良好的音质。它的应用范围很广，几乎可以应用到所有的语音站，如电台播音员、警报器、警报器、闹钟、学习机、智能家电、医疗器械、电子玩具、电信和各种自动控制设备。WT588D的特点：

1.插入2M〜32MFlash，时间在32-1054秒之间。最多可以支持400秒（@6k采样）。采样率支持6K〜22K

2.DAC输出：13Bit，PWM输出：12Bit

3.内置0.5W功率放大器，可直接驱动0.5W/8Ω扬声器

4.支持加载MP3/WAV/WMA音频格式

5.工作电压：dc2.8v〜5.5v

6.静态睡眠电流：<10uA

7可以通过计算机软件，将语音任意组合，可以插入无声中，插入的无声中不占用内存的容量，一个加载的声音可以重复调用到多个地址，重复调用时没有空格，这是其他芯片不支持的

8.USB下载，支持在线下载/ISP下载

9.7种控制模式：MP3控制模式，按钮控制模式，3×8矩阵控制模式，并行端口控制模式，一线串行端口控制模式，三线串行端口控制模式和三线串行端口控制I/O端口扩展输出模式

10.与以前相同，具有相同的性能和相同的音质。在老产品中进行使用时，不必更改电路。而且不需要焊接FLASH

11.最多可以加载500个语音段；可控制210个地址位，单个地址位最多可加载128段语音，语音在地址位组合中播放；

12.静音插入时间范围为10ms〜25min；静音不占用存储空间；

当设置的小时和分钟与当前小时和分钟相同时，闹钟将打开，并且通过WT588D语音模块读取闹钟时间。具体电路图如图15所示：图15语音播报模块电路设计3.11LCD模块显示模块采用LCD1602液晶显示器，可以在液晶上清晰显示字符和数字，使人感到舒适。液晶的命令操作脚为RS，RW，EN，数据脚连接SCM的P1端口。具体电路图如图16所示：图16液晶显示电路3.12本章小结本章主要简要介绍整个系统的硬件设计，并介绍每个模块的工作原理以及每个模块的作用，以更好地帮助人们了解整个系统的运行方式。第3章硬件系统设计第4章系统软件设计完整的控制系统由硬件系统和软件系统组成，前一章主要介绍了系统的硬件电路设计方案，为了充分发挥系统的设计功能，需要支持硬件平台的软件程序，即是，写入MCU内部程序。

4.1主程序流程图根据以上工作原理和硬件结构分析，系统主程序流程图如图18所示。图18主程序工作流程图

4.2超声波测距子程序流程图系统上电后，首先对超声波模块进行初始化，然后超声波模块进入正常工作阶段。当单片机需要测距时，首先会通过定时器发出一定频率的方波信号给超声波传感