【某倒车雷达系统的硬件和软件设计案例2900字】

某倒车雷达系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u23990某倒车雷达系统的硬件和软件设计案例 [11]。1.1.2超声波测距模块HC-SR04超声测距模块，可以提供2cm-400cm的非接触式感知测量距离功能，测距精度能达到3mm。此测距模块包括超声波发射器，接收器和控制电路。超声波测距模块方式为先将超声波模块接入电源和地，给脉冲触发引脚(TRIG)输入一个长20us的高电平方波，输入方波之后，超声波发射模块会发射8个40KHz的超声波，与此同时回波引脚(EHCO)端的电平会由0变成1，同时单片机定时器开始计时，当回波被超声波接收器收到时，回波引脚端的电平会由1变成0，此时单片机定时器结束计时，定时器记下的这个时间即为超声波由发射到接收的总时间。测量距离=(高电平时间*声速(温度补偿后))/2。实际产品如图3-5所示。其中，VCC为5V电源，GND为地线，TRIG触发控制信号输入，ECHO回波信号输出等四根分支线REF_Ref69665760\r\h[9]。图3-5HC-SR04实物图图3-6超声波测距电路1.1.3温度补偿模块增强型单总线数字温度传感器DS18B20是继DS1820之后美国DALLAS公司推出的新一代产品。测量温度范围为-55℃~+125℃，在-10℃到85℃的温度范围内精度为±0.5℃。DS18B20数字温度传感器提供9位温度读数，该传感器的温度信息是通过单线接口发送到DS18B20或从DS18B20发送的，因此只需从中央处理单元连接一根线和接地就行了。本设计使用DS18B20温度传感器将温度对超声波的影响进行一个实时误差补偿，进而提升的系统的测量精准度。声音传播速度会随周围温度而变化，当温度为0℃时声音的速度为332m/s，温度为15℃时速度为340m/s，温度为30℃时速度为350m/s。因此，如果要精确测量与物体之间的距离时，必须始终实时测量周围的环境温度。特别是在冬季，室内与室外的温差较大，这对倒车雷达的精度影响很大。此时，DS18B20可用于温度补偿。减少因温度变化而引起的测量误差。图3-7DS18B20实物图图3-8DS18B20内部结构图图3-9温度补偿电路1.1.4液晶显示模块本设计的显示模块采用的是LCD1602液晶显示器。液晶是处于一种液体和晶体的中间状态的物质，液晶可以和液体一样流动，但它的物质结构却是和固体一样排列紧凑并有序的。液晶最常见的用途就是显示，通过施加电压使不同位置的分子排列顺序得到改变，从而可以发光，这样就可以显示出来图像了。本次设计LCD1602液晶显示器的命令操作脚是RS、RW、EN,数据脚接单片机的P0口REF_Ref69665785\r\h[10]。具体接线方法如图3-11所示。图3-10LCD1602实物图图3-11液晶显示电路1.1.5声光报警模块本设计中的声光报警模块主要由S8550NPN型三极管控制。当单片机的P1^3端口输出低电平时，S8550三极管的Ve>Vb>Vc>0。晶体管的发射极结正偏，集电极结反偏，并且晶体管饱和并导通。同时，发光二极管闪烁和蜂鸣器发出声音。当STC89C52单片机的P1^3端口输出高电平时，晶体管被切断，声光警报停止。具体电路图如图3-8所示：图3-12声光报警电路1.2硬件总电路原理图图3-13总电路原理4软件系统设计2.1主程序流程图系统主程序工作流程图如下图3-12所示，首先是各个模块的初始化，然后DS18B20温度传感器读取环境温度存入STC89C52单片机中，通过单片机程序处理后发送到LCD1602液晶显示屏上，随后超声波模块产生超声波，单片机的定时器开始计时，途中遭遇障碍物反射超声波，等超声波模块接收到回波时定时器停止计时，最后通过温度补偿公式计算真正的距离，对比设定好的距离决定是否进行声光报警并显示在LCD1602液晶显示屏上。图4-1主程序流程图2.2超声波测距程序流程图超声波测距程序流程图如图4-1所示，首先模块初始化，把超声波模块TRIG口置高20us，开启定时器开始计时，此时EHCO==0,若EHCO==1，定时器停止计时，之后计算出开启和关闭定时器的时间差，最后通过主程序计算出距离。图4-2超声波测距流程图2.3温度读取程序流程图温度读取程序流程图如图4-3所示，首先DS18B20温度传感器初始化，之后跳过ROM，发送温度转换命令，等待温度转换成功，然后发送存储器命令，将得到的温度值传输给STC89C52，最后将得到数据进行处理，通过LCD1602液晶显示屏显示出来。图4-3温度读取程序流程图5硬件调试结果3.1实物演示 图5-1倒车雷达实物上图LCD1602显示屏中左下角显示的是设定好的距离，右上角显示的是当前环境的温度，右下角显示的是实际测量的距离，可见此时测量距离小于设定的距离，LED发光二极管在发出红色光。图中左下角第一个触点开关是设置键，用来设置所要侦测的距离值，按下之后，通过旁边两个触点开关对距离进行一个加减设定，设置好之后，再按下第一个触点开关进行保存和退出。LCD1602下面的触点开关是用来防止系统掉死或程序运行出现问题的状况，按下之后的单片机系统重新启动。右下角的自锁开关是来控制电路的开关，左下角的四个针脚作用是给单片机烧录程序。3.2实际测量值对比与误差分析表5-1测量对比温度(℃)显示距离(m)实际距离(m)180.100.10180.200.20180.300.30180.400.41180.500.51180.600.61180.700.72180.800