汽車倒車指示儀課程設計

1、單片機課程設計論文 設計題目： 倒車指示儀 院 別： 汽車學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化姓名目 錄一，設計任務及要求-2二，方案比較及評估論證-2三，系統(tǒng)原理-2四，硬件原理及電路圖-2（1） 電原理圖-2（2） 40khz超聲波發(fā)射電路-3（3） 報警電路-4（4） 超聲波反射信號接收電路-4（5） 報警指示-5五，軟件思想（含流程圖、程序）以及調(diào)試記錄與結(jié)果分析-5（1） 主程序與int0中斷程序-5（2） 顯示與延時子程序-8（3） 信號處理程序work-8（4） 內(nèi)ram分配-11六，芯片資料-11七，參考資料-12八，總結(jié)-13汽車倒車指示儀一，設計任務及要求任務內(nèi)容：設計一個微

2、機控制的汽車倒車指示儀，能測量并顯示車輛后部障礙物離 車輛的距離，同時用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報，“嘟嘟”聲間隙隨障 礙物距離縮短而縮短，駕駛員不但可以直接觀察到檢測的距離，還可以 憑聽覺判斷車后障礙物離車輛距離的遠近；要求：（1）開機后先顯示“”，并有開機指示燈。 （2）cpu發(fā)射超聲波1ms，然后顯示60ms；即1ms+60ms為一個工作周期， 等待回波，在次周期內(nèi)完成一次探測。 （3）根據(jù)距離遠近發(fā)出報警聲并顯示距離。障礙物距離小于1m，距離值變 化5cm更換顯示，否則不更換；距離在1m以上，新值與原顯示值之差大于 10cm更換，否則不更換。 （4）用三led位數(shù)碼管顯示障礙物距離。二，

3、方案比較及評估論證測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因為超聲波在標準空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機負責計時，單片機使用12.0m晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達到毫米級。  由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠，因而超聲波可以用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到要求。三，系統(tǒng)原理 超聲波在空氣中的傳播速度與聲速相當，約340m/s。從發(fā)射信號到遇到障礙物反射接受，有幾毫秒的時間間隔，根據(jù)這個時間可以計算出障礙物距離。這一原

4、理很早就被人認識和運用，但由于把時間換成距離需要較為復雜的電子線路，因而早期的汽車倒車防撞儀只能反映車后一定距離范圍內(nèi)有無障礙物，后來發(fā)展到分段報警，反映障礙物在哪一段距離范圍內(nèi)。隨著電子技術和單片機應用技術的發(fā)展，能比較精確測量車后障礙物距離的汽車倒車測距儀終于問世了。四，硬件原理及電路圖（1）電原理圖圖1為汽車倒車指示儀電原理圖。p1口輸出8段段碼，低電平有效；p3.0、p3.1、p3.2輸出位碼，低電平有效，vt1vt3（pnp管）作為顯示位碼驅(qū)動；數(shù)碼管選用0.5共陽高亮紅色led數(shù)碼管。當p3.0、p3.1、p3.2輸入低電平時，選中相應顯示位；p1口輸出低電平時，選中相位筆段；小數(shù)

5、點固定在第二位。p3.4控制超聲波發(fā)射；p3.3接收超聲波反警指示。 圖1 汽車倒車測距儀電原理圖（2）40khz超聲波發(fā)射電路圖2為40khz超聲波發(fā)射電路。1）4011兩個與非門e、f組成多諧振蕩器，調(diào)節(jié)rp1可調(diào)節(jié)諧振頻率。2）p3.4控制多諧振蕩器的振蕩。輸出高電平時，電路振蕩，發(fā)射40khz超聲波；輸出低電平時，停發(fā)射。圖2 40khz超聲波發(fā)射電路（3） 報警電路圖3為嘟聲音響電路。1）4011另兩個與非門g、h組成多諧振蕩器，諧振頻率約800hz左右，作為嘟聲音頻率，p3.5控制多諧振蕩器振蕩，高電平時發(fā)出嘟聲，低電平時無聲。cpu可根據(jù)距離遠近控制p3.5輸出方波的頻率，即控制

6、嘟聲間隙時間。2）lm386作為功率放大，驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。圖3 報警電路（4） 超聲波反射信號接收電路圖4為超聲波遇障礙物反射信號接收電路。1）lm324三個運算放大器a、b、c組成三級回波信號放大電路。其中l(wèi)1c9組成選頻電路，濾除40khz之外的干擾信號。vd2c 12組成信號半波整流濾波電路，將接收到的40khz反射波交流信號轉(zhuǎn)化成直流電壓信號。2）lm324第四個運算放大器d作為電壓比較器，將信號直流電壓與設定的基準電壓比較，信號電壓大于基準電壓，比較器輸出正脈沖，vt5導通，p3.3接收負脈沖信號，cpu中斷，記錄發(fā)射信號與接收信號之間的時間，并轉(zhuǎn)換為距離。 圖4 障礙物反射回波接收

7、電路（5）報警指示p3.6控制報警指示燈。當障礙物距離小于某一數(shù)值（例 50cm）時，輸出高電平，vt4導通，發(fā)光二極管vd1導通。此輸出端也可作為安全距離自動制動的控制端。五，軟件思想（含流程圖、程序）以及調(diào)試記錄與結(jié)果分析1， 主程序與int0中斷程序圖5為主程序流程框圖。程序在初始化以后，發(fā)射40khz超聲波1ms，并立即啟動定時/計數(shù)器t0，cpu接收到回波信號后，立即中斷，t0停。定時/計數(shù)器t0專用于記錄cpu發(fā)射脈沖信號的前沿至回波脈沖信號前沿之間的時間，這個時間就作為換算障礙物距離和控制嘟聲間隙的數(shù)據(jù)。由于汽車倒車測距精度要求不高，為簡化計算，取超聲波傳播速度為340m/s，考

8、慮到信號來回，速度為170/s，即17cm/ms。因此障礙物距離d=t0×17cm/ms，相對誤差可達±2%以內(nèi)。開始初始化發(fā)射1ms顯示、t0計時等待回波中斷有回波否?信號處理圖5主 程 序 流 程 圖（1） 主程序org 0000h ;復位地址 ljmp main ;復位轉(zhuǎn)主程序 org 0013h ;int1中斷入口地址 ljmp lint1 ; 轉(zhuǎn)int1中斷 org 001bh ;t1中斷入口地址 ljmp it1 ;轉(zhuǎn)ti中斷 org 0100h ;主程序首地址 main:mov sp,#60h ;置堆棧指針 mov p1.#0ffh ;停顯示 clr p3.4

9、 ;不發(fā)射 set p3.6 ;燈亮 set p3.5 ;開機發(fā)嘟聲 mov 40h,#7eh ;顯示符號“- - -”顯示單元 mov 41h,#7eh ; mov 42h,#7eh ; mov 32h,#160 ;置顯示循環(huán)數(shù) lcall dir ;調(diào)用顯示子程序 mov ip,#00000100b ;置int1為高優(yōu)先級 mov tmod,#00010001b ;置t0、t1定時器方式 mov th1,#9eh ;置t1時間常數(shù)25ms。用于控制嘟聲方波脈寬 mov tl1,#58h ; setb tr1 ;t1運行 mov ie,#10001100b ;int1、t1開中 mov 20

10、h,#00h ;各標志位清零 mov 21h,#00h ; mov 22h,#00h ; mov 23h,#00h ; mov 44h,#ffh ;置嘟聲方波初值255×255ms=6.375s mov 45h,#04h ;置閃爍間隙時間4×25ms=0.1s mov r2,#04h ;置信號計數(shù)器初值 mov r3,#04h ;置連續(xù)無回波信號計數(shù)器初值 tloop:mov th0,#00h ;t0值清零 mov tl0,#00h ; setb p3.4 ;開始發(fā)射40khz超聲波 setb tr0 ;啟動t0，開始計時 lcall delay ;延時1ms,即發(fā)射1ms

11、 clr p3.4 ;停發(fā)射 mov 32h,#20 ;置顯示循環(huán)數(shù) lcall dip ;顯示3ms×20=60ms lcall work ;信息與數(shù)據(jù)處理 sjmp tloop ;循環(huán)（2）int1中斷服務子程序 lint1:clr tr0 ；t0停止計數(shù) setb 01h ；信息與數(shù)據(jù)處理 mov a, 22h rl a mov 22h, a reti 2，顯示與延時子程序（1） 掃描顯示程序 dir: setb p3.2 ;百位停顯示 mov p1,40h ;輸出個位段碼 clr p3.0 ;個位顯示 lcall delay ;延時1ms dir1: setb p3.0 ;個

12、位停顯示 mov p1,41h ;輸出十位段碼 clr p3.1 ;十位顯示 lcall delay ;延時1ms dir2: setb p3.1 ;十位顯示 mov p1,42h ;輸出百位段碼 clr p3.2 ;百位顯示 lcall delay ;延時1ms djnz 32h,dir ;循環(huán)顯示結(jié)束否?未結(jié)束，結(jié)束 orl p3,#00000111b ;循環(huán)顯示結(jié)束，停顯示 ret ;每一位顯示1ms，顯示3位共3ms，作為一個循環(huán)。用32h控制循環(huán)次數(shù)，顯示時間由32h決定，在調(diào)用dir前先賦值給32h。 （2） 延遲子程序 delay: mov 30h,#10 ;置外循環(huán)數(shù) dy1:

13、 mov 31h,#48 ;置內(nèi)循環(huán)數(shù) dy2: djnz 31h,dy2 ;2機周 djnz 30h,dy1 ;2機周 ret ;2機周 延時時間：t=(48×2+2+2)×10+2+2=1004機周=1004us1ms。3，信號處理程序work圖6為信號處理程序work流程圖。work有回波否?連續(xù)4次無回波?刪選正確信號閃爍顯示計算距離刷新顯示值控制嘟聲方波頻率返回4個信號存滿否?否有nyny圖6 信號處理程序流程圖說明如下：1)信號處理首先判斷有否回波信號。01h=0，無回波信號，若連續(xù)4次無回波信號，說明車后無障礙或障礙物距離較遠，超過最大探測距離，此時置閃爍“”

14、，并發(fā)出長嘟聲。2)由于cpu工作速度比倒車速度快得多，所以不需要每次收到信號后立即顯示。收到信號可先存起來，存滿4個信號連同原來顯示的信號，共5個信號，從中篩選出一個正確信號。3)因為空中有各種干擾信號，如喇叭的鳴叫聲，汽車廢汽排除聲，在這些噪聲中也含有40khz的諧波成分，被接收放大后，可引起干擾。另外。汽車運行，特別是剛起動時，電源中也有許多干擾脈沖。除在硬件電路中采取措施外，在軟件中還需要加入抗干擾程序，甄別和刪除，一般可根據(jù)倒車的速度和回波信號脈寬來分析判別。4)連續(xù)取4個信號的原因，出了抗干擾外，還因為人的視覺特性。若每取一個信號，立即更換顯示。更換顯示過快，人的眼睛受不了。61m

15、s×4=244ms,約4次/s，駕駛員來不及看，反而覺得儀器工作不穩(wěn)定。所以在更換顯示值子程序中還有一個判斷是否需要更換值子程序中還有一個判斷是否需要更換顯示值的子程序，其流程圖為圖7。障礙物距離小于1m,距離值變化5cm就要及時更換顯示；距離在距離在1m以上，新老差值大于10cm更換，否則不更換。不更換即返回重測。信號處理程序如下： work：jbc 01h,work1 ;有回波信號，轉(zhuǎn)存信號 djnz r3,goret ;無回波信號，判別連續(xù)無回波信號數(shù)次 mov r3,#04h ;連續(xù)無回波計數(shù)器恢復初值 lcall flash ;調(diào)用閃爍顯示子程序goret: ret ;wo

16、rk1: mov r3,#04h ;有回波，連續(xù)無回波計數(shù)器恢復初值 djnz r2,work2 ;未存滿4個信號，轉(zhuǎn)存信號 mov r2,#04h ;存滿4個信號，信號計數(shù)器恢復原值 mov 56h,tl0 ;存第4個信號 mov 57h,th0 ; lcall sort ;調(diào)用信號排序子程序 lcall right ;調(diào)用篩選正確信號子程序 lcall tras ;調(diào)用更換顯示子程序 lcall tone ;調(diào)用計算嘟聲方波脈寬子程序ret ;work2: jbc 11h,work21 ;1#信號標志，轉(zhuǎn)存第1個信號 jbc 12h,work22 ;2#信號標志，轉(zhuǎn)存第2個信號 jbc 1

17、3h,work23 ;3#信號標志，轉(zhuǎn)存第3個信號 ret ;待添加的隱藏文字內(nèi)容1work2: mov 50h,tl0 ;存第1個信號 mov 51h,th0 ;ret ;work22: mov 52h,tl0 ;存第2個信號 mov 53h,th0 ; ret ;work23: mov 54h,tl0 ;存第3個信號mov 55h,th0 ;ret ;4，內(nèi)ram分配為便于閱讀已列出的程序，將有關寄存器內(nèi)容及用途說明如下： 30h：延時子程序外循環(huán)數(shù) 31h： 延時子程序內(nèi)循環(huán)數(shù) 32h：掃描顯示循環(huán)數(shù) 40h：個位顯示符寄存器 41h：十位顯示符寄存器 42h：百位顯示符寄存器 44h：

18、嘟聲方波脈沖寬值 45h：閃爍顯示間隙時間 50h：1#信號低8位 51h：1#信號高8位 52h：2#信號低8位 53h：2#信號高8位 54h：3#信號低8位 55h：3#信號高8位 56h：4#信號低8位 57h：4#信號高8位 r2： 回波信號計數(shù)器 r3： 連續(xù)無回波計數(shù)器 標志位： p3.4：40khz超聲波發(fā)射控制位 p3.5：嘟聲控制位 p3.6：stop燈控制位 11h： 1#信號存儲標志 01h： 2#信號存儲標志 13h： 信號存儲標志 01h： 回波標志，01h=1有回波，01h=0無回波。 六，芯片資料cd4011引腳圖（4與非門）通用型低功耗集成四運放lm324七，參考資料1楊永 王曉軍 李玉忠：微型計算機原理及應用 化學工業(yè)出版社 20102金篆芷 王明時:現(xiàn)代傳感器技術m.電子工業(yè)出版社 1995.331335 3路錦正 王建勤 楊紹國 趙珂 趙太飛:超聲波測距儀的設計j.傳感器技術 20024賈伯年：傳感器技術 東南大學出版社 20005馬西秦.：自動檢測技術 機械工業(yè)出版社 2002八