基于單片機(jī)的小汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的小汽車倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)背景l(fā)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展, 倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)了數(shù)代的技術(shù)改良, 不管從結(jié)構(gòu)外觀上, 還是從性能價(jià) 格上, 這幾代產(chǎn)品都各有特點(diǎn), 目前使用較多的是數(shù)碼顯示、熒屏顯示和魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)這3種。l第1代倒車?yán)走_(dá) “倒車請(qǐng)注意”!l第2代產(chǎn)品采用數(shù)碼波段顯示l 第3代產(chǎn)品是液晶熒屏顯示l第4代產(chǎn)品是魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)把后視鏡、倒車?yán)走_(dá)、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項(xiàng)功能整合在一起, 并設(shè)計(jì)了語(yǔ)音功能l第5代產(chǎn)品是整合影音系統(tǒng)，可以在顯示器上觀看DVD影像l第6代是無(wú)線倒車?yán)走_(dá)全新無(wú)線液晶倒車?yán)走_(dá)，融無(wú)線連接、 倒車?yán)走_(dá)、彩色液晶顯示、BP

2、警示音、于一體方案的設(shè)計(jì)l由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到使用要求。l超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時(shí)間來(lái)計(jì)算出傳播距離。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來(lái)后接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。超聲波測(cè)距的原理l超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到

3、發(fā)射波就立即停止計(jì)時(shí)。假設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 ，計(jì)算發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖l系統(tǒng)方框圖電源電路設(shè)計(jì)電源部分的設(shè)計(jì)采用3節(jié)5號(hào)干電池4.5V供電。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。本電路有電源開(kāi)關(guān)、電阻、電容和發(fā)光二極管組成。其中電容主要是對(duì)超聲波和單片機(jī)模塊濾波用，以提供穩(wěn)定的電源。 超聲波發(fā)射電路l HC-SR04模塊內(nèi)部超聲波發(fā)射電路如圖所示，主要由Em78p153單片機(jī)、MAX232及超聲波發(fā)射頭T40組成。l 超聲波接收電路lHC-SR04模塊內(nèi)部超聲波接收電路如圖所示，

4、主要由TL074運(yùn)算放大器及超聲波接收探頭R40組成。 HC-SR04模塊工作原理l1、基本工作原理l采用IO口TRIG觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)；l模塊自動(dòng)發(fā) 送 8 個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；l有信號(hào)返回，通過(guò)IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)時(shí)間就是超l聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。電氣參數(shù)HC-SR04超聲波模塊工作電壓DC 5V工作電流15mA工作頻率40khz最遠(yuǎn)射程4m最近射程2cm測(cè)量角度15輸入觸發(fā)信號(hào)10us的TTL脈沖輸入回響信號(hào)輸出TTL電平信號(hào)，與射 程成比例超聲波時(shí)序圖l以上時(shí)序圖表明只需要提供一個(gè)10us以上脈沖信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)出8

5、個(gè)40khz周期電平并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)?；仨懶盘?hào)的脈沖寬度與測(cè)量的距離成正比。由此通過(guò)發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離：l距離=高電平時(shí)間*聲速（340m/s）/2。l為防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回響信號(hào)的影響，測(cè)量周期一般要60ms以上。 數(shù)碼管顯示模塊l顯示模塊采用數(shù)碼管顯段選接在單片機(jī)的P1口，位選接在單片機(jī)的P34、P35、P36、P37口，采用三極管驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)位選輸出低電平時(shí)，相應(yīng)的三極管將飽和導(dǎo)通，再打開(kāi)相應(yīng)的段碼，這樣就可以在數(shù)碼管上顯示了。在本設(shè)計(jì)中采用動(dòng)態(tài)掃描的方式。具體電路圖如圖所示： 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)l本設(shè)計(jì)中聲光報(bào)警電路采用NPN型S

6、8550三極管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)單片機(jī)的P23口 輸 出 低 電 平 時(shí) ， 三 極 管 的VEVBVC0。三極管的發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，三幾個(gè)飽和導(dǎo)通，此時(shí)發(fā)光二極管和蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，當(dāng)單片機(jī)的P23口輸出高電平時(shí)，三極管截止，聲光報(bào)警停止工作。具體電路圖如圖所示： 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成。STC89C52 單片機(jī)的工作電壓范圍：4V-5.5V,所以通常給單片機(jī)外界5V直流電源。連接方式為單片機(jī)中的40腳VCC接正極5V，而20腳VSS接電源地端。復(fù)位電路就是確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。單片機(jī)接通電源時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)啟動(dòng)確定單

7、片機(jī)起始工作狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開(kāi)始執(zhí)行。一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在RESET端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路，需要接上上拉電阻來(lái)提高輸出高電平的值。時(shí)鐘電路好比單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。時(shí)鐘電路就是振蕩電路，是向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含