基于单片机的超声换向系统设计

刘茂进

摘要

停车传感器是一种停车安全装置，通过声音或更直接的屏幕提醒开车人员四周有障碍物，从而减少开车人员的麻烦。此文使用超声波测量距离原理构建了一个低成本的倒车制导系统。没有必要占用驾驶员的视觉资源，因此驾驶员可以全神贯注地观察车前和车旁的道路状况。超声波发射部分由STC89C52产生高电平信号，触发测量距离模块;系统的接收部分被接收探针拾取并反射以这种方式，获得超声波发散和回收信号之间的时间间隔，并且算出车辆和后方物体之间的距离，这便于驾驶员的反向存储。

【关键词】倒车雷达 超声波 单片机 声音报警

现代社会的发展迅速，我们在生活的过程中也定下了高的目标。要求方便、简洁。就扭转这一方面而言，测距和识别问题在生活中变得非常重要。例如，传统的钢带接触式测量仪在测量一定距离时难以安装高于3米的顶板，且测量不准确;如果在两侧之间安装侧向变形量的测量，则会妨碍人员和车辆的移动。在自动化工厂运行期间，有必要处理随机放置的工件。这必须自动确定工件的位置，形状，姿态和类型，特别是在工件运输过程中。

1 系统概述

1.1 系统设计原理

距离测量装置用于读取测量距离，经过处理后转换成数字值传送给单片机进行数据处理。而且，当超出限制时，发送警报并将处理后的数据发送到显示器，与设置的警报距离相比较。原理图如图1。2系统硬件设计

2.1 STC89C52单片机

STC89C52作为超强抗干扰，强大在线加密，可编程高速，低耗能CMOS 8位微控制器。功能强大，适用于许多更复杂的控制应用。

2.2 复位电路

电路在微机系统中的稳定可靠运行，复位电路是不可或缺的部分。为了可靠性，在电源稳定后，必须在延迟后取消复位，从而防止电源开关插入过程引起的抖动并影响复位。电容通常为10UF或22UF，可以使用铝电解电容。

当MCU的复位电路导通时，电容器一开始就不充电，电容器的内阻非常低。上电后，5V电源通过电阻为电解电容充电。电容两端的功率将从OV缓慢上升至大约4V（此时通常小于0.3秒）。所以，当复位电路上的引脚从低电平上升到高电平时，将会使内部电路立即复位。当按下复位按钮时，电容器的两端放电，电容器返回0V，因此执行复位操作。

2.3 晶振电路

这是MCU系统正常运行的保证。如果振荡器运行不规则，系统执行程序时会出现错误，这在通讯中很明显：电路将无法通信。它由一个晶体和两个陶瓷电容器组成。

2.4 超声波测距模块

将其他形式的能量转换成所需频率的超声能量或将超声能量转换成相同频率的其他形式的能量的装置是超声换能器。

传感器的主要部件是压电晶片。当放射的电脉冲刺激压电晶片以发生振荡时，可以发出声脉冲，这是一种逆压电效应。如果晶片被超声波接触，晶片被迫振动，并且所产生失真可以被转变成相对的电信号，这便是一种正压电效应。超声波传感器通常由双晶陶瓷晶片制造。此类型的超声波传感器需要较少的材料，且成本便宜，并适合在各种介质。比如气体和液体。当不同尺寸和方向的交变电压施加到压电陶瓷时，压电陶瓷晶片根据压电效应而机械变形。机械变形的大小与方向与在限制之内范畴内施加的电压的大小与方向成正比。换句话说，如果以f0 AC电压的频率施加到压电陶瓷晶片时，它产生相同频率的机械振动。若在压电陶瓷晶片上有超声波机械波作用，这将引起机械变形，这和超声波机械波一致。

2.5 显示电路

显示电路由四位数字管显示。显示模块使用数字管显示接口电路。

2.6 报警电路

该设计使用电磁蜂鸣器。电磁式蜂鸣器由振荡器，螺线管，磁铁，振膜和外壳组成。电源打开后，振荡器发出的音频信号通过电磁线圈，电磁线圈产生磁场。

电磁蜂鸣器的声音原理是：电流通过电磁线圈，这是电磁线圈产生的磁场。振膜被振动发出声音，因此要用限定之内电流来驱使它。微控制器IO引脚输出电流。但是电流比较小。微控制器的TTL电平很难驱动蜂鸣器。即，蜂鸣器被PNP型晶体管8550放大并驱动。

3 系统程序设计

3.1 主程序

主程序的主要功能是显示距离，读取和处理HC-RS04的测量距离值，按下控制有效距离。

主程序流程图如图2所示。

3.2 显示数据子程序

展示数据子程序的作用，是通过微控制器计算后的距离显示超声波模块在LED展示屏上计算后的间隔数据。

3.3 按键子程序

使用按钮模块会导致硬件电路的操作不稳定。硬件去抖动通过使用外部组件来消除干扰性抖动脉冲波，通常使用电容滤波，单稳态延迟电路等。软件去抖动主要用于再次检测延迟。

设计中关键子程序的主要功能是有效距离可调，功能键调节上限，功能键再次调节下限，功能再次退出。

uchar key_can;//按键值

void key（）//独立按键程序

{

static uchar key new;

key_can=20;//按键值还原

P2|=0x07;

if（（P2&0x07）！=0x07）//按键按下

{

delay_1ms（1）;//按键消抖动

if（（（P2&0x07）！= 0x07）&&（key_new==1））

{

//确认是按键按下

key_new=0;

switch（P2&0x07）

{

case0x06：key_can=3;break;//得到k2键值

case0x05：key_can=2;break;//得到k3键值

case0x03：key_can=1;break;//得到k4键值

}

}

}

else

key_new=1;

}

4 结论

该设计研究了基于微控制器技术的超声波智能距离测量报警系统。该系统采用STC89 C52微控制器作为运行计算的中心，即超声波传感器，是新型无源超声波探测器。它可以在有间距的情况下测量前端障碍物与测量物之间的间距，然后数据转换为电信号再进行传输。我们在生活的过程中也定下了高的目标。而且科学发展的十分的迅猛，想必在将来，这种装置将普及更广泛范畴。

参考文献

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