基于单片机的倒车雷达设计学士学位毕业论文 - 图文(2)

超声波传感器的基本特性有频率特性和指向特性。

一、频率特性, 图 2.2是超声波发射传感器的频率特性曲线。

图2.2 超声发射传感器频率特性

其中，f0＝40KHz 为超声发射传感器的中心频率，在 f0处，超声发射传感器所产生的超声机械波最强，也就是说在 f0处所产生的超声声压能级最高。而在 f0两侧，声压能级迅速衰减。因此，超声波发射传感器一定要使用非常接近中心频率 f0的交流电压来激励。

另外，超声波接收传感器的频率特性与发射传感器的频率特性类似。曲线在 f0处曲线最尖锐，输出电信号的幅度最大，即在 f0处接收灵敏度最高。因此，超声波接收传感器具有很好的频率选择特性。超声接收传感器的频率特性曲线和输出端外接电阻R 也有很大关系，如果R很大，频率特性是尖锐共振的，并且在这个共振频率上灵敏度很高。如果 R较小，频率特性变得光滑而具有较宽得带宽，同时灵敏度也随之降低。并且最大灵敏度向稍低的频率移动。因此，超声接收传感器应与输入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有较高得接收灵敏度。

二、指向特性

实际的超声波传感器中的压电晶片是一个小圆片，可以把表面上每个点看成一个振荡源，辐射出一个半球面波（子波），这些子波没有指向性。但离开超声传感器的空间某一点的声压是这些子波迭加的结果（衍射），却有指向性。

2.3 超声波测距的原理以及实现

超声测距从原理上可分为共振式、脉冲反射式两种。由于应用要求限定，在这里使用脉冲反射式，即利用超声的反射特性。超声波测距原理是通过超声波发射传感器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就停止计时。原

理如图2.3所示。常温下超声波在空气中的传播速度为 C=340m/s，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(S)，即：

S=C*t/2=C*t0 （2.1）

图2.3 超声波测距原理

其中，t0=（T1+T2）/2，t0就是所谓的渡越时间。

在超声波测量系统中，频率取得太低，外界的杂音干扰较多；频率取得太高，在传播的过程中衰减较大。故在超声波测量中，常使用 40KHz 的超声波。目前超声波测量的距离一般为几米到几十米，是一种适合室内测量的方式。由于超声波发射与接收器件具有固有的频率特性，具有很高的抗干扰性能。

距离测量系统常用的频率范围为 25KHz～300KHz 的脉冲压力波，发射和接收的传感器有时共用一个，或者两个是分开使用的。发射电路一般由振荡和功放两部分组成，负责向传感器输出一个有一定宽度的高压脉冲串，并由传感器转换成声能发射出去；接收放大器用于放大回声信号以便记录，同时为了使它能接收具有一定频带宽度的短脉冲信号，接收放大器要有足够的频带宽度；收/发隔离则使接收装置避开强大的发射信号；记录/控制部分启动或关闭发射电路并记录发射的瞬时及接收的瞬时，并将时差换算成距离读数并加以显示或记录。

3 系统硬件设计

3.1 系统总体结构设计

汽车防撞报警电路系统由单片机及外围电路、超声波发射部分、超声波接收部分、数据显示部分构成，加报警电路以此构成倒车雷达。系统总体框架设计如图3.1所示。 超声波发射器 图3.1 系统总体框架设计

障碍物 显示器 单片机 报警电路 超声波接收器 3.2 单片机最小系统

3.2.1 单片机的选择

在系统的设计中，选择合适的系统核心器件就成为能否成功完成设计任务的关键，而作为控制系统核心的单片机的选择更是重中之重。目前各半导体公司、电气商都向市场上推出了形形色色的单片机，并提供了良好的开发环境。一般来说，选择单片机需要考虑以下几个方面：

1．单片机的基本性能参数。例如指令执行速度、程序存储器容量、I/O引脚数量等。

2．单片机的存储介质。对于程序存储器来说，Flash存储器和OTP（一次性可编程）存储器相比较，最好是Flash存储器。

3．芯片的封装形式。如DIP（双列直插）封装，PLCC（PLCC有对应插座）封装及表面贴附等。

4．芯片的功耗。比如设计并口加密狗时，信号线取电只能提供几毫安的电流，选用STC单片机就是因为它能满足低功耗的要求。

5．供货渠道是否畅通、价格是否低廉。 6．芯片保密性能好、单片机的抗干扰性能好。

综合考虑以上因素，选择STC89C52作为本系统的控制部件。 3.2.2 STC89C52简介

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

1．单片机最小系统电路如下图3.2所示。

STC89C52

图3.2 单片机最小系统电路

2．STC89C52引脚具体介绍如下： ① 主电源引脚（2根）

VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源 GND(Pin20)：接地线 ② 外接晶振引脚（2根）

XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端

③ 控制引脚（4根）

RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号

EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 ④ 可编程输入/输出引脚（32根）

STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。

PO口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7 P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7 P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7 P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7 3．STC89C52主要功能如表3.1所示。

表3.1 STC89C52主要功能

主要功能特性

兼容MCS51指令系统 32个双向I/O口 3个16位可编程定时/计数器中断 2个串行中断 2个外部中断源 2个读写中断口线 低功耗空闲和掉电模式 8K可反复擦写Flash ROM 256x8bit内部RAM 时钟频率0-24MHz 可编程UART串行通道 共6个中断源 3级加密位 软件设置睡眠和唤醒功能

3.3 超声波测距电路

超声波测距模块HC-SR04可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。基本工作原理以及工作步骤：

(1)采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号;

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库基于单片机的倒车雷达设计学士学位毕业论文 - 图文(2)在线全文阅读。