#自制汽车倒车防撞定位系统

1、自制汽车倒车防撞定位系统电子与信息项目系 电子信息项目专业杨庆峰 指导老师 何华【摘 要】 本文介绍的系统采用单片机 AT89S52 作为核心控制芯片，控制发射与接收超声波，利用单片机的定时 器测量出超声波经过路径所用的时间，从而用单片机程序计算出障碍物与汽车之间的距离，来判断后方有无障得物， 进而以 LED 直观地显示告知驾驶员周围障碍物的距离，便于驾驶者更好地做出判断及反应，解除了驾驶员倒车时前后 左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。【关键词】 汽车防撞；单片机；超声波1 引言随着我国汽车产业的发展和人们生活水平的不断提高，越来越多的家庭拥有

2、自己的汽车。在享受 汽车给我们带来的便利同时，一方面汽车的数量逐年增加，公路、街道、停车场和车库拥挤不堪，可 转动的空间越来越少。另一方面，新司机及非专职司机越来越多，因为倒车而产生的问题也日益突 出，倒车引起的纠纷也越来越多。倒车时，车辆之间、车辆与人、车辆与墙壁等障碍物之间的碰撞时 有发生。在 2002 年汽车事故的发生比例中，倒车引起的事故占21%,到 2006 年，倒车引起的事故占28%，到 2008 年甚至到达了 30，倒车已成为令人们头痛的一项任务，即使是经验丰富的司机也在抱 怨倒车是件费力费神的事。汽车倒车时，因为驾驶员看不清车后部的人或物件，往往会引发事故，因为存在视觉盲区，无

3、法 看清车后的障碍物，司机在倒车时很容易刮伤汽车，甚至发生事故。当倒车进入停车场指定泊位时， 如果撞到石块或桩基，常常会将车后的消音器、后车灯或后箱撞坏。倒车是一个复杂的项目，它依赖 于驾驶者的驾驶经验、驾驶技巧及反应灵敏程度、任一环节出问题都导致驾驶员无法快速准确地完成 倒车任务。改善倒车遇到的窘境被越来越多的人所关注，人们对汽车操纵的便捷性提出了更高的要 求，希望有种装置能够解决汽车倒车给人们带来的不便，消除驾驶中的不安全因素，解决汽车倒车中 存在的困难。解决汽车的倒车难问题目前有两种思路，一是寄希望于汽车自动驾驶技术及其配套设施 的日益成熟，目前这项技术仍处于研制开发阶段，短期内尚未能推

4、广应用；第二，据统计，危险境况 时，如果能给驾驶员半秒钟的预处理时间，则可减少倒车事故的30%。所以采用简单的汽车倒车预警系统，亦能很大程度地解决倒车难题，但是传统的汽车倒车预警系统的功能简单，驾驶员仍然需要通 过后视镜去判断车后的物体，以及通过估计汽车和车后障碍物的距离完成倒车任务。为了减少因此带 来的损失，需要有一种专门的辅助装置帮助司机安全倒车。即“倒车雷达”。倒车雷达 (Car Reversing AidSystem 1 ，全称“倒车防撞雷达” 又称“泊车辅助装置”，它是汽车 泊车或者倒车时的安全辅助装置，要针对汽车倒车时无法目测到车尾的物体和距离车身的距离而设计 开发的。倒车雷达发展

5、大概经历三个阶段，开始的倒车防撞仪可以测试车后一定距离范围的障碍物从 而发出警报，后来发展到根据距离分段报警，前两个阶段的倒车雷达一般采用专用集成电路，功能较 简单。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高。以及单片机价格不断下降和汽车电子系统网 络化发展的要求，新型的倒车雷达都是以单片机为核心的智能测距传感系统。要求倒车雷达连续测距 并显示障碍物距离，并采用不同间歇鸣叫频率的声音报警提示距离，以尽量不占用驾驶员的视觉让驾1 / 22驶员全神贯注地注视场景。本设计根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障得物相撞的原理设计，利用指向性强，能量消 耗缓慢，遇到障碍物后反射效率高的超声波，采用单片机

6、 AT89S52 作为核心控制芯片，控制发射与接 收超声波，单片机的定时器测量出超声波所经过路径所用的时间，从而用单片机程序计算出障碍物与 汽车的距离，来判断后方有无障得物，进而以 LED 直观地显示告知驾驶员周围障碍物的情况，便于驾 驶者更好地做出判断及反应，解除了驾驶员倒车时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了 视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。2 系统的设计原理测距的原理距离公式 2：距离(S=时间(T速度 (v。在设计时，实时得出时间和速度，再进行相乘运算，得出距离。其原理图如图 2-1图 2-1 超声波测距原理图2-1)根据图 2-1,可以求得： 距离，其速度相对电

7、磁波是非常慢 的。 6 超声波在相同的传播媒体里 (如大气条件下 传播速度相同，即在相当大的频率范围内声速不随 频率变化，波动的传播方向与振动方向一致，是纵向振动的弹性机械波，它是借助于传播介质的分子 运动而传播的，波动方程描述方法与电磁波是类似的 :A Acos t 2-2 )AA0e 2-2 )式中， A 为振幅， A0 为常数， 为圆周率， t为时间， 为传播距离， 2 / 为波数， A为波长， 为衰减系数。衰减系数与声波所在介质及频率的关系为：2-3)/ 22式中， 为介质常数， 为振动频率。在空气里，=2 10 13 s2 /cm ,当超声波频率 =40kHz 即为超声波）代入式 2

8、.3），可得 =3.210-4/cm, 即1/ a=31m；若f=30kHz ，则1/ =56m。它的物理意义 是：在 由声束扩展引起的衰减。（2由散射引起的衰减。（3由介质的吸收引起的衰减。当超声波沿着传播方向传播 10m时， =10mA/ A0 e-0.032=e-0.32=0.726就是说超声波传播出去 10m后，振幅衰减了约 1/4。声强约衰减了 1/2。我们把单位时间内通过垂直于波 的传播方向上单位面积的能量称为能流密度，能流密度的时间平均什，称为波的强度，即为声强用 I表示）。当超声波束波垂直射入到两种介质的界面，即从介质垂直入射到声特性阻搞不同介质时，入射波的能量 I 0的一部分

9、进入介质，透射波能量为It 。另一部分反射仍在中传播，其能量为Ir 。根据能量守恒得：I0I t I r2-4 )声强反射系数：22r It / Irz2 z1 / z2 z12-5 )声强透射系数：t Ir / I0 4z2z1 / z2 z12-6 )z c的反射面积或大或小，为提高检测的可靠性、不留盲区，同时测量汽车尾 部与障碍物之间的最小距离，必须在汽车尾部安装多个超声波传感器，因此在车辆后尾架或底盘上安 装左、中、右 3 套超声波传感器，如图 NE555 内部功能框图 (bDIP 封装管脚图 参数功能特性： 供应电压 4.5-18V 供应电流 3-6 mA 输出电流 225mA (m

10、ax 上升/下降时间 100 ns用 NE555 定时器构成的多谐振荡器的工作原理：图 3-4 用 555 构成的占空比可调多谐振荡器 NE555多谐振荡电路的工作波形如图 3-5 所示图 3-5 NE555 多谐振荡电路工作波形 占空比 q=t w1/T=(R 1+R2/(R 1+2R2=50%3-1w1=0.7 ?R2?C2 , t2=0.7 ?R1?C23-2 )/ 22使用单片机过 P1.0 发出高电平，促使 555构成的多谐振荡器发出频率为 40KHz的矩形脉冲，同时又 通过 P1.0 发出低电平，使得多谐振荡器停止发射脉冲。根据计算可以得知t1=t2=12.5us,则 R1=R2=

11、18K ，C2=0.01uf 。通用音调译码器 LM56711LM567一片锁相环电路，采用 8 脚双列直插塑封，为通用音调译码器，当输入信号于通带内时提供 饱和晶体管对地开关，电路由 I 和 Q检波器构成，由电压控制振荡器驱动振荡器确定译码器中心频率。 内部原理如图 3-6 所示：图3-6 LM567内部原理图 11用外接元件独立设定中心检波频率带宽和输出延迟。其、脚外接的电阻和电容决定了内部压 控振荡器的中心频率 03-301/1.1RC其、脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。脚所接 电容决定锁相环路的捕捉带宽：电容值越大，环路带宽越窄。脚所接电容的容量应至

12、少是脚电容 的 2 倍。脚是输入端，要求输入信号大于等于25mV。脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为 100mA。LM567 的工作电压为 4.75 9V，工作频率从直流到 500kHz，静态 工作电流约 8mA。在输入小信号情况下 ( 约几十 mV，其输出为正弦鉴相特性，而在输入大信号情况下 ( 几百 mV以上 ，其输出转变为线性 ( 三角 鉴相特性。LM567 的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：当LM567的脚输入幅度大于等于 25mV、频率在其带宽内的信号时，脚由高电平变成低电平，否则没有输出，这样设计 可大大提高抗干扰能力 。脚

13、输出经频率 / 电压变换的调制信号；如果在器件的脚输入音频信号，则 在脚输出受脚输入调制信号调制的调频方波信号。在图 4 的电路中我们仅利用了 LM567 接收到相 同频率的载波信号后脚电压由高变低这一特性，来形成对控制对象的控制。由 f0 公式可以得出要求中心频率为 40KHz时，且 C=0.01uF, 则 R=2.272K。高灵活性的电压比较器 LM31112/ 2212图 3-8 LM311 内部原理图12图 3-7 LM311 管脚图其2， 3， 7脚为一个放大器单元。2脚为同向输入端， 3脚为反向输入端， 7脚为输出。工作原理是：给 8脚和 4脚分别置电源的两端， 2脚和 3脚分别输

14、入采集的需要比较的两个模拟电 压，当同向电压大于反向电压的话，侧7 脚输出逻辑的“ 1 ”；反之，若反向大于正向，输出逻辑0”。输出的逻辑“ 1”“ 0”的大小伏值由置与 8和4脚的电源电压来决定。比如：置8为+5V ，4为0，则比较后输出的逻辑电平伏值就是5V和0V 。也可以置其双电源，双电源就好比+5V 和-5V ，其优点就是可以用于比较在 0V上下的电压。现在好多种类的传感器输出就是 0V 上下的正弦波。超声波发射接收传感器超声波发生器可以根据超声波传感器结构分为两大类：一类是用电气方式产生超声波。一类是用机械 方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛

15、、液哨和气流 旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同。因而用途也各不相同。目前较为常 用的是压电式超声波 发生器。 压电式超声波发生器原理 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐 振来工作的。在超声波发射器两端输入 10个40KHz脉冲串。超声波传感器内部结构如图 3-9 所示。它有 两个压电晶片和一个共振板。发射超声波时，压电传感器中的压电晶片受发射的40KHz电脉冲激励后产生共振，并带动共振板振动，产生超声波。接收超声波时，两电极间未外加电压，共振波接收到超声 波，将压迫压电晶片作振动将机械能转换为电信号，但在超声波接收器两端信号是毫伏级别的正弦波 信号。图3-9 超

16、声波发生器内部结构超声波在空气中，频率越高，功率越大，精度越高，但在空气中衰减越快；相反，频率越低，功 率越小，空气中衰减越慢，但误差大。综合考虑75 kHz 、40 kHz 、25 kHz等几个常用超声波频率的特点，取 4OkHz可以较好地解决这个矛盾。为了便于超声波的发送和接收，本方案采用共振频率为40 kHz的超声波探头，其发射探头选用 UCM T40,其对应的接收探头选用 UCM R40。其有效工作频率为 160cm 时，则复位 P1.2为低电平，置位 P1.3，使得 LED 警示红灯熄灭，同时绿灯长亮。单片机P0.0P0.7接七段显示器的八个管脚，进行控制数字显示，单片机P2.0P2

17、.3进行四个显示器的显示，进行动态显示。/ 22同时显示超声波传感器的位置，如：左边：L ，右边： R,，中间： A ，前面： F。超声波发射传感器驱动电路超声波发射传感器驱动电路如图 3-12所示：图3-12超声波发射传感器驱动电路超声波发射传感器驱动电路由多谐振荡电路、放大电路及超声波发射传感器组成，用 555定时器组成 多谐振荡电路，用 9013三极管作为一个晶体管放大器，刚开始初始化定时器555的 4管脚接到单片机P1.0管脚，为低电平，此时定时器 555不工作，当定时器 555的管脚 4得到高电平时，定时器 555开始工 作，则多谐振荡电路在 u0处发出 40KHz ，占空比为 50

18、%的信号，且经过 9013晶体管放大器放大， 9013 的电源由一个 24V 的电源单独提供，提高放大倍数，用于驱动超声波发射传感器，由换能器的逆压电 效应形成 40KHz 超声波，以增加超声波发射的能量和测量的精度。传感器的振荡波形要经过一段时间 才能达到稳定状态。理论上信号的幅度呈指数上升的，Q个周期后达到满幅度的 95， 1.5Q个周期后达到 99。为提高传感器的灵敏度， Q值一般不能太低。为使传感器充分振荡起来，发射脉宽要求不 能小于 Q 个振荡周期，才能使发射幅度基本达到最大。考虑到测量“ 盲区”。这里选择脉宽为 200us, 包含 8个调制的 40KHz 的方波信号。超声波接收电路

19、超声波接收电路如图 3-13所示。超声波接收电路由超声波接收传感器、放大电路、选频电路、整形电路组成。超声波接收传感器 接收到反射回来的超声波时，因为接收到的超声波信号强度较弱，接收换能器 UCM-R40 的输出信号只 有几毫伏，因此接收到的回波信号首先经过放大器OP07进行放大，放大倍数为 1000倍。选频电路由音频译码器 LM567实现，当检测到的信号中有接近 LM567 设定的中心频率 在此处为超声波工作的频率 40KHz ），且达到一定幅值的回波时，即大于或等于 25mV时， LM567 的输出引脚 8有高电平变为低电 平，即确定已检测到反射波。最后经电压比较器LM311 整形 ,形成

20、中断信号。/ 22图 3-12 超声波接收电路设计电路中的性能改善 13因为超声波是声波，它的传播速度受到温度、湿度、压强等影响，其中温度的影响尤为严重。因 此在测量精度要求高的场合，应通过温度补偿对超声波的传播速度进行校正，以提高测量精度，减小 误差。可用 DALLAS公司的 DS18B20数字式温度传感器作为温度测量传感器，DS1820是单线串行数字温度计，可直接与单片机连接并且接线形式简单，测量范围为-55 125，一 1O 85时测量精度为O.5 。传感器所测量的温度值用 9位二进制数直接表示，输出的是用 9位二进制编码表示的温度值，根 据实际温度的值，利用式 这些值通过 DS18B2

21、0的数据总线直接输入 CPU，无需 A D转换，而且读写指令，温度转换指令都是 通过数据总线传入 DS18B20，无需外部电源。 DS18B20数字温度传感器与 AD590、LM35等温度传感器相 比：具有相当的测温范围和精度，温度测量精确、不受外界干扰等优点。软件的设计/ 224.1 软件的设计流程图图 4-1 本系统程序流程图12 / 22图 4-2 距离判断及警示软件流程图软件的设计流程当汽车倒车时，驾驶者通过按钮告知本系统，进入倒车状态。此时，单片机控制系统通过 P1.0 口，促使多谐振荡器输出 40KHz的矩形信号，同时设定定时器 T0 工作方式为 1，进行定时。且为了避 免系统误操

22、作，即将刚发出去的信号接收，设定单片机在信号未发送完全的时候对接收到信号进行屏 蔽，这就造成系统对近距离的定位盲区。此系统的盲区为 6.88cm 。发送完毕后，开启允许外部中断， 等待接收超声波反射信号。且每隔60ms后，判断是否有接收到信号，若没有时则再进行重复发射。当接收到外部中断 INT1 时，控制系统停止计时，并将定时值保存，同时进行双字节数的想乘，乘数为 344m/s，被乘数为 16位定时值。求出单程距离，距离为四字节数，储存。将四字节数转换成 8位 BCD 码14 ，用于显示和比较。因为距离的精确度为cm，则取 BCD高四位数进行显示，单位为cm。同时对距离判断，我们将距离分为四个

23、危险等级：当车与障碍物距离为 :S50cm 危险，红灯长亮，绿灯灭50cmS1m 警示红灯以高频率闪烁，绿灯灭1mS1.6m安全，绿灯长亮，红灯灭电路板制作及调试过程在整个系统的思路都已经清晰后，我就花大部分时间去图书馆及在网络上进行有关资料的查阅，特别 是超声波的知识，因为在之前都几乎没有接触过超声波，所以现在想用超声波作为发射和接收波，必 须得对超声波有一个深刻的认识，认识超声波的反射性能，发射超声波及接收的原理，同时对超声波 频率的选择，同时在对各部分功能模块芯片的选择，对同一种功能芯片资料的查阅，选择出最适合此 功能且自己最了解的芯片，可以更好地完成对电路的调试。然后对芯片周围电路的设

24、计。在指导老师 的精心指导下，最后设计出此系统各功能模块的电路。在完成电路后，开始在PROTEL DXP中画出此系统的原理图，然后在 PCB布板，最后焊接电路板及调试电路。5.1 制作过程制作电子设计产品的前序可分为电路图的设计以及电路板的制作。电路设计总是从画原理图开 始，它代表了设计者的设计思想，是将电路设计方案表达出来的最好方式，是印制电路板设计的输 入。它的作用主要有两个方面：直观作用和电气作用。运用 Protel DXP 绘制电路原理图和 PCB板的设计。可以直接将原理图导入到PCB中，过程中，Compiled Panel 或 Navigator Panel,方便地获得这些归类的信P

25、rotel DXP 可以通过编译来对原理图和 PCB进行分析，获得原理图和 PCB的全面信息，同时进行查 错，还可以通过相应的界面，例如 息，并且快速地排除错误。DXP很多应用方面，熟练程因为 PROTEL DXP是在大二时候学习，且平时实践的机会较少，所以对度还不能够满足自己动手做一个电路设计项目。因此，在开始画电路原理图和PCB 布板之前，我先对课本上的项目进行一次练习，以更好地掌握PROTEL DXP的应用，减少在设计中电路图绘制出现的错 误，对 PCB 板设计和设计后期调试造成不便，使得调试上可以排除因为个人操作引起的无法调试的错 误。练习中，我提高了 PROTEL DXP的应用技术，

26、使自己更加熟练操作，且在操作中尽量避免出现错误。最后才开始着手绘制该系统设计电路的原理图和PCB图。原理图和 PCB图的绘制过程，及在绘制原理图和PCB图过程中碰到一些问题如下：1）首先创建一个 PCB项目，并添加原理图文件，进行存盘。2）在取元件时，根据教科书上，对元件进行搜索，并添加原理图库，在原理图中放置元器件，但 当中发现有的元器件在库里面并没有找到，需要自己绘制元器件，这时在项目里添加原理图库文件， 并绘制 AT89S52,OP37,LM567,LM311,及 LED 七段显示器。制作元器件的过程中，必须对元器件每个管 脚的属性进行设定。3）绘制完库里面没有的元器件后，并在原理图文件

27、中放置元件，对元器件进行连线，保证每一条 连线都有接好，注意 DXP中连接的标志，即一个红色“”记号。4）连接元器件完成后，对原理图进行进一步的检查，同时进行电气检测，确认无误，准备开始进 行 PCB的导入。5）在项目里添加一个 PCB文件，并将 PCB板设定成 10cm10cm 的大小，在其周围绘制禁止布线 区域，然后将元器件导入到 PCB 板。导入中发现很多管脚没有相连，且有些自画的元器件没有封装或 封装错误，经过对错误的排查，发现是电路中的一些网络标号没有放置好。将网络标号改正好后，同 时回 PCB 库进行封装的绘制，并与原理图库的元器件相对应，保存。进行再一次导入，直到导入成 功。6）

28、导入 PCB板后，对 PCB上元器件进行排列，将有连线的元器件尽量放在一起。7）排布完元件后，就是进行 PCB布线，先设定布线规则，通过自动布线，对PCB进行布线，然后对一些较不满意的布线进行修改。将一面板的外围大部分铜做成接地，布线完成后，保存。接下来就 是制作 PCB电路板。PCB电路板制作过程如下1）通过打印机将 PCB图打印到热转印纸，将热转印纸在铜板上固定，然后通过热转印机将热转印 纸上的 PCB 图转移到铜板上，同时得对一些没转印好的线用油性笔进行修整和加宽。再用三氯化铁溶 液进行腐蚀。等腐蚀完成后，进行打孔。打孔时，特别得注意得将铜板按好，不能让板同针离开板时 一起被带起，这样容

29、易造成打孔针断裂，也会使孔变得更大，造成元件焊接时的不好焊接。/ 222）等一切都就续后，就是对元器件进行焊接了，在焊接中应该注意的是对三极管，和二极管的管 脚进行识别，对其的判别都是通过万用表进行判别。三极管管脚的判别：先把万用表调到二极管档,用红表笔接三极管其中一个管脚 （一般先试中间那个 ,因为一般的三极管基极在中间 .再用黑表笔先后分别接其中两个 ,如果两次都有示数 ,则说明这个三 极管是 NPN 的 ,红表笔接的是基极 ,两次示数较大的那个脚是发射极 ,小的一次是集电极。如果一次有示 数 ,一次没有示数或者两次都没有示数 ,说明不正确，再用红表笔试其它管脚，判别方法如上。如果三个 管

30、脚都不正确，则换一下，用黑表笔接其中一个管脚，用红表笔试其它两个管脚。若两次都有示数， 说明这个三极管是 PNP 的，黑表笔接的是基极。示数大的一次是发射极，小的一次是集电极。二极管管脚的判别：将万用表调到电阻档，用红黑表笔分别接二极管的一端，以阻值较小的一次 测量为准，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端则为负极。按照 PCB 图所示，将电路上的每个元件按要求焊接上，并使用万用表进行测试，检查是否有虚焊 焊点，对虚焊焊点进行重新焊接，直到检查无虚焊焊点为止。在供电的选择时，因为系统需要的是 5V 和 9V 的电压，所以从各方面考虑，不自己进行直流供电 电源的制作，而是选择用电脑中的USB

31、接口提供电源，而使用 9V电池进行 9V 的供电。在接电源时，注意 USB的电源线红色为正电端，黑色线为负电端。这样就把整个电路板这的制作完成了，最后就是对电路板进行调试。 （ 使用万用板代替铜板电路 板调试过程1）电路焊接完成后，先用万用表对每一根连线进行测量，查出是否有未焊接点和多余的焊接点， 将未焊接点补焊上，多余焊点将导线清除。2）在将芯片插入到插槽前，应先进行通电，并到插槽中各管脚供电电压的数值，以避免在插入芯 片供电后，将芯片烧掉，或使芯片无法进行工作。首先将 USB接线口插入到电脑的 USB接口，然后将 9V 电源接通，用万用表的电压档对各芯片的供 电电压值进行测量，发现单片机的

32、第 40 管脚所接的电压值不是正常现象，所测出来的电压为0V，这时将 USB提供的 5V 电源撤出，用万用表测量是否供电的两端是否有短接，经测量发现无短接现象，因 为电源的提供测量时是直接接在电源线与管脚相接的两端。因此，可以断定造成这个不正常的现象应 该是 USB接口或电源线的问题。首先使用万用表对USB接口中最左侧的，接口针与红色电源线一端进行测量，发现电路通路正常。然后用同样的方法，对最右边的针与黑色电源线的一端进行测量，发现 电路导通不正常，这时可以确定是 USB 接口中，负极与端口接触不良，或黑色电源线中有断路。将 USB 端口拆开，电通接通良好，于是把 USB中的数据接线，白线移到

33、负极端口，再重新接通电源，发 现此时电源工作正常用，单片机芯片第 40 管脚提供的正 5V电压正常。同时测量 NE555的第 8 管脚， OP07的第 7 管脚， LM567的第 4， LM311的第 8 管脚所提供的正 9V 电源工作正常。3）在单片机的芯片烧写程序完成后，将单片机插入到单片机插槽中，并提供5V 的电源，这时得先检查提供单片机工作时钟的晶振是否起振。这时将示波器的两端接通到 12M 晶振，检查晶振的起振 情况，测量时，在示波器中显示出完美的 12M 正弦波形。表示晶振的起振情况正常。有产生单片机工 作时所需要的 12M工作时钟。4 ）发射电路中，因为采用的 NE555 组成的

34、多谐振荡器来产生 40KHz 的时钟脉冲，这时就得对 NE555 的输出管脚信号进行测量，即通过示波器来测量出所产生波形是否为 40KHz 的矩形时钟脉冲。 本系统中， NE555 工作选择控制管脚第 4 管脚是通过单片机来输出一个高电平来控制是还发生 40KHz 的脉冲信号，为了方便测试，把第 4 管脚接到电路高电平中，使多谐振荡器起振，把示波器接到 NE555 的输出管脚第管脚，测出的频率为4KHz。这时对所设计的多谐振荡器进行进一步的查看，因为此多谐振荡器是采用可调占空比的电路设计方式。则经式3-2 ）： t w1=0.7 ?R2?C2 ,t w2=0.7 ?R1?C2 计算得出的电阻及

35、电容值应为 t1=t 2=12.5us,则 R1=R 2=18K ， C2=0.01uf ，经测量因为第一次电路设计时，计算 中小数点的处理失误，将脉宽测量值计算成125us，则使用万用表测出来的电阻值为47K，电容值为3.6p，于是将电阻及电容重新焊接，将电容及电阻换成R1=R2=18K ，C2=0.01uf ，电阻值需要降低然后再接通电源对 NE555 的输出管脚输出波形进行测量，从示波器中可以清楚看到输出的 35.7KHz 的矩 形脉冲，由公式 3-2 ）可以知道电阻值太高，需要在 18K 电阻两端并上一个高电阻，降低电阻。同时 占空比并不为 50%，这时多次调整电位器，直到示波器中的波

36、形为占空比50%的矩形脉冲，其波形如图 5-1 所示。则 NE555 的输出波形调试完毕。则其输出的脉冲可以有效驱动超声波发射。/ 22图 5-1 40KHz 波形图5 ） 将超声波发射与接收传感器正对近距离放置，在发射器发射信号的时候，对接收器两端波形 的信号进行测量，因为接收传感器接收到信号时其两端所产生的电压只有 mv 级，因此得将示波器的 幅值单位调到 mv 档，这样以便于观察到超声波传感器接收到的波形，显示出超声波接收到的 40KHz 的波形。过后在动算放大器的输出端即第 6 管脚，测量出经放大显示的波形。6） 测出有放大波形输出时，开始测量锁相环LM567 输出端第 7 管是否有电

37、压值从高电平向低电平的跳变。发现虽然有接收到 40KHz 左右的频率信号，但输出端无反应。于是对 LM567 周围的电路 参数进行进一步的测量，发现第 6 管脚需通过一个 0.01uF 的电容接地，使用万用表检查发现第6管脚的电平为 0V ，则可以判定第 6 管脚被短接到地端，检查出第 6 管脚接到了 0.01uF的电容的接地端。 于是将第 6 管脚的接线重新焊接到 0.01uF 的电容的非接地端。这时仍然发现输出端无信号的跳转，认 真查找 LM567 的资料，并重新测量电路中连接情况，发现没有电路的连接错误，也找不出错误的原 因。 LM567 的 1、 2 两管脚所接的两个电容值与 LM56

38、7 的识别带宽有关系，就试着将 LM567 这两管 脚的电容值降低，因为第 1 管脚所接的电容值一般为第 2管脚的 2倍，选择第 1、 2管脚电容值分别为 0.02uF、 0.01uF。这时再次测量输出管脚的第7 管脚的输出信号，这时发现有电平值跳变。且在LM311 的输出端有高电平到低电平的跳变。即在单片机的中断口 0 有中断信号。7）用示波器检测晶振两端，有看到12MHz 的正弦波，说明晶振有起振。8 ）接通电源后，单片机上电复位，但是复位后LED 显示器却没有显示出初始化状态，即“ 8.8.8.8.”使用万用表测量 LED 各数位显示的端口电压，发现片选为高电平，但是显示正电压却没有 测

39、出高电平而是 1.2V 的电压值，原来我在接显示端用的是P0口， P0口没有自带的上拉电阻，所以需接上拉电阻，但是电路板上的排版没有地方放置 8 个电阻，于是将 8 个电阻焊接在背面。然后再测电 平时，可以测出高电平值，且通电后 LED 显示器显示出初始化状态。9）在示波器的输出端经放大的信号可以在示波器中清楚观察到与发出信号频率一样的信号。则说 明发射接收超声波成功。结论本系统采用了单片机 AT89S52 控制的技术，采用超声波作为定位雷达的测距载体，降低了汽车的 倒车雷达定位系统价格，同时在定位的稳定性能上也有一定的提高，定位精度更是达到毫M 级别。但是在生活中， 40KHz 信号难免会存

40、在，所以本系统并没有做到对不是本系统发出的 40KHz 信号进行识 别。当存在有不是本系统发出的 40KHz 的信号时，易照成系统定位的一个错误信息。在以后学习中， 我会在这方面更进一步深入地学习，争取完善本设计中抗同频信号的干拢。在本次设计过程中我更加 熟练掌握单片机 AT89S52 的应用，同时对超声波有了更深的了解，同时还在信息的检索上有了进一步 的提高。致谢本次的毕业设计得到指导老师的何华老师细心指导，同时也得到吴桔生、林章、张荣刚老师的大 力支持，在此表示衷心的感谢。虽然我的能力有限，但是指导老师给了我大力的支持，最终使得本系 统基本达到了预期的要求。同时感谢帮助过我的所有老师和同学

41、们。参考文献/ 22朱华发展中的汽车倒车雷达 J 新产品新技术， 2006，4：57-58 胡建凯，张谦琳 . 超声波检测原理和方法 J. 中国科技大学出版社 , 1993 ，10超声波百科何柞铺，赵玉芳声学理论基础 M 北京 : 国防工业出版社， 1981，第一版， 67- 85 C 金泽里 AM，札叶兹德尼 .声学基础 M. 苏联:苏联海运出版社 ,1955,3 ，第1版， 73-79 李茂山 .超声波测距原理及实践技术 J 实用测试技术， 1994，（1：12-20高林奎，宋玮激光测距 M 北京：人民铁道出版社， 1977, 102-106 GueuningF.E.Varlan, M.

42、Accurate Distance Measurement by an AutonomousSupersonic System Combining Time-of-Flight and Phase-Shift阎石. 数字电子技术基础 M 高等教育出版社， 2008 ，6，第四版， 348-355 余孟尝 . 数字电子技术基础简明教程 M 高等教育出版社， 2006，4，第二版， 371-376 LM567 datasheet 1999,5.LM311 datasheet 1995.吴慎山，聂惠娟 ,等智能超声波测距系统的设计 J 河南师范大学学报， 2007,5 ：86-88.魏立峰，王宝兴，

43、单片机原理与应用技术M北京大学出版社， 2007,2, 71-72.Self-positioning system for car reversing crashThe department of electronic & information engineering electronic information engineering specialty 1 Qingfeng Yang Instructs teacherHua He 【 Abstract 】 This article describes the system uses Micro Controller Unit AT89S

44、52 as a core control chip to control the launching and receiving ultrasound, MCU timer measured by ultrasound after the time spent on the path, thus the procedure used to calculate single-chip barrier of distance with the vehicle to determine whether the back of a complex barrier, and LED visual dis

45、play to inform the driver of the distance around the obstacles for motorists to make better judgments and responses, the lifting of the driver when reversing around the problems caused by access and to help the driver to remove the dead and visions of blurred vision deficiencies, to improve driving

46、safety.【 Key word 】 car reversing crash 。 Micro Controller Unit 。 ultrasonic 附件：1）程序：ORG 0000H LJMP MAINORG 0003H LJMP INT_0ORG 0100。等待倒车 。外中断采用下降沿触发 。 INT0 设为优先级。关外中断 0。定时器设工作方式 1 。初值。允许计时中断。开始计时MAIN: JB P1.1,$SETB IT0SETB PX0SETB EASEND: CLR EX0MOV TMOD,#01HMOV TH0,#00HMOV TL0,#00H SETB ET0SETB P1

47、.0SETB TR0/ 22LCALL DELAY1SETB EX0CLR P1.0LCALL DELAY2。开外中断口JMP SENDINT_0: CLR TR0。求出距离DISTAN: MOV R7,TH0MOV R6,TL0MOV R5,#1H。由定时器为被乘数，字字节存放于 R7。低字节存入 R6。超声波速 344M/S 为乘数MOV R4,#58H MUL1: MOV R0,#33HMOV A,R6MOV B,R4MUL ABMOV R0,AMOV R3,BMUL2: MOV A,R7MOV B,R4MUL ABADD A,R3 MOV R3,A MOV A,BADDC A,#00HMOV R2,AMUL3: MOV A,R6MOV B,R5MUL AB ADD A,R3INC R0MOV R0,AMOV A,R2 ADDC A,BMOV R2,AJNC MUL4MOV R1,#01HMUL4: MOV A,R7MOV B,R5MUL AB ADD A,R2INC R0MOV R0,AMOV A,B ADDC A,R1 INC R0。结果为四字节 ,存