《汽车倒车测距系统设计10000字【论文】》

绪论1.1研究背景随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，全球汽车的普及程度越来越高，而我国近年来家用汽车保有量的增长率更是十分惊人。根据2015年末的统计结果，中国的汽车总数发展到了约1.72亿辆，当中私家车大概占总数的1.24亿辆以上，每一百户家庭就有31辆汽车。时代的进步让人们的出行方式也发生了巨大的变化，汽车己经成为最基本的家用代步工具。随着汽车绝对数量的增加，在人们的出行越来越方便的同时，交通事故的数量也在逐步增加。由于私家车的大范围增多，新增驾驶员数量也大范围增多，中国驾驶员考试一定程度地存在着形式化和应试化的弊端，出现很多驾驶技术不同的驾驶员。在2015年的时候，我国取得机动车驾驶证的人数就已经达到了3.2亿人，当中驾驶汽车大约有2.8亿人，在驾驶员总数当中占比85.63%，一年当中就增加了3375万个汽车驾驶员。驾驶员驾龄没有满一年的大概有3613万人，占比总数的11.04%，男性驾驶员占总数的74.29%，大约有2.4亿人，相比2014年的人数，提高了2.23%左右，女性驾驶员占总数的25.71%，大概有8415万人，因为交通法规的普及程度跟道路规划，还有一些处罚的力度不大的限制，中国的道路交通乱象更多。想要避免交通事故，自己遵守交通规则甚至远远不够，更要有及时躲闪突发状况的能力，这对驾驶员的经验和驾驶技术要求非常高。1.2研究目的与意义随着我国的汽车数量在日益变多，现在最大的问题就是停车难的问题，很多有车一族对于狭小的停车场也是头疼，如果稍微有个不小心，就会产生碰撞，更让人觉得心烦意乱了。哪怕是每一辆汽车上面都安装有后视镜，但还是有一些地方处于后视盲区使驾驶员看不到的。驾驶员在进行倒车、泊车的过程中都会用到汽车里的安全辅助装置，也就是倒车雷达，它能够观察汽车周围障碍物的情况并通过声音或者是图像的方式告诉给驾驶员，可以让驾驶的安全性得到提高，并且能够将部分视野死角与视线模糊的缺陷给排除掉。让驾驶员在倒车、停车以及启动车子的时候不再需要前后左右的去观察周遭情况。1.3国内外现状我国的倒车防撞系统起步较晚，在2000年才开始这方面内容的研究与生产，因此对于我国而言，它仅仅是一个只有十几年历程的新兴产业。最开始，这类系统也仅仅装配在奔驰、宝马、奥迪等为人熟知的一线汽车品牌中，但倒车防撞系统在国内的发展是十分迅速的，在2003年，从开始之后仅仅3年的时间，此行业就迎来了一个蓬勃发展的阶段，直到现在，我国研发的倒车防撞系统不仅仅在国内有着很好的态势，它甚至以完整的生产系统的形式出口到东南亚和非洲国家。我国的防撞产品在铁将军和二郎神倒车雷达中更为常见。铁将军使用两个处理器来检测和安装四个传感器，这些传感器可以准确地确定车身后方2.5米范围内是否有障碍物并准确地显示数据。液晶显示屏可准确识别障碍物的位置，并申请直观，防止误报的专利和检测技术。二郎神是一款倒车雷达，带有LED显示屏，带有语音提示，可显示障碍物，障碍物和身体之间的距离，有2探头、4探头、6探头三种规制可以选择，具有较高的准确度和较好的实时性，其可探测距离在40cm-300cm之间，但其问题在于近距离探测盲区较大，对于许多的倒车入库的情况未必完全适用，但产品整体性能较优越。国外的倒车防撞系统发展较早，因此相对国内也更加快速，许多知名汽车品牌都展开了汽车防撞的自主研发。如奥迪Q系类，就采用了奥迪公司专门为这款车型研发的倒车摄像系统，摄像头探测到的信息可以实时地显示到车内的液晶屏幕上驾驶员在泊车、倒车入库时更加的简单方便，也更为安全，降低了驾驶技术的门槛。奥迪Q7汽车在倒车时的摄像系统的展示，其独有的辅助线标注给驾驶员提供了更多的信息，现在大部分汽车也都应用了此功能，使得倒车停车更加简单。德国的奔驰公司，也将汽车防撞作为了重点研究对象，除了倒车雷达以外，同时还研究了前视防撞雷达，美国更把汽车防撞设备用到了校车上，以提升校车的安全性能，日本韩国也在汽车防撞领域投入了许多研发资本，如韩国中央电子工业公司，为了实现倒车防撞，开发了一种新型的可视化系统，其摄像机有1200广角，以消除后视方向上驾驶员的视线盲区。日本的丰田公司更是开发了倒车遥控系统，使有倒车入库困难的驾驶人员，可以通过遥控器，在车外遥控汽车完成倒车，与传统的倒车防撞雷达思路有很大的不同。可见，倒车雷达主要分为两大种类:一类是可视化的，一类是不可视化的预警系统，第一类更加直观，但驾驶员本身仍需要通过许多繁杂信息中找到可利用信息，对操作反应时间并没有太大意义，而不可视化的预警系统又使得驾驶员获得的信息太少，因此本文欲使得关键的距离信息进行可视化显示，且能帮助驾驶员确定，障碍物主要位于后视视角的哪个方位，信息充分且简单。对于日后倒车雷达的发展方向，可能朝着集成化更高的领域发展，配合GPS导航与互联网等，实现车辆网，或者朝着更加自动化的方向发展，使得倒车雷达成为无人驾驶的巡航系统中的一个模块，而整个系统的功能将更加完备。2汽车倒车防撞测距主要方式汽车防撞系统的原理划分方式，主要基于其传感器的不同、收集信息的不同。常见的测距手段有超声测距、电祸合摄像系统、视频图像处理系统、激光测距、红外测距等。以上测距手段都是通过某种方式收集车辆与其前视或后方车辆、障碍物等的距离信息或图像信息，进行处理，以使距离信息传递给驾驶员而进行防撞预警的方式。2.1超声测距方法频率高于20kHz的机械声波一般统称为超声波，其哀减梯度较慢、方向延展性好、反射强度大、可以十分容易的获得较为密级的声能，能穿透一定厚度的物体。典型的超声波测量系统主要包括重要的模块，例如超声波发射器，接收器和信号处理系统。首先，超声测量是使用高强度和聚焦超声的物理特性。超声波传输系统在操作期间发射方波信号，并将窄脉冲发送到脉冲计时器作为用于确定范围的触发信号。当在发射超声波之后遇到测量对象时，由于反射强度高，所以反射具有更集中的能量的超声波，可以被接收装置接收。在接收装置获得回波信号时，计时器停止工作。信号处理系统会根据内部的计时器计量的脉冲数量信息计算超声波行走的时间，最后得出超声波发射端到被测目标物体的距离。2.2双目测量方法双目测量方法主要是通过双摄像头系统，对同一被测范围进行拍摄，得到不同角度的二维图像信息，之后用极线定理等方法找出通过不同角度拍摄的同一被测范围的对应点，以进行三维还原的方法。这种方法用于汽车防撞领域时，主要可以帮助驾驶人呈现视线盲区，更多地是起到盲区监控的作用，但驾驶人实际得到的信息十分复杂，不直观反映距离，未必能给驾驶人足够的反应时间作用于防撞。另外，此种方法算法复杂，运算缓慢，无法跟上行驶时机，因此多被用于后视盲区监控，防撞效果并不理想。2.3视频图像处理测距方法许多时候对于驾驶人来说比较难以判断的是在驾驶员视线角度下，如何判断与前后车的车距。人眼会根据近大远小等透视效果来大致判断车距。如果可以将人眼得到的视信号，转化为大致距离结论的人为反应过程，交予机器完成，就可以省去驾驶员这方面的麻烦。视频图像处理测距方法并非实际测量汽车与障碍物之间的距离，而是通过行车记录仪采集行车过程中的视频。将视频定格，得到每一帧的图像，并将得到的图像转化成灰度图像，将图像分割，滤波，二值化等，通过图像处理手段得出关键信息，并通过算法来计算障碍物与汽车之间的距离。其中，对图像进行分割，提取关键信息的效果效果如图1所示。图1图像分割示意图2.4激光测距方法激光测距方法可以分为无图像的激光距离测量和根据是否进行可视化的激光距离测量。没有可视化的激光位置的常用方法基本上是相位激光位置。激光成像可分为扫描和扫描。这几种方法的原理是不同的。2.4.1相位式激光测距精度较高，主要用于军事探测雷达。但只能得到单一距离数据，获得信息不够全面，相位式激光测距原理如图2所示。相位差测量系统是其核心处理系统，它发出使能信号，使发射模块发射激光，激光遇到目标物体后反射回波，接收模块将接收信号传回，通过相位差的测量得出障碍物的距离。图2相位式激光测距原理图2.4.2成像扫描式激光测距激光的发射方向在一个周期内，随着振镜而摆动，因此可以在振镜摆动的一个周期之内获得一组扫描数据信息，这些信息可以呈现在一个维度范围内汽车的某一方向上所有障碍物的距离，从而获得距离图像，其原理如图3所示。此方法主要用于前视汽车防撞系统，但由于激光的路径笔直行进，当汽车遇到坡路是，激光发射方向又无法使激光准确地到达前方车辆或障碍物上，虽然测距速度和精度都较好，但鲁棒性较差，缺乏实用性。图3成像扫描式激光测距原理图2.4.3非扫描式成像激光测距非扫描激光雷达的所有激光束都是小光束，当这些小光线照射待测区域时，通过使用二维成像单元（例如表面）的逻辑混合处理来处理被测物体表面散射的光（如面阵CCD等），CCD的每个像素的输出信号提供对应于成像区域的距离信息，将所反馈出来的信息进行融合，基本上能够重建一个立体图像。其最理想的效果类似于谷歌公司对于VR技术的演示，由于在一个二维平面范围内，以矩阵方式全面发射激光微小光束，从而获得每一个点的距离信息，以获得三维重构的另一个维度。但此方法在汽车防撞领域没有太高的必要性，且在实际驾驶过程中有可能对周边车辆造成干扰，故不太适用。2.5红外测距方法红外线是比红光长并且人眼无法看到的光的波长，并且具有诸如红外线热和高穿透性的物理特性。现在市面常用的红外传感器大部分是来自于夏普公司的，具有不同测距范围和灵敏度的一系列测距传感器。这类传感器一般主要是由红外线发射器、CCD探测器，透镜及信号处理电路系统等构成的，这类传感器应用的测距原理是三角测量原理。测量范围根据传感器型号的不同可以根据需求自主选择。由于红外发射器会以一个固定的角度发射红外线，再以三角形路线接收，因此在测量距离范围内的多个角度都能探测到障碍物，不会因为实际行驶过程中可能存在的坡路等使得障碍物角度发生较大变化的情况影响测量的准确性，因此红外法鲁棒性较好。又由于红外法不受反射表面材料特性，环境光等的影响，可测几乎所有材料的被测物，能够应对不良的天气状况，比较符合车辆驾驶的室外环境特征，被广泛应用于汽车防撞测距领域。但由于受到红外线能量随距离的增加而散失的影响，以及三角法固有的可利用精度范围的影响，其各个型号传感器能达到的最大测距距离，都不超过6米，但对于一般的倒车防撞测距都是一个可行的范围。3基本原理3.1什么是超声波当物体在进行震动，并且震动的频率在20Hz到20KHz之间时，便产生了声音，如果希望通过超声波进化，振荡频率必须超过20kHz的机械波。超声波可以说具有两种特定形式，而超声波是通过弹性介质中的机械振动产生的：一种是纵向振荡（通常也称作纵波），而另一种的话是横向振荡（通常也称作横波）。我们在现实工业当中所应用所利用最多的是纵向振荡。超声波也是可以在固体当中、液体和气体等介质下进行传播，但是在三种介质中超声波的传播速度是不一样的，而且，超声波也会出现发射或者是折射的现象，并且在实际的传播过程中时，速度会慢慢的减小，比如说，超声波在气体中进行传播的时候，所产生的频率就会很低，大概是在几十KHz左右，而且衰减速度比较快；在液体或者是固体中进行传播的时候，超声波的震动频率相对来说却是比较高的，逐渐衰减的速度对比在空气中传播的要小些，并且传播的距离比较远。为了在相反方向上使用超声波，必须产生超声波并接收超声波。能够满足这种条件的功能装置通常是超声换能器或超声换能器，称为超声换能器。超声波传感器具有发射器/接收器，但超声波传感器还可以产生用于发射和接收声波的两种功能。通常使用两种类型的超声波传感器。其中之一是超声波的机械产生，如空气口哨，电流槽和口哨。另一种方法是使用诸如磁致伸缩的电子装置产生超声波。超声波发生器和压电超声波发生器。3.2超声波传感器的特性主要特性包含有：频率特性和指向特性。3.2.1频率特性图4超声波传感器的升压能级和灵敏度如上图4所示，超声波传感器的中心频率为40kHz。我们最好在中间附近使用40kHz交流电压来刺激超声波辐射传感器，因为当它的频率到达40KHz的时候，所形成的压能级跟机械波都是最高最强的，在40KHz频率两旁的压能级会很快地变小。3.2.2指向特性最常用的超声波传感器，内部的压电板是小板，表面上的点可以用作振动源，并且根据振动源发射小波。某个离开了超声波传感器空间的声压，它所辐射出来的子波产生的结果是具备指向性的；从振荡源辐射出来的子波则是无指向性的。可以从下图5看到。图5超声波传感器指向特性及结构传统超声波传感器的定向角通常在40到80度的范围内，当它的指向角达到0度的时候所形成的电压是最大的，而当随着角度的渐渐增大，产生的电压就会渐渐变小。3.3超声波倒车测距系统原理通常我们使用两种方法进行超声测量。其中之一是获得平均电压输出脉冲。电压与距离成正比，因此您可以知道测量电压时的距离。另一种方法是测量输出端的脉冲宽度，即超声波接收和超声波传输之间的时间间隔。在超声波检测方案中，发送端接收输出脉冲的方波，并且发送超声波的时间间隔等于宽度。如果被测物体的距离大，则形成的脉冲的宽度变大，并测量距离和输出信号的脉冲数成比例关系。一般电路所采用的是第二种对输出的脉冲宽度精心测量。超声波在标准空气中传播时，它的速度是331.4m/s，假如我们用12.0MHz的晶振作用到单片机上来进行计时的话，则设计的系统它的测量精度从基本理论上来看的话，可能会达到毫米级的。超声波测距的算法设计：机载超声波传播速度为340M/S（15°C时）。X2是声波，X1是声波，当发出声音时，X2-X1是视差的绝对值，X2-X1=0.03秒，340米X0.03秒=10.2分钟。因为在10.2分的时间里，超声波发出到碰到返射物进行返回的距离如下:图6测距原理4超声波倒车雷达系统的硬件设计基于单片机的测距报警器电路是一种单片机系统，其数字显示在运行过程中通过速度指示电路，可以知道目前汽车的距离输出，在行使到自己设定好的上限倒车距离时，报警电路就会进行报警提示，这样驾驶员就知道目前的汽车倒车危险，驾驶员在看到报警之后就会及时做好反应，并进行调整，以此确保人身安全。单片机内已经设定好的值与实际的产生的数值进行比较，如超出了通过系统输入设定的最大值，便能够对汽车倒车安全距离进行判断，并经过蜂鸣器来进行报警提醒。图7倒车雷达报警器总原理图4.1单片机的选用如下图8所示的单片机系统硬件电路原理图。按照设计的需求，只要一些很小的控制单元来做成集成度很小的最小系统应用即可。作为低电压处理器，AT89C51单片机一直是一些主要控制器微处理器的选择，在单片机的128byte随机存取数据RAM之中，装置是采用的非易失性存储器技术具有很高的密度，与一些常用的中央处理单元跟闪存单元，以及MCS-51指令跟8-芯片之间是相互兼容的；它还配备了一个高性能的8位，4字节CMOS微控制器，能够擦除只读程序的存储器。如果微控制器需要进入环路复位状态，则总是需要高RST。当单片机复位后，程序就会从第一条指令开始重新运转。图8单片机最小系统4.2单片机系统4.2.1时钟模块硬件电路DS1302给每一个读者对象需要十六个时钟脉冲以及八地址前脉冲写命令跟输入操作。DS1302是一个功耗低且性能高的实时时钟芯片，只需要三根线便可以跟微控制器进行连接，利用三根线的SPI接口跟CPU的通信进行同步，将多个字节的数据RAM亦或者是时钟信号给发送出去。这个在单片机最小系统中是经常用到的系统时钟线路了，因此该设计电路非常可行，稳定性也很好。图9模块电路时钟硬件图4.2.2复位电路最常用的单片机复位模式如下面的图10所示。RST引脚是复位信号的输入端。这在复位信号为高时有效。单片机必须保持在24个周期以上才可以完成重置操作。如果RST端子产生宽度小的脉冲，则可以有效地实现手动复位和自动复位。必须通过RST引脚将T89C51复位信号施加到微控制器芯片的施密特触发器。电容上的电压值会慢慢增大是因为时间的增加，这使得RST引脚的电压值也会随之下降，当降到低电平的时候，便会让单片机回到正常状态，也称之为上电为复位。在12MHz时钟时，一般C7取22μF，R2可取1kΩ，需要持续达到2μs以上才可以使得复位操作完成。图10晶振电路与复位电路4.2.3振荡电路MCU具有高增益放大器放大器。芯片的XTAL1引脚是放大器的输入。XTAL2触点是放大器的输出。如果微电路外部的晶体振荡器需要连接到两个电容器，它必须通过XTAL1和XTAL2。机器的周期信号由作为系统时钟信号通过分频器的振荡电路脉冲产生，并且基于原始双向频率，ALE信号由三频率频率产生。下面的图11显示了振动模式。图11振荡电路4.3外接采集节点模块电路根据原理图该系统主要可分为键盘部分，显示部分和蜂鸣器4部分，每部分协调工作，来实现倒车安全报警信号监测功能。4.3.1显示电路设计液晶显示采用LCD1602，这样就算是在不使用计算机的情况下，控制系统系统也能正常运行，并且能具有直观的可视性。显示电路主要是通过键盘，实现医院实验室的各功能设定、当前参数等设定。该模块的价格略低于相同点阵的图形LCD模块的价格。下图是该显示器的原理图12：图12LCD显示原理图与具有图形点阵的相同类型的LCD模块相比，该设计的液晶显示器比硬件电路或显示程序的结构小得多，并且模块的价格略低于图形的价格，具有相同点阵的液晶模块。该系统允许通过键盘设置反向安全数据，并在人与计算机之间进行良好的交互。4.3.2蜂鸣报警器声音检测模块驻极体传声器作为检测器，通过电平变换电路，使得在流动方向上的驻极体传声器急剧下降的内部电阻，使晶体管的变化，从而达到声音，以确定是否为目的。三极管采用8050NPN型晶体管，将其基极接于P2.6口，当其为高电平时三极管导通，当其为低电平时三极管截止，如图13所示。当测速存在超速后，蜂鸣器会发出声音进行提示。图13蜂鸣器与单片机的接口电路图报警电路如图13所示。监控P2单片机端口，P2.3至P2.6四个LED端口控制P2和报警，如图所示。4.3.3WSB接口电路由于用于从系统捕获图像的相机是USB接口设计，因此系统需要USB接口。S3C2440A有两个USB主控制器和一个USB设备控制器，需要USB接口才能连接外部USB摄像头，因此必须使用USB主控制器。USB接口有四条线：DATA+和DATA-信号线，VCC和GND电源线，两条电源线和两条信号线，数据传输模式是串行传输。USB接口速度快，最新的USB2.0达到480Mbps，可满足各种工业和私人需求。USB输出电压和电流：+5V，500mA。实际上有偏差。最大值不能超过+/-0.2V也就是4.8-5.2V。使用USB接口，无法更换阳极和阴极，不然会烧坏USB设备或主机芯片。USB接口还必须设计有保护电路，以防止由于过流，过压和瞬态ESD电压而损坏USB接口。4.4超声波测速模块4.4.1超声波发射模块为了使CH_CLOSE门信号起作用，需要通过4通道与非门SN74F00D，输出波形由门信号CH_CLOSE决定。每个半波输出信号被组合以形成完整的波形。驱动电路如图16所示。系统中使用的测量模块的超声信号由软件生成。因此，在超声换能器将超声电信号转换成机械波之前，在适当的激励电路中处理超声电信号以激励超声换能器。在操作期间，超声波传输电路如图14所示。图14超声波发射电路4.4.2高频变压器的设计为了控制工作电压为1000V，额定频率为26kHz的超声波换能器，上面得到的PWM波必须通过高频变压器输出高频高压信号。压电材料的这种周期性变形引起外围介质循环的往复运动，以将超声信号传输到介质。绕组电阻由磁芯的定义决定。对于本设计中使用的双面（2冲程）变压器，磁通密度在理论上是正的和负的。图15升压发射电路图4.4.3超声波接收电路处理模块（1）精密放大电路该设计使用集成的超声波传感器，使得大的传输信号直接到达接收电路并且对接收信号具有恒定的干扰。在接收到超声回波信号后，接收电路对其进行处理，输出包含流量信息的模拟信号，并输入数字信号处理电路进行进一步处理。为此在精密放大之前必须经过二极管双向限幅环节对接收信号放大器的输入电压进行箱位，来保护后续的放大电路。如图16所示：图16前置放大电路（2）带通滤波电路在带通滤波器中，这里使用一个内置运算放大器来形成电压控制的二阶带通滤波器电路，如图17所示。图17带通滤波电路5超速报警器系统软件设计5.1单片机编程语言的选择51系列微控制器支持BASIC，PL/M，汇编器和C语言。C语言通常是UNL操作系统的语言，C语言也称为结构化语言。与汇编相比，C语言具有以下优点：首先，C语言不需要知道MCU指令集，只需要基本了解存储器的结构。C语言也非常便携，并提供许多类型的数据和运算符以便于编程。C语言还具有丰富的函数库，不仅可以加速计算，还可以提供高编译效率，并允许直接实现对系统设备的实际控制。其次，C语言也称为结构化编程语言。自上而下的结构化编程技术，C语言具有非常完整的模块化程序结构，用户在开发软件时可以使用模块化编程技术。C语言开发系统通常是实用的。缩短了开发周期，并且为了改进和扩展，该程序得到了极大的改进。并且研制出更大规模的、性能更加完善的系统。第三、在利用C语言进行编程的时候，不需要对单片机跟接口结构作很深层次方面的了解。利用好C语言对51系列单片机系统进行开发，编程者能够更加专一地对应用软件部分的进行设计，不需要把很多的精力用在内存分配等这些较为底层工作上面浪费精力时间，进而很大程度上让软件开发的速度更快。所以，本文系统利用CS1语言来对系统的软件进行设计。也拥有汇编语言的功能，使用灵活、可读性较强，能够单片机的程序进行移植的时候更加方便。5.2主流程图设计下面图18中的软件包括两个主程序和一个终端维护程序。主程序通过完成任务的初始化，控制超声波的接收/发送顺序，中断维护程序来读取时间值。当执行操作并计算距离并打印结果时，三向超声波旋转以定时器中断服务程序结束。图18超声波测距系统的软件设计实际测出的距离结果是用10进制BCD码的形式传输到LED进行显示的，大约用时0.5s，再用超声波脉冲将前面的测量步骤进行重复。主程序是利用C语言来进行编写的，这样更加方便距离的计算以及程序结构化。5.3倒车雷达报警器其他子程序设计5.3.1数据采集处理子程序图19A/D转换子程序流程通过单片机输出多路复用器地址Dl多路复用器移位寄存器。上述扩展过程可以将数据从模拟转换为数字。数据处理主要包括数字滤波，十进制转换和表查找。处理完数据后，包括过滤和十进制转换，找到字体大小的表数据，用于显示，程序流程图如图19所示。5.3.2中继子程序图20安全距离的中继子流程图系统在确定速度测量数据有效时必须显示测量数据。此设计旨在测量小于50cm的安全性，并且显示屏保持两位小数。换句话说，使用3位显示器。5.3.3系统显示子程序我们利用软件来进行消抖，利用对子程序延时的调用来解决，能够较为不错地处理好单片机抖动的问题。因为经过模数转换模块，能够把单片机的数据用十六进制的方式储存到寄存器里，并使LED显示需求转成BCD码。图21LED显示子程序流程图5.3.4报警子程序程序设计蜂鸣器在其两个保险丝只有3至15v直流电压，可以产生大约3KHZ的声音蜂鸣器振动。可以使用一个晶体管驱动程序。报警程序流程图如22所示。图22报警程序流程图5.4超声波测距软件设计超声波测距模块测量从车尾到车辆后方障碍物的距离，然后根据预定义的串行通信协议通过串行端口将数据发送到ARM基础系统。超声波测量模块的主控芯片是AT89C51单片机。该模块的软件设计是单芯片程序，超声波测量模块使用内部定时器TZAT89C51通过将具有P1.0引脚的40kHz方波和输出发送到超声波发送电路来发送超声波。引脚P3.3（INT1）AT89C51用作接收输入引脚，并在收到回波时产生接收中断。超声波测量过程如图所示。图23超声波测距软件设计流程图由于系统和环境等因素以及超声波本身的特性，在传输超声波时不可能仅传输一个超声波。为了在接收超声波时准确地接收超声波，通常需要发送由具有8到10个超声波的若干超声波组成的一组超声波。回声系统具有死区测量功能。在此期间，系统无法检测到回声。延迟250μs用于传输十个超声波以形成超声波组，延迟1ms是为了避免盲测区域。回波检查的目的是确定是否已接收到超声回波中断，或者是否未检测到障碍物，或者超时是否已被距障碍物的距离中断。当标志为1时，中断表示回显中断；当标志为2时，中断表示40ms超时中断。当系统测量行程时间并计算距离时，距离数据通过串口传输到主ARM系统。系统初始化主要初始化每个寄存