汽車倒車指示儀課程設(shè)計

1、<p><b>　　單片機課程設(shè)計論文</b></p><p>　　設(shè)計題目： 倒車指示儀 </p><p>　　院 別： 汽車學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化</p><p><b>　　姓名</b

2、></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一，設(shè)計任務(wù)及要求---------------------------------------------------------------2</p><p>　　二，方案比較及評估論證----------------------------------------

3、-----------------2</p><p>　　三，系統(tǒng)原理------------------------------------------------------------------------2</p><p>　　四，硬件原理及電路圖------------------------------------------------------------2</p

4、><p>　　電原理圖-----------------------------------------2</p><p>　　40kHz超聲波發(fā)射電路-----------------------------3</p><p>　　報警電路----------------------------------------4</p><p>　　超

5、聲波反射信號接收電路--------------------------4</p><p>　　報警指示----------------------------------------5</p><p>　　五，軟件思想（含流程圖、程序）以及調(diào)試記錄與結(jié)果分析------------5</p><p>　　主程序與INT0中斷程序------------------

6、----------5</p><p>　　顯示與延時子程序---------------------------------8</p><p>　　信號處理程序WORK---------------------------------8</p><p>　?。?） 內(nèi)RAM分配---------------------------------------11<

7、;/p><p>　　六，芯片資料------------------------------------------------------------------------11</p><p>　　七，參考資料------------------------------------------------------------------------12</p><p

8、>　　八，總結(jié)------------------------------------------------------------------------------13</p><p><b>　　汽車倒車指示儀</b></p><p><b>　　一，設(shè)計任務(wù)及要求</b></p><p>　　任務(wù)內(nèi)容：設(shè)計

9、一個微機控制的汽車倒車指示儀，能測量并顯示車輛后部障礙物離 </p><p>　　車輛的距離，同時用間歇的“嘟嘟”聲發(fā)出警報，“嘟嘟”聲間隙隨障</p><p>　　礙物距離縮短而縮短，駕駛員不但可以直接觀察到檢測的距離，還可以</p><p>　　憑聽覺判斷車后障礙物離車輛距離的遠近；</p><p>　　要求：（1）開機后先顯示“———”

10、，并有開機指示燈。</p><p>　?。?）CPU發(fā)射超聲波1ms，然后顯示60ms；即1ms+60ms為一個工作周期， </p

11、><p>　　等待回波，在次周期內(nèi)完成一次探測。</p><p>　　（3）根據(jù)距離遠近發(fā)出報警聲并顯示距離。障礙物距離小于1m，距離值變</p><p>　　化5cm更換顯示，否則不更換；距離在1m以上，新值與原顯示值之差大于</p><p>　　10cm更換，否則不更換。</p><p>　　（4）用三LED位數(shù)碼管顯

12、示障礙物距離。</p><p>　　二，方案比較及評估論證</p><p>　　測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。因為超聲波在標(biāo)準空氣中的傳播速度為331.45米/秒，由單片機負責(zé)計時，單片機使用12.0M晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達到毫米級。  </p><p>　　由于超聲波

13、指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠，因而超聲波可以用于距離的測量。利用超聲波檢測距離，設(shè)計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達到要求。</p><p><b>　　三，系統(tǒng)原理</b></p><p>　　超聲波在空氣中的傳播速度與聲速相當(dāng)，約340m/s。從發(fā)射信號到遇到障礙物反射接受，有幾毫秒的時間間隔，根據(jù)這個時間可以計算出障礙物距離。這

14、一原理很早就被人認識和運用，但由于把時間換成距離需要較為復(fù)雜的電子線路，因而早期的汽車倒車防撞儀只能反映車后一定距離范圍內(nèi)有無障礙物，后來發(fā)展到分段報警，反映障礙物在哪一段距離范圍內(nèi)。隨著電子技術(shù)和單片機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，能比較精確測量車后障礙物距離的汽車倒車測距儀終于問世了。</p><p>　　四，硬件原理及電路圖</p><p><b>　?。?）電原理圖</b>

15、</p><p>　　圖1為汽車倒車指示儀電原理圖。P1口輸出8段段碼，低電平有效；P3.0、P3.1、P3.2輸出位碼，低電平有效，VT1~VT3（PNP管）作為顯示位碼驅(qū)動；數(shù)碼管選用0.5共陽高亮紅色LED數(shù)碼管。當(dāng)P3.0、P3.1、P3.2輸入低電平時，選中相應(yīng)顯示位；P1口輸出低電平時，選中相位筆段；小數(shù)點固定在第二位。P3.4控制超聲波發(fā)射；P3.3接收超聲波反警指示。</p><

16、;p>　　圖1 汽車倒車測距儀電原理圖</p><p>　　（2）40kHz超聲波發(fā)射電路</p><p>　　圖2為40kHz超聲波發(fā)射電路。</p><p>　　1）4011兩個與非門E、F組成多諧振蕩器，調(diào)節(jié)RP1可調(diào)節(jié)諧振頻率。</p><p>　　2）P3.4控制多諧振蕩器的振蕩。輸出高電平時，電路振蕩，發(fā)射40kHz超

17、聲波；輸出低電平時，停發(fā)射。</p><p>　　圖2 40kHz超聲波發(fā)射電路</p><p><b>　　（3） 報警電路</b></p><p>　　圖3為嘟聲音響電路。</p><p>　　1）4011另兩個與非門G、H組成多諧振蕩器，諧振頻率約800Hz左右，作為嘟聲音頻率，P3.5控制多諧振蕩器振蕩，高

18、電平時發(fā)出嘟聲，低電平時無聲。CPU可根據(jù)距離遠近控制P3.5輸出方波的頻率，即控制嘟聲間隙時間。</p><p>　　2）LM386作為功率放大，驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。</p><p>　　圖3 報警電路</p><p>　?。?） 超聲波反射信號接收電路</p><p>　　圖4為超聲波遇障礙物反射信號接收電路。</p>

19、<p>　　1）LM324三個運算放大器A、B、C組成三級回波信號放大電路。其中L1C9組成選頻電路，濾除40kHz之外的干擾信號。VD2C 12組成信號半波整流濾波電路，將接收到的40kHz反射波交流信號轉(zhuǎn)化成直流電壓信號。</p><p>　　2）LM324第四個運算放大器D作為電壓比較器，將信號直流電壓與設(shè)定的基準電壓比較，信號電壓大于基準電壓，比較器輸出正脈沖，VT5導(dǎo)通，P3.3接收負脈沖信號

20、，CPU中斷，記錄發(fā)射信號與接收信號之間的時間，并轉(zhuǎn)換為距離。</p><p>　　圖4 障礙物反射回波接收電路</p><p><b>　?。?）報警指示</b></p><p>　　P3.6控制報警指示燈。當(dāng)障礙物距離小于某一數(shù)值（例 50cm）時，輸出高電平，VT4導(dǎo)通，發(fā)光二極管VD1導(dǎo)通。此輸出端也可作為安全距離自動制動的控制端

21、。</p><p>　　五，軟件思想（含流程圖、程序）以及調(diào)試記錄與結(jié)果分析</p><p>　　1， 主程序與INT0中斷程序</p><p>　　圖5為主程序流程框圖。程序在初始化以后，發(fā)射40kHz超聲波1ms，并立即啟動定時/計數(shù)器T0，CPU接收到回波信號后，立即中斷，T0停。定時/計數(shù)器T0專用于記錄CPU發(fā)射脈沖信號的前沿至回波脈沖信號前沿之間的時間，

22、這個時間就作為換算障礙物距離和控制嘟聲間隙的數(shù)據(jù)。由于汽車倒車測距精度要求不高，為簡化計算，取超聲波傳播速度為340m/s，考慮到信號來回，速度為170ｍ/s，即17cm/ms。因此障礙物距離d=T0×17cm/ms，相對誤差可達±2%以內(nèi)。</p><p><b>　?。?） 主程序</b></p><p>　　ORG 0000H

23、 ;復(fù)位地址</p><p>　　LJMP MAIN ;復(fù)位轉(zhuǎn)主程序</p><p>　　ORG 0013H ;INT1中斷入口地址</p><p>　　LJMP LINT1 ; 轉(zhuǎn)INT1中斷</p><p>　　ORG

24、001BH ;T1中斷入口地址</p><p>　　LJMP IT1 ;轉(zhuǎn)TI中斷</p><p>　　ORG 0100H ;主程序首地址</p><p>　　MAIN:MOV SP,#60H ;置堆棧指針</p><p>　　

25、MOV P1.#0FFH ;停顯示</p><p>　　CLR P3.4 ;不發(fā)射</p><p>　　SET P3.6 ;燈亮</p><p>　　SET P3.5 ;開機發(fā)嘟聲</p><p>　　MOV

26、 40H,#7EH ;顯示符號“- - -”→顯示單元</p><p>　　MOV 41H,#7EH ;</p><p>　　MOV 42H,#7EH ;</p><p>　　MOV 32H,#160 ;置顯示循環(huán)數(shù)</p><p>　　LCALL

27、 DIR ;調(diào)用顯示子程序</p><p>　　MOV IP,#00000100B ;置INT1為高優(yōu)先級</p><p>　　MOV TMOD,#00010001B ;置T0、T1定時器方式</p><p>　　MOV TH1,#9EH ;置T1時間常數(shù)25ms。</p&g

28、t;<p>　　用于控制嘟聲方波脈寬</p><p>　　MOV TL1,#58H ;</p><p>　　SETB TR1 ;T1運行</p><p>　　MOV IE,#10001100B ;INT1、T1開中</p><p>　　MOV

29、20H,#00H ;各標(biāo)志位清零</p><p>　　MOV 21H,#00H ;</p><p>　　MOV 22H,#00H ;</p><p>　　MOV 23H,#00H ;</p><p>　　MOV 44H,#FFH

30、 ;置嘟聲方波初值</p><p>　　255×255ms=6.375s</p><p>　　MOV 45H,#04H ;置閃爍間隙時間4×25ms=0.1s</p><p>　　MOV R2,#04H ;置信號計數(shù)器初值</p><p>　　MOV R3

31、,#04H ;置連續(xù)無回波信號計數(shù)器初值</p><p>　　TLOOP:MOV TH0,#00H ;T0值清零</p><p>　　MOV TL0,#00H ;</p><p>　　SETB P3.4 ;開始發(fā)射40kHz超聲波</p><p&

32、gt;　　SETB TR0 ;啟動T0，開始計時</p><p>　　LCALL DELAY ;延時1ms,即發(fā)射1ms</p><p>　　CLR P3.4 ;停發(fā)射</p><p>　　MOV 32H,#20 ;置顯示循環(huán)數(shù)</p&g

33、t;<p>　　LCALL DIP ;顯示3ms×20=60ms</p><p>　　LCALL WORK ;信息與數(shù)據(jù)處理</p><p>　　SJMP TLOOP ;循環(huán)</p><p>　　（2）INT1中斷服務(wù)子程序</p>&l

34、t;p>　　LINT1:CLR TR0 ；T0停止計數(shù)</p><p>　　SETB 01H ；信息與數(shù)據(jù)處理</p><p>　　MOV A, 22H</p><p><b>　　RL A</b></p><p>　　MOV 22H, A<

35、/p><p>　　RETI </p><p>　　2，顯示與延時子程序</p><p>　?。?） 掃描顯示程序 </p><p>　　DIR: SETB P3.2 ;百位停顯示</p><p>　　MOV P1,40H

36、 ;輸出個位段碼</p><p>　　CLR P3.0 ;個位顯示</p><p>　　LCALL DELAY ;延時1ms</p><p>　　DIR1: SETB P3.0 ;個位停顯示</p><p>　　

37、MOV P1,41H ;輸出十位段碼</p><p>　　CLR P3.1 ;十位顯示</p><p>　　LCALL DELAY ;延時1ms</p><p>　　DIR2: SETB P3.1 ;十位顯示&l

38、t;/p><p>　　MOV P1,42H ;輸出百位段碼</p><p>　　CLR P3.2 ;百位顯示</p><p>　　LCALL DELAY ;延時1ms</p><p>　　DJNZ 32H,DIR

39、 ;循環(huán)顯示結(jié)束否?</p><p><b>　　未結(jié)束，結(jié)束</b></p><p>　　ORL P3,#00000111B ;循環(huán)顯示結(jié)束，停顯示</p><p>　　RET ;</p><p>　　每一位顯示1ms，顯示3位共

40、3ms，作為一個循環(huán)。用32H控制循環(huán)次數(shù)，顯示時間由32H決定，在調(diào)用DIR前先賦值給32H。 </p><p><b>　?。?） 延遲子程序</b></p><p>　　DELAY: MOV 30H,#10 ;置外循環(huán)數(shù)</p><p>　　DY1: MOV 31H,#48

41、 ;置內(nèi)循環(huán)數(shù)</p><p>　　DY2: DJNZ 31H,DY2 ;2機周</p><p>　　DJNZ 30H,DY1 ;2機周</p><p>　　RET ;2機周</p><p>　　延時時間：T=(48×2+2+2

42、)×10+2+2=1004機周=1004us≈1ms。</p><p>　　3，信號處理程序WORK</p><p>　　圖6為信號處理程序WORK流程圖。</p><p><b>　　說明如下：</b></p><p>　　1)信號處理首先判斷有否回波信號。01H=0，無回波信號，若連續(xù)4次無回波信號，說明車

43、后無障礙或障礙物距離較遠，超過最大探測距離，此時置閃爍“———”，并發(fā)出長嘟聲。</p><p>　　2)由于CPU工作速度比倒車速度快得多，所以不需要每次收到信號后立即顯示。收到信號可先存起來，存滿4個信號連同原來顯示的信號，共5個信號，從中篩選出一個正確信號。</p><p>　　3)因為空中有各種干擾信號，如喇叭的鳴叫聲，汽車廢汽排除聲，在這些噪聲中也含有40kHz的諧波成分，被接收

44、放大后，可引起干擾。另外。汽車運行，特別是剛起動時，電源中也有許多干擾脈沖。除在硬件電路中采取措施外，在軟件中還需要加入抗干擾程序，甄別和刪除，一般可根據(jù)倒車的速度和回波信號脈寬來分析判別。</p><p>　　4)連續(xù)取4個信號的原因，出了抗干擾外，還因為人的視覺特性。若每取一個信號，立即更換顯示。更換顯示過快，人的眼睛受不了。61ms×4=244ms,約4次/s，駕駛員來不及看，反而覺得儀器工作不穩(wěn)

45、定。所以在更換顯示值子程序中還有一個判斷是否需要更換值子程序中還有一個判斷是否需要更換顯示值的子程序，其流程圖為圖7。障礙物距離小于1m,距離值變化5cm就要及時更換顯示；距離在距離在1m以上，新老差值大于10cm更換，否則不更換。不更換即返回重測。</p><p><b>　　信號處理程序如下：</b></p><p>　　WORK：JBC 01H,WORK

46、1 ;有回波信號，轉(zhuǎn)存信號</p><p>　　DJNZ R3,GORET ;無回波信號，判別連續(xù)無回波信號數(shù)次</p><p>　　MOV R3,#04H ;連續(xù)無回波計數(shù)器恢復(fù)初值</p><p>　　LCALL FLASH ;調(diào)用閃爍

47、顯示子程序</p><p>　　GORET: RET ;</p><p>　　WORK1: MOV R3,#04H ;有回波，連續(xù)無回波計數(shù)器恢復(fù)初值</p><p>　　DJNZ R2,WORK2 ;未存滿4個信號，轉(zhuǎn)存信號</p><

48、p>　　MOV R2,#04H ;存滿4個信號，信號計數(shù)器恢復(fù)原值</p><p>　　MOV 56H,TL0 ;存第4個信號</p><p>　　MOV 57H,TH0 ;</p><p>　　LCALL SORT ;調(diào)用信號排序子程序</

49、p><p>　　LCALL RIGHT ;調(diào)用篩選正確信號子程序</p><p>　　LCALL TRAS ;調(diào)用更換顯示子程序</p><p>　　LCALL TONE ;調(diào)用計算嘟聲方波脈寬子程序</p><p>　　RET

50、 ;</p><p>　　WORK2: JBC 11H,WORK21 ;1#信號標(biāo)志，轉(zhuǎn)存第1個信號</p><p>　　JBC 12H,WORK22 ;2#信號標(biāo)志，轉(zhuǎn)存第2個信號</p><p>　　JBC 13H,WORK23 ;3#信號標(biāo)志，轉(zhuǎn)存第3個信號</p>

51、<p>　　RET ;</p><p>　　WORK2: MOV 50H,TL0 ;存第1個信號</p><p>　　MOV 51H,TH0 ;</p><p>　　RET ;</p><p>

52、　　WORK22: MOV 52H,TL0 ;存第2個信號</p><p>　　MOV 53H,TH0 ;</p><p>　　RET ;</p><p>　　WORK23: MOV 54H,TL0 ;存第3個信號</p>&

53、lt;p>　　MOV 55H,TH0 ;</p><p>　　RET ;</p><p><b>　　4，內(nèi)RAM分配</b></p><p>　　為便于閱讀已列出的程序，將有關(guān)寄存器內(nèi)容及用途說明如下：</p><p>　　30H：延時子程序

54、外循環(huán)數(shù)</p><p>　　31H： 延時子程序內(nèi)循環(huán)數(shù)</p><p>　　32H：掃描顯示循環(huán)數(shù)</p><p>　　40H：個位顯示符寄存器</p><p>　　41H：十位顯示符寄存器</p><p>　　42H：百位顯示符寄存器</p><p>　　44H：嘟聲方波脈沖寬值</

55、p><p>　　45H：閃爍顯示間隙時間</p><p>　　50H：1#信號低8位</p><p>　　51H：1#信號高8位</p><p>　　52H：2#信號低8位</p><p>　　53H：2#信號高8位</p><p>　　54H：3#信號低8位</p><p>

56、;　　55H：3#信號高8位</p><p>　　56H：4#信號低8位</p><p>　　57H：4#信號高8位</p><p>　　R2： 回波信號計數(shù)器</p><p>　　R3： 連續(xù)無回波計數(shù)器</p><p><b>　　標(biāo)志位：</b></p><p>　　

57、P3.4：40kHz超聲波發(fā)射控制位</p><p>　　P3.5：嘟聲控制位</p><p>　　P3.6：STOP燈控制位</p><p>　　11H： 1#信號存儲標(biāo)志</p><p>　　01H： 2#信號存儲標(biāo)志</p><p>　　13H： 信號存儲標(biāo)志</p><p>　　01H：

58、 回波標(biāo)志，01H=1有回波，01H=0無回波。</p><p><b>　　六，芯片資料</b></p><p>　　CD4011引腳圖（4與非門）</p><p>　　通用型低功耗集成四運放LM324</p><p><b>　　七，參考資料</b></p><p>　　

59、[1]楊永 王曉軍 李玉忠：微型計算機原理及應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 2010</p><p>　　[2]金篆芷 王明時:現(xiàn)代傳感器技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社 1995.331—335 </p><p>　　[3]路錦正 王建勤 楊紹國 趙珂 趙太飛:超聲波測距儀的設(shè)計[J].傳感器技術(shù) 2002</p><p>　　[4]賈伯年：傳感器技術(shù) 東南大學(xué)出版社 2000

60、</p><p>　　[5]馬西秦.：自動檢測技術(shù) 機械工業(yè)出版社 2002</p><p><b>　　八，總結(jié)</b></p><p>　　從開始接到設(shè)計題目到電路圖的設(shè)計，再到設(shè)計報告的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多感受。這次課程設(shè)計使我開始了自主的學(xué)習(xí)和試驗，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自

61、己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次的成功都會讓我興奮好一段時間。</p><p>　　這次做課程設(shè)計的經(jīng)歷使我終身受益，我感受到做課程設(shè)計是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫課程設(shè)計了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后工作中激勵我繼續(xù)進步。</p&g