1、PAGE 2012屆屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說說明書題 目: 基于AVRR單片機的的汽車倒車車防撞裝置置設(shè)計 院系名稱： 電氣工程程學(xué)院 專業(yè)班班級： 自動F08005 學(xué)生姓名： 曹建偉 學(xué) 號： 200884828805066 指導(dǎo)教師： 臧 義義 教師職稱稱： 副教授授 2012 年 05 月 29 日PAGE PAGE 33目 次TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326615513 第11章 引 言 PAGEREF _Toc326615513 h 1 HYPERLINK l _Toc326615514 1.1 課課題設(shè)計的的背景及意意義 PAGEREF _Toc3

2、26615514 h 1 HYPERLINK l _Toc326615515 1.2 課課題設(shè)計的的研究現(xiàn)狀狀 PAGEREF _Toc326615515 h 1 HYPERLINK l _Toc326615516 第2章 系系統(tǒng)分析 PAGEREF _Toc326615516 h 2 HYPERLINK l _Toc326615517 2.1 超超聲波測距距技術(shù)簡介介 PAGEREF _Toc326615517 h 2 HYPERLINK l _Toc326615518 2.2 本本設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc326615518 h 2 HYPERLINK l _Toc32661

3、5519 2.3本文文主要工作作 PAGEREF _Toc326615519 h 3 HYPERLINK l _Toc326615520 第3章 系系統(tǒng)硬件電電路設(shè)計 PAGEREF _Toc326615520 h 4 HYPERLINK l _Toc326615521 3.1 核核心控制器器 PAGEREF _Toc326615521 h 4 HYPERLINK l _Toc326615522 3.2 電電源電路 PAGEREF _Toc326615522 h 4 HYPERLINK l _Toc3266155523 3.3 超聲波發(fā)發(fā)射與接收收電路 PAGEREF _Toc32661552

4、3 h 5 HYPERLINK l _Toc326615524 3.3.11 發(fā)射驅(qū)驅(qū)動電路 PAGEREF _Toc326615524 h 5 HYPERLINK l _Toc326615525 3.3.22 接收電電路 PAGEREF _Toc326615525 h 6 HYPERLINK l _Toc326615526 3.4 信信號放大及及選頻電路路 PAGEREF _Toc326615526 h 7 HYPERLINK l _Toc326615527 3.4.11信號放大大電路 PAGEREF _Toc326615527 h 7 HYPERLINK l _Toc326615528 3

5、.4.22 由帶通通慮波器構(gòu)構(gòu)成的信號號選頻電路路 PAGEREF _Toc326615528 h 8 HYPERLINK l _Toc326615529 3.5 檢檢波電路 PAGEREF _Toc326615529 h 10 HYPERLINK l _Toc326615530 3.6 顯顯示器電路路 PAGEREF _Toc326615530 h 11 HYPERLINK l _Toc326615531 3.7 報報警電路 PAGEREF _Toc326615531 h 12 HYPERLINK l _Toc326615532 3.8 系系統(tǒng)PCBB設(shè)計與制制作 PAGEREF _Toc3

6、26615532 h 13 HYPERLINK l _Toc326615533 3.9 本本章總結(jié) PAGEREF _Toc326615533 h 14 HYPERLINK l _Toc326615534 第4章 系系統(tǒng)軟件設(shè)設(shè)計 PAGEREF _Toc326615534 h 15 HYPERLINK l _Toc326615535 4.1 超超聲波測距距程序設(shè)計計 PAGEREF _Toc326615535 h 15 HYPERLINK l _Toc32266155536 4.2 顯示程序序設(shè)計 PAGEREF _Toc326615536 h 16 HYPERLINK l _Toc3266

7、15537 4.3 蜂蜂鳴器報警警程序設(shè)計計 PAGEREF _Toc326615537 h 18 HYPERLINK l _Toc326615538 4.4 本本章小結(jié) PAGEREF _Toc326615538 h 20 HYPERLINK l _Toc326615539 第5章 系系統(tǒng)調(diào)試與與結(jié)果分析析 PAGEREF _Toc326615539 h 21 HYPERLINK l _Toc326615540 5.1 硬硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc326615540 h 21 HYPERLINK l _Toc326615541 5.2 軟軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc326615

8、541 h 21 HYPERLINK l _Toc326615542 5.3 綜綜合調(diào)試 PAGEREF _Toc326615542 h 22 HYPERLINK l _Toc326615543 5.4 本本章小結(jié) PAGEREF _Toc326615543 h 22 HYPERLINK l _Toc326615544 第6章 結(jié)結(jié)束語 PAGEREF _Toc326615544 h 24 HYPERLINK l _Toc326615545 第7章 致致 謝 PAGEREF _Toc326615545 h 25 HYPERLINK l _Tooc32666155546 參考文獻獻 PAGERE

9、F _Toc326615546 h 26 HYPERLINK l _Toc326615547 附錄A：系系統(tǒng)電路原原理圖 PAGEREF _Toc326615547 h 27 HYPERLINK l _Toc326615548 附錄B：實實物圖 PAGEREF _Toc326615548 h 28第1章 引引 言1.1 課課題設(shè)計的的背景及意意義隨著人們生生活水平的的提高及生生活節(jié)奏的的加快，私私家汽車越越來越在大大眾家庭普普及，汽車車行業(yè)的興興起必然會會帶動與之之相關(guān)行業(yè)業(yè)的發(fā)展。在目前市市場，汽車車安全電子子和汽車娛樂電子正正在蓬勃發(fā)發(fā)展。因此此，研究以以汽車為核核心的汽車車安全電子子、汽

10、車娛娛樂電子等等電子產(chǎn)品品的設(shè)計，必必定會成為為人們所追追崇的行業(yè)業(yè)。1.2 課課題設(shè)計的的研究現(xiàn)狀狀目前市場上上使用較多多的測距技技術(shù)主要是是非接觸式式測距技術(shù)術(shù)。超聲波波測距屬于于非接觸式式測距技術(shù)術(shù)，類似的的非接觸式式測距技術(shù)術(shù)還有雷達達測距、激激光測距和和CCD 探測等。其中，CCCD 探探測具有能能夠獲得大大量場景信信息、不需需要信號發(fā)發(fā)射源、使使用方便等等優(yōu)點，但但是，由于于通過視覺覺效果不能能夠目測出出物體距離離探頭的具具體距離位位置，因此此，其測量量效果不是是太好。而而雷達測距距具有不受受雨霧天氣氣影響的特特點，但容容易受電磁磁波干擾。激光測距距具有快速速、準確、穩(wěn)定的特特點，

11、但其其成本太高高、數(shù)據(jù)處處理相對復(fù)復(fù)雜。綜合比較這這幾種測距距方式，超超聲波測距距技術(shù)具有有成本低、使用范圍圍廣、實時時性強等優(yōu)優(yōu)點。在近近距離范圍圍內(nèi)，可以以用來直接接測量目標標，并且不不受光線、煙霧、電電磁干擾等等因素的影影響，且覆覆蓋面較大大，縱向分分辨率高，方方向性強。目前，超超聲波測距距已經(jīng)普遍遍應(yīng)用在液液位測量、移動機器器人定位和和避障等領(lǐng)領(lǐng)域，應(yīng)用用前景比較較廣闊。第2章 系系統(tǒng)分析2.1 超超聲波測距距技術(shù)簡介介目前，基于于超聲波技技術(shù)的測距距方法主要要有三種：渡越時間間檢測法、聲波幅值值檢測法和和相位檢測測法。渡越越時間檢測測法相對比比較簡單，它它是根據(jù)超超聲波從發(fā)發(fā)射到接收

12、收所用的時時間t（即即渡越時間間）來計算算距離的，距距離，其中中為聲速，該該方法在軟軟、硬件上上都比較容容易實現(xiàn)。假設(shè)超聲波波探頭在XX1時刻發(fā)發(fā)射超聲波波，經(jīng)過反反射物反射射后被超聲聲波探頭接接收到的時時刻為X2，則（X2-X1）/2得出的的是超聲波波從發(fā)射器器到反射物物的單程傳傳播時間，假假設(shè)X2-X1=00.06SS，則距離離為3400m/s x 0.033S=100.2米。這就是超超聲波探頭頭與反射物體體之間的單單程距離。測距原理理圖如圖22.1所示示。圖2.1 超聲波測測距原理圖圖2.2 本本設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)方案本設(shè)計的系系統(tǒng)方框圖圖如圖2.2所示，其其系統(tǒng)主要要由超聲波波發(fā)射、回回波信號

13、接接收、信號號放大與選選頻、LEED顯示和和報警等模模塊構(gòu)成。整個系統(tǒng)統(tǒng)由Atmmega448單片機機控制，軟軟件產(chǎn)生440KHZZ的超聲波波信號經(jīng)過過超聲波發(fā)發(fā)射器發(fā)射射后在空氣氣中傳播，遇遇到障礙物物后發(fā)生反反射，反射射波再按原原路返回給給超聲波接接收器并裝裝換成相應(yīng)應(yīng)的電信號號，經(jīng)濾波波、放大、整形后，將將所得到的的模擬信號號輸入到單單片機的AA/D轉(zhuǎn)換換端口進行行AD轉(zhuǎn)換換，之后將將A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換值與設(shè)設(shè)定的A/D比較值值進行比較較，若A/D轉(zhuǎn)換值值大于A/D比較值值，即采集集到有效反反射波信號號，此時產(chǎn)產(chǎn)生中斷，計計數(shù)器停止止計數(shù)。此此時假設(shè)單片機機計數(shù)器記記得的脈沖沖數(shù)為N，則通過過

14、單片機程程序算法計計算出對應(yīng)應(yīng)的測量時時間t，再由 (c為聲聲速)求出出所得障礙礙物距離。圖2.2 系統(tǒng)方框框圖2.3本文文主要工作作本文主要任任務(wù)是根據(jù)據(jù)超聲波測測距原理構(gòu)構(gòu)建基于AAVR單片片機的汽車車倒車防撞撞裝置，研研究汽車倒倒車雷達系系統(tǒng)的穩(wěn)定定性、測量量準確度和和測量精確確度的提高高方法，改改進系統(tǒng)部部分電路，提提高系統(tǒng)的的綜合性能能。本文主主要內(nèi)容如如下：研究超聲波波發(fā)射原理理，設(shè)計超超聲波發(fā)射射電路，提提出改進傳傳統(tǒng)超射波波發(fā)射電路路中發(fā)射功功率不夠的的方案。研究信號放放大與信號號選頻的原原理，設(shè)計計模擬信號號放大電路路及信號選選頻電路，提提出改進措措施。編寫相應(yīng)程程序，實現(xiàn)現(xiàn)

15、基本的超超聲波測距距功能，并并對相應(yīng)程程序進行改改進優(yōu)化，使使整個系統(tǒng)統(tǒng)達到工作作可靠、測測距準確、使用方便便的性能。對全文進行行總結(jié)，并并分析本設(shè)設(shè)計的后續(xù)續(xù)研究方向向，做出進進一步的探探討。第3章 系系統(tǒng)硬件電電路設(shè)計通過前兩章章的介紹，我我們已經(jīng)知知道本設(shè)計計所要解決決的問題以以及通過本本設(shè)計所要要實現(xiàn)的功功能。本章章將主要介介紹系統(tǒng)的的設(shè)計方案案以及各模模塊元件的的選型。3.1 核核心控制器器本設(shè)計中選選用了AVVR系列微微控制器中中的ATmmega448作為其其核心控制制器件。ATmegga48 控制器最最小系統(tǒng)由由電源、退退偶電路、控制器系系統(tǒng)復(fù)位電電路、振蕩蕩電路和調(diào)調(diào)試接口電電

16、路組成，如如圖3.11所示。圖3.1 微控制器器最小系統(tǒng)統(tǒng)ATmegga48采采用低電平平復(fù)位，上上電的瞬間間，電容CC12對地地短路，AATmegga48復(fù)復(fù)位引腳通通過R2接接地實現(xiàn)低低電平復(fù)位位。之后隨隨著電容CC2的充電電結(jié)束，電電容C2對對地斷開，AATmegga48復(fù)復(fù)位引腳通通過R1、R2接電電源高電平平，完成復(fù)復(fù)位。3.2 電電源電路電源電路主主要是為系系統(tǒng)提供電電壓穩(wěn)定的的電源，使使用較多的的是集成穩(wěn)穩(wěn)壓電路。本設(shè)計選選用最常用用的集成穩(wěn)穩(wěn)壓電源電電路，它具具有工作性性能穩(wěn)定、可靠的特特點，滿足足本系統(tǒng)設(shè)設(shè)計的要求求。電源電電路IC選選用最大輸輸出電流為為0.5AA的集成穩(wěn)壓

17、壓器LM77808和和LM78805作為為穩(wěn)壓芯片片，如圖33.2所示。圖3.2 電源電路路圖中C2，CC5，C66，C3，CC4，C77為濾波電電容。以LLM78008為例，CC2，C33用以抑制制過電壓，進進一步減小小輸入電壓壓紋波，抵抵消因輸入入線過長產(chǎn)產(chǎn)生的電感感效應(yīng)并消消除自激振振蕩；C44，C5用用以改善負負載的瞬態(tài)態(tài)響應(yīng)，即即瞬時增減減負載電流流時不致引引起輸出電電壓有較大大的波動。C3，CC4，C77一般選滌滌綸電容，容容量為0.1F至幾F。3.3 超超聲波發(fā)射射與接收電電路超聲波發(fā)射射與接收原原理示意圖圖如圖3.3所示：圖3.3 超聲波發(fā)發(fā)射與接收收原理示意意圖3.3.11

18、發(fā)射驅(qū)驅(qū)動電路為了提高超超聲波測量量的距離，必必須增加發(fā)發(fā)射驅(qū)動電電路來提高高發(fā)射功率率。以往資料料中的發(fā)射射電路的設(shè)設(shè)計直接用用非門構(gòu)成成發(fā)射驅(qū)動動電路，如如圖3.44所示：圖3.4 由非門構(gòu)構(gòu)成的發(fā)射射驅(qū)動電路路由于由非門門構(gòu)成的驅(qū)驅(qū)動電路屬屬于電流驅(qū)驅(qū)動，導(dǎo)致致發(fā)射功率率受限，反反射波信號號隨距離的的增大衰減減過快，當當測量較大大距離（大大于2米）時，反反射波信號號幾乎衰減減至零。因因此，為了了減少信號號衰減，解解決發(fā)射功功率不夠的的問題，本本設(shè)計中的的超聲波驅(qū)驅(qū)動電路采采用中周變變壓器來提提高發(fā)射功功率。設(shè)計計電路如圖圖3.5所示。圖3.5 超聲波發(fā)發(fā)射與接收收電路其中，Q11在發(fā)射超

19、超聲波時導(dǎo)導(dǎo)通，使中中周的初級級線圈對地地短路，從從而產(chǎn)生較較大的電流流，Q1通過單片機機PB0腳腳進行控制制。在發(fā)射射電路中，變壓器的次級線圈與超聲波發(fā)射探頭（發(fā)射探頭為容性，一般為左右）構(gòu)成諧振回路，這樣提高了超聲波發(fā)射器的發(fā)射效率，但是由于發(fā)射超聲波后線圈持續(xù)振蕩引起的余波時間較長，導(dǎo)致近距離的回波信號被淹沒，這段時間由于無法檢測超聲波傳播距離，從而出現(xiàn)盲區(qū)。因此，為了減小盲區(qū)，即盡快讓余振衰減到零或足夠小，在中周變壓器次級線圈處并聯(lián)一個阻尼電R3，阻值不能太小，導(dǎo)致衰減效果不明顯，一般為幾千到幾十千歐姆，本設(shè)計選為10K。本設(shè)計中所所采用的中中周變壓器器T1的升升壓比為11:12，在發(fā)

20、射40KHZ波的時候，中周變壓器的初級線圈所加直流電壓為8V，經(jīng)過升壓后，次級線圈所得到的電壓峰峰值可以達到100V以上。在本設(shè)計中由于采用的是收發(fā)同體的超聲波傳感器，所以在發(fā)射40KHZ波的時候，發(fā)射信號也會通過過渡電阻R4到達第一級三極管放大電路進行信號放大。電阻R4將第一級放大電路中三極管基極的信號幅值限制在安全范圍以內(nèi)，同時又不能影響接收到的反射波信號的傳輸。R4一般選為1K到30K之間，本設(shè)計選為10K。3.3.22 接收電電路大多數(shù)資料料中接收電電路通常采采用紅外線線檢波接收收的專用芯芯片CX2201066，如圖33.6所示：圖3.6 基于CXX201006的接收收電路基于CX22

21、01066芯片的超超聲波接收收電路具有有硬件電路路接法簡單單、使用方方便的特點點，但是該該芯片不具具有通用性性。考慮到到芯片及電電路的通用用性、性價價比等各方方面的綜合合因素，本本設(shè)計信號號放大與信信號選頻電電路采用常常用的運放放電路構(gòu)成成，接收電電路選用收收發(fā)同體的的超聲波探探頭，如33.3.11節(jié)中圖33.5所示。在接收電路路中，電阻阻R3和中中周T1的的次級線圈圈構(gòu)成了LLR選頻電電路。J22處的超聲聲波探頭接接收到反射射波后，傳傳感器內(nèi)部部的兩壓電電晶片會產(chǎn)產(chǎn)生共振，輸輸出振幅微微小的正弦弦波。對于只有-770分貝的的回波小信號，超聲聲傳感器也也能產(chǎn)生感感應(yīng)，所以以感應(yīng)產(chǎn)生生的電壓也也

22、是很小的的，只有微微伏級，一一般的測量量工具（如如示波器）是看不出來的。反射波信號通過LR選頻后，通過電阻R4傳輸給下一級放大電路進行放大。3.4 信信號放大及及選頻電路路通過接收電電路接收到到的反射波波信號是振振幅極其微微小的正弦弦波信號。一般的測測量工具是是看不出來來的。這么么小的電壓壓信號，必必須經(jīng)過放放大后才能能被后面單單片機采集集到，本設(shè)設(shè)計采用了了三級放大大，分別為為三極管放放大和運放放電路放大大，第三級級采用帶通濾波器器主要用于于信號選頻頻，三級放放大電路理理論放大倍倍數(shù)約為220300萬倍。信信號放大及及選頻電路路如3.44.2節(jié)圖圖3.9所示。3.4.11信號放大大電路信號放

23、大電電路的第一一級選用NNPN型三三極管（CC945）對反射波信號進行初級放大，如圖3.7所示。由C945組成最基本的具有電壓負反饋的共射極放大電路，其中C945的放大倍數(shù)，R8為電壓負反饋電阻。在第一級放大電路中引入負反饋網(wǎng)絡(luò)，能夠有效地抑制信號形成自激震蕩。D3為續(xù)流二極管，防止三極管C945基極電壓過低導(dǎo)致三極管發(fā)射結(jié)反相擊穿。調(diào)節(jié)發(fā)射極的可調(diào)電阻R35，可以抑制溫漂。圖3.7 第一級放放大電路3.4.22 由帶通通慮波器構(gòu)構(gòu)成的信號號選頻電路路帶通濾波器器是一種專專門設(shè)計的的數(shù)字、電電子或機械械系統(tǒng)，它它可以抑制制一定頻帶帶間隔外的的所有信號號，而頻帶帶內(nèi)的信息息通過時基基本上不改改變

24、。標準準帶通濾波波器電路如如圖3.88所示。圖3.8 標準帶通通濾波器電電路該電路的中中心頻率：0 = (3.1)中心頻率處處的電壓增增益：H = (33.2)電路的品質(zhì)質(zhì)因數(shù)： Q = (3.3)Q值越大,電路的選選頻特性越越明顯。本設(shè)計中的的信號放大與與選頻電路路設(shè)計如圖圖3.9所示。由由于單片機機的A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換引腳采采集信號時時所需的信信號電壓范范圍為05V，所所以為了使使反射波信信號能夠完完全精確地地被單片機機引腳采集集到，在設(shè)設(shè)計電路的的時候，需需對圖3.8標準帶通通濾波器電電路進行改改進，使信信號從運放放的反相輸輸入端輸入入，同相輸入入端接2.5V基準準電壓，這這樣就保證證了所采集

25、集到的信號號電壓在22.5V基基準電壓的的基礎(chǔ)上變變化，如圖圖3.9所示。根據(jù)第3.4.2節(jié)中的的公式（33.1）、（3.2）、（3.3）可計算算出本設(shè)計計中帶通濾濾波器的中中心頻率、中心頻率率處的電壓壓增益及品品質(zhì)因數(shù)。圖3.9 放大與選選頻電路如圖3.99所示，第第二級放大大電路帶通通濾波器的的中心頻率率：0 =該中心頻率率處的電壓壓增益：H=電路的品質(zhì)質(zhì)因數(shù)：Q = 第二級放大大電路的帶帶通濾波器器主要用于于信號放大大，電路品品質(zhì)因數(shù)QQ=12時時，帶寬BBW非常大大，幾乎能能夠放大整整個頻率段段，電壓增增益與頻率率的關(guān)系如如圖3.110所示，因因此此級放放大電路沒沒有用到信信號選頻，這

26、這樣就避免免了兩級放放大電路同同時選頻時時的中心頻頻率誤差造造成的兩中中心頻率不不相等，從從而導(dǎo)致放放大效果不不佳的狀況況。把中心心頻率設(shè)計計成跟把中中心頻率設(shè)設(shè)計成在信信號放大效效果上完全全一樣。減減小電容CC17、CC20能夠夠提高帶通通濾波器的的中心頻率率，考慮到到10000pf（即即102電電容，圖中中C17，CC20）以以下的高精精度電容的的精密程度度及成本問問題，同時時由于本級級放大電路路用不到信信號選頻，所所以在不影影響信號放放大的基礎(chǔ)礎(chǔ)上選擇精精密程度不不太高的大大電容（即即102電電容），以以節(jié)省成本本及提高系系統(tǒng)的可靠靠性。 SHAPE * MERGGEFORRMAT SH

27、APE * MERGEFORMAT H(dB)0圖3.100 帶通濾濾波器電壓壓增益與頻頻率的關(guān)系系第三級選頻頻電路帶通通濾波器的的中心頻率率：該中心頻率率處的電壓壓增益：HH=電路的品質(zhì)質(zhì)因數(shù)：QQ=第三級放大大電路的帶帶通濾波器器主要用于于信號選頻頻，中心頻頻率，電路路品質(zhì)因數(shù)數(shù)Q=177.5。由由圖3.111帶通濾波波器電壓增增益與頻率率的關(guān)系可可以看出QQ=17.5時，曲線非常尖銳，通通頻帶非常常窄，電路路的選擇性性非常好。在本級級電路中選選擇精密度度較高的4470pff電容（圖圖中C233，C25）來來提高中心心頻率，從從而達到信信號選頻效效果。3.5 檢檢波電路本設(shè)計中檢檢波電路選

28、選用BAVV99作為為檢波二極極管。BAAV99是是一種開關(guān)關(guān)二極管，是是半導(dǎo)體二二極管的一一種，由導(dǎo)導(dǎo)通變?yōu)榻亟刂够蛴山亟刂棺優(yōu)閷?dǎo)導(dǎo)通所需的的時間比一一般二極管管短。內(nèi)部部結(jié)構(gòu)如圖圖3.111所示。圖3.111 BAVV99內(nèi)部部結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計中檢檢波電路設(shè)設(shè)計如圖33.12所示，其其等效電路路圖如圖33.13所示。圖圖中電容CC27和電電阻R200構(gòu)成低通通濾波器。檢波原理理是利用檢檢波二極管管的單向?qū)?dǎo)電性，將將高頻信號號零電勢以以下的負向向部分截去去，僅留下下零電勢以以上的正向向信號部分分，在低通通濾波時，低低通濾波器器在每個信信號周期取取其平均值值，所得到到的調(diào)幅信信號的波包包(env

29、veloppe)即為為基帶低頻頻信號，從從而實現(xiàn)了了解調(diào)（即即檢波）功功能。圖3.122 檢波電電路+ _+_+_+圖3.133 檢波電電路等效電電路圖3.6 顯顯示器電路路本設(shè)計選用用四位為一一體的共陽陽極數(shù)碼管管作為倒車車雷達的顯顯示器，如如圖3.114所示。顯顯示器中間間兩位為數(shù)數(shù)字顯示，用用于顯示障障礙物的距距離，兩邊邊的兩位數(shù)數(shù)碼管為模模擬顯示條條，用于模模擬障礙物物的距離。具體顯示示情況如下下：模擬條顯示示：1.662.55m:亮一一排綠；11.011.5m:亮亮二排綠；0.91.0mm:亮一排排黃二排綠綠；0.770.88m:亮二二排黃二排排綠；0.50.6m: 亮三排黃黃二排綠

30、；0.4mm: 亮一一排紅三排排黃二排綠綠；0.33m: 亮亮二排紅三三排黃二排排綠；0.0m: 亮三排紅紅三排黃二二排綠(即即全亮)。數(shù)字顯示：0.32.5mm:正常顯顯示數(shù)字；2.55m:顯示示2.6mm。顯示器工作作電流：2202000 mAA (與告告警狀況有有關(guān))。圖3.144 數(shù)碼管管顯示電路路3.7 報報警電路本設(shè)計報警警電路選用用普通的蜂蜂鳴器作為為其報警核核心器件，如如圖3.115所示，可可以根據(jù)報報警頻率把把測得的障障礙物的距距離分為四四段，具體體要求如下下：報警聲：22.5m1.6mm:無提醒醒聲音；11.511.1m：BBiBi聲音報報警；1.00.4m: BiBi聲音

31、報警警；0.3mm: Bii長鳴；蜂鳴器工作作電流：220800 mA。圖3.155 報警電電路3.8 系系統(tǒng)PCBB設(shè)計與制制作由于本設(shè)計計中用到了了40KHHZ的高頻頻信號，所所以電路PPCB板設(shè)設(shè)計的好壞壞直接關(guān)系系到后期調(diào)調(diào)試過程的的順利與否否。如果在在設(shè)計過程程中PCBB板布局不不好，可能能會造成信信號干擾，甚甚至?xí)闺婋娐窡o法工工作。因此此在做本設(shè)設(shè)計時，嚴嚴格按照印印刷電路板板制作流程程，遵照布布局操作的的基本原則則進行繪制制電路PCCB圖。繪制完成的的系統(tǒng)PCCB布局圖圖如圖3.16所示，布布線圖如圖圖3.177所示。圖3.166 PCBB布局圖圖3.177 PCBB布線圖3.

32、9 本本章總結(jié)本章根據(jù)系系統(tǒng)總體的的設(shè)計方案案，分模塊塊詳細介紹紹了系統(tǒng)各各部分硬件件構(gòu)成。主主要包括核核心控制器器電路設(shè)計計、電源電電路設(shè)計、超聲波發(fā)發(fā)射與接收收電路設(shè)計計、信號放放大與信號號選頻電路路設(shè)計、檢檢波電路設(shè)設(shè)計、顯示示電路設(shè)計計以及報警警電路設(shè)計計，同時也也介紹了系系統(tǒng)PCBB設(shè)計與制制作。其中中，本章重重點介紹了了信號放大大與選頻電電路的設(shè)計計，信號放放大與選頻頻電路處理理的主要是是模擬信號號，它是本本系統(tǒng)硬件件電路設(shè)計計的核心，信信號放大與與選頻電路路設(shè)計的好好壞直接關(guān)關(guān)系到整個個系統(tǒng)的工工作情況。第4章 系系統(tǒng)軟件設(shè)設(shè)計C語言具有有使用方便便、便于移移植等優(yōu)點點，所以本本

33、系統(tǒng)軟件件程序采用用C語言編編寫。本設(shè)設(shè)計中的程程序主要包包括測距程程序、A/D轉(zhuǎn)換程程序、LEED 顯示示程序、蜂蜂鳴器程序序及系統(tǒng)工工作狀態(tài)判判斷程序，控控制器調(diào)用用每個模塊塊程序，完完成系統(tǒng)功功能。軟件件系統(tǒng)主程程序流程圖圖如圖4.1所示。圖4.1 主程序流流程圖4.1 超超聲波測距距程序設(shè)計計測距程序主主要包括440KHZZ波的發(fā)射射和反射波波的時間的的計算。其其中40KKHZ波的的發(fā)射必須須用示波器器觀察，確確保發(fā)射波波的頻率正正確。反射射波時間的的計算，每每一步都用用定時器11精確計算算好時間，在在精確的時時間段內(nèi)選選取相應(yīng)的的A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換參考值值進行比較較才能夠確確保讀數(shù)正正確。

34、為了了能夠準確確判斷接收收到超聲波波的時刻，程程序中采用用AD轉(zhuǎn)換換值與參考考值進行比比較。程序序流程圖如如圖4.22所示。 圖4.2 測距程序序流程圖4.2 顯顯示程序設(shè)設(shè)計顯示器程序序分為整數(shù)數(shù)部分、小小數(shù)部分和和模擬顯示示部分，三三個部分的的顯示程序序均放在中中斷函數(shù)里里面并依次次循環(huán)延時時10mss。把顯示程程序放到定定時器2中中，通過定定時器中斷斷控制顯示示程序，這這樣不僅節(jié)節(jié)省CPUU內(nèi)部資源源，提高系系統(tǒng)反應(yīng)速速度，還能能夠避免因因主程序過過長而導(dǎo)致致的系統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)顯示不不穩(wěn)定的現(xiàn)現(xiàn)象。程序清單44.2 系系統(tǒng)顯示程程序/* 函數(shù)名名稱： tiimer22_isrr()* 函數(shù)功功

35、能： 顯示器程程序* 入口參參數(shù)：無 * 出口參參數(shù)： 無* 說 明：把顯示程程序放到中中斷里面，節(jié)節(jié)省CPUU內(nèi)部資源源*/#incllude maiin.h#incllude dissplayy.h#incllude varriablle.hconstt uchhar ddiscoode1 = 0 x440,0 xx79,00 x24,0 x300,0 x119, 00 x12,0 x022,0 x778,0XX00,00X10,0Xfff; /帶點點constt uchhar ddiscoode2 = 0 xCC0,0 xxF9,00 xA4,0 xB00,0 x999, 00 x92,

36、0 x822,0 xFF8,0XX80,00X90,0Xfff; /不帶點點constt uchhar ddiscoode3 = 0 xffe,0 xxfc,00 xf8,0 xf00, 0 xxe0,00 xc0,0 x800,0 x000; /模擬擬顯示部分分/#prragmaa intterruupt_hhandller TTimerr2_issr:100void Timeer2_iisr(vvoid) TTCNT22 = 00 x00; /ddf TTIFR22=0X001; /coount=0; iif(TOOV2=0)/定時時器溢出 /MM coount+ ; TTIFR22=0X

37、001; /MM iif(ccountt0)&(coount200)&(counnt40)&(coount559) /關(guān)顯示220ms,降低電流流 PORTTC=POORTC|0 x0ff; 4.3 蜂蜂鳴器報警警程序設(shè)計計蜂鳴器報警警程序主要要分三個頻頻率段，即即程序中的的標志位fflag=1、fllag=22和flaag=3三三個頻率段段分別代表表長鳴、急急促鳴叫和和緩慢鳴叫叫。同樣，把把報警程序序放入中斷斷里面，便便于節(jié)省CCPU內(nèi)部部資源。同同時在蜂鳴鳴器鳴叫的的過程中要要關(guān)閉顯示示器，這樣樣可以避免免蜂鳴器鳴鳴叫時候的的大電流引引起的顯示示不穩(wěn)定。程序清單44.3 系系統(tǒng)報警程程序/

38、* 函數(shù)名名稱： Tiimer00_isrr()* 函數(shù)功功能： Timeer0控制制蜂鳴器鳴鳴叫頻率及及鳴叫時間間* 入口參參數(shù)：無 * 出口參參數(shù)： 無* 說 明：把蜂鳴器器程序放到到中斷里面面，節(jié)省CCPU內(nèi)部部資源*/#incllude maiin.h#incllude Timmer0_isr.h#incllude varriablle.hvoid Timeer0_iisr(vvoid) iif(flagg=1)|(fflag=2)|(fllag=3)&(Fllag_sstop11=0)&(FFlag_stopp2=00)&(Flagg_stoop3=0) TTCNT00 = 00 x

39、fb ; iif(TOOV0=0) TIIFR0=0X011; tiime0+ ; if(fflag=1) timme1+ ;tiime111+ ;timee2=0 ;timme3=00 ; elsee if(flagg=2)timme2+ ;tiime222+ ;timee1=0 ;timme3=00 ; elsee if(flagg=3)timme3+ ;tiime333+ ;timee1=0 ;timme2=00 ; elsee if(flagg=0)timme1=00 ;tiime2=0 ;ttime33=0 ;timee11=00 ;tiime222=0 ;timee33=00; i

40、if(tiime1=156625)timee1=0;Flagg_stoop1=11; /10ss后停止鳴鳴叫 if(ttime22=78812) timme2=00;Flaag_sttop2=1; /5ss后停止鳴鳴叫 iif(tiime3=62550) timee3=0;Flagg_stoop3=11; /4s后后停止鳴叫叫 if(flagg=1) if(ttime111=11000)timee11=00; iif(tiime1119880)BBuzzeer_offf(); /13mms if(ttime1119990)Ceeju_fflag=0; if(flagg=2) if(ttime2

41、22=7782)ttime222=0; iif(tiime2223991)BBuzzeer_offf(); /2500ms if(ttime2227000)Ceeju_fflag=0; if(flagg=3) if(ttime333=11563)timee33=00; iif(tiime3333113)BBuzzeer_offf(); /8000ms if(ttime33310000)CCeju_flagg=0; elsee Buuzzerr_offf();CCeju_flagg=0; if(fflag=0) Cejju_fllag=00;由于系統(tǒng)程程序很大，如如果把所有有的程序都都放到一個個

42、源文件里里，會給程程序的調(diào)試試查錯帶來來很多不便便。因此本本系統(tǒng)程序序采用模塊塊化編程，便便于調(diào)試查查錯、程序序調(diào)用和程程序移植。模塊化編程程只需將編編寫好的模模塊程序放放到 *.c 源文文件里面，然然后給它編編寫一個 *.h 頭文件就就行了，這這樣便于以以后調(diào)用。在后面編編程的過程程中要用到到相應(yīng)的模模塊程序時時，只需把把它的相應(yīng)應(yīng)頭文件包包含進來就就可以了，如如“ #inncludde mainn.h ”，本設(shè)計計程序中主主函數(shù)頭文文件的編寫寫如程序清清單4.44所示。程序清單44.4 主主函數(shù)頭文文件maiin.h#ifnddef _mainn_H#defiine _mainn_H#in

43、cllude #incllude #defiine uucharr unssigneed chhar#defiine uuint unssigneed inntexterrn vooid mmain(voidd);#defiine BBuzzeer_onn() POORTB=PORTTB|0BB0000000100#defiine BBuzzeer_offf() PORTTB=POORTB&0B1111111101 #praggma iinterrruptt_hanndlerr Timmer2_isr:10#praggma iinterrruptt_hanndlerr Timmer0_isr:

44、17#endiif4.4 本本章小結(jié)本章主要介介紹了系統(tǒng)統(tǒng)軟件設(shè)計計的思想，確確定好程序序的設(shè)計思思路之后再再進行相應(yīng)應(yīng)程序的編編寫，可以以有效地避避免程序出出錯。同時時在本章中中附錄了部部分主要程程序清單，通通過程序中中的注釋可可以幫助更更好地理解解程序的設(shè)設(shè)計思想。第5章 系系統(tǒng)調(diào)試與與結(jié)果分析析為了使系統(tǒng)統(tǒng)達到良好好的性能參參數(shù)，必須須進行系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)試。本本系統(tǒng)的調(diào)調(diào)試主要分分為硬件調(diào)調(diào)試、軟件件調(diào)試和綜綜合調(diào)試。每個部分分的調(diào)試有有自己的特特點和調(diào)試試方法，但但每個部分分需要都是是按模塊調(diào)調(diào)試，然后后再綜合調(diào)調(diào)試，完成成設(shè)計要求求。5.1 硬硬件調(diào)試硬件調(diào)試主主要有穩(wěn)壓壓電源電路路調(diào)試、

45、超超聲波發(fā)射射與接收電電路調(diào)試、信號放大大與選頻電電路調(diào)試和控制制系統(tǒng)調(diào)試試，每個部部分單獨調(diào)調(diào)試，從前往后后逐級進行行調(diào)試，觀觀察結(jié)果并并記錄數(shù)據(jù)據(jù)，這樣便便于排查錯錯誤、快速速調(diào)試。硬硬件電路的的調(diào)試主要要是信號放放大與選頻頻電路的調(diào)調(diào)試。確保電路焊焊接無誤后后，將400KHZ超超聲波發(fā)射射程序燒錄錄到單片機機中，接上上超聲波探探頭，將障障礙物放置置在探頭前前0.5mm處，用示示波器觀察察放大電路路輸出端的的測試點TTest處處是否有反反射波信號號，若無反反射波信號號，則需用用示波器觀觀察第一級級放大電路路輸出端是是否有反射射波信號，若若仍無反射射波信號，則則需檢查第第一級放大大電路；若若

46、第一級放放大電路輸輸出端有反反射波信號號，則用示示波器觀察察第二級放放大電路輸輸出端是否否有反射波波信號，按按此方法一一級一級檢檢測直至放放大電路最最后一級出出現(xiàn)反射波信號號并正常放放大為止。在本系統(tǒng)統(tǒng)的調(diào)試過過程中，由由于焊接貼貼片電子元元件時的疏疏忽和粗心心，在信號號放大電路路中有兩個個貼片電容容焊接錯誤誤，導(dǎo)致整整個電路不不能放大信信號，經(jīng)過過反復(fù)思考考和查詢大大量資料后后，在確保保程序無誤誤的情況下下，通過這這種從前到到后逐級檢檢測的方法法檢查出了了放大電路路中出現(xiàn)故故障的電子子元器件。5.2 軟軟件調(diào)試軟件系統(tǒng)的的調(diào)試主要是測距距模塊程序序的調(diào)試，它是軟件調(diào)試中難度最大的模塊，關(guān)系到

47、整個系統(tǒng)的工作狀況。測距模塊程程序調(diào)試：將測距模模塊程序燒燒錄到單片片機中，接接上超聲波波探頭，在在超聲波探探頭0.55m處放置置障礙物，用用示波器觀觀察經(jīng)過信信號放大后后的測試點點Testt，觀察是是否同時出出現(xiàn)發(fā)射波波和反射波波（只要在在上一節(jié)硬硬件電路調(diào)調(diào)試中保證證信號放大大電路正常常工作，就就會有反射射波。），若若有反射波波，則用示示波器觀察察測試點TTest處處被放大后后的發(fā)射波波波形，同同時用防靜靜電螺絲刀刀調(diào)節(jié)中周周，調(diào)節(jié)中中周時發(fā)射射波波形會會出現(xiàn)“寬窄寬”的變化，反反復(fù)調(diào)節(jié)直直至發(fā)射波波波形調(diào)至至最窄。之之后保持中中周不變，調(diào)調(diào)節(jié)第一級級放大電路路中三極管管發(fā)射極電電阻R35

48、5，反復(fù)調(diào)調(diào)節(jié)直至發(fā)發(fā)射波波形形調(diào)至更窄窄。5.3 綜綜合調(diào)試硬件電路調(diào)調(diào)試完成以以后，將軟軟件程序燒燒錄到單片片機進行軟軟件調(diào)試。按照第55.2節(jié)軟軟件調(diào)試的的步驟進行行軟件綜合調(diào)調(diào)試并觀察察調(diào)試結(jié)果果，反復(fù)修修改程序、優(yōu)化程序序，使系統(tǒng)統(tǒng)真正滿足足設(shè)計要求求，并確保保軟件程序序和硬件電電路的配合合達到最優(yōu)優(yōu)狀態(tài)，使使系統(tǒng)測得得的數(shù)據(jù)穩(wěn)穩(wěn)定、準確確、精確。在調(diào)試的的過程中用用示波器觀觀察并記錄錄實際測量量的障礙物物距離與反反射波電壓壓之間的關(guān)關(guān)系如表55-1所示示。根據(jù)這這一關(guān)系表表可以得出出A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的參考考值，便于于優(yōu)化系統(tǒng)統(tǒng)測量程序序。表5-1：障礙物距距離與反射射波電壓關(guān)關(guān)系表A0

49、.30.40.50.60.70.80.91.01.11.21.31.4B4.324.304.284.264.244.224.204.184.164.104.084.06A1.51.61.71.81.92.02.12.22.32.42.52.6B3.983.943.883.843.803.783.703.623.543.423.323.28注：A代表表：距離（mm）; B代代表：反射射波電壓（VV）在室內(nèi)將超超聲波探頭頭固定于00.8m高高度處，用用可移動的的平面木板作為被被測物進行行距離測試試，將平面面板分別放放置于距探探頭0.33m、0.4mm、0.5mm、0.6mm、 2.4mm、2.5m

50、m、2.6mm處的相同同高度， 測得結(jié)果果如表5-2所示。表5-2：測試距離離與實際距距離關(guān)系表表實際距離（mm）0.30.40.50.60.70.80.91.0測試距離（mm）0.320.420.510.620.690.790.931.03實際距離（mm）1.11.21.31.41.51.61.71.8測試距離（mm）1.101.181.321.411.511.631.681.80實際距離（mm）1.92.02.12.22.32.42.52.6測試距離（mm）1.912.002.092.222.312.402.512.60由表測試結(jié)結(jié)果可知，本本設(shè)計作品品的測試誤誤差為0.05m，符合設(shè)設(shè)計

51、要求。5.4 本本章小結(jié)本章主要介介紹了系統(tǒng)統(tǒng)的調(diào)試方方法，主要要包括硬件件調(diào)試、軟軟件調(diào)試和和綜合調(diào)試試。硬件電電路的調(diào)試試主要是為為了確保電電路正常工工作，以及及通過調(diào)試試使電路工工作達到最最優(yōu)狀態(tài)，從從而為軟件件程序的調(diào)調(diào)試提供良良好的運行行環(huán)境。軟軟件調(diào)試是是為了確保保模塊程序序的正確，從從而減少綜綜合調(diào)試中中的程序優(yōu)優(yōu)化時不必必要的大幅幅度程序刪刪減操作，這這樣在綜合合調(diào)試中只只需將模塊塊程序移植植調(diào)用回來來，然后簡簡單修改即即可應(yīng)用。綜合調(diào)試試是本章重重點，它關(guān)關(guān)系到系統(tǒng)統(tǒng)軟硬件的的配合問題題以及系統(tǒng)統(tǒng)的精度和和穩(wěn)定性。在最終的的系統(tǒng)優(yōu)化化中，也是是通過綜合合調(diào)試一步步步改進而而實

52、現(xiàn)的。第6章 結(jié)結(jié)束語本設(shè)計研究究并做出了了基于AVVR單片機機的汽車倒倒車防撞報報警裝置實實物樣品模模型，該裝裝置實現(xiàn)了了設(shè)計要求求中基本的的測距報警警功能，能能夠準確實實現(xiàn)2.55m以內(nèi)的的測距報警警，設(shè)計的的測量精度度為0.11m。系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計包括括單片機控控制系統(tǒng)的的設(shè)計、發(fā)發(fā)射電路的的設(shè)計、接接收電路的的設(shè)計、模模擬信號放放大電路的的設(shè)計、信信號選頻電電路的設(shè)計計、檢波電電路的設(shè)計計、顯示電電路和報警警電路的設(shè)設(shè)計。在本本設(shè)計中主主要研究了了模擬信號號的處理，如如信號放大大和信號選選頻電路的的設(shè)計。在模擬信號號放大與信信號選頻電電路的設(shè)計計中，受電電視機紅外外遙控接收收器專用芯芯片CX

53、2201066的影響，在在芯片選型型之初選擇擇了CX2201066，該芯片片輸出是一一個數(shù)字信信號，使用用非常方便便，但是由由于該芯片片把信號放放大和信號號選頻集成成在一起，使使得信號選選頻有一定定的局限性性，比如接接收信號的的頻率由芯芯片生產(chǎn)廠廠商確定，出出廠后的頻頻率不可調(diào)調(diào)，必須使使用其固定定的38KKHZ頻率率的信號。而本設(shè)計計所發(fā)射和和接收的信信號可能會會隨測量距距離的變化化而產(chǎn)生微微小變化，所所有本設(shè)計計選用數(shù)字字處理芯片片不太合適適。最后經(jīng)經(jīng)過多方考考慮，最終終確定了使使用通用的的運放構(gòu)成成模擬的信信號放大與與信號選頻頻電路。選選用模擬電電路對信號號進行放大大與選頻，具具有通用性

54、性強、適應(yīng)應(yīng)能力強、穩(wěn)定性高高、安全可可靠的特點點。在本設(shè)計中中還存在一一些不足之之處，這些些不足之處處也將是以以后進一步步深入研究究的重點。本設(shè)計采采用收發(fā)為為一體的超超聲波探頭頭，這樣節(jié)節(jié)省了材料料，但是在在信號處理理的過程中中，為了防防止發(fā)射信信號直接進進入接收回回路進行放放大的影響響，必須在在程序中進進行延時直直至發(fā)射信信號余波振振蕩停止后后才能進行行數(shù)據(jù)處理理，這樣就就降低了近近距離的測測量精度。在以后的的研究中，可可以考慮在在硬件接收收電路上進進行優(yōu)化，使使信號發(fā)射射完畢之后后馬上消除除余震，這這樣就可以以提高近距距離的測量量精度。另外，本設(shè)設(shè)計只是一一個樣品裝裝置，設(shè)計計中只用了了一個超聲聲波探頭，其其檢測的寬寬度范圍有有限，如需需應(yīng)用到實實際生活中中，應(yīng)增加加探頭數(shù)量量至少為44個探頭檢檢測，才能能確保汽車車尾部信息息完全被檢檢測到。第7章 致致 謝轉(zhuǎn)眼間，四四年的大學(xué)學(xué)生活就要要畫上句號號，回首往往昔，有太太多的懷念念與感動。在即將離離開這個曾曾經(jīng)帶給我我歡