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基于AT89S51单片机的倒车雷达系统的设计

  【摘 要】在汽车越来越普及的现今社会,尤其是家用轿车,对于倒车雷达的应用也越来越普遍,本文主要研究了一种基于AT89S51这款单片机的倒车雷达的研究,包括系统的软硬件设计。
  【关键词】单片机;AT89S51;倒车雷达
  一、系统设计思路
  倒车雷达的测距方法有很多种,例如相位检测法、超声波测速等。本系统采用应用最广泛的超声波测速,超声波是一种振动频率高于声波的机械波,是由换能晶片在电压的激励下发生振动而产生的。本倒车雷达系统采用模块化设计,主要包括超声波发射电路、超声波接收电路、报警电路以及显示电路等,各部分信号线和控制线都与单片机相连接,并在其指挥下统一协调工作,系统的结构框图如图1 所示。本系统以AT89S51 单片机为核心,以低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪为设计理念,测出回波和发射脉冲之间的时间间隔,利用S=CT/2(C 为声速,T 为发射到接受的时间间隔)可以算出距离,再在LED数码管上显示出来。
  二、硬件设计
  本系统单片机选用AT89S51,是一个CMOS8位40引脚芯片,具有高性能、低功耗的特点。芯片配置128字节的RAM,4k字节Flash 片内ROM,32 个外部双向I/O口,2 层中断嵌套中断5个中断优先级,2 个16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行口,片内置时钟振荡器,完全可以满足本系统的要求。(1)超声波发射电路。超声波发射电路主要作用是驱动超声波发射探头内的压电晶片振动,使之发出超声。电路的工作过程如下:先由单片机产生脉冲调制信号,单片机通过控制Pl.0 端口发送一组频率约40kHz、脉冲宽度约为12μs 的PWM波。由于信号较弱,无法直接驱动探头,要进行放大。将放大后的调制信号加载于超声波传感器上,经I/O口输出,同时将计数器T0 打开计时,等待回波反射到接收探头。(2)超声波接收电路。超声波接收电路的主要作用是对接收到的超声波信号进行接收和处理。由于经探头变换后的正弦波电信号非常弱,因此必须经放电路放大。本设计采用了集成运算放大器TL082,经过带通滤波电路后,40kHz左右的有用回波信号被保留,其它无用信号被削弱。由于正弦波信号不能直接被单片机接收,必须进行波形变换,采用LM393 芯片,将正弦信号转换成方波信号,并将此方波信号输入D 触发器,将多个方波脉冲变为一个方波脉冲进行锁存,从而引起单片机的外部中断以停止计时,确定时间间隔准确计算距离。(3)显示及报警电路。本系统的显示电路采用的是LED数码管动态显示,能够显示的距离范围为3米。电路选用3位LED 数码管,显示程序由单片机编程实现,需要显示的字符由单片机的P2口先送到锁存器锁存,再经显示驱动芯片去驱动LED数码管显示。P0口的P0.1-P0.3 分别控制每一位的动态显示,显示的三位数据表示距离的厘米数值。系统报警电路由一个三极管、一个蜂鸣器和一个电阻组成。当倒车雷达探测到的距离小于一定值时,触发蜂鸣器报警。
  三、软件设计
  软件采用模块化设计,由主程序、超声波发射子程序、超声波接收子程序、LED 显示子程序、报警子程序组成,采用汇编编程来实现。(1)主程序。ORG OOOOH;MAIN:MOV TMOD,#01H;MOV TL0,#00H;MOV TH0,#00H;SETB ET0;SETB IT0;SETB EX0;SETB EA;SETB TR0;LCALL FASHE;WAIT:AJMP WAIT。(2)超声波发射子程序。FASHE:MOV R0,#08;START:SETB P1.3;NOP;MOV R1,#4;DJNZ R1,$;CLR P1.3;MOV R1,#4;DJNZ R1 $;DJNZ R0 START;MOV R3 #213;DJNZ R3,$;MOV R4 #182;LOOP:MOV R5 #250;DJNZ R5 $;DJNZ R4 LOOP;JMP FASHE;RET。(3)超声波接收子程序。JIESHOU:PUSH PSW;PUSH A;CLR EXO;MOV RO,TLO;MOV RI,THO;CALL CHENGFA;LCALL ADJ;LCALL XIANSHI;SETB EXO;POP A;POP PSW;RETI。
  本文设计的基于AT89S51 单片机的倒车雷达具有结构简单、性价比高、工作可靠的特点。测试表明:该系统在30~350cm范围内能实现准确测距,最大误差为1.5cm,且重复性好。本设计完全符合实际使用的精度要求和测距距离,有很强的实用性。
  参 考 文 献
  [1]博起.车载倒车雷达系统的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学.2006


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