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1、单片机课程设计论文 设计题目： 倒车指示仪 院 别： 汽车学院 专 业： 电气工程及其自动化姓名目 录一，设计任务及要求-2二，方案比较及评估论证-2三，系统原理-2四，硬件原理及电路图-2（1） 电原理图-2（2） 40kHz超声波发射电路-3（3） 报警电路-4（4） 超声波反射信号接收电路-4（5） 报警指示-5五，软件思想（含流程图、程序）以及调试记录与结果分析-5（1） 主程序与INT0中断程序-5（2） 显示与延时子程序-8（3） 信号处理程序WORK-8（4） 内RAM分配-11六，芯片资料-11七，参考资料-12八，总结-13汽车倒车指示仪一，设计任务及要求任务内容：设计一个微
2、机控制的汽车倒车指示仪，能测量并显示车辆后部障碍物离 车辆的距离，同时用间歇的“嘟嘟”声发出警报，“嘟嘟”声间隙随障 碍物距离缩短而缩短，驾驶员不但可以直接观察到检测的距离，还可以 凭听觉判断车后障碍物离车辆距离的远近；要求：（1）开机后先显示“”，并有开机指示灯。 （2）CPU发射超声波1ms，然后显示60ms；即1ms+60ms为一个工作周期， 等待回波，在次周期内完成一次探测。 （3）根据距离远近发出报警声并显示距离。障碍物距离小于1m，距离值变 化5cm更换显示，否则不更换；距离在1m以上，新值与原显示值之差大于 10cm更换，否则不更换。 （4）用三LED位数码管显示障碍物距离。二，
3、方案比较及评估论证测量距离的方法有很多种，短距离的可以用尺，远距离的有激光测距等，超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米级。 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播距离远，因而超声波可以用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到要求。三，系统原理 超声波在空气中的传播速度与声速相当，约340m/s。从发射信号到遇到障碍物反射接受，有几毫秒的时间间隔，根据这个时间可以计算出障碍物距离。这一原理很早就被人
4、认识和运用，但由于把时间换成距离需要较为复杂的电子线路，因而早期的汽车倒车防撞仪只能反映车后一定距离范围内有无障碍物，后来发展到分段报警，反映障碍物在哪一段距离范围内。随着电子技术和单片机应用技术的发展，能比较精确测量车后障碍物距离的汽车倒车测距仪终于问世了。四，硬件原理及电路图（1）电原理图图1为汽车倒车指示仪电原理图。P1口输出8段段码，低电平有效；P3.0、P3.1、P3.2输出位码，低电平有效，VT1VT3（PNP管）作为显示位码驱动；数码管选用0.5共阳高亮红色LED数码管。当P3.0、P3.1、P3.2输入低电平时，选中相应显示位；P1口输出低电平时，选中相位笔段；小数点固定在第二
5、位。P3.4控制超声波发射；P3.3接收超声波反警指示。 图1 汽车倒车测距仪电原理图（2）40kHz超声波发射电路图2为40kHz超声波发射电路。1）4011两个与非门E、F组成多谐振荡器，调节RP1可调节谐振频率。2）P3.4控制多谐振荡器的振荡。输出高电平时，电路振荡，发射40kHz超声波；输出低电平时，停发射。图2 40kHz超声波发射电路（3） 报警电路图3为嘟声音响电路。1）4011另两个与非门G、H组成多谐振荡器，谐振频率约800Hz左右，作为嘟声音频率，P3.5控制多谐振荡器振荡，高电平时发出嘟声，低电平时无声。CPU可根据距离远近控制P3.5输出方波的频率，即控制嘟声间隙时间
6、。2）LM386作为功率放大，驱动扬声器发声。图3 报警电路（4） 超声波反射信号接收电路图4为超声波遇障碍物反射信号接收电路。1）LM324三个运算放大器A、B、C组成三级回波信号放大电路。其中L1C9组成选频电路，滤除40kHz之外的干扰信号。VD2C 12组成信号半波整流滤波电路，将接收到的40kHz反射波交流信号转化成直流电压信号。2）LM324第四个运算放大器D作为电压比较器，将信号直流电压与设定的基准电压比较，信号电压大于基准电压，比较器输出正脉冲，VT5导通，P3.3接收负脉冲信号，CPU中断，记录发射信号与接收信号之间的时间，并转换为距离。 图4 障碍物反射回波接收电路（5）报
7、警指示P3.6控制报警指示灯。当障碍物距离小于某一数值（例 50cm）时，输出高电平，VT4导通，发光二极管VD1导通。此输出端也可作为安全距离自动制动的控制端。五，软件思想（含流程图、程序）以及调试记录与结果分析1， 主程序与INT0中断程序图5为主程序流程框图。程序在初始化以后，发射40kHz超声波1ms，并立即启动定时/计数器T0，CPU接收到回波信号后，立即中断，T0停。定时/计数器T0专用于记录CPU发射脉冲信号的前沿至回波脉冲信号前沿之间的时间，这个时间就作为换算障碍物距离和控制嘟声间隙的数据。由于汽车倒车测距精度要求不高，为简化计算，取超声波传播速度为340m/s，考虑到信号来回
8、，速度为170/s，即17cm/ms。因此障碍物距离d=T017cm/ms，相对误差可达2%以内。开始初始化发射1ms显示、T0计时等待回波中断有回波否?信号处理图5主 程 序 流 程 图（1） 主程序ORG 0000H ;复位地址 LJMP MAIN ;复位转主程序 ORG 0013H ;INT1中断入口地址 LJMP LINT1 ; 转INT1中断 ORG 001BH ;T1中断入口地址 LJMP IT1 ;转TI中断 ORG 0100H ;主程序首地址 MAIN:MOV SP,#60H ;置堆栈指针 MOV P1.#0FFH ;停显示 CLR P3.4 ;不发射 SET P3.6 ;灯亮
9、 SET P3.5 ;开机发嘟声 MOV 40H,#7EH ;显示符号“- - -”显示单元 MOV 41H,#7EH ; MOV 42H,#7EH ; MOV 32H,#160 ;置显示循环数 LCALL DIR ;调用显示子程序 MOV IP,#00000100B ;置INT1为高优先级 MOV TMOD,#00010001B ;置T0、T1定时器方式 MOV TH1,#9EH ;置T1时间常数25ms。用于控制嘟声方波脉宽 MOV TL1,#58H ; SETB TR1 ;T1运行 MOV IE,#10001100B ;INT1、T1开中 MOV 20H,#00H ;各标志位清零 MOV 21H,#00H ; MOV 22H,#00H ; MOV 23H,#00H ; MOV 44H,#FFH ;置嘟声方波初值255255ms=6.375s MOV 45H,#04H ;置闪烁间隙时间425ms=0.1s MOV R2,#04H ;置信号计数器初值 MOV R3,#04H ;置连续无回波信号计数器初值 TLOOP:MOV TH0,#00H ;T0值清零 MOV TL0,#00H ; SETB P3.4 ;开始发射40kHz超声波
