汽车倒车防撞系统毕业论文(3)

第三章 系统的组成

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3.1硬件部分

硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、温度补偿电路，报警电路，

超声波发射电路和超声波检测接收电路五部分。单片机采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的4位共阳LED数码管，位码用PNP9012三极管驱动[4]，系统框架图如图3-1所示。

3-1 系统框架图

3.2单片机的选择

作为整个系统的核心，单片机选用Atmel公司的AT89C51单片机，AT89C51

是一个低电压、高性能CMOS 8 位微处理器，片内含4 KB 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器（ROM）和128 B 的随机存取数据存储器（RAM），与标准MCS-51 指令系统和管脚兼容，片内置通用8 位CPU 和Flash 存储单元，ATMEL的AT89C51 是一种高效微控制器。

主要特性有：与MCS-51 兼容，4K字节可编程FLASH存储器。寿命：1000写/擦循环，数据保留时间：10年，全静态工作：0Hz-24MHz ，三级程序存储器锁定，128×8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中

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断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路[5]。AT89C51引脚图[6]如图3-2所示。 AT89C51单片机有如下特点： （1）面向控制的八位CPU

（2）一个片内振荡器和时钟产生电路，震荡频率为0-24MHz （3）片内4KBFlash ROM程序寄存器 （4）128B的片内数据存储器

（5）可寻址64KB的片外程序存储器和片外数据存储器控制电路 （6）三级程序存储器锁定 （7）32可编程I/O线 （8）两个16位定时器/计数器 （9）5个中断源，2个中断优先级 （10）一个全双工的异步串行口 （11）21个特殊功能寄存器

（12）具有节电工作方式，即休闲方式和掉电保护方式

图3-2 AT89C51引脚图

3.3温度传感器的选择

温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。在本课题中温度传感器可以从热电阻温度传感器或者数字型传感器DS18B20中选择。

热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距

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离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。

DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点[8]： (1) 采用单总线的接口方式 与微处理器连接时 仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

(2) 测量温度范围宽，测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃ ； 在 -10~+ 85°C 范围内，精度为 ± 0.5°C 。

(3) 在使用中不需要任何外围元件。

(4) 持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。

(5) 供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而 使系统结构更趋简单，可靠性更高。

(6) 测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。 (7) 负压特性 电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

(8) 掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此在本次课题中选用 DS18B20数字温度传感器。

DS18B20的管脚排列如图3-3所示:1脚GND为电源 地；2脚DQ为数字信号输入／输出端；3脚VDD为外接供电电源输入端。

图3-3 DS18B20引脚图

如何使用DS18B2O，必须根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进

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行复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，当DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。

DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。如图3-4

是DS18B20温度值格式表。

图3-4 DS18B20温度值格式表

这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度（例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H）。

3.4 超声波传感器的选择

本次课题中选用压电式超声波换能器，压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的，超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。该种有T/R-40-60，T/R-40-12等（其中T表示发送，R表示接收，40表示频率为40KHZ，16及12表示其外径尺寸，以毫米计），超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。在本课题中选用T/R-40-60超声波收发传感器。

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在对超声波回波检测的过程中由于回波信号比较弱，因此需要用到增加高增益放大电路，这里选用CX20106A，集成电路CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片[9]，其引脚图如3-5所示。

图3-5 CX20106A引脚图

3.5 系统总体设计思路

按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块，电源模块，显示模块，超声波发射模块，超声波接收模块，温度补偿模块共六个模块组成[10]。

主控芯片使用51系列ATC89C51单片机，该单片机工作性能稳定，同时也是在单片机课程设计中经常使用到的控制芯片。本设计在接受模块采用了由索尼公司生产的CX2016A红外接收芯片来实现超声波的接收。CX2016A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和 …… 此处隐藏：2752字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……