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基于单片机的超声波倒车雷达系统设计-
极管VT1导通，单片机并行口P1.0接收负脉冲信号，同时定时器、计数器产生定时中断，记录发射信号与接收信号的时间间隔，并转换为距离。
P1.0
+5RVT1R18R19 R17L1C9R15C10+R16BR13C10R12A+C7+LSR20+NPND_+VD2C12+C11_+LM324+C__R10LM324+LM324R14+LM324R11超声波接收图3-2 超声波检测接收电路图
3.1.2超声波报警电路
图3-3所示为超声波报警电路，封装为SN74LS00的两个与非门C、D组成的多谐振荡器，输出谐振频率约为800Hz的信号，经集成功率放大器LM386放大后，驱动扬声器发出嘟声作为报警。P2.5控制多谐振荡器振荡，高电平时起振，低电平时停振。单片机根据距离远近控制P2.5输出方波的频率，即控制嘟声的间隙时间，发出不同的报警音。距离越近，报警音越急。
P2.5C&R81.5KC4D&R91.5K+C330.01uF1KLS140.01uF20.01uFC68+7C50.01uFP1.2P1.4LM386C20.01uF发嘟声P1.6
图3-3 超声波声光报警电路
3.2 超声波显示及控制部分电路
3.2.1 对AT89C51的描述及其功能特性
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器（PENROM）。和128字节的存取数据存储器（RAM），这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产，并且能够与MCS-51系列的
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单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元，有较强的功能的AT89C51单片机能够被应用到控制领域中。
AT89C51提供以下的功能标准：4K字节闪烁存储器，128字节随机存取数据存储器，32个I/O口，2个16位定时/计数器，1个5向量两级中断结构，1个串行通信口，片内震荡器和时钟电路。另外，AT89C51还可以进行0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作，能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容，但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。
3.2.2 AT89C51 单片机的原理及工作特点
5l系列单片机中典型芯片(AT89C51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式， 内部由CPU，4kB的ROM，256 B 的 RAM，2个16b 的定时／计数器T0和T1，4个8 b 的 I/O 端 I：IP0，P1，P2，P3，一个全双功串行通信口等组成。特别是该系列单片机片内的 F lash 可编程、可擦除只读存储器(E~PROM)，使其在实际中有着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。该系列单片机引脚与封装如图 3-4 所示。
1234567891011121314151617181920AT89C51P1.0VCCP1.1P0.0/(AD0)P1.2P0.1/(AD1)P1.3P0.2/(AD2)P1.4P0.3/(AD3)P1.5P0.4/(AD4)P1.6P0.5/(AD5)P1.7P0.6/(AD6)RSTP0.7/(AD7)P3.0(RXD)EA/VPPP3.1(TXD)ALE/PROGP3.2(INT0)PSENP3.3(INT1)P2.7/(A15)P3.4(T0)P2.6/(A14)P3.5(T1)P2.5/(A13)P3.6(WR)P2.4/(A12)P3.7(RD)P2.3/(A11)XTAL2P2.2/(A10)XTAL1P2.1/(A9)GNDP2.0/(A8)4039383736353433323130292827262524232221
图3-4 AT89C51单片机结构及引脚图
5l系列单片机提供以下功能：4 kB存储器；256 BRAM；32条I/O线；2个16b定时／计数器；5个2级中断源；1个全双向的串行口以及时钟电路。
空闲方式：CPU停止工作，而让RAM、定时／计数器、串行口和中断系统继续工作。
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掉电方式：保存RAM的内容，振荡器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件复位。
5l系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决办法。充分利用他的片内资源，即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。
3.2.3单片机实现测距原理
单片机发出超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差tr，然后求出距离S＝Ct/2，式中的C为超声波波速。限制该系统的最大可测距离存在4个因素：超声波的幅度、反射的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收换能器的灵敏度。接收换能器对声波脉冲的直接接收能力将决定最小的可测距离。为了增加所测量的覆盖范围、减小测量误差，可采用多个超声波换能器分别作为多路超声波发射/接收的设计方法。由于超声波属于声波范围，其波速C与温度有关。
3.2.4稳压电源电路
在各种电子设备中，直流稳压电源是必不可少的组成部分，它是电子设备唯一的能量来源，稳压电源的主要任务是将50Hz 的电网电压转换成稳定的直流电压和电流，从而满足负载的需要，直流稳压电源一般由整流、滤波、稳压等环节组成。其电路图如图3-5所示。
其中，变压器将交流电源（220V/50Hz）变换位符 合整流电路所需要的交流电压；整流电路是具有但方向导电性能的整流器件，将交流电压整流成单方向脉动的直流电压；滤波电路滤去单向脉动直流电压中的交流部分，保留直流成分，尽可能供给负载平滑的直流电压；稳压电路是一种自动调节电路，在交流电源电压波动或负载变化时，通过此电路使直流输出电压稳定。
20V交流电通过电源变压器变换成交流低压电源，再经过桥式整流电路D1~D4和滤波电容的整理和滤波，在固定式三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压。此直流电压经过LM7805的稳压和电容滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直接输出电压。如3-7所示的电路为输出电压为+5V、输出的电流1.5A的稳压电源。它由电源变压器，桥式整流电路D1~D4，滤波电容C7、C8，防止自激电容C15、C16和一只固定式三端稳压器（7805）组成。
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J3123POWERVin1423DVCC3U7VOLTREGVoutGND2062R301K电源电路D1C15++C16C7104fPOWER470uf/25vC8104f1000uf/25v1
图3-5 电源电路
3.2.5显示电路原理
超声波测距仪显示模块电路如图3-6所示。通过单片机的25、26、27、28四个管脚的信号控制四个三极管的B极，利用三极管的开关特性，实现数码管的点亮，从而实现动态显示。采用LED 动态显示，数据经过PIC 芯片的计算后传到LED上，显示精度是厘米。单片机AT89C51采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减少测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40KHz方波信号，利用外中断0口检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3位共阳LED数码管用于显示车尾障碍物的距离，由单片机P0.0—P0.7接LED的a~dp八个笔段，通过软件以动态扫描方式显示。段码用74LS244驱动。
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