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基于单片机的超声波倒车雷达

来源:用户分享 时间:2025/5/28 16:39:20 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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图3-3复位电路设计

(三) 超声波传感器原理图设计

下图3-4为HC-SR04超声波传感器模块的电路原理图设计,其VCC管脚接+5V直流电源,GND管脚接地,Trig管脚接单片机的P3.3管脚,而Echo管脚接单片机的P3.2管脚,这两个管脚不能随意连接到单片机的任何两个管脚,因为要正常使用HC-SR04模块必须要使用单片机的管脚中断功能,而51单片机中只有P3.2和P3.3两个管脚含有管脚中断能力,即INT0和INT1,另外只需要将其与单片机直接相连即可,外部不需要为IO口配置上拉电阻,因为51单片机的P3口内部集成了10K的上拉电阻,这样大大简化了其外围电路的结构。

当进行超声波测距时,由单片机的P3.2口产生一个40kHz的脉冲信号进行输出,与此同时立即启动51单片机的定时器进行计时。在40kHz的脉冲信号传送到HC-SR04模块内时与其内部的晶体振荡器发生共振从而通过原理图中的TX发送端对外发出超声波,当超声波在传送过程中遇到障碍物时会立即返回并被RX接收端捕捉到,与此同时Echo管脚立即输出一个终止脉冲给51单片机,51单片机停止其定时器的工作,从而得到计时值,并转换为距离。

图3-4HC-SR04原理图设计

(四) LCD1602液晶显示器电路设计

下图3-5为LCD1602液晶显示器的电路原理图,由于本系统中51单片机不对LCD1602进行判忙,所以也就不存在读取数据的过程,因此LCD1602液晶显示器的DB0~DB7的八个管脚与51单片机的P0管脚直接相连,外部无需配置上拉排阻。按照LCD1602的管脚使用说明,给其1号管脚直接接地,2号管脚接了+5V直流电压作为LCD1602的供电电源。LCD1602的RS、RW以及EN三个管脚分别接51单片机的P2.5、P2.6以及P2.7三个管脚,而15和16号管脚分别接+5V直流电压和地,从而将LCD1602的背景灯光打开。

图3-5LCD1602液晶屏电路设计

本系统的报警模块电路选用了有源电磁式蜂鸣器作为发声元件,上文对有源电磁式蜂鸣器已经做过相关介绍,只需要单片机的IO管脚输出高电平给蜂鸣器即可让蜂鸣器发出声音,然而由于51单片机的管脚最大输出电流能力非常的弱不能够直接驱动蜂鸣器发声,所以报警模块配置了蜂鸣器的驱动电路,即由SI2302型MOS管组成了一个结构非常简单但是电流驱动能力非常大的电路,只要51单片机的P2.0管口输出高电平,SI2302将被导通,从而蜂鸣器将有电流流过,其内部的振荡器将得电输出一定频率的信号从而引起振膜的振动发出蜂鸣声;而当51单片机的P2.0口输出低电平时,SI2302将被截止,从而蜂鸣器所在的支路将没有电流流过,蜂鸣器不能发声,这就是报警器工

作的原理。

图3-5蜂鸣器驱动电路设计

四、 软件系统设计

(一) 软件系统流程图设计

下图4-1为本倒车雷达控制系统的软件流程图设计,上电后系统首先进入初始化阶段,在该阶段单片机、超声波模块以及液晶屏内部的寄存器被清零,为接下来的正常工作做准备。初始化完成后,系统就进入了正式的工作状态,AT89C51单片机首先驱动HC—SR04超声波模块发射超声波时,其发射中断管脚会同时输出一个高电平给51单片机的P3.2中断管脚INT0,在INT0中断时计时器T0被立即启动,开始计时;当超声波返回并被HC—SR04接收到时,其接收中断管脚会同时输出一个脉冲给51单片机的P3.3中断管脚INT1,在INT1中断时立即停止计时器T0的工作,这样51单片机就得到了超声波发射和接收过程所用的时间,由于超声波在空气中的传输速度是340m/s,这样将两者相乘并除以2,这样就得到了车辆尾部距离后方障碍物的距离大小。与此同时51单片机驱动液晶屏将距离大小显示出来,供用户查看。在得到距离大小后,单片机会将此值大小与安全距离值进行比较,当小于安全距离后,单片机立即驱动报警器模块发出报警信号。

图4-1主程序流程图

(二) 超声波测距流程设计

下图4-2为HC-SR04超声波测距流程设计,当系统上电后HC-SR04超声波模块经过初始化过程后测距过程进入正常工作阶段。测距过程开始时,单片机通过内部的精准定时电路产生一串频率稳定的脉冲信号并经过P3.2管脚传送给HC-SR04的Trig管脚,与此同时单片机的定时器开始计时。HC-SR04内部的晶振在感受到Trig管脚的脉冲信号后出现共振向外发送超声波,当超声波在传送途中遇到障碍物时会被返回,并最终会被HC-SR04的接受器接收到,与此同时单片机的定时器立即停止计时并将计时值换算成和障碍物的距离,这就是超声波测距的一个流程。

图4-2测距流程图

(三) LCD1602显示流程设计

下图4-3为本系统的LCD1602液晶显示子程序流程设计,使用者在给系统供电后,LCD1602的液晶背光灯被打开,然后LCD1602内部存储芯片和RAM会自动进行清零等初始化工作,接着主控核心51单片机会通过P0管口发出指令代码并传送到LCD1602的DB0~DB7八个管脚,LCD1602液晶显示器接收到指令代码后内部会处于一段暂时忙碌的状态,此时单片机是不能对LCD1602进行任何操作的,只有忙碌阶段结束后LCD1602才能重新接受单片机发来的指令或者数据,然而单片机却不能自己判断LCD1602是否处于忙碌状态,必须发送一个判忙代码后才能清楚的知道LCD1602当前是否处于忙碌,另外

有经验的程序员通常不对LCD1602进行判忙,只要在写命令后加一个适当的延时程序让单片机在这段时间内处于等待状态即可,这样就省略了“判忙”过程,这样带来的好处是单片机就不用对LCD1602进行读取了,也就为单片机省去了一个宝贵IO口的消耗。在单片机发送完指令后就开始发送要显示的内容了,内容的数据也是通过P0口的八个管脚发送出来,然后直接传送给LCD1602的DB0~DB7八个管脚,这样就完成了一个字符的显示流程,而要在LCD1602上显示字符串,那么将进行多个这种过程后才能实现我们想要的结果。

图4-3LCD1602显示流程图

(四) 报警流程图设计

报警流程图的设计相对简单,当需要进行报警时,C51单片机的P2.0管脚输出高电平将SI2302型MOS管导通从而LED和蜂鸣器得电发光发声,而不需要报警时,P2.0管脚输出低电平,MOS管被截止,下图4-4为报警流程图设计。

图4-4报警流程图设计

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