基于单片机c51的超声波倒车雷达

基于单片机c51的超声波倒车雷达内容摘要：

贵州大学本科毕业论文（设计） 第 7 页 能器分为电动式、电磁式、磁致式、压电式和电致伸缩式等。 超声波 换能器 的材料 也有多种选择， 某些电介质 (例如晶体、陶瓷、高分子聚合 物等 )在其适应的方向施加作用力时，内部的电极化状态会发生变化，在电介质的某相对两表面内会出现与外力成正比的符号相反的束缚电荷，这种由于外力作用使电介质带电的现象叫做压电效应。 相反地，若在电介质上加一外电场，在此电场作用下，电介质内部电极化状态会发生相应的变化，产生与外加电场强度成正比的应变现象，这一现象叫做逆压电效应。 压电材料是压电换能器的研制、应用和发展的关键 [6]。 大致可分为五类：压电单晶体、压电多晶体、压电半导体、压电高分子聚合物、复合压电材料。 其中压电陶瓷是压电多晶体材料，这类压电陶瓷为实心，均匀和 一体的压电功能材料，具有优良的压电性能。 压电陶瓷是当今最有可为的压电材料，目前在压电材料中无论数量上还是质量上均处于支配地位，其原因是它有如下优点： (l)所用原材料价廉且易得； (2)具有非水溶性，遇潮不易损坏； (3)压电性能优越； (4)品种繁多，性能各异，可满足不同的设计要求； (5)机械强度好，易于加工成各种不同的形状和尺寸； (6)采用不同的形状和不同的电极化轴，可以得到所需的各种振动模式； (7)制作工艺较简单，生产周期较短，价格适中。 根据不同的实际应用情况，超声波传感器产生不同频率。 如应用 在流量测量领域，声波的频率在 30kHz 到 5MHz 之间；应用在物位测量领域时，声波的频率会低一些，一般在30kHz 到 200kHz 之间；而当应用在检测装置（如测厚仪和探伤检验装置）上时，声波的频率范围很广，但是总体上来说要比用于其它领域时高很多。 2． 3 CX20206A 红外接收模块 由于 38KHZ 的红外线频率与 40KHZ 的超声波振荡频率相近，并且外围电路简单，故选用 CX20206A 芯片作为超声波接收电路的主体。 CX20206A 的引脚注释： l脚：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为 40kΩ。 2脚：该脚与 GND 之间连接 RC 串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。 增大电阻 R或减小 C，将使负反馈量 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 8 页 增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。 但 C的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为 R= ， C=。 3脚：该脚与 GND 之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为。 4脚：接地端。 5脚：该脚与电源端 VCC 接入 一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率 f0，阻值越大，中心频率越低。 例如，取 R=200kΩ 时， fn≈42kHz ，若取 R=220kΩ ，则中心频率 f0≈38kHz。 6脚： 该脚与 GND 之间接入一个积分电容，标准值为 330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。 7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路的输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，该电阻推荐阻值为 22kΩ ，没有接收信号时该端输出为高电平，有信号时则会下降。 8脚： 电源正极， ～ 5V。 2． 4 60 秒语音芯片 APR9600 台湾 公司最新推出的 APR9600 语音录放芯片，是继美国 ISD 公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放 3260 秒，串行控制时可分 256 段以上，并行控制时最大可分 8 段。 与 ISD 同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点，同时保留了ISD2500 芯片的一些特点，都是 DIP28 双列直插塑料封装，在管脚排列上也基本相同。 图 22是常用外接图。 APR9600 的电性能参数：电源电压 ，静态电流 1uA ，工作电流 25mA。 其外接振荡电阻与采样率、语音频带、录放时间的关系见表 21，该电阻可以根据用户需要的时间和音质效果无级调节。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 9 页 图 22 APR9600 工作方式 ： 总的来说 工作方式 分为串行控制和并行控制两种，由芯片 MSEL1（ 24 脚）、 MSEL2（ 25 脚）、 /M8（ 9脚）的设置来实现。 本设计运用的是串行选段控制方式。 串行控制方式用到的键要少得多，它仅需要一、二个键来控制所有的语音段录放，而且段数可以足够多，每段也没有时间限制。 只是在选 段上没有并行控制模式方便。 将全功能应用电路板上拨码开关的第 2位开关向下拨，第 3 位开关向上拨，第 4位开关向上拨，将拨码开关的第 1位置向上拨进入录音模式，按住 /M1 即开始录第一段，松键即停止。 再按住 /M1 即录第二段，如此一直分段录音，直到芯片溢出。 在放音时（ /RE=1）有两种状态， /M8 置 1 为串行顺序控制方式，按一下 /M1 即放音第一段，再按一下即放第二段，如此顺序逐段放音，到最后一段结束时即停止放音，必须按一下 CE 键复位，然后再按/M1 键就可以又从第一段放音。 这种方式下的段不可选择只能按录音的顺序播放，适合走马 灯、流程控制等电路使用； /M8 置 0 为串行选段控制方式，按一下 /M1 只能放音第一段，再按还是放音第一段。 这时的 /M2 有效成为快进选段键，每按一下 /M2 即向后移动一段，例如现在按了三下 /M2，再按 /M1 就放音第四段。 因此可以实现选段放音。 按 /CE键复位为第一段。 表 22是 APR9600 的管脚说明。 表 23是工作模式设置表。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 10 页 表 21 振荡电阻（ 7脚OSCR） 采样频率 录放音频带 录放音时间 44K 60s 38K 40s 24K 32s 表 22 管脚 功能 管脚 功能 /M1 第一段控制或连续录放控制（低电平有效） 1 SP 外接喇叭负端 /M2 第二段控制或快进选段控制（低电平有效） 1 VCCA 模拟电路正电源 /M3 第三段控制（低电平有效） 1 MICIN 话筒输入端 /M4 第四段控制（低电平有效） 1 MICREF 话筒输入基准端 /M5 第五段控制（低电平有效） 1 AGC 自动增益控制端 /M6 第六段控制（低电平有效） ANAIN 线路输入端 OSCR 振荡电阻 2 ANAOUT 线路输出端（话筒放大器输出端） /M7 第七段控制及片溢出指示（低电平有效） 2 STROBE 工作期间闪烁指示灯输出端 （低电平有效） /M8 第八段控制（低电平有效）及操作模式选项 2 CE 复位 /停止键或启动 /停止键 (高电平有效 ) /BUSY 忙信号输出（工作时出 0，平时为 1） 2 MSEL1 模式设置端 1 BE 键声选择（接 1 为有键声， 0 则无） 2 MSEL2 模式设置端 1 VSSD 数字电路电源地 2 EXTCLK 外接振荡频率端（用内部时钟时接地） 1 VSSA 模拟电路电源地 2 /RE 录放选择端（ 0 为录音、 1 为放音） 1 SP+ 外接喇叭正端 2 VCCD 数字电路正电源 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 11 页 表 23 APR9600 操作模式表 MSEL1(24脚 MSEL2(25脚 /M8(9 脚 有效键 /M18为段控制键 /CE 多为停止、复位键 功能（以 60秒计） 0 1 0/1 /M /M CE 并行控制，分二段，每段最大 30 秒 1 0 0/1 /M /M /M /M CE 并行控制，分四段，每段最大 15 秒 1 1 1 /M1～ /M CE 并行控制，分八段，每段最大 秒 1 1 0 CE 单键控制，单段 环。 CE为启动/停止键 0 0 1 /M CE 串行顺序控制，可分一至任意多段 0 0 0 /M /M CE 串行选段控制， /M2 系选段快进键。 （录音时 /M8=1 时可录一至任意多段， /M8=0 时只能录两段 2． 5 LCD1602 显示模块 工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32个字符。 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（ CGROM)已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，这些 字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母 “A” 的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母 “A”。 因为 1602 识别的是 ASCII 码，试验可以 用 ASCII 码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如 39。 A’。 引脚描述。 第 1 脚： VSS为地电源。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 12 页 第 2 脚： VDD接 5V 正电源。 第 3 脚： V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过 高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚： RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS 和 RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 RW为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 RW为低电平时可以写入数据。 第 6 脚： E端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8位双向数据线。 第 15 脚：背光电源地。 第 16 脚：背光 电源 +5V 电压。 常用外接图如图 23 图 23 2． 6 语音驱动 LM386 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 13 页 LM386 是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。 LM386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器 ,主要应用于低电压消费类产品。 为使外围元件最少 ,电压增益内置为 20。 但在 1脚和 8 脚之间增加一只外接电阻和电容 ,便可将电压增益调为任意值 ,直至 200。 输入端以地位参考 ,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半 ,在 6V电源电压下 ,它的 静态功耗仅为 24mW,使得 LM386特别适用于电池供电的场合。 LM386 的封装形式有塑封 8 引线双列直插式和贴片式。 特性 : 静态功耗低 ,约为 4mA,可用于电池供电。 工作电压范围宽 ,412V 或 518V。 外围元件少。 电压增益可调 ,20200。 低失真度。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 14 页 第三章 单元电路说明 超声波发射电路 超声波发射电路原理图如图 31 所示。 发射电路主要由反相器 CD4069 和超声波发射换能器 T 构成，单片机 端口输出的 40kHz 的方波信号一路经一级反向器后送到超 声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。 输出端采两个反向器并联，用以提高驱动能力。 上位电阻 R1O、 R11 一方面可以提高反向器CD4069 输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果。