汽车倒车雷达预警系统的设计及实现.doc

毕 业 论 文 设 计题 目 汽车倒车雷达预警系统设计及实现 学生姓名 王阳 学号 所在学院 物理和电信工程学院 专业班级 通信1204班 指导老师 张文丽 完成地点 陕西理工学院 6月5日毕业论文设计任务书院(系) 物理和电信工程学院 专业班级 通信1204 学生姓名 王 阳 一、毕业论文设计题目 汽车倒车雷达预警系统设计及实现 二、毕业论文设计工作自_ _年_ 12 _月_ 日 起至_ _年 6 月 日止三、毕业论文设计进行地点: 物电学院试验室 四、毕业论文设计内容要求：1、此次毕业设计要求以下： 设计一个汽车倒车雷达预警系统，要求： 该系统可实现汽车倒车时车尾保险杠和障碍物之间测距，并能够实时显示； 系统可预设测距报警下限值，当实际测距小于预设值时，系统应报警提醒，同时可实现对预设值调整和修改； 报警方法要求有两种以上，以愈加好地提醒驾驶员车辆周围情况，从而提升汽车倒车安全性。 2、毕业设计结果要求： 程序代码、硬件实物和论文，论文要求计算机打印（A4纸），论文有不少于3000词相关英文汉字翻译。 3、毕业设计时间安排： 14周：查阅相关资料，熟悉题目内容，掌握设计原理，提交开题汇报； 510周：依据设计原理，进行对应软、硬件设计； 1112周：完善设计功效，整理资料并进行结果测试及分析； 1314周：毕业设计验收； 1516周：撰写、修改、提交毕业论文，毕业答辩。 指 导 教 师 系(教 研 室) 系(教研室)主任署名 同意日期 接收论文 (设计)任务开始实施日期 学生署名 汽车倒车雷达预警系统设计及实现王阳（陕西理工学院物理和电信工程学院通信工程专业1204班，陕西 汉中 723001）指导老师：张文丽摘 要 汽车倒车雷达预警系统能在汽车倒车时为驾驶员提供周围障碍物信息，可降低倒车难度，避免驾驶员因方向感不强、判定和操作失误而引发事故。本课题设计了一个汽车倒车雷达预警系统，倒车时，驾驶者开启倒车雷达，在控制器控制下，由装置于车尾保险杠上探头发送超声波，遇障碍物产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，判定出障碍物位置，由显示器显示距离并发出语音警示信号，以提醒驾驶员车辆周围情况，从而提升汽车倒车安全性。设计结果表明，该系统操作简单，测距精度高，安全性能好，含有很强实用价值。关键词 超声波；单片机；测距；传感器；报警Design And Implementation Of Automobile Reversing Radar Warning SystemWang Yang(Grade12,Class 4,Major of Communication Engineering，School of Physics and TelecommunicationEngineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001,China)Tutor:Zhang Wenli Abstract: Automobile reversing radar warning system can provide the information of the obstacle surroundings when reversing, which can reduce the difficulty of reversing and avoid the accident caused by the sense of direction, the judgment and the operation of the driver. A car reversing radar warning system is designed in this paper.The driver start reversing radar when reversing,then the probe in the rear bumper transmits ultrasonic waves.The sensor can received echo signal from obstacles.After processing by processor,the screen can display the distance between the probe and obstacle.When the distance is greater than the safety distance,the system can alarm and prompt the driver to pay attention when reversing.The system has the advantages of simple operation,high precision of ranging, and good safety performance,which has the good practical value in application. Key words: ultrasonic,Single chip microcomputer,rang,transducer,give an alarm目录引言11.课题研究背景21.1研究现实状况21.2发展前景21.3应用领域31.4本文研究内容32.方案论证42.1设计要求42.2方案设计42.3方案选择53.硬件设计63.1系统组成63.2单元电路设计63.2.1单片机控制电路63.2.2系统复位电路设计73.2.3晶振电路83.2.4 LCD显示电路93.2.5报警电路设计方案93.2.6按键设置电路103.2.7 HC-RS04超声波测距模块113.2.8语音IC模块124. 软件设计134.1系统对软件要求134.2主程序134.3显示数据子程序134.4报警子程序144.5按键子程序145.系统调试及分析155.1软件仿真155.1.1 Proteus介绍155.1.2 系统仿真155.2硬件调试165.2.1元器件焊接165.2.2电路调试和分析165.3结果分析16结束语18致谢19参考文件20附录A：外文文件原文21附录B：外文文件译文32附录C：部分程序清单43附录D：元器件清单53附录E：实物图54引言汽车业和电子业是世界工业两大金字塔，伴随汽车工业和电子工业不停发展，在现代汽车上，电子技术应用越来越来广泛，汽车电子化程度越来越高。电子技术引入使汽车在安全安全、舒适和方便等方面有了很大提升。应用电子技术关键有：电子控制安全气囊，智能统计仪，雷达式距离报警器，中央控制门锁，自动空调，自动车窗、车门、座椅、刮水器，车灯控制，电源控制和充电器等。多年来汽车自动调速系统，主动式汽车防撞系统，汽车监测和自诊疗系统和汽车导航系统也得到了广泛应用。在过去2030年中，大家关键把精力集中于汽车被动安全性方面，比如，在汽车前部或后部安装保险杠、在汽车外壳四面安装某种弹性材料、在车内相关部位安装多种形式安全带及安全气囊等等，以减轻汽车碰撞带来危害。安装防撞保险杠当然能在某种程度上减轻碰撞给本车造成损坏，却无法消除对被撞物体伤害；另外，车上安装安全气囊系统，在发生车祸时不一定能有效地保护车内乘务员安全。全部这些被动安全方法全部不能从根本上处理汽车在行驶中发生碰撞造成问题。假如从预防撞车事故发生角度着眼，在提升汽车主动安全性方面下功夫，则可在汽车安全性领域有较大突破。现在，拥有私家轿车人越来越多，带来交通问题也日益严重。其中安全倒车是驾车技术水平不高或没有安全意识开车人士最为担心交通问题之一，假如稍不留神不仅会给自己或她人带来财产损失，还会造成猛烈争吵和纠纷，甚至也威胁到了驾驶员生命安全。面对这么情况和问题，倒车防撞报警器就被大家设计出来， 依据声源或以直观显示提醒驾驶员周围障碍物分布情况，处理了驾驶员倒车和开启轿车时前后左右探视所引发问题，并帮助驾驶员扫除了视觉死角和视野模糊不足，提升了倒车安全性。现代社会汽车工业飞速发展，拥有私家轿车人越来越多，带来交通问题也日益严重。其中安全倒车是驾车技术水平不高或没有安全意识开车人士最为担心交通问题之一，假如稍不留神不仅会给自己或她人带来财产损失，还会造成猛烈争吵和纠纷，甚至也威胁到了驾驶员生命安全。面对以上种种情况和问题，倒车防撞报警器关键性越来越强， 依据声源或以直观显示提醒驾驶员周围障碍物分布情况，处理了驾驶员倒车和开启轿车时前后左右探视所引发问题，并帮助驾驶员扫除了视觉死角和视野模糊不足，提升了倒车安全性。1.课题研究背景伴随中国经济连续增加和汽车价格连续下降，越来越多家庭拥有自己汽车。在享受汽车给我们带来便利同时，因为倒车而产生问题也日益突出。首先汽车数量逐年增加，公路、街道、停车场和车库拥挤不堪，可转动空间越來越少。其次，新司机及非专职司机越來越多，因倒车引发纠纷越来越多，车辆之间、车辆和人、车辆和墙壁等障碍物之间碰掩时有发生。现现在处理汽车倒车难问题现在有两种思绪，一是寄期望于汽车自动驾驶技术及其配套设施日益成熟，现在这项技术仍处于研制幵发阶段，短期内还未能推广应用；二是传统倒车系统，但其功效简单，驾驶员仍然需要经过后视镜去判定乍后物体，和经过估量汽车和车后障碍物距离完成倒车任务。本文研究汽车倒车预替系统属于第二种思绪，它在常见汽车倒乍颅聱装置基础上进行改善，能很大程度地处理倒车难题。 1.1 研究现实状况 国外汽车倒车雷达预警系统早期大多采取红外线发射和接收原理，不属于雷达（无线电波）产品，最大缺点是红外线波易受干扰，整个系统警示音常展现不稳定乱鸣状态，另外对深黑色粗糙表面物体反应也较差。但更糟糕是，不管是红外线发射器或接收器，只要任何一方让一层薄薄冰雪 或泥尘覆盖，系统就会失效。 欧美有一个电磁感应倒车雷达。在一线路套上一环型感应圈，以感应车后物体有没有。此种装置价格中等，而且完全隐密，但可惜是，安装困难，而且只能探测动态物品，当车在后退行进时，可探测到物体，但车一旦停止后退行进，则任何物体全部不被认可。换言之，如有任何物品 贴在后保险杠，当车一旦停下再开启后，此装置并不会通知驾驶者后方有物品贴在保险杠，此车不能再后退等。 德国大众企业已经将超声波测距技术应用在倒车雷达上，而且含有前视和后视功效，采取自举升压方法驱动路超声波 传感器，现在中国引进车型对这一技术尚不能国产化，仍需要引进德国原厂成 品安装。所以，实用性也相当有限。 日本、美国和欧洲等国大汽车企业全部投入了相当人力、物力，采取优异毫米波雷达、CCD摄像机、GPS和高级微机等制成安全预警系统，使用在其所开发高级汽车上。据海外媒体报道，戴姆勒一克莱斯勒企业日前成功开 发出供商用车（尤指卡车）使用电子刹车系统，它和其它刹车系统区分在于，其在卡车车头设有雷达感应器，感应器在车前观察四面环境，并将全部收 集信息交由一控制器加上处理，形成一虚拟景象，再借助演算法辅助来判 断所发生情况是否需要利用刹车。这种新型刹车系统即可量产上市，但价格昂贵，其过高成本限制了它应用普遍性。 中国倒车雷达报警系统经过多年发展，倒车雷达设计和使用也全部发生了质改变。倒车雷达系统已经日趋成熟，前后经历了：倒车时经过喇叭提醒，采取蜂鸣器不一样声音提醒驾驶员，数码波段显示具体距离或距离范围，液晶屏动态显示，魔幻镜倒车雷达，专为高级轿车配置六代技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这六代产品全部各有特点。第一代和第二代产品，从某种意义上来说，对驾驶员并没有直接帮助；第三代产品把数码和波段组合在一起，比较实用，但安装在车内影响美观；第四代产品外观精巧，灵敏度较高，但抗干扰能力不强；第五代产品结合前几代产品优点，是现在市面上最优异雷达系统；第六代产品是专为高级轿车配置。现在使用较多是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这三种。 1.2 发展前景伴随市场需求越来越大，倒车雷达预警系统也由原来车主加装到出厂原装发展；由主流4探头向更多探头发展，以提升正确度；功效愈加强大，集成音响和音像播放功效；设备趋于小型化、人性化、智能化等。 （1）小型化。产品要求体积小，损耗小。 （2）人性化。以人体行为为研究基础，开发更具科技含量、高效、舒适、健康智能化安全模式是大家所喜闻乐见。（3）网络化。控制系统肯定伴伴随网络，一起给大家生活带来更多便利；（4）嵌入式。其功效强大、体积小、应用灵活被越来越多人所关注，现已是多个智能设备关键元件；（5）可扩展性。和其它外设联动是大势所趋，所以，要预留扩展端口给未来。（6）品牌化。集众品牌之长于统一控制平台，则能很好地兼顾各方利益，同时用户在预算上也会有很大主动性。 1.3 应用领域该系统属于于车辆电子产品，将应用于在汽车倒车时为驾驶员提供倒车时所需信息，预防在倒车或泊车时发生碰撞等危险事故。同时为汽车未来自动驾驶技术做铺垫。在汽车电子领域中，倒车雷达（Car Reversing Aid System)全称“倒车防撞雷达”又称“泊车辅助装置”，它是汽车泊车或倒车时安全辅助装制，关键针对汽车倒车时无法目测到车尾物体和距离车身距离而设计开发。本课题研究汽车倒车预警系统将为驾驶者提供一个倒车提醒和距离报警，本课题现实应用意义在于。 （1）将倒车自动化从被动防撞引向智能控制方向发展； （2）表现了“以人为本”驾驶理念，倒车时驾驶者视线可集中在前方，不需顾及车后情况，增加了倒车安全性和可靠性，而且它应用可减轻司机体力和脑力劳动强度； （3）安全可靠防碰撞预警，使驾驶者不管是白天还是夜晚全部能实现安全倒车； （4）此系统能够单独存在，避免对汽车整车影响，为应用和普及发明了条件，经济性很好，易于普及。 汽车倒车雷达预警系统利用可极大地减轻驾驶者体力、脑力劳动强度, 降低倒车难度，避免驾驶员因方向感不强、判定和操作失误而引发事故，同 时它将对提升汽车智能化水平和最终实现汽车无人驾驶产生主动意义。 1.4 本文研究内容 此次倒车雷达预警系统研究工作中，关键部分是中心控制单元、超声波测距系统、语音播报系统，关键是考虑到驾驶员能更正确接收信息，所以在声光报警基础上增加了语音报警系统，总设计步骤图图1.1所表示图1.1 系统整体设计思绪系统整体设计首先是从方案着手处理，分析其含有何种功效，需要哪些模块，然后依据功效模块再决定选择什么样元器件可达成系统设计目标。随即需要从软件和硬件这两部分来实现，软件关键用来控制硬件运行，最终需要对系统联调，确保它稳定可靠地工作，让系统总体上完成一个整合，实现方案构思中全部功效需求。 2.方案论证方案论证是对汽车倒车雷达预警系统构思，分析用何种方法能够实现，该方法有哪些好处及不足，并依据功效要求，性价比，实现难易程度等作以综合比较，选择一个最优处理方案。 2.1 设计要求从任务书角度出发，本课题拟在汽车倒车过程中为驾驶员提供汽车倒车所需信息，而且使得倒车过程愈加人性化，安全性也得到很大提升。为达此目标，设计将关键处理以下三个问题。 该系统可实现汽车倒车时车尾保险杠和障碍物之间测距，并能够实时显示； 系统可预设测距报警下限值，当实际测距小于预设值时，系统应报警提醒，同时可实现对预设值调整和修改； 报警方法要求有两种以上，以愈加好地提醒驾驶员车辆周围情况，从而提升汽车倒车安全性。 由上可知，本系统研究关键内容是在汽车倒挡挂起时，该系统则需实时显示汽车倒车时车尾保险杠和障碍物之间距离，另外考虑带场景不一样，设制了可调整报警阈值。为了驾驶员方便立即了周围装况，此研究还应该含有声音播报功效，解放驾驶员眼睛需要看显示界面。 2.2 方案设计 方案一：采取上位、下位机（PC.PLC）控制系统。 上、下位机（PC.PLC）技术图2.1所表示。 图2.1 上、下位机控制系统上下位机是基于工业控制领域广泛应用可编程序控制器（PLC）控制程序发展而来。可编程序控制器（PLC）在 PCPLC技术中作为下位机，其运行可靠性得到了一致认可，PLC在系统中作用是：经过现场检测元件各类传感器，采集系统运行参数，将运行参数送至PLC系统数据采集单元，现场数据采集单元利用网络技术将数据送到PLC控制主机，由PLC主机（CPU）对数据进行处理，最终经过总线网络送至上位工业控制计算机PC。不过用可编程控制器PLC经过数据采集卡控制多个传感器方法，这种方法多用于工业，生产中，体积大，安装不放便，而且成本高。方案二：AT89C51单片机控制系统。 AT89C51单片机控制系统图2.2所表示。 图2.2 单片机控制系统 AT89C51是一个8K字节可编程FPEROM高性能微控制器。含有内存较大，功效强，抗干扰能力强、软硬件资源全部比较丰富等特点，其外围接口电路 简单。含有很高性价比，成本低，其价格仅微DSP五分之一，而且它经过多年发展，技术也相当成熟。它和工业标准MCS51指令和引脚兼容， 所以是一个功效强大微控制器，它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活有效处理方案。 2.3 方案选择方案一 可编程控制器PLC经过数据采集卡控制多个传感器方法，经过通信协议和下位机通信，将指令传送到下位机，由下位机来实现对各模块控制，这种方法多用于工业，控制程序大，控制子模块多实体设计生产。试验中并不常见，因为其体积大，安装不放便，成本高，操作等空难度较大，所以并不是理想试验方案。方案二单片机将各功效部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小；指令系统全部有极丰富条件。分支转移能力，I/O口逻辑操作及位处理能力，很适适用于专门控制功效；机内工作电压仅为1.8V3.6V工作电流仅为数百微安；易扩展组成多种规模计算机应用系统。12 因为单片机应用十分广泛，渗透于我们生活多个领域，几乎难以找到哪个领域范围没有单片机踪迹。譬如导弹导航装置，飞机上多种仪表控制，计算机网络通讯和数据传输，工业自动化过程中实时控制和数据处理，多种智能IC卡广泛使用，全自动洗衣机控制，和程控玩具、电子宠物等等，这些全部离不开单片机，所以销量极大，各大企业商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。不过，它小巧玲珑同时注定存在一定不足，单片机现在还没有通用系统管理软件或监控程序，而且还必需十分了解所用单片机硬件结构，程序编写困难，代码难以了解，不易于识读，难于移植，排错困难，编写程序花时间相当多，调试不便等等。综合以上比较，方案一游系统数据处理任务，控制实时性要求高但设计复杂，体积较大，成本高等缺点，而方案二，设计简单，体积小，安装简易，成本低等特点，本系统采取是第二种方案作为控制系统。 3.硬件设计倒车雷达预警系统关键实现汽车尾部到障碍物之间距离测量。硬件设计包含测距系统设计（超声波发送接收系统)、单片机控制系统设计和显示报警系统设计。其中，测距系统由超声波发射模块和超声波接收模块组成；控制系统设计关键对AT89S52单片机系统进行设计：显示报鳘系统设计要对数据通讯、数据转换、蜂鸣器和静态显示电路进行设计。 3.1 系统组成 根据系统设计要求，该系统可实现汽车倒车时车尾保险杠和障碍物之间测距，并能够实时显示；可预设测距报警下限值，当实际测距小于预设值时，系统应报警提醒，同时可实现对预设值调整和修改；报警方法要求有两种以上，以愈加好地提醒驾驶员车辆周围情况，从而提升汽车倒车安全性。初步决定汽车倒车雷达预警系统将由硬件和软件两部分组成，系统设计采取模块化思想。系统硬件结构分为三个关键模块：测距系统，控制系统和显示报警系统。软件部分对不一样功效模块程序进行分别编程，便于调试和移植。整个系统依据“回波测距”原理设计，其结构框图图3.1所表示。图3.1系统结构原理图各模块所完成具体功效以下： （1）测距系统：由传感器设计发送模块、接收模块和控制系统共同完成 测距功效。（2）控制系统：本系统以单片机为控制关键，控制整个系统运行，对多种接口电路进行控制，晶振发射脉冲，检测到回波后，进行数据处理实现实时时间差采样，测出从超声波发射到接收回波信号时刻差，从而测出距离。（3）显示报警系统：显示最小距离及报警以提醒驾驶员。 3.2 单元电路设计 3.2.1 单片机控制电路此次设计我们所采取是STC89C51单片机，是一个带4k字节闪烁可编程可擦除只读存放器低电压、高性能COMOS8微处理器，线编程，采取ATMEL高密度非易失存放器制造技术制造，和工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容。STC89C51是个低功耗高性能单片机，有40个引脚和32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含有2个外中止口，两个16位可编程定时计数器，两个全双工串行通信口，STC89C51能够照常规方法进行一定编程，也能够在线编程。它通用微处理器和Flash存放器结合在一起，尤其是反复式擦写Flash存放器可有效节省开发成本3。I/O端口编程实际为依据应用电路功效和对I/O寄存器进行编程，具体步骤以下。 （1）依据实际电路要求，选择采取哪些I/O端口，且用EQU伪指令去定义本身所相对应寄存器； （2）初始化端口数据输出寄存器，应该避免端口作为输出时侯，开始阶段显现不确定状态，影响到外围电路正常工作； （3）依据外围电路功效，确定I/O端口id方向，初始化端口数据方向寄存器。把用作输入端口能够不用考虑其方向初始化，因为I/O复位缺省值是输入； （4）对于用作输入I/O管脚，如需上拉，再经过输入上拉让其能寄存器为它内部配置个上拉电阻； （5）最终对I/O端口进行输出（写数据输出寄存器）和输入（读端口）编程，完成对外围电路对应功效。依据系统设计要求，各接口功效以下。P1.0：产生输出一个40KHz脉冲信号。（用于后方测距电路）P1.1：产生输出一个40KHz脉冲信号。（用于右侧测距电路）P1.2：产生输出一个40KHz脉冲信号。（用于左侧测距电路）：产生中止请求，接后方测距电路。：产生中止请求，接后方测距电路。P1.3：接ICA3输入端，用于中止优先级判定。P1.4：接ICA3输入端，用于中止优先级判定。P0.0P0.7：用于显示输出，接显示器。P2.7：接报警电路。P2.0：接报警电路。P2.1：接报警电路。 XTAL1：接入外部晶振引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器输入端，这一个放大器组成出片内振荡器。采取外部振荡器时侯，有些引脚应该接地。XTAL2：接入外部晶振引脚。在片内接到振荡器反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采取外部振荡器时侯，此引脚接外部振荡信号输入。RST：STC89C51复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片复位时侯，只须将此引脚电位提至高电位，而且连续不变两个机器周期以上时间，STC89C51就能完成系统复位各项工作，使内部特殊功效寄存器内部全部被设成已知状态。图3.2 单片机硬件设计 3.2.2 系统复位电路设计在单片机日常工作时，除了系统正常初始化之外，当因为程序运行犯错或操作错误使系统处于死锁状态时，为处理这个问题，也需要复位致使其重新开启。所以，系统复位电路显得尤为关键。单片机复位全靠外部电路实现，每当在时钟电路工作后时，一旦在单片夹中RST引脚上表现出24个时钟振荡脉冲以上高电平，单片机就会实现初始化状态复位。为了确保并可靠复位，在设计复位电路时，RST须高电平。只要RST电平不变，单片机就循环复位。单片机复位电路通常采取以下多个方法： 图3.3 上电复位电路 （1）上电自动复位在通电瞬间，因为RC电路充电过程中，RST端出现正脉冲，从而使单片机复位。 （2）按键电平复位 经过使复位端经电阻和VCC电源接通而实现。 （3）在实际应用系统中，为了确保复位电路可靠工作，常将RC电路接施密特电路后再接入单片机复位端和外围电路复位端。这种尤其适合于应用现场干扰大、电压波动大工作环境，而且，当系统由多个复位端时，能确保可靠地同时复位。考虑本设计结构简单，干扰小，故采取上电自动复位。 3.2.3 晶振电路它是单片机系统正常工作确保，假如振荡器不起振，系统将会不能工作。假如振荡器运行不规律，系统实施程序时候就会出现时间上误差，这在通信中会表现很显著：电路将无法通信。它是由一个晶振和两个瓷片电容组成，晶振和瓷片电容是没有正负，两个瓷片电容相连那端一定要接地，图3.4所表示。 图3.4 晶振电路通常单片机晶振工作于并联谐振状态，也能够了解为谐振电容一部分。它是依据晶振厂家提供晶振要求负载电容选值，换句话说，晶振频率就是在它提供负载电容下测得，能最大程度确保频率值误差，也能确保温漂等误差。机器周期:通常从内存中读取一个指令字最短时间来要求CPU周期,(也就是计算机经过内部或外部总线进行一次信息传输从而完成一个或多个微操作所需要时间),它通常由12个时钟周期组成。而时钟周期=1秒/晶振频率，所以单片机机器周期=12秒/晶振频率 ，补充其它多个周期： 指令周期（Instruction Cycle）：取出并实施一条指令时间。总线周期（BUS Cycle）：也就是一个访存放器或I/O端口操作所用时间。 时钟周期（Clock Cycle）：又称节拍周期，是处理操作最基础单位。(晶振频率倒数，也称T状态) 指令周期、总线周期和时钟周期之间关系：一个指令周期由若干个总线周期组成，而一个总线周期时间又包含有若干个时钟周期。通常处理器一个机器周期由12个时钟周期所组成。所以单片机用12M晶振，运行速度为1M。负载电容=(Cd*Cg)/(Cd+Cg)+Cic+C6 ，跟晶振特征、单片机内部时钟电路等效电容相关。两个电容取值全部是相同，或说相差不大，假如相差太大，轻易造成谐振不平衡，轻易造成停振或干脆不起振。其起到一个并联协振作用，这么能够让它脉冲更平稳和协调。 3.2.4 LCD显示电路显示器是一个经典输出设备且实际应用广泛，几乎全部电子产品全部会使用显示器，各自差异仅仅在于是显示器结构类型相异而已。其中，最简单显示器能够使LED发光二极管，并给出一个简单开关信息，但复杂且较完整显示器应是CRT监视器或屏幕里较大LCD液晶屏。综合部分实际要求和考虑单片机接口资源，采取串行方法显示LED驱动输出设备。因为全程显示距离范围在4米之内，用3个LED数码管显示距离数值。在单片机应用系统中，发光二极管LED显示器常见两种驱动方法；静态显示驱动和动态显示驱动。所谓静态显示驱动，就是给关键点亮LED经过恒定电流，即每一位LED显示器各引脚全部要占用单独含有锁存功效I/O接口。单片机只需要把要显示字形段码发送到接口电路并保持不变即可，假如要显示新数据，在发送新自行段码。所以，使用这种方法单片机中CPU开销小，但这种驱动方法需要寄存器、编译码等硬件设备。当需要显示位数增加时，所需要期间和连线也应该增加，成本也增加。而所谓动态显示驱动就是给欲点亮LED通以脉冲电流，即采取分时方法，轮番控制各个显示器COM端，使各个显示器轮番点亮，这是LED亮度就是通断平均亮度。考虑多种原因，本设计选择动态驱动显示。 图3.5 显示电路 3.2.5 报警电路设计方案系统报警电路由一个运算放大器、一个发光二极管和一个喇叭组成。R25阻值为1K，R26阻值为10K。对于二级运算放大，全部采取F007芯片，两级放大电路均是负反馈接法，即反相百分比运算电路，而反相百分比运算电路中，输入信号从反相输入端输入，同相输入端接地，依据“虚短”和“虚断”特点。所谓“虚短”是因为理想集成运放Au0。所以能够认为两个输入端之间差模电压近似为零。因为两个输入端间电压为零，而又不是短路，故称为“虚短”。而“虚短”是因为理想集成运放输入电阻Rid，故能够认为输入端不取电流，这么输入端相当于断路，而不是断开，成为“虚断”。而电路中，反相输入端和地端等电位，但又不是真正接地，这种情况成为“需地”。所以=，=，因为=0，=，则可得=，故可将信号进行放大。图3.6 报警电路 3.2.6 按键设置电路单片机键盘有独立键盘和矩阵式键盘两种：独立键盘每一个I/O口上只接一个按键，按键另一端接电源或接地（通常接地），这种接法程序比较简单且系统愈加稳定；而矩阵式键盘式接法程序比较复杂，不过占用I/O少。依据本设计需要这里选择了独立式键盘接法。独立式键盘实现方法是利用单片机I/O口读取口电平高低来判定是否有键按下。将常开按键一端接地，另一端接一个I/O口，程序开始时将此I/O口置于高电平，平时无键按下时I/O口保护高电平。当有键按下时，此I/O口和地短路迫使I/O口为低电平。按键释放后，单片机内部上拉电阻使I/O口仍然保持高电平。我们所要做就是在程序中查寻此I/O口电平状态就能够了解我们是否有按键动作了。在用单片机对键盘处理时候包含到了一个关键过程，那就是键盘去抖动。这里说抖动是机械抖动，是当键盘在未按到按下临界区产生电平不稳定正常现象，并不是我们在按键时经过注意能够避免。这种抖动通常10200毫秒之间，这种不稳定电平抖动时间对于人来说太快了，而对于时钟是微秒单片机而言则是慢长。硬件去抖动就是用部分电路对抖动部分加之处理，软件去抖动不是去掉抖动，而是避抖动部分时间，等键盘稳定了再对其处理。所以这里选择了软件去抖动，实现法是先查寻按键当有低电平出现时立即延时10200毫秒以避