2017毕业论文-基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计.doc

山西大学 论文题目 基于单片机倒车防撞雷达的设计研究 学 院 工程技术学院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 姓 名 指导教师 职 称 副教授 （2008 年 6 月） 毕 业 论 文 学士学位论文（设计）原创性声明学士学位论文（设计）原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（亲笔）： 年 月 日 - 学士学位论文（设计）版权使用授权书学士学位论文（设计）版权使用授权书 专业： 论文（设计）题目： 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期 间学位论文（设计）工作的知识产权单位属山西农业大学，同意学校保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山西农业大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 毕业后发表与本研究有关的文章，作者单位署名应为“山西农业大学”， 可以在备注中注明本人现工作单位。本研究成果的知识产权归属山西农业 大学，未经指导教师和山西农业大学同意。本人不私自从事与课题有关的任 何开发和盈利性活动。 学位论文作者签名（亲笔）： 年 月 日 导师签名（亲笔）： 年 月 日 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）评文）评 价价 表表 指 导 教 师 意 见 签 字： 年 月 日 评 阅 人 意 见 签 字： 年 月 日 答 辩 委 员 会 意 见 主任委员签字： 年 月 日 评分 或 评 语 院长签字： 年 月 日 毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）中文摘要 基于单片机倒车防撞雷达的设计研究 摘要 随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒车 所引发的事故也越来越多。这些事故常常给驾驶员带来许多麻烦，因此，有助于驾 驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。 倒车雷达，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶 员周围障碍物的情况。本文介绍了一种利用超声波测距原理研究的高性价比倒车雷 达，它可以提醒驾驶员进入警戒区域，同时进行三级声光报警。无须占用司机的视 觉资源，使司机可以把全部注意力用于观察车前及车旁的路况。超声发射部分由 89C51单片机产生40kHz的信号，通过CD4069驱动发射探头；系统接收部分由接收探 头拾取反射回来的微弱信号，当接收电路接收到反射信号就中断89C51计数器停止 计数，从而得到超声波从发射到接收信号的时间差。 关键词：倒车雷达、超声波、单片机 Based on monolithic integrated circuit back-draft anticollision radar design research 修改对应的英文文摘修改对应的英文文摘 Abstract Along with our country economy rapid development, more and more many people had own automobile, simultaneously by parks the accident which initiates with the back-draft more and more to be also many. These accidents frequently bring many troubles to the pilot, therefore, is helpful in the pilot parks with the back-draft back-draft radar arises at the historic moment. The back-draft radar, is the automobile parks the safe auxiliary unit, can or a more direct-viewing demonstration informs around the pilot by the sound the obstacle situation, the puzzle which relieved the pilot to have parked with start vehicles when all around visits causes, and helped the pilot to clean the field of vision dead angle and the line of sight fuzzy flaw. This article introduced one kind of use ultrasonic ranging principle research the high performance-to-price ratio back-draft radar, it may remind the pilot to enter the zone of security, simultaneously carries on three levels of acousto- 第 6 页 共 37 页 毕业设计说明书毕业设计说明书( (论文论文) )外文摘要外文摘要 optics to report to the police. Does not need to take drivers visual resources, enables the driver to be possible to use in the complete attention observing in front of nearby the vehicle and the vehicle state of roads. The supersonic launch part produces the 40kHz signal by the 89C51 monolithic integrated circuit, Through CD4069 actuation launch probe head; The system receive part the weak signal which reflects by the receive probe head collection, When the accepting circuit receives the reflection signal to interrupt the 89C51 counter stop counting, thus obtains the ultrasonic wave from to launch to the receive signal time difference. Keywords :Reversing radar, Ultrasonic, SCM 目录目录 1 1 引言引言1 1 1.11.1 倒车雷达研究的背景及意义倒车雷达研究的背景及意义1 1.21.2 国内外倒车雷达的发展现状国内外倒车雷达的发展现状 2 2 1.31.3 雷达的发展雷达的发展 2 2 2 2 超声波倒车雷达的工作原理超声波倒车雷达的工作原理 3 3 2.12.1 超声波超声波 3 3 2.22.2 超声波发生器超声波发生器 4 4 2.32.3 超声波测距原理超声波测距原理 4 4 2.42.4 超声波测距误差分析超声波测距误差分析 6 6 2.4.1 温度误差 .6 2.4.2 时间误差 .6 2 25 5 影响超声波探测的因素影响超声波探测的因素 7 7 2.62.6 如何提醒车主如何提醒车主 9 9 3 3 系统设计系统设计 1010 3.13.1 倒车雷达的工作原理图倒车雷达的工作原理图 1010 3.23.2 系统硬件电路原理图系统硬件电路原理图 1111 4 4 系统硬件电路介绍系统硬件电路介绍 1212 4.14.1 AT89C51AT89C51 单片机单片机1212 4.24.2 电源部分电源部分 1515 4.34.3 放大电路放大电路 1717 4.44.4 音频解码电路分析音频解码电路分析 1818 4.4.1 LM567 芯片介绍19 4.4.2 译码电路工作原理分析 .20 4.4.3 LM567 在使用要注意以下几个方面21 4.54.5 声光报警电路声光报警电路 2121 5 5 系统软件设计系统软件设计 2222 5.15.1 计算超声波传播时间计算超声波传播时间2222 第 9 页 共 37 页 5.25.2 超声波发生子程序超声波发生子程序2323 5.35.3 超声波接收中断程序超声波接收中断程序2424 参考文献参考文献 2626 致致 谢谢 2727 第 1 页 共 37 页 1 引言引言 11 倒车雷达研究的背景及意义 随着我国经济的快速发展，交通运输车辆及私家用车的不断增加，不可避免的交 通问题瞬时成为人们关注的问题。其中由于倒车事故发生的频率高，已引起了社会和 交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，造成倒车时的事故率远大于 汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带 来许多麻烦，不仅经济上，更有人身伤害，例如撞上别人的车，如果伤及儿童更是不 堪设想，基于此基础，汽车高科技产品中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应 运而生，倒车雷达的加装可以解决司机的不少麻烦，大大降低了倒车事故的频率。由 于存在视觉盲区，无法看清车后状况，司机在倒车时很容易发生事故。为了减少带来 的损失，需要有一种专门帮助司机安全倒车的装置。目前市场上用于辅助司机倒车的 装置主要有：语音告警装置、后视系统以及倒车雷达等。语音告警装置用于播放提示 语以提醒车后的行人注意避让正在倒车的汽车。这种装置价格便宜且使用方便，缺点 是只能对车后的行人起告警作用，对于其他障碍物则不起作用，所以其应用范围有限。 后视系统是由视频捕捉装置和视频播放装置组成，通过视频司机可以很直接地看到车 后的障碍物。由于这类装置的价钱较高，目前还没有普及。 倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达” ，也叫“泊车辅助装置” ，是汽车泊车安全辅助 装置，能以声音或者后视镜的显示通告司机车后的状况，解除了司机泊车和启动车辆 时前后左右探视所引起的麻烦，并帮助司机解决由视觉引起的缺陷，提高驾驶的安全 性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障 碍物相撞的原理设计开发的。通过感应装置发出超声波来判断前方是否有障碍物，以 及障碍物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限 制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。司机在倒车时，启动 倒车雷达，在控制器的控制下，由车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，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，从而计算出车体与障 碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由显示器显示距离并发出警示信号，从而 使司机倒车时不至于撞上障碍物。 第 2 页 共 37 页 1.2 国内外倒车雷达的发展现状 通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。感应器发出和接 受超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。感应器装 在后保险杠上，以角 45辐射，检查目标，能探索到那些低于保险杠而司机从后窗又 难以看见的障碍物并报警，如花坛，蹲在车后玩耍的儿童等：显示设备装在仪表板上， 提醒驾驶员汽车据后面物体还有多少距离，到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示 司机停车。根据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式等种。转 帖式感应器后有一层胶，可直接粘在后保险杠上：钻孔式感应器是在保险杠上钻一个 洞，然后把感应器嵌进去：悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同， 倒车雷达又可以分为数字式、颜色式和蜂鸣式等三种。数字式显示设备是一只如传呼 机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接用数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确 到 1 厘米，让驾驶员一目了然。 经过几年的发展，倒车雷达系统已经过了数代的技术改良，不管从结构外观上， 还是从性能价格上，这几代产品都各有特点，目前使用较多的是数码显示、荧屏显示 和魔幻镜倒车雷达这3种。 13 雷达的发展 1) 第1代倒车雷达 “倒车请注意”!想必不少人还记得这种声音它只能算作最早的有关于倒车的一个产 品,不能称为雷达,现在只有小部分商用车还在使用。只要驾驶员挂上倒档,它就会响起， 提醒周围的人注意。从某种意义上说,它对驾驶员并没有直接的帮助,基本属于淘汰产 品。 最初的倒车雷达是蜂呜器,它标志着倒车雷达系统的真正开始。倒车时,如果距车 1.51.8M处有障碍物,蜂鸣器就会开始工作,蜂鸣声越急,表示车距障碍物越近。该装 置既没有语音提示,也没有距离显示,虽然驾驶员知道车后有障碍物,但不能确定障碍物 距离车究竟有多远。 2) 第2代倒车雷达 第2代产品采用数码波段显示,可以显示车后障碍物离车体的距离。如果车后是物， 第 3 页 共 37 页 在1.8M开始显示;如果是人,在0.9M左右的距离开始显示。这一代产品有2种显示方式， 数码显示产品直接显示距离数字，而波段显示产品由3种颜色来区别：绿色代表安全 距离，表示障碍物离车体距离有08M以上；黄色代表警告距离，表示离障碍物的距离 只有0.60.8M；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到0.6M的距离，必须停止倒 车。第2代产品把数码和波段组合在一起，比较实用，但安装在车内不太美观。 3) 第3代倒车雷达 第3代产品是液晶荧屏显示，这一代产品较以前有一个质的飞跃，特别是荧屏显示 开始出现动态显示系统。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以 及车辆周围障碍物的距离。其外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便，给 人以舒适的感觉，显示的距离也更准确些。不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较 高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。 4) 第4代倒车雷达 第4代产品是魔幻镜倒车雷达，它结合了前几代产品的优点，采用了最新仿生超声 雷达技术，配以高速微机控制，可全天候准确地测知2M以内的障碍物，并以不同等级 的声音和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、 温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能，其外形就 是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内后视镜的位置。而且颜色 款式多样，可以按照个人需求和车内装饰选配，不过价格稍高。 5) 第5代倒车雷达 第5代产品是整合影音系统，它是专为高档轿车生产的，在上一代产品的基础上新 增了很多功能，它整合了高档轿车的影音系统，可以在显示器上观看DVD影像。当然其 价格也相当的不菲。 倒车雷达的发展实际上已经融入了整车的设计，随着技术的成熟，价格的降低， 倒车雷达将会逐渐普及成为标准配置。 2 超声波倒车雷达的工作原理超声波倒车雷达的工作原理 2.1 超声波 我们知道，当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的 第 4 页 共 37 页 频率，它的单位是赫兹。人类耳朵能听到的声波频率为 2020，000HZ。当声波的振动 频率大于 20000HZ 或小于 20HZ 时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于 20000HZ 的声波称为“超声波”。超声波广泛地应用在多种技术中。超声波有两个特点，一个 是能量大，一个是沿直线传播。由于超声波也是一种声波，超声波在媒质中传播的速 度和媒质的特性有关。 声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其 平衡位置附近进行的往返运动。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一 种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不 同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。 超声波具有以下的特点： 1） 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。 2） 超声波可传递很强的能量。 3） 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。 4） 超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象 22 超声波发生器 为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲， 超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产 生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液 哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途 也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部 结构，它有两个压电晶片和一个共振板。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，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。 反之，如果两电极间未外加电压，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器了。 23 超声波测距原理 在超声波探测电路中, 发射端输出一系列脉冲方波, 其宽度为发射超声波与接收 第 5 页 共 37 页 超声波的时间间隔, 被测物距越远, 脉冲宽度越大, 输出脉冲个数与被测距离成正比。 超声波测距的方法有多种, 如相位检测法、声波幅值检测法和往返时间检测法等。相 位检测法虽然精度高, 但检测范围有限可检测到汽车倒车中, 其障碍物与汽车的距离； 声波幅值检测法易受反射波的影响。本文硬件设计采用超声波往返时间检测法, 其测 量原理图如图1所示。 图1 超声波测距原理图 其原理为: 在超声波发射器两端输入40KHZ 脉冲串, 脉冲信号经过超声波内部振 子, 振荡产生机械波, 并通过空气介质传播到被测面, 由被测面反射到超声波接收器 接收, 在超声波接收器两端, 信号是毫伏级的正弦波信号, 超声波经气体介质的传播 到接收器的时间, 即为往返时间。 超声测距有脉冲回波法、共振法和频差法,其中常用脉冲回波法测距。超声波测距 的原理一般采用渡越时间法 ,其原理是超声传感器发射超声波, 超声波在空气中传播 至障碍物, 经反射后由超声传感器接收反射脉冲, 测量出超声脉冲从发射到接收的时 间, 再乘以超声波在空气中的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离, 即： L=ct/2 (1) 式（1）中, L 为超声传感器与被测障碍物之间的距离, c 为超声波在介质(空气) 中的传输速率, t 为超声波从发射到接收的时间。超声波在空气中的传播速度为: 00 ccT T, 其中 T 为绝对温度数值, 0 273.15Tk, 0 331.4Cm s。在测量精度不 是很高的情况下, 一般可以认为 c 为常数 340m/s。由于温度影响超声波在空气中的传 播速度；超声波反射回波又很难精确捕捉,致使超声波在空气中传播的时间很难精确测 量。这些因素是使用超声测距引起误差的原因。 第 6 页 共 37 页 2.4 超声波测距误差分析 根据超声波测距公式L=ct/2，可知测距的误差是由超声波的温度误差、传播速 度误差和测量距离传播的时间误差引起的。 2.4.1 温度误差 由于超声波也是一种声波。其声速C与温度有关。表1列出了几种不同温度下的声 速 表1声速与温度关系 温度()302010 0102030100 声速(米秒) 313319325323338344349386 这是超声波的温度效应特性，超声波的传播速度“C”可以用公式(2)表示： C331.50.607t（m/s）,式中t=温度（）。因此要精确测量与某个物体之间的距 离时，则应通过温度补偿的方法加以校正。 2.4.2 时间误差 当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s (20室温)，忽略声 速的传播误差。测距误差st0.6V 时，则 T9导通起分流作用。这样就减轻了 T8的过多负担，使 IC8的变化范围缩小。 （4）保护电路 减流式保护电路 减流式保护电路由 T12、R11、R15、R14和 DZ3、DZ4组成，R11为检流电阻。保护的目 的主要是使调整管（主要是 T11）能在安全区以内工作，特别要注意使它的功耗不超过 额定值 PCM。首先考虑一种简单的情况。假设图 11 中的 DZ3、DZ4和 R14不存在，R15两端 短路。这时，如果稳压电路工作正常，即 PC0.6V 时，使 T12管导通。由 于它的分流作用，减小了 T10的基极电流，从而限制了输出电流。这种简单限流保护电 路的不足之处是只能将输出电流限制在额定值以内。由于调整管的耗散功率 PCM=ICVCE，只有既考虑通过它的电流和它的管压降 VCE值，又使 PC（VZ3+ VZ4），则 DZ3、DZ4击穿，导致 T12管发射结承受 正向电压而导通。VBE12的值为 第 17 页 共 37 页 经整理后得 显然，（VI VO）越大，即调整管的 VCE值越大，则 IO越小，从而使调整管的功 耗限制在允许范围内。由于 IO的减小，故上述保护称为减流式保护。 （5）过热保护电路 电路由 DZ2、T3、T14和 T13组成。在常温时，R3上的压降仅为 0.4V 左右，T14、T13 是截止的，对电路工作没有影响。当某种原因（过载或环境温升）使芯片温度上升到 某一极限值时，R3上的压降随 DZ2的工作电压升高而升高，而 T14的发射结电压 VBE14下 降，导致 T14导通，T13也随之导通。调整管 T10的基极电流 IB10被 T13分流，输出电流 IO下降，从而达到过热保护的目的。 电路中 R10的作用是给 T10管的 ICEO10和 T11管的 ICBO11一条分流通路，以改善温度 稳定性。 值得指出的是：当出现故障时，上述几种保护电路是互相关联的。 43 放大电路 本超声波测距电路放大部分采用双运算放大器LM358，由于是单电源供电，需要在 输入端加直流偏置电压，并设置合适的静态输出电压，以便能放大正负两个方向的变 化信号。 图12 LM358管脚图 第 18 页 共 37 页 LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电 源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电 源电流与电源电压无关。 它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可 用单电源供电的使用运算放大器的场合。 LM358 的封装形式有塑封 8 引线双列直插式和贴片式。 特性：内部频率补偿 直流电压增益高(约 100dB) 单位增益频带宽(约 1MHz) 电源电压范围宽 单电源(332V) 双电源(1.5 一15V) 低功耗电流，适合于电池供电 低输入失调电压：2mV 共模输入电压范围宽 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 输出电压摆幅大(0 至 Vcc-1.5V) 4.4 音频解码电路分析 集成锁相环音频译码器LM567是美国国家半导体公司生产的56系列集成锁相环路 中的一种，它设计精巧，电路简洁，良好的噪声抑制能力和中心频率稳定性，在各种 译码电路中得到了广泛的应用。 锁相环是一个闭环的相位负反馈控制系统，它由相位检波器，低通滤波器和压控 振荡器三个基本部件组成: 第 19 页 共 37 页 图13 锁相环的原理框图 相位检波器是一个误差检测元件，它比较输入电压相位与 VCO 输出电压相位，并 输出一个误差电压，它的大小决定于两个输入电压的相位差；然后，这个误差电压通 过低通滤波器滤除高频分量，输出控制电压去控制 VCO 输出电压的频率，从而减小输 入电压和输出电压之间的相位差。当环路处于稳态时，当输出信号和输入信号频率相 等时，它们的瞬时相位差为一常量；而且，若瞬时相位差为一常量，则输入信号和输 出信号频率相等，这时环路处于锁定状态。这是锁相环路的一个特点，用这个方法可 以得到十分精确的频率控制。电路的捕获带宽定义为环路能通过捕获过程而进入锁定 状态所允许的最大固有频差。因此，锁相环能够在一定范围内，使输出信号和输入信 号保持固定的相位差，从而达到输出信号频率跟踪输入信号频率的目的。 4.4.1 LM567 芯片介绍 锁相环音频译码采用双列 8 脚直插式 第 20 页 共 37 页 图 14 LM567 内部结构及管脚图(重画这个图) 它的内部电路结构由正交相位探测器、锁相环、放大器等组成。LM567 的工作电 压为 4.759V，工作频率从可达 500KHZ，静态工作电流仅 8mA。第 3 脚是信号输入端， 要求输入信号大于 25mV。第 8 脚是逻辑输出端，从图中可以看出，它是一个集电极开 路的晶体管输出，允许最大灌电流为 100mA。第 5、6 脚外接的电阻、电容决定了 IC 内 部的压控振荡器中心频率，FT1.1/RC。第 1、2 脚通常是分别对地接电容，形成输出 滤波网络和环路低通滤波网络，其中第 2 脚所接电容决定了锁相环路的捕捉带宽，电 容数值越大，环路带宽越窄。当音频译码器 LM567 工作时，其锁相环内部电压控制振 荡器产生一定频率的振荡信号，此信号连同引脚 3 输入的信号频率一起送入正交相位 探测器进行比较，若连续输入的信号频率落在给定的通频带时，锁相环即将这个信号 锁定，同时 LM567 的内部晶体管受控导通，引脚 8 输出端输出低电平。LM567 的引脚 5 输出内部振荡器的矩形信号，引脚 6 输出锯齿波脉冲，二者的频率都与内部振荡器的 中心频率相同。 4.4.2 译码电路工作原理分析 其 5、6 脚外接的电阻 RP2 和电容 C7 决定了内部压控振荡器的中心频率 FT，FT1.1/( RP2C7)。2 脚所接电容 C8 决定锁相环路的捕捉带宽，C8 的确定方法 第 21 页 共 37 页 是：C8= 130FT (RP2+10RP2 )。1 脚所接电容 C9 的容量应至少是 2 脚电容的 2 倍。当 LM567 的 3 脚输入信号幅度25mV、频率在捕捉带宽范围内时，8 脚由高电平变成低电 平。我们可利用了 LM567 接收到相同频率的载波信号后 8 脚输出低电平这一特性，来 形成对控制对象的控制。 电路在工作时，要先将 LM567 的中心频率 FT 调到与超声波探头的中心频率 F0 相 同，即使 FT =F0。超声波接收探头未接收到反射回来的波时，LM567 的 3 脚输入信号 频率不在捕捉带宽范围内，8 脚内部三极管截止，此时为集电极开路输出；当恰巧 40KHZ 频率电信号被接收并放大的话，LM567 的 3 脚输入信号频率便进入了捕捉范围内， 这时 8 脚内部三集管导通，输出变为低电平。 在进行电路调试时，先使温度达到控制点，测出多谐振荡器输出信号频率 F0，调 节 RP2 使 LM567 的 5 脚信号频率 FT=F0，这时 8 脚应为低电平，在温度为其它值时，8 脚应为高电平，证明电路可以正常工作。 4.4.3 LM567 在使用要注意以下几个方面 (1) 精确而适当的设置 LM567 的工作频率和带宽。 LM567 内部振荡频率 FT 可在 0.01HZ500KHZ 范围内预先设定,其对应带宽可在（ 10%14%）FT 范围内按要求确定，因此要在被探测信号确定后，设置 FT 使它与被测信 号中心频率重合，并设置适当带宽。在使用时要防止 5 脚外接电阻的短路或断路，否 则无论有无输入信号，8 脚都将输出低电平。2 脚外接电容可以改变捕捉带宽，电容值 越小，带宽越宽，但不能一味的减小电容来增加带宽，以免造成抗干扰能力下降，甚 至造成误触发，而影响电路可靠性。 (2) 尽可能使通频带中心频率与振荡中心频率相重合，以提高电路可靠性和灵敏 度。LM567 的工作电压要稳定，以保证有稳定的振荡频率。 (3) 避免输出端在通电时误动作。 LM567 在接通电源瞬间，8 脚输出一低电平，因而可在输出端加上延时电路，以 免在通电瞬时产生误动作。 45 声光报警电路 声光报警是指当探测到的距离小于或大于所设定的安全值时，发出声音提醒人们， 声光电路设计如图所示。M3720 是单声一闪灯报警音效集成电路，芯片内存储一种报警 第 22 页 共 37 页 音效，可直接驱动蜂鸣器发声或经外接功放三极管推动扬声器放音，同时还能驱动一 只 LED 闪烁。该芯片各引脚功能为：5 脚 VDD；1 脚 VSS 分别为电源输入端与负端，VDD 电压 33.5V；8 脚 X 和 1 脚 Y 分别为芯片外接振荡电阻器；6 脚 TG 为触发控制端，低 电平触发有效；3 脚 BZ 和 2 脚 BB 分别为报警音效输出端，可直接外接压电陶瓷蜂鸣器， 如果驱动扬声器则由 3 脚 BZ 端引出；4 脚 L 为闪灯输出端，可直接驱动 LED 发光。 图 9 声光报警电路图（重画） 5 系统软件设计系统软件设计 超声波测距仪采用AT89C51单片机开发设计的，该单片机和其开发应用系统具有语 言简洁、可移植性好、表达能力强、表达方式灵活、可进行结构化设计、可以直接控 制计算机硬件、生成代码质量高、使用方便等诸多优点。 51 计算超声波传播时间 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 T0，利用定时器的计数功能记录 超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产 生一个负跳变，在 INT0 或 INT1 端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求， 执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。其部分源程序如下： 第 23 页 共 37 页 图 10 定时中断子程序 图 11 外部中断子程序 52 超声波发生子程序 40KKHZ 脉冲的产生与超声波发射，测距系统中的超声波传感器采用 TR40 的压电 陶瓷传感器，它的工作电压是 40kHz 的脉冲信号，这由单片机执行下面程序来产生。 PUZEL： MOV 14H, #12H；超声波发射持续 200s HERE： CPL P1.0 ；输出 40KHZ 方波 NOP ； NOP ； NOP ； DJNZ 14H，HERE； RET 第 24 页 共 37 页 测距电路的输入端接单片机 P1.0 端口，单片机执行上面的程序后，在 P1.0 端口 输出一个 40KHz 的脉冲信号，经过三极管 T 放大，驱动超声波发射头 40T，发出 40KHz 的脉冲超声波，且持续发射 200s。 53 超声波接收中断程序 接收头采用与发射头配对的 40R，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算 放大器 U1A 和 U1B 两极放大后加至 U2。U2 是带有锁定环的音频译码集成块 LM567， 内部的压控振荡器的中心频率 f0=1/1.1R8C3，电容 C3决定其锁定带宽。调节 R8在发 射的载频上，则 LM567 输入信号大于 25mV，输出端 8 脚由高电平跃变为低电平，作 为中断请求信号，送至单片机处理。部分源程序如下：RECEIVE1：PUSH PSW PUSH ACC CLR EX1 ；关外部中断 1 RETURN：SETB