基于单片机的测速和倒车提示装置的设计

六六,导师*

（信息与控制工程学院，测控 xx班）

摘 要：本装置以STC89C51RC单片机为核心，通过使用单片机来实现测量车速与距离的功能。使用超声波传感器采集车辆与障碍物之间的距离信号，使用光电传感器采集车辆的速度信号，该信号经过滤波、放大、比较等一系列的操作，将模拟信号转换成数字信号送入到单片机，处理后将结果最终将送液晶显示器上。测量范围可由按键调节，当超过测量范围时，进行报警，蜂鸣器发声。本文介绍了速度与距离信号的采集原理，并对电路的参数进行了分析。

关键词：超声波传感器；光电传感器；液晶显示器

0 引 言

随着现代生活水平的提高，汽车使用量逐年增加，交通事故的发生也与日俱增，汽车测速与倒车提示装置也就应运而出，尤其是非接触式测量技术卓越发展。在大多情况下，测量与障碍物之间的距离是不能够接触到障碍物的，在这种时候就会用到非接触式测量设备。在物理学中人们发现了电子学技术产生的超声波后，从此超声波技术在测量领域得到了广泛的运用，尤其是在超声波测距方面，结合了其他技术，用超声波测距变得十分常用。

超声波在介质中传播的距离较远，分辨力较高，且能量消耗小，利用超声波测距比较方便而且速度快计算简单，容易做到实时控制，并且测量精度好，都能够达到工业测量的要求。因此超声测距广泛应用于当今生活中。超声波测距利用的是声波反射原理，声波在空气中传播避免了与介质接触[1]。 1 系统总体结构

系统主要由CX20106A超声波传感器、ST188光电传感器、超声波测距模块、转速产生模块、转速检测模块、单片机处理单元、显示单元、报警电路、按键控制电路组成。测距与倒车提示装置的系统结构框图如图1所示。

按键控制模块超声波测距模块声音提示模块单片机 转速检测模块直流电机控制模块液晶显示模块

图1 系统结构框图

*指导教师:教师简介，找自己的指导教师要详细的内容。

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该装置通过超声波传感器实现距离与速度的采集之后，会对所采集到的信号进行滤波、放大、比较处理后，传送至单片机进行信号的实时处理，单片机将信号进行处理之后送至显示单元进行显示，从而使监测人员可以非常及时、非常准确的掌握所测量的汽车的速度与距离等基本信息。 2 硬件电路设计 2.1 主控芯片

本设计的主控芯片选用STC89C51RC单片机。STC89C51RC单片机的片内有ROM/EPROM，因此这种单片机可以构成简单可靠的最小系统。为了构成最小应用系统只需要在单片机外部接上时钟电路和复位电路即可，即单片机的“XTAL1”（19）引脚和“XTLAL2”（18）引脚连接时钟电路，“RST”（9）引脚连接复位电路，与电源连接并接地就构成了单片机最小系统，这样就能用最少的原件组合来实现单片机简单的运行操作。

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图2 单片机最小系统

2.2 超声波测距电路

发射电路主要由CD4069和超声波发生换能器组成，单片机端口P3.4（T0）输出40kHz方波信号，此时单片机启动定时器T1，方波信号的一路经一级反向器后送到超声波发生换能器T的一个电极1，另一路经两级反向器后送到超声波发生换能器T的另一个电极0。用这种推挽形式将方波信号加到超声波发生换能器T的两端，可以提高超声波发射强度。输出端用两个反向器并联，可以提高驱动能力。上拉电阻R7、R11不仅可以提高CD4069输出高电平的驱动能力，还可以增加超声换能器的阻尼效果，以缩短其自由震荡时间。

接收电路主要有CX20106A和超声波接收换能器组成，接收端接收到被反射回来的超

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声波后，将超声波送到CX20106A中经检波、除噪、放大和整形后，再由CX20106A的7脚输出。C10为滤波电容，R8和C8控制CX20106A内部放大增益，R9控制带通滤波器的中心频率，INT0接到单片机STC89C51RC的外部中断上，当INT0收到超声波时产生一个下降沿，单片机产生中断，关闭定时器Tl，从而计算出超声波从发射到接收的时间差[3]。超声波测距电路如图3所示。

图3 超声波测距电路

2.3 转速检测电路

当电机DJ带动转盘转动时，由于转盘安装在光电开关器的U7槽中，且转盘上有孔，所以在转盘转动过程中，U7一端发出的光线穿过该孔并送到U7的另一端，使光电开关器U7产生脉冲，并送至单片机的“13”(INT1)脚，由单片机进行计数，并由液晶屏LCD直接显示，显示的数字就是电机DJ的转速[4]。如图4所示为转速检测电路。

图4 转速检测电路

2.4 转速产生电路

电机控制电路采用双极式H型脉冲宽度调制变换器驱动电路，如图3-10所示。H桥式电机驱动电路包含4个三极管和一个电动机。要使电机运转，须导通对角线上的一对三极管。

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