時間:2022-12-11 17:30:09
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2、第二章譯文:如果世間的人都明了美的東西是美的,那么丑惡的東西就暴露出來了;都知道善良的行為是善的,那么不善良的行為就顯露出來了。有和無產(chǎn)生于相互對立,難和易形成于相互對應(yīng)。因此,長和短顯現(xiàn)于相互比較,高和下存在于相互依賴,音和聲和諧于相互應(yīng)和,前和后出現(xiàn)于相互對比。所以圣人所做的事就是順其自然,不主張人為。圣人的教育就是順應(yīng)人心而不倡導(dǎo)言語教化,隨任萬物生長而不加以限制,孕育了萬物而不占為己有,幫助了萬物而不依賴它們,建立了功勞而不倨傲。正因為不居功,所以也不會失去什么。
原文:天下皆知美之為美,斯惡已;皆知善之為善,斯不善矣。有無相生,難易相成,長短相形,高下相盈,音聲相和,前后相隨。是以圣人處無為之事,行不言之教。萬物作,焉而弗辭,生而弗有,為而弗恃,功成而弗居。夫唯弗居,是以不去。
一、什么是全媒體
“全媒體”指媒介信息傳播采用文字、聲音、影像、動畫、網(wǎng)頁等多種媒體表現(xiàn)手段(多媒體),利用廣播、電視、音像、電影、出版、報紙、雜志、網(wǎng)站等不同媒介形態(tài)(業(yè)務(wù)融合),通過融合的廣電網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行傳播(三網(wǎng)融合),最終實現(xiàn)用戶以電視、電腦、手機等多種終端均可完成信息的融合接收(三屏合一),實現(xiàn)任何人、任何時間、任何地點、以任何終端獲得任何想要的信息。
二、全媒體環(huán)境下的新聞輿論引導(dǎo)優(yōu)勢
當下,全媒體環(huán)境下的輿論場,表達渠道多元化的同時也意味著引導(dǎo)方式多元化。這樣的引導(dǎo)需要新老媒體的密切配合。
全媒體的輿論引導(dǎo)具有以下幾點優(yōu)勢:第一,表達渠道多元化,引導(dǎo)手段多樣化。第二,多渠道、多手段引導(dǎo)更利于正確輿論的傳播。第三,根據(jù)不同的輿論內(nèi)容,可以利用不同的媒體及其傳播方式進行引導(dǎo)。最后,多種媒體相結(jié)合,有利于進行持續(xù)有力的輿論引導(dǎo)。
在這樣的環(huán)境下,全媒體配合的輿論引導(dǎo)有如下特點:首先,新老媒體互補性配合,有利于推動事件得到有效解決。其次,在弘揚社會主流價值觀方面,傳統(tǒng)媒體可借用互聯(lián)網(wǎng)提高信息傳播速度,發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)互動功能,反映民聲、民意、民情。第三,惡性社會事件或災(zāi)難性事件的輿論引導(dǎo),更需利用新老媒體聯(lián)動,各取所長,進行全方位、多層次、多角度的信息傳遞和輿論引導(dǎo),遏制謠言滋生,弘揚社會正氣,秉持和傳遞社會主流價值觀。
三、全媒體環(huán)境下的輿論引導(dǎo)方法
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,移動媒體的普及應(yīng)用,其網(wǎng)羅天下的便利性改變了人們接受信息的方式。因此,不同的媒體應(yīng)當充分利用其特點進行輿論引導(dǎo)。
1.穩(wěn)定傳統(tǒng)媒體權(quán)威渠道和公信力
現(xiàn)階段,雖然新媒體在傳播速度、信息容量和交互性上具有絕對優(yōu)勢,但傳統(tǒng)媒體仍具有權(quán)威性和公信力。魍趁教逵Τ浞擲用各自的傳播特點,及時深入全面地向社會傳遞正面信息,糾正出現(xiàn)在社會中的不良現(xiàn)象和風(fēng)氣。以及出現(xiàn)在新媒體輿論中的謠言,明辨是非,傳遞真實,弘揚主流價值觀。傳統(tǒng)媒體要以全面、平衡、理性的方式來傳遞信息,加強報道策劃,將正確的輿論導(dǎo)向和主流價值觀點通過權(quán)威人士、政府官員、專家等人之口,直接傳遞給受眾,加強受眾的認知感。
2.紙質(zhì)媒體利用文字和版面優(yōu)勢做好輿論引導(dǎo)
紙質(zhì)媒體要利用文字表達和版面呈現(xiàn)的優(yōu)勢,將消息、通訊、深度報道、新聞評論、編者按、背景資料等依據(jù)新聞輿論引導(dǎo)需要予以組合,運用多種寫作手法,在客觀、真實、公正地報道新聞的同時,用事實說話,傳達主流價值觀和正確的輿論導(dǎo)向。同時,紙質(zhì)媒體要充分利用平面排版所產(chǎn)生的視覺效果,進行意愿暗示和輿論引導(dǎo),提供理性而客觀的評論,表明觀點,樹立主流價值觀風(fēng)向標。
3.廣電媒體聲像俱佳弘揚社會主流價值觀
廣電媒體的特點是即時性和聲像俱佳,廣電媒體生動和真實的現(xiàn)場音像能使信息更有說服力。充分利用不同的廣電新聞報道體裁,將現(xiàn)場報道、訪談、深度調(diào)查、現(xiàn)場直播、評論、專題等多種形式依據(jù)輿論引導(dǎo)需求予以組合,重要信息予以重播,保證信息傳達有效。此外,娛樂性是廣電媒體的一大優(yōu)勢,廣電媒體可以以娛樂的形式傳達價值觀,進行輿論導(dǎo)向,保證娛樂性節(jié)目本身的價值導(dǎo)向符合社會主流價值觀,對社會文化及社會發(fā)展有積極的影響。同時,廣電媒體要運用好觀眾來電、現(xiàn)場連線等特有傳播形式,對觀眾的看法及時予以正確的回應(yīng)和引導(dǎo)。
4.網(wǎng)絡(luò)媒體利用互動優(yōu)勢引導(dǎo)輿論正向發(fā)展
網(wǎng)絡(luò)媒體要注重與紙質(zhì)媒體和廣電媒體結(jié)合,為他們提供反饋交流平臺,將反饋信息選取有代表性的意見或觀點在報紙或廣電節(jié)目中予以回復(fù)。引導(dǎo)輿論走向。網(wǎng)絡(luò)媒體要樹立自身的主流媒體意識,改變網(wǎng)絡(luò)即娛樂的觀念,自覺承擔起社會道德建設(shè)和維護社會秩序的責任。面對網(wǎng)絡(luò)輿情應(yīng)站在社會主流價值觀的角度,根據(jù)利弊進行正確的輿論引導(dǎo)。充分利用網(wǎng)絡(luò)的自由互動優(yōu)勢,主動與網(wǎng)民進行溝通交流,澄清誤會,拉近感情,引導(dǎo)輿論的正向發(fā)展。
當我第一眼看見教練穿著道服,腦海里立即顯出三個字——有氣質(zhì)。教練說我們是第一批學(xué)跆拳道的人,感覺非常自豪。第一天教練給我們介紹了跆拳道的基本知識和幾個簡單的動作。剛開始練的動作是空踢,我覺得跆拳道并沒有我想象中的那么厲害。當教練讓我們對著靶踢時,我高興極了,我第一腳踢出去時,只有一個感覺留在心頭——疼,腳趾頭都腫了,我當時就想放棄,因為我受不了這個苦。可看到其他隊員都是忍著痛在認真練習(xí)的時候,我覺得我很無能,有誰是一生下來就是干什么都行的,成功人的背后往往有過許多的失敗,俗話說得好:失敗是成功之母,沒有失敗哪來的成功呀。在來之前爸爸告訴我:練跆拳道要能吃苦,不能吃苦就不能練好跆拳道。一天的課程下來,隊友們的腳趾都腫了,教練告訴我們,我們的踢法是錯誤的。教練給我們一一糾正,并讓我們用正確的方法訓(xùn)練,的確不疼了。
中圖分類號:D915 文獻標志碼:A 文章編號:1002-2589(2011)36-0141-02
我國在環(huán)境立法中,雖然已經(jīng)對環(huán)境侵權(quán)訴訟的舉證責任分配有了一些規(guī)定,但還不夠清晰,在環(huán)境民事訴訟的司法實踐中,在對舉證責任倒置的理解上,以及對原被告各自應(yīng)對哪些事實負舉證責任的認識上存在著不同程度的混亂。
一、舉證責任倒置的概述
(一)舉證責任倒置的概念
我國在1989年修改頒布的《環(huán)境保護法》第41條第一款中規(guī)定,造成環(huán)境污染危害的,有責任排除危害,并對直接受到損害的單位或者個人賠償損失[1]。1992年的《適用最高人民法院關(guān)于中華人民共和國民事訴訟意見》規(guī)定因環(huán)境污染引起的損害賠償訴訟中,減輕了原告的舉證責任和法院的工作負擔及費用,實行舉證責任倒置由被告承擔一定的舉證責任,但還是沒有從根本上解決問題。2001年的《證據(jù)規(guī)定》對在環(huán)境侵權(quán)訴訟中實行舉證責任倒置的相關(guān)問題作了具體規(guī)定。
舉證責任倒置是大陸法系提出的一個概念,大陸法系學(xué)者主要從三種含義上使用舉證責任倒置[2]。第一種含義指在訴訟的審理進行中,承擔證明責任的當事人先說明要件事實,然后相對方承擔提供證據(jù)的責任。第二種含義是讓相對方承擔證明責任來維護法政策或法秩序的需要。第三種含義的舉證責任倒置是通過“造法”方式確定了新的的證明責任分配標準。筆者認為,舉證責任倒置是指一方當事人對提出的訴訟請求所依據(jù)的事實或者反駁對方的訴訟請求所依據(jù)的事實不由其提供證據(jù)加以證明,而是由否認的當事人從相反的事實加以證明的一種證明責任分配方式。
(二)環(huán)境侵權(quán)訴訟中的舉證責任倒置的特點
環(huán)境侵權(quán)中舉證責任倒置在構(gòu)成要素上有以下幾個特點[3]:
第一,基本規(guī)范上的前置性。舉證責任倒置以舉證責任分配的一般原則為前提條件,認為主張權(quán)利的當事人,應(yīng)就權(quán)利發(fā)生規(guī)范的要件事實負舉證責任,否認權(quán)利的當事人,應(yīng)就權(quán)利妨害規(guī)范、權(quán)利受制規(guī)范、權(quán)利消滅規(guī)范的要件事實負舉證責任。
第二,倒置對象上的局部性。在環(huán)境案件中,并不意味著所有案件事實都“倒置”由相對方當事人承擔,而是將部分要件事實倒置給相對方當事人承擔。被告作為侵害者,對所實施的行為能很好的找出證據(jù),同時還能證明對原告提出的侵權(quán)事實沒有因果關(guān)系,不承擔責任。
第三,待證事實上的相反性。舉證責任倒置之所以稱“倒置”,原因在于這種對特定要件事實的舉證責任承擔不僅在主體上發(fā)生了變化,而且在舉證責任所指向的客體上也發(fā)生了性質(zhì)上的變化。
第四,承擔主體上的對換性。在環(huán)境案件中,被告不僅要對諸如不可抗力、合法授權(quán)、緊急避險等免責事由承擔本應(yīng)承擔的舉證責任,而且還要承擔諸如因果關(guān)系不存在等從原告方倒置給被告的舉證責任。
二、環(huán)境民事侵權(quán)訴訟中舉證責任的分配及理由
(一)原告承擔的舉證責任及理由
在處理環(huán)境污染糾紛過程中還是需要提出賠償請求的一方首先提供證據(jù),其提供證據(jù)的范圍通常要包括這樣幾個方面[4]:
1.受害人是環(huán)境污染中遭受損失的實體權(quán)利的享受者
雖然放寬環(huán)境民事訴訟的資格是勢在必行的,但是就請求賠償這種責任方式來講還是應(yīng)當要求原告主體適格,否則其請求賠償?shù)幕A(chǔ)部分不存在。只有自己在環(huán)境法上的民事權(quán)益受到環(huán)境污染的侵害或者與他人發(fā)生爭執(zhí)時,才能有資格請求環(huán)境保護行政主管部門或其他行使環(huán)境監(jiān)督管理權(quán)的部門或者司法機關(guān)保護自己的合法權(quán)益。
2.被告實施或者可能實施了污染和破壞環(huán)境的行為
是否存在污染或破壞環(huán)境的行為應(yīng)由原告負舉證責任。提供證明自己的民事權(quán)益受到的損害系排污者的排污行為所致的證據(jù)。但要注意的是在一些累積性、潛伏性環(huán)境事故中,原告可能不容易直接證明被告有污染環(huán)境的行為,這時可能提供間接事實的證據(jù)證明被告可能實施了污染環(huán)境的行為即可。
3.有損害事實的存在
行為人只有在其行為造成了損害事實的情況下,才能承擔民事責任。如果行為人雖然實施了某種行為,但并沒有對他人的人身或財產(chǎn)造成損害事實,行為人便不承擔民事責任。若損害事實原告最清楚,應(yīng)由原告舉證。
4.對因果關(guān)系提出一定程度的證明
因果關(guān)系的證明多涉及科技與證明遠近等很專業(yè)的問題,原告一般情況下不可能作出完全的證明。這里的“一定程度”還涉及到證明標準,也就是說原告對因果關(guān)系的證明達到法官對其請求的確信和支持,才可能依法要求被告承擔賠償責任。
(二)被告承擔的舉證責任及理由
根據(jù)最高人民法院《關(guān)于民事訴訟證據(jù)若干規(guī)定》,排污者應(yīng)當就下列問題提供證據(jù)[5]:
1.其污染環(huán)境行為與環(huán)境污染損害結(jié)果之間不存在因果關(guān)系
(1)從證據(jù)距離的角度來說,加害人更容易收集證據(jù)。在環(huán)境污染案件中,受害人本來必須證明所受的損害與加害人釋放的污染源之間有因果關(guān)系,但是污染物從排入環(huán)境到造成損害往往有一個積累的過程,涉及到復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)問題,受害人難以確定。
(2)從是否有利于實現(xiàn)實體法的宗旨角度看,由被告承擔證明責任更有利于實現(xiàn)受害人的法律權(quán)利救濟。被害人缺乏相關(guān)的科學(xué)知識、取證手段等,加害人一般為企業(yè)集團。為此,在證明責任的分配上,法律也需要向受害者傾斜。
2.免責事由
(1)不可抗力。即受害人受到的環(huán)境污染損害是由于發(fā)生了不可抗拒的事件所致。被告必須證明:一是有不可抗力的存在,尤其是證明不可抗力的不可預(yù)見性;二是損害必須完全由于不可抗力造成,即不可抗力是損害發(fā)生的唯一原因。如果有加害人的過失行為,就不能免除其責任;三是必須“經(jīng)過采取及時合理措施”仍不可避免。
(2)受害者自身責任。根據(jù)《水污染防治法》第55條四款規(guī)定,環(huán)境污染損害是由于受害者自身的責任引起的,排污單位不承擔責任。受害者自身責任這一免責事由也要被告承擔舉證責任,被告要證明兩點:一是受害人的行為是損害發(fā)生的唯一原因;二是受害人的心理狀態(tài)為故意或重大過失。當然受害人的心理狀態(tài),被告難以證明。
(3)第三者的過錯。根據(jù)《水污染防治法》第55條第三款規(guī)定,環(huán)境污染損害是由于第三人的故意或過失造成的,應(yīng)當由第三者承擔責任。這時排污者既要證明第三者的完全過錯,又要證明自己完全沒有過錯。
三、我國環(huán)境侵權(quán)民事責任的歸責原則的不足及其完善
我國現(xiàn)行法律中所規(guī)定的環(huán)境侵權(quán)民事責任的歸責原則有諸多不足之處,而且有些規(guī)定是自相矛盾的。從長遠的角度,許多問題需要澄清,許多地方需要改善。
(一)確定民事基本法中環(huán)境侵權(quán)民事責任歸責原則
我國《民法通則》中第124條規(guī)定:“違反國家保護環(huán)境防止污染的規(guī)定,污染環(huán)境造成他人損害的,應(yīng)當依法承擔民事責任。”這看似是無過錯責任原則的規(guī)定,但在無過失責任下,侵權(quán)責任的成立不考慮加害人的過失,這不僅與國外有關(guān)通說、判例和立法所持的污染源遵守公法標準和要求并不免除其民事責任的立場或規(guī)定相反,而且與環(huán)境基本法及各單行法的有關(guān)規(guī)定相矛盾。為此,我建議在今后制定民法典時應(yīng)當將《民法通則》第124條關(guān)于“違反國家保護環(huán)境防止污染的規(guī)定”改為“因環(huán)境污染造成他人損害的,加害人應(yīng)當依法承擔民事責任,除能證明損害是由不可抗力、第三人或受害人自身的過錯所為者外。”
(二)擴大無過錯責任原則在環(huán)境侵權(quán)領(lǐng)域的范圍
我國規(guī)定的無過錯責任原則只是對環(huán)境污染侵權(quán)領(lǐng)域適用,但是如生態(tài)破壞、地面沉降等自然資源破壞也面臨著同環(huán)境污染同樣的難題。由于此類現(xiàn)象因果關(guān)系難以判定,適用過錯責任原則不利于對受害者的保護,同時生態(tài)破壞也具有類似于環(huán)境污染的潛伏性、持續(xù)性等特點。所以在生態(tài)破壞侵權(quán)行為,應(yīng)適用無過錯責任原則比較合理。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,新能源、新材料產(chǎn)品不斷誕生,其在實踐中造成的侵權(quán)行為應(yīng)該運用法律手段予以規(guī)范,也應(yīng)適用無過錯責任原則。
(三)明確舉證責任倒置與因果關(guān)系推定原則
由于環(huán)境污染侵害的特殊性,受害方往往由于認知水平的限制,以及加害方生產(chǎn)工藝的保密性,無法舉證證明加害方有過錯,使得受害方處于不利的訴訟境地。籠統(tǒng)的將因果關(guān)系作為一個整體進行分配并將其稱之為舉證責任倒置,卻帶來了混亂。其一,舉證責任倒置是建立在“正置”的基礎(chǔ)上的,沒有舉證責任的“正置”何以“倒置”。其二,因果關(guān)系本來就是多方面的,將“不存在因果關(guān)系”的舉證責任“倒置”給被告,只能解決責任成立的問題,并不能解決責任承擔的問題,因此對因果關(guān)系制度還應(yīng)該有進一步的規(guī)定,對此可以借鑒外國法中行之有效的方法。
(四)完善相關(guān)的保險制度與賠償原則
由于環(huán)境污染侵權(quán)往往具有社會性,其受害地域廣闊,受害人數(shù)眾多,賠償數(shù)額巨大,加害者一般都難以承受。對此,許多國家為確保受害人得到充分的賠償,都對從事有高度風(fēng)險的企業(yè)進行強制性責任保險。這樣,因環(huán)境污染侵權(quán)而致賠償責任時,就可通過保險的渠道將巨額的賠償分散于社會,從而實現(xiàn)損害賠償社會化。這既保證了生產(chǎn)的安全,又有利于及時救濟,避免各種矛盾和沖突的發(fā)生。同時引入懲罰性賠償是對極端無理之人的嚇阻[6]。在現(xiàn)實中環(huán)境侵權(quán)既有合法行為,又有故意行為。
參考文獻:
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[3]林漢沂.淺議環(huán)境污染侵權(quán)案件的舉證責任分配制度[J].海峽科學(xué),2007,(6).
跆拳道禮儀不但具有廣泛的適應(yīng)性,還具備了內(nèi)外兼修的作用。將跆拳道運動的禮儀教育與我國的傳統(tǒng)道德思想聯(lián)系在一起,對提高全民族的思想素質(zhì)和文化素質(zhì)有著十分積極的促進作用。
一、跆拳道禮儀常規(guī)
跆拳道推崇“以禮始,以禮終”的尚武精神,它貫穿了“禮儀,廉恥,忍耐,克己,百折不屈”的根本宗旨。跆拳道運動極其重視禮儀,它是以敬禮的形式體現(xiàn)出來的。它要求練習(xí)者在學(xué)習(xí)與訓(xùn)練中一定要嚴格遵守禮儀,要學(xué)會敬禮。跆拳道中的敬禮,是表示尊重、禮貌、友好、謙虛和感謝,是一種內(nèi)心思想的外在的表達方式。跆拳道的敬禮要求是:身體面向?qū)Ψ剑⒉街绷ⅲ瑑杀圩匀恢糜谏眢w兩側(cè),上體前傾15度,頭部前傾45度,目視地面稍停后,還原成直立姿勢,行禮完畢。每一個跆拳道練習(xí)者在進入訓(xùn)練館之前都必須身穿白色的、整潔的跆拳道道服,按照要求系好道帶,光腳或穿著道鞋后進入訓(xùn)練場地。“以禮始,以禮終”是跆拳道練習(xí)者精神的中心思想。進入道場時,首先要向國旗和教練行跆拳道的鞠躬禮,以此來表示對祖國的熱愛,對國旗的尊重和對教練的尊敬;見到隊友時也應(yīng)該行禮問好,以表示友好。訓(xùn)練課中應(yīng)時刻保持道服的干凈與整潔,每次需要整理服裝時要先向教練行鞠躬禮,然后背對國旗、教練及隊友整理服裝,整理完畢時轉(zhuǎn)身面向教練行鞠躬禮,以表示抱歉,其目的是要求練習(xí)養(yǎng)成的干凈整潔的習(xí)慣;訓(xùn)練中如果出現(xiàn)氣勢不夠、注意力不集中、動作不到位、沒有全力以赴等情況,在教練示意后應(yīng)立即行禮以表示抱歉,為的是讓練習(xí)者在訓(xùn)練過程中可以注意力集中,刻苦訓(xùn)練,減少不必要的傷害;隊友之間應(yīng)相互幫助,在腳靶訓(xùn)練和模擬實戰(zhàn)等需要兩個人配合的訓(xùn)練中,兩個人應(yīng)以相互敬禮為開始、相互敬禮為結(jié)束,必須認真負責的幫助隊友做好每一個動作并及時的糾正錯誤,兩個人在交換腳靶或任何訓(xùn)練用品時都需用雙手接送,同時行鞠躬禮,這樣可以培養(yǎng)隊友間的團隊精神和相互尊重的良好情感;訓(xùn)練過程中,練習(xí)者應(yīng)該嚴格按照教練的要求進行練習(xí),教練講話時練習(xí)者需跨立站好或端正坐好目視教練認真聽講,不得隨意打斷教練講話,如要提問需行禮鞠躬,得到許可后才可以提出問題,得到解答后行禮鞠躬并說聲“謝謝”。在比賽開始前,首先要向教練敬禮,然后向裁判敬禮,在每局比賽的開始還要求向?qū)Ψ骄炊Y,以表示尊重;在比賽中,如果紅方使用了犯規(guī)行為攻擊青方,當裁判員對青方作出判決時,青方必須服從接受并向裁判員行禮以表示歉意;在比賽結(jié)束時,應(yīng)再次向?qū)Ψ叫卸Y,并向?qū)Ψ降慕叹毦炊Y、握手以此表示感謝。在比賽過程中即使出現(xiàn)了誤判,也要等該場比賽結(jié)束后,有禮貌的向裁判員提出問題并要求改正。
二、跆拳道的精神實質(zhì)——近于理想的人性
(一)跆拳道禮儀傳入我國,跆拳道的精神扎根于練習(xí)者的心中。跆拳道的禮儀是伴隨著跆拳道這個運動項目的產(chǎn)生而發(fā)展而來的。跆拳道作為朝鮮的國粹,它記載著朝鮮三千多年的歷史文化,它是一項新穎而又古老的體育項目,自從50年代中期在朝鮮半島重新崛起到現(xiàn)在,半個世紀以來跆拳道運動努力的向世界傳播,現(xiàn)已經(jīng)風(fēng)靡全球。韓國人從小就練習(xí)跆拳道,就連小學(xué)生都能做出極其高難的動作,他們把禮儀作為一門思想教育的必修課,為培養(yǎng)和發(fā)展后備人才提供基礎(chǔ)。“禮儀”是人們在長期的學(xué)習(xí)與交往活動中產(chǎn)生并逐漸積累起來的一種行為規(guī)范,將禮儀教育滲透到跆拳道學(xué)習(xí)中,不僅有利于引導(dǎo)和規(guī)范學(xué)生的行為舉止,加強課堂的組織紀律性,還有助于學(xué)生建立和諧的人際關(guān)系,維護和促進學(xué)生的心理健康。隨著跆拳道運動像臺風(fēng)一樣猛烈的吹向我國的同時,跆拳道禮儀也隨之深深吹進了我國眾多跆拳道練習(xí)者的心中,猶如武德一樣促進著人們的思想道德水準的提升。
(二)跆拳道禮儀的內(nèi)在表現(xiàn)
跆拳道的禮儀不僅僅是從敬禮一方面表現(xiàn)出來的,它還包含著人的內(nèi)在的一種修養(yǎng)。練習(xí)跆拳道不但可以修身養(yǎng)性,培養(yǎng)人優(yōu)秀的意志品質(zhì),還可以強身健體,練就人健全的體魄。“一分耕耘,一分收獲”,竭盡全力的去學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,會給我們帶來更多益處和收獲。在練習(xí)跆拳道的過程中,要嚴格遵守道德規(guī)范,增強法制觀念,要有忠于祖國的思想,要有愛國家、愛民族的熱情,要在尊敬長輩、尊重他人、遵守規(guī)則的前提下磨練意志。當我們面對艱難、困苦和遭受自我極限的挑戰(zhàn)時,我們可能產(chǎn)生放棄訓(xùn)練、退縮和逃避的念頭。這時我們一定要用堅定的意志去克服雜念,我們必須要學(xué)會堅定、忍耐和不屈不饒的精神,戰(zhàn)勝自身懶惰。講禮貌、重禮儀是具有社會屬性的現(xiàn)代人的一項重要標志,是一個人的基本素養(yǎng)。無論是在家庭、在學(xué)校、在社會,一個人展示給他人的首先是其文明禮貌方面的素養(yǎng)。是否講究文明禮貌,不只是個人的事,而且直接影響周圍的人乃至社會風(fēng)氣、民族尊嚴。而在許多青少年成長過程中,不少家長更多地關(guān)注的是孩子智力和學(xué)業(yè)的發(fā)展,忽視了禮貌禮儀方面的教育,致使一些孩子不懂禮貌,缺乏禮貌,甚至蠻橫無禮。在傳統(tǒng)的觀念中,人們常常把如何與人交往,禮貌、禮儀的學(xué)習(xí)視為“不學(xué)而能”的事,無需專門的教育與訓(xùn)練,社會、學(xué)校提供給青少年的禮儀示范、禮儀活動和相關(guān)禮儀知識不夠豐富。事實證明,禮貌、禮儀是一門學(xué)問,需要專門的指導(dǎo)。一個文明禮貌的人不是自然形成的,與他所接受的教育密不可分,對青少年進行文明禮貌方面的系統(tǒng)指導(dǎo)與訓(xùn)練,對其文明禮貌素質(zhì)的形成是大有益處的。這就是跆拳道練習(xí)者在學(xué)習(xí)跆拳道禮儀時所應(yīng)注重的內(nèi)在的道德修養(yǎng),它隨時隨刻都督促著我們,使我們時時刻刻都可以做到知禮守禮。
(三)尊敬師長、團結(jié)互動
尊師重道是我國的傳統(tǒng)美德,跆拳道練習(xí)者應(yīng)該尊敬師長、前輩,在行為舉止上要謙和禮讓,恭敬聆聽教師的教誨,認真學(xué)習(xí)并實踐,好學(xué)上進,珍惜師長和前輩們的辛勤付出。跆拳道練習(xí)雖然是以雙方格斗的形式進行的,但是不管它怎樣激烈,由于雙方都是以提高技藝和磨練意志品質(zhì)為目的,所以在雙方各自內(nèi)心深處都必須持有向?qū)Ψ奖硎揪匆夂蛯W(xué)習(xí)的心理,因此在練習(xí)或比賽前后都一定要向?qū)Ψ骄炊Y。由于跆拳道是練習(xí)者精神和身體的綜合修煉,能在艱苦的練習(xí)過程中培養(yǎng)出健全的人格和強健的體魄,并能獲得防身自衛(wèi)的本領(lǐng),因為練習(xí)者在精神鍛煉環(huán)節(jié)中就包括“禮儀”的教育和熏陶,這對培養(yǎng)他們堅忍不拔的意識品質(zhì),養(yǎng)成恭敬謙虛、友好忍讓的態(tài)度和相互學(xué)習(xí)的作風(fēng)有良好的促進作用。
(四)文明禮貌、舉止端莊
跆拳道和我國武術(shù)有著相近之處。中國武術(shù)有五千年的文明史,其博大精深的傳統(tǒng)文化培養(yǎng)了一代又一代中國人。它的禮儀、忍耐、謙虛、堅忍不拔、自強不息的精神,在體育事業(yè)中發(fā)揮的淋漓盡致。而在跆拳道運動中也是如此,它強調(diào)了練習(xí)者學(xué)習(xí)與訓(xùn)練中,要講文明,懂禮貌尊重師長,團結(jié)友愛。此外,中國武術(shù)也有禮儀。我國素稱禮儀之邦,有悠久的道德傳統(tǒng)。中國武術(shù)是我國的傳統(tǒng)項目,也是我國的國粹。它要求習(xí)武者平時的舉止端正大方,有禮貌,言談話語要有素養(yǎng)。它們在比賽的開始和比賽的結(jié)束后都要行“抱拳禮”,以表示對隊友的友好和尊重。在中國武術(shù)散打中也要求了練習(xí)者要有武德,它對于武術(shù)散打較野蠻的攻殺也起了抑制的作用,從而保證了武術(shù)競技的安全性和文明性,因而在一定程度上少了一些美國職業(yè)拳擊、泰拳、歐洲自由搏擊術(shù)的血腥。“學(xué)武先學(xué)禮”、“習(xí)武先習(xí)德”。中國武術(shù)、武術(shù)散打都繼承和發(fā)揚了中國民族重禮儀、講道德的優(yōu)良傳統(tǒng)。它們和跆拳道一樣,都有著一種內(nèi)在的“尚武崇德”的精神。它不但可以培養(yǎng)人們尊師重道,講禮守信,寬待他人,嚴于律己;還可以培養(yǎng)人們勇敢、頑強、堅毅、不怕苦、不怕累、敢于拼搏的精神。
(五)修身養(yǎng)性、遵紀守法
1.1.1 課題研究背景
本課題屬于設(shè)計性課題。21世紀人類已進入信息社會,汽車及交通也已邁入信息時代。當前信息技術(shù)在汽車及交通領(lǐng)域中的應(yīng)用項目相當多,發(fā)展速度可以說是“日新月異”,各種媒體多有報道。
可大致歸納為4個方面,即車輛安全系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)、通訊及導(dǎo)航系統(tǒng),智能交通系統(tǒng)和移動多媒體系統(tǒng)。隨著汽車的日益普及, 停車場越來越擁擠, 車輛常常需要在停車場穿行、掉頭或倒車。由于這些低速行駛的車輛與其它車輛非常接近, 駕駛員的視野頗受限制, 碰撞和拖掛的事故時有發(fā)生, 在夜間時則更顯突出。車輛安全系統(tǒng)通過應(yīng)用電子信息技術(shù),使車輛實現(xiàn)高智能化,極大地改善車輛人機系統(tǒng)的安全性,以避免事故的發(fā)生和減少傷害程度。
1.1.2 選題的目的及意義
本課題把硬件電路和電路軟件有機的結(jié)合起來,完成汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計,能夠了解單片機技術(shù)的現(xiàn)狀,而且通過對電路系統(tǒng)的設(shè)計,學(xué)習(xí)掌握了數(shù)字電路從原理圖到PCB版的全部過程,形成完善的設(shè)計思路以及思想,并通過對汽車倒車超聲波報警器的軟件設(shè)計的過程,鍛煉應(yīng)用C以及相關(guān)匯編語言等軟件設(shè)計電路程序的能力為以后參與實際工作奠定良好的設(shè)計基礎(chǔ)。
本課題要求使用現(xiàn)在應(yīng)用非常廣泛的計算機軟件PROTEL,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算機軟件在電路設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛, Protel是人們熟悉的常用EDA軟件。作為電路設(shè)計自動化(EDA)的一種工具,Protel應(yīng)用于電路原理圖設(shè)計、電路板設(shè)計等,它基于Windows環(huán)境,功能強大,人機界面友好,能讓人們在具有最完整的功能環(huán)境下,提升設(shè)計上的品質(zhì)和效率。本課題將要求Protel在電路設(shè)計中的應(yīng)用,包括電路原理圖設(shè)計和印刷電路板設(shè)計以及設(shè)計過程中遇到的問題和解決方法。這樣使學(xué)生也能將所學(xué)與所用有機結(jié)合起來,在步入工作崗位之前得到全方位的工程設(shè)計訓(xùn)練。
通過對汽車倒車報警電路的設(shè)計能初步具有用PROTEL軟件設(shè)計電路原理圖以及電路版圖的能力。與實際電路相結(jié)合,通過理論聯(lián)系實際的方法,使所學(xué)的知識通過自己設(shè)計思考真正應(yīng)用到實踐中。
微波探測技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域里的廣泛使用,使得通過這次畢業(yè)設(shè)計所學(xué)到的此方面的知識將會有很強的實用性。本設(shè)計要求對汽車倒車超聲波報警器進行硬件設(shè)計,可以通過完成本次設(shè)計,練習(xí)PROTEL軟件的使用,增加硬件設(shè)計的經(jīng)驗。
隨著社會進步,經(jīng)濟發(fā)展,人民生活水平的不斷提高,擁有汽車的家庭逐漸增多,交通問題也同時出現(xiàn)了:交通擁擠,各種不同的場合停車、倒車困難。許多非職業(yè)汽車駕駛員更是希望能有一種汽車倒車報警器,在倒車時不斷測量汽車尾部與其后面障礙物的距離,并隨時顯示其距離,在不同的距離范圍內(nèi)發(fā)出不同的報警信號,以提高汽車倒車時的安全性。
汽車倒車超聲波報警器設(shè)計就是為了確保駕駛員和汽車的安全,使駕駛員在倒車時能明確與后面車輛、建筑的距離,確保倒車的安全。它具有顯示功能,能夠客觀顯示車后物體與車尾之間的距離。它可望成為新手駕駛員,以及后視不良車輛如大貨車、公共汽車、集裝箱車等車輛駕駛員倒車的好幫手,也可用于夜間輔助倒車及倒車入庫。
1.2 超聲波測距系統(tǒng)研究現(xiàn)狀以及存在的問題
1.2.1 超聲波測距系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了微波雷達測距、激光測距及超聲波測距。前2種方法由于技術(shù)難度大,成本高,一般僅用于軍事工業(yè),而超聲波測距則由于其技術(shù)難度相對較低,且成本低廉,適于民用推廣。這項技術(shù)也可用于工業(yè)測量領(lǐng)域。由于超聲波指向性強,能量消耗緩慢,在介質(zhì)中傳播的距離較遠,因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量,如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制,并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求,因此在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。隨著自動測量和微機技術(shù)的發(fā)展,超聲波測距的理論已經(jīng)成熟,超聲波測距的應(yīng)用也非常廣泛。超聲測距是一種非接觸式的檢測方式。與其它方法相比,如電磁的或光學(xué)的方法,它不受光線、被測對象顏色等影響。對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。因此在液位測量、機械手控制、車輛自動導(dǎo)航、物體識別等方面有廣泛應(yīng)用。特別是應(yīng)用于空氣測距,由于空氣中波速較慢,其回波信號中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測出來,具有很高的分辨力,因而其準確度也較其它方法為高;而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點。因此本設(shè)計也是利用超聲波來測量距離。
1.2.2 探測盲區(qū)問題
超聲波從發(fā)射到接收的時間間隔是由控制器內(nèi)部的定時器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大,有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上,造成發(fā)送部分與接受部分的直接串擾問題。這一干擾問題可通過軟件編程,使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到"虛假反射波"結(jié)束的時間段里的信號。這樣,就有效的避免了干擾,但另一方面也形成了20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小,對本系統(tǒng)沒有影響。
1.3 論文的主要內(nèi)容
論文將介紹超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計的方案選擇與硬件的設(shè)計與調(diào)試。全文共分為五章,本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計的研究現(xiàn)狀和本課題的選題目的與意義;第二章介紹超聲波測距系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,并對每個模塊進行了方案論證與選擇;第三章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的原理;第四章介紹了各單元模塊的硬件電路設(shè)計與實現(xiàn);第五章介紹了系統(tǒng)的調(diào)試過程和調(diào)試結(jié)果,最后總結(jié)了整個設(shè)計中有待改進的地方。
第二章 超聲波測距系統(tǒng)的原理
2.1 超聲波的測距原理
2.1.1 測距的電路原理框圖
構(gòu)成超聲測距系統(tǒng)的電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、核心功能模塊單片機控制器及一些輔助電路。
采取收發(fā)分離方式有兩個好處:一是收發(fā)信號不會混疊,接收探頭所接收到的純?yōu)榉瓷湫盘枺欢菍⒔邮仗筋^放置在合適位置,可以避免超聲波在物體表面反射時造成的各種損失和干擾,提高系統(tǒng)的可靠性。
根據(jù)設(shè)計要求并綜合各方面因素,選擇了西安立宇電子科技有限公司的超聲波測距傳感器TCT40-16T/R(T表示發(fā)射傳感器,R表示接收傳感器),最大探測距離為6m,發(fā)射擴散角為60度。同時,采用單片機作 為主控制器,用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示,超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器完成,超聲波測距器的系統(tǒng)框圖如下圖2-1所示。
圖2-1 測距的電路原理框圖
通過單片機的I/O口控制超聲波發(fā)射電路發(fā)出40kHz的超聲波,與此同時單片機內(nèi)計數(shù)器開始計時;經(jīng)過延遲后開啟超聲波接收電路,當接收電路收到經(jīng)障礙物反射的回波后,計數(shù)器計時結(jié)束。通過單片機計算出即時距離,在顯示電路顯示出來,若低于警戒距離則開啟報警。
2.1.2 工作原理
人能聽到的聲音頻率為:20Hz~20kHz,即為可聽聲波,超出此頻率范圍的聲音,即20Hz以下的聲音稱為低頻聲波,20kHz以上的聲音稱為超聲波。超聲波是一種只有少數(shù)生物(如蝙蝠、海豚)才能感覺的機械波,其頻率在20kHz以上,波長短,繞射小、能定向傳播。
超聲波為直線傳播方式,頻率越高,繞射能力越弱,但反射能力越強。為此,利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。
本設(shè)計采用的超聲波是40kHz。超聲波的縱向分辨率較高,對色彩和光照度不敏感,對外界光線和電磁場不敏感,可以用于測量較近目標的距離。本設(shè)計采用的超聲波傳感器往返距離為15m,在有灰塵、煙霧、強磁場干擾、有毒等各種環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。
超聲測距從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種。由于共振法的應(yīng)用要求復(fù)雜。在這里使用脈沖反射式。超聲波測距原理是通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波,在發(fā)射時刻的同時開始計時。超聲波在空氣中傳播,途中碰到障礙物就立即返回來,超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為C,而根據(jù)計時器記錄的測出發(fā)射和接收回波的時間差 就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離L。超聲波測距的算法原理如圖2-2所示:
圖2-2 超聲波測距的算法原理圖
計算公式為:
C= 331. 5 + 0. 607 T (2-1)
式中:C為超聲波在空氣中傳播速度;T為環(huán)境溫度。
L= (2-2)
式中:C為被測距離; 為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時間差; 為超聲回波接收時刻; 為超聲脈沖發(fā)射時刻。用單片機可以很方便地測量 時刻和 時刻,根據(jù)以上公式,用軟件編程即可得到被測距離L。
這就是所謂的時間差測距法。由于超聲波也是一種聲波,其聲速C與溫度有關(guān),表2-1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時,如果溫度變化不大,則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高,則應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒右孕U?/p>
表2-1 聲速與溫度關(guān)系表
溫度(℃) 30
20
10
0 10 20 30 100
聲速(米/秒) 313 319 325 323 338 344 349 386
聲速確定后,只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。這就是超聲波測距系統(tǒng)的機理。本設(shè)計認為在實際使用中的環(huán)境溫度變化不大,對距離檢測精度要求也不高,將超聲波波速C認為是不變的常數(shù)。
另一種補償方法就是用查表法,查上面溫度與聲速的對應(yīng)表,再適當插值補償。這種方法精確度較高。在這里考慮到設(shè)計上的簡易性,沒有進行補償,能達到簡單應(yīng)用的基本要求。
該系統(tǒng)的工作原理:由微機編程送出40kHz頻率的方波信號至信號處理器,信號處理器通過兩級放大,再經(jīng)過壓電換能器將信號發(fā)射出去,該信號遇到障礙物反射回來在此稱為回波。同時,壓電換能器將接收的回波,通過信號處理的檢波放大、積分整形及一系列常見電路的處理,送至微機處理。顯示器的聲音告警頻率、發(fā)光二極管方位指示及障礙物距超聲波探頭的距離顯示均由單片機控制。
2.1.3 超聲波測距的工作方式
利用超聲波測距的工作,就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時間間隔,從而達到測量距離的作用。其主要有三種測距方法:
•相位檢測法,相位檢測法雖然精度高,但檢測范圍有限。
•聲波幅值檢測法,聲波幅值檢測法易受反射波的影響。
•渡越時間檢測法,渡越時間檢測法的工作方式簡單,直觀,在硬件控制和軟件設(shè)計上都非常容易實現(xiàn)。其原理為:檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射超聲波,經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時間,這個時間就是渡越時間。
本設(shè)計的超聲波測距就是使用了渡越時間檢測法。在移動車輛中應(yīng)用的超聲波傳感器,是利用超聲波在空氣中的定向傳播和固體反射特性(縱波),通過接收自身發(fā)射的超聲波反射信號,根據(jù)超聲波發(fā)出及回波接收的時間差和傳播速度,計算傳播距離,從而得到障礙物到車輛的距離。
2.1.4 信號處理技術(shù)
測量過程是由單片機部分和超聲波信號處理電路共同完成的,一次測量的全過程為40ms。發(fā)射時,將40kHz的超聲波信號和一個同步脈沖信號加到與門,同步脈沖信號通過與門控制發(fā)射超聲波。單片機將同步脈沖的起始時刻定為 , 超聲波接收電路將接收到的信號加到單片機中,若檢測到信號,則記下該時刻 ,由時間差 = ,即可算得障礙物與超聲探頭之間的距離。若單片機系統(tǒng)接收不到超聲波回波信號,則到40 ms時重復(fù)上述過程開始下一輪的循環(huán)。
在超聲波發(fā)出后,如果直接進入檢測狀態(tài),則勢必浪費時間,因為此系統(tǒng)有最小測量距離,當距離最小時,即為時間差 最小,記為 ,所以此時間可以用來處理別的數(shù)據(jù)。本設(shè)計中計算子程序就是在此時間里完成的,這樣就節(jié)省了一些時間。
2.2 超聲波探頭的主要作用
•探頭是一個電聲換能器,并能將返回來的聲波轉(zhuǎn)換成電脈沖;
•控制超聲波的傳播方向和能量集中的程度,當改變探頭入射角或改變超聲波的擴散角時,可使聲波的主要能量按不同的角度射入介質(zhì)內(nèi)部或改變聲波的指向性,提高分辨率;
•實現(xiàn)波型轉(zhuǎn)換;
•控制工作頻率,適用于不同的工作條件。
2.3 小結(jié)
本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的測距原理、超聲波測距的工作方式以及測距中如何進行信號處理優(yōu)化,并闡述了超聲波測距的基本概念理論基礎(chǔ)、設(shè)計計算的主要方法和內(nèi)容
第三章 汽車倒車超聲波報警器設(shè)計方案比較與選擇
3.1 汽車倒車超聲波報警器的總體方案設(shè)計
3.1.1 方案的擬定條件
本設(shè)計首先要根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中的要求(最大測距6m,最小測距0.20m,顯示分辨率0.02m,實時數(shù)字顯示測得的距離;在不同的距離范圍內(nèi)發(fā)出不同的聲光報警信號;駕駛員可根據(jù)個人需要調(diào)整設(shè)置報警距離.本報警器與其它報警器相比具有功能多、電路簡單、操作簡便、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點)來進行器件選擇,如諧振頻率是多少,帶寬為多少,Q值、聲壓輸出、波束指向性、電容、驅(qū)動電壓、功率是多少才能達到設(shè)計要求,在什么樣的 環(huán)境特性下才能正常工作,市場上是否容易找到,便宜且應(yīng)用較廣否,這些都是需要考慮的問題。只有在這樣的條件下,方案才能順利確定,設(shè)計才能順利展開。
3.1.2 模型的建立
汽車倒車雷達是利用超聲波測距原理,不斷測量汽車尾部與其后面障礙物的距離,在一定距離范圍內(nèi)給駕駛者以警示,同時由高亮度數(shù)碼管顯示出所測的距離值,提高汽車在倒車時的安全性。超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波,可由單片機測出從發(fā)射到接收到回波的時間,計算出障礙物到汽車尾部的距離S=CT/2,式中C為超聲波波速。盡管超聲波波速與環(huán)境溫度有關(guān),但汽車倒車雷達在實際使用中的環(huán)境溫度變化不大,對距離檢測精度要求也不高,將超聲波波速C認為是不變的常數(shù)。
測距系統(tǒng)模型應(yīng)如圖3-1所示。
3.2 超聲波測距系統(tǒng)的器件選擇
3.2.1 微控制器的選擇
單片機是本檢測系統(tǒng)的核心,它完成系統(tǒng)的功能設(shè)定、測量對象選擇、信號處理存儲、驅(qū)動LED顯示等功能。起初對于是選擇AT89S51芯片,還是AT89C51芯片舉棋不定,覺得二者區(qū)別不大,后來查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)AT89S51相對于AT89C51增加了很多新功能,性能有了較大提升,價格卻基本不變,甚至比89C51更低。
圖3-1 測距模型
•AT89S51支持ISP在線編程功能,串行寫入、速度更快、穩(wěn)定性更好,燒寫電壓也僅僅需要4~5V 即可。這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離,是一個強大易用的功能。而AT89C51只支持并行寫入,同時需要VPP燒寫高壓。
•最高工作頻率為33MHz,大家都知道89C51的極限工作頻率是24M,就是說S51具有更高工作頻率,從而具有了更快的計算速度。
•燒寫壽命更長:89S5*標稱的1000次,實際最少是1000次~10000次,這樣更有利初學(xué)者反復(fù)燒寫,減低學(xué)習(xí)成本。綜合上面的一些區(qū)別,個人認為89C51的停止使用只是時間問題而已,就象當年的8031。
•內(nèi)部集成看門狗計時器,不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。
•雙數(shù)據(jù)指示器。
•電源關(guān)閉標識及電源范圍:89S5*電源范圍寬達4~5.5V,而89C5*系列在低于4.8V和高于5.3V 的時候則無法正常工作。
•全新的加密算法,這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡埽绦虻谋C苄源蟠蠹訌姡@樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。
•兼容性方面:向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序(不論教科書上采用的單片機是8051還是89C51還是MCS-51等等),在89S51上一樣可以照常運行,這就是所謂的向下兼容。
此外,AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下,CPU暫停工作,而RAM定時計數(shù)器,串行口,外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。
比較結(jié)果:就如同INTEL的P3向P4升級一樣,雖然都可以跑Windows98,不過速度是不同的。從AT89C51升級到AT89S51,也是同理。和S51比起來,C51就要遜色一些,實際應(yīng)用市場方面技術(shù)的進步是永遠向前的。
3.2.2 顯示模塊器件的選擇
在單片機小系統(tǒng)中,顯示模塊可以反映系統(tǒng)工作和運行結(jié)果,在系統(tǒng)中占有相當重要地位。常用的顯示有:LED顯示和LCD顯示。
•LED顯示的硬件電路設(shè)計簡單、價格便宜,缺點是顯示消耗的電流較高,體積大,在低功耗手持式儀器中很少使用。
•LCD顯示具有低功耗、體積小特點,越來越多地應(yīng)用于以單片機為核心的便攜式儀表和測試儀中。采用LCD來顯示檢測到的溫濕度參數(shù),降低系統(tǒng)功耗。
本設(shè)計顯示部分采用簡單的4位共陽LED數(shù)碼管,段碼驅(qū)動用74LS245集成電路,位碼用S8550(也可用9012)三極管驅(qū)動。
3.2.3 超聲波傳感器的選擇
超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波,由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的,它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小,特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大,尤其是在陽光不透明的固體中,它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波,碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。因此超聲波檢測廣泛應(yīng)用在工業(yè)、國防、生物醫(yī)學(xué)等方面。
以超聲波作為檢測手段,必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器,習(xí)慣上稱為超聲波換能器,或者超聲波探頭。
超聲波探頭主要由壓電晶片組成,既可以發(fā)射超聲波,也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu),可分直探頭(縱波)、斜探頭(橫波)、表面波探頭(表面波)、蘭姆波探頭(蘭姆波)、雙探頭(一個探頭反射、一個探頭接收)等。
超聲波探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小,如直徑和厚度也各不相同,因此每個探頭的性能是不同的,使用前必須預(yù)先了解它的性能。超聲波傳感器的主要性能指標包括:
•工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時,輸出的能量最大,靈敏度也最高。
•工作溫度。由于壓電材料的居里點一般比較高,特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小,所以工作溫度比較低,可以長時間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲波探頭的溫度比較高,需要單獨的制冷設(shè)備。
•靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機電耦合系數(shù)大,靈敏度高;反之,靈敏度低。
為了研究和利用超聲波,人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講,超聲波發(fā)生器可以分為兩大類:一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波,一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等;機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同,因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。
本次設(shè)計就選用壓電式超聲波發(fā)生器,壓電式超聲波發(fā)生器實際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示,它有兩個壓電晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號,其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時,壓電晶片將會 發(fā)生共振,并帶動共振板振動,便產(chǎn)生超聲波。反之,如果兩電極間未外加電壓,當共振板接收到超聲波時,將壓迫壓電晶片作振動,將機械能轉(zhuǎn)換為電信號,這時它就成為超聲波接收器了。
圖3-2 超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)
超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同,使用時應(yīng)分清器件上的標志(一般器件上有標明是T還是R,T:發(fā)射換能器,R:接受換能器)。超聲波換能器外部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。
圖3-3 超聲波換能器外部結(jié)構(gòu)
每個傳感器的中心頻率都存在一定的誤差,在40kHz左右波動。而且超聲波傳感器發(fā)射波束時存在發(fā)散角問題,一般發(fā)散角都比較大,從而導(dǎo)致了方向性較差。同時,隨著傳播距離的增大,在不同的發(fā)散角上信號衰減的程度也有變化。它在空氣中的發(fā)散角及耗散性如圖3-4所示。
圖3-4 發(fā)散角與耗散性
3.3 小結(jié)
本章介紹了超聲波測距系統(tǒng)的工作原理和超聲波測距系統(tǒng)微控制器的特點,提出了超聲波測距設(shè)計的總體方案,對各功能模塊的方案進行了比較,分析了常用的傳感器,選定了超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計所需的器件。
第四章 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計
4.1 硬件設(shè)計工具平臺簡介
電路及PCB設(shè)計是EDA技術(shù)中的一個重要內(nèi)容,而EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域的一門新技術(shù),它提供了基于計算機和信息技術(shù)的電路系統(tǒng)設(shè)計方法。Protel是其中比較杰出的一個軟件,在國內(nèi)流行最早、應(yīng)用面最寬。Protel DXP是Altium(Protel Technology前身)公司在2002年8月推出的一套最新Protel DXP電路板設(shè)計軟件平臺。該平臺運行與Windows XP/2000操作系統(tǒng)。Protel DXP不僅繼承了Protel系列產(chǎn)品的優(yōu)點,更重要的是將所有設(shè)計工具集成于設(shè)計系統(tǒng)一身。通過把設(shè)計輸入仿真、PCB繪制仿真、拓撲自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合,為用戶提供了全程的設(shè)計解決方案,使用戶可以輕松的進行各種復(fù)雜的電路板設(shè)計。
使用Protel DXP設(shè)計印刷電路板的第一步就是要設(shè)計電路原理圖,只有正確設(shè)計電路原理圖,生成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表之后才能生成PCB文件。在設(shè)計時,先分析系統(tǒng),在進行模塊化的設(shè)計,將各部分電路分別設(shè)計,得到個模塊電路,在通過融合,實現(xiàn)整體電路的設(shè)計,還可以將所有模塊在一張比較大的圖紙上全部畫出來,但在同一張紙以模塊的形式分別設(shè)計電路圖,這樣在設(shè)計過程中思維比較清晰,設(shè)計過程比較簡單,而且更容易檢查錯誤。原理圖的設(shè)計相對簡單,在設(shè)計完成后要先通過編譯無誤后才生成網(wǎng)絡(luò)表,原理圖常見錯誤有:
•管腳沒有接入信號;
•放置導(dǎo)線時Wire與繪圖工具中Line混用,Wire具有電氣特性而Line不具有;
•元件放到圖紙界外;
•創(chuàng)建的工程文件網(wǎng)絡(luò)表只能部分調(diào)入PCB:生成netlist時沒有選擇為global;
在設(shè)計好原理圖,通過編譯檢查,生成了網(wǎng)絡(luò)表之后的工作就是繪制PCB板圖了。在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表之前,要確定原理圖中的元件都有PCB封裝。如果使用的器件在Protel DXP軟件的PCB庫中是沒有封裝的,那就要求自己按照器件的技術(shù)手冊封裝所需元件了。在封裝PCB元件是應(yīng)注意以下幾點:
•原理圖中所填元件的封裝要與PCB元件庫中的名稱一致。
•原理圖中元件的引腳名稱要與PCB元件庫中的引腳名稱一致。
•直插式元件封裝的孔要比元件的實際尺寸稍微大些,貼片元件的引腳封裝應(yīng)在條件允許的范圍內(nèi)盡量加寬、加長,這樣才有利于焊接。
完成以上幾步后,將網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入到PCB文件中,生成PCB板圖。在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表的時候通常會出現(xiàn)以下的錯誤:
•原理圖中的元件使用了PCB庫中沒有的封裝。
•原理圖中的元件使用了PCB庫中名稱不一致的封裝。
•原理圖中的元件使用了PCB庫中pin number不一致的封裝。
網(wǎng)絡(luò)表成功導(dǎo)入PCB文件之后對器件進行布局,元件的布局有自動布局和手工布局兩中方式,由于自動布局的效果往往不能令人滿意,所以一般都需要進行手工調(diào)整。良好的布局可以降低PCB布線的難度。布局應(yīng)遵循以下一般原則:
首先,要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后,再確定特殊元件的位置。最后,根據(jù)電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局。
在確定特殊元件的位置時要遵守以下原則:
①盡可能縮短高頻元器件之間的連線,設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近,輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠離。
②某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差,應(yīng)加大它們之間的距離,以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。
③重量超過15g的元器件、應(yīng)當用支架加以固定,然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元器件,不宜裝在印制板上,而應(yīng)裝在整機的機箱底板上,且應(yīng)考慮散熱問題,熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。
④對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié),應(yīng)放在印制板上方便于調(diào)節(jié)的地方;若是機外調(diào)節(jié),其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。
⑤應(yīng)留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。
根據(jù)電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局時,要符合以下原則:
①按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。
②以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。
③在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列,這樣,不但美觀,而且裝焊容易,也易于批量生產(chǎn)。
④位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。電路板的最佳形狀為矩形,長寬比為3:2或4:3。電路板面尺寸大于200×150mm時,應(yīng)考慮電路板所受的機械強度。
布線的方式也有兩種:自動布線及手工布線,自動布線效率高,但有時布線的結(jié)果不盡如人意,這是因為自動布線的功能主要是實現(xiàn)電氣網(wǎng)絡(luò)之間的連接。在自動布線的實施過程中,很少考慮到特殊的電氣、物理和散熱等要求,因此必須通過手工來進行調(diào)整,使電路板既能實現(xiàn)正確的電氣連接,又能滿足用戶的設(shè)計要求。手工調(diào)整布線的最簡便的方法是對不合 理的布線,采取先拆線,后手工布線。在布線的過程中應(yīng)注意的問題有:
•輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行,以免產(chǎn)生反射干擾。
•盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的寬度關(guān)系是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最經(jīng)細寬度可達0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5 mm。對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用) 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。
焊盤時,焊盤中心孔要比器件引線直徑稍大一些。焊盤太大易形成虛焊。焊盤外徑D一般不小于(d+1.2)mm,其中d為引線孔徑。對高密度的數(shù)字電路,焊盤最小直徑可取(d+1.0)mm。
此外,還應(yīng)注意以下兩點:
•在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時,操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電,必須采用RC電路來吸收放電電流,一般R取1~2K,C取2.2~47uF。
•CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應(yīng),因此在使用時對不用端要接地或接正電源。
4.2 超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計
51系列單片機中典型芯片(如AT89S51) 采用40引腳雙列直插封裝(DIP)形式,內(nèi)部由CPU,4kB的ROM,256B的RAM,2個16b的定時/計數(shù)器T0和T1,4個8b的I/O端口P0、P1、P2、P3,一個全雙功串行通信口等組成。特別是該系列單片機片內(nèi)的Flash可編程、可擦除只讀存儲器( PROM ),使其在實際中有著十分廣泛的用途, 在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。該系列單片機引腳圖如圖4-1所示,同時也為了對下面超聲波測距系統(tǒng)的硬件設(shè)計進行更清楚的敘述,對其引腳標了號。
51系列單片機提供以下功能: 4kB存儲器;256BRAM;32條I/O 線;2個16b定時/計數(shù)器;5個2級中斷源;1個全雙向的串行口以及時鐘電路。
空閑方式: CPU 停止工作,而讓RAM、定時/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。
掉電方式: 保存RAM的內(nèi)容, 振蕩器停振,禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。
51系列單片機為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。充分利用他的片內(nèi)資源,即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。
圖4-1 AT89S51引腳圖
4.2.1 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計
超聲波發(fā)射電路原理圖如圖4-2所示。
設(shè)計原理:發(fā)射電路主要由反向器74LS04和超聲波換能器T構(gòu)成,AT89S51單片機P1.0端口輸出的40kHz方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極,另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端,可以提高超聲波的發(fā)射強度。
輸出端采用兩個反向器并聯(lián),用以提高驅(qū)動能力。上拉電阻R8、R9一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力,另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果,縮短其自由振蕩的時間。
在實驗制作和電路改進中,為了增加測量效果,可以考慮提高接收的靈敏度,但是靈敏度也并不是越高就越好。接收靈敏度過高,容易引起自激,結(jié)果反而不好,其實可以從增加發(fā)射功率方面著手,只要在發(fā)射頭兩端加個線圈。線圈可以用0.01mm的銅絲在小磁環(huán)繞成大致初級10匝,次級40匝左右。
圖4-2 超聲波發(fā)射電路
4.2.2 超聲波檢測接收電路的設(shè)計
本超聲波測距儀的接收電路采用集成塊CX20106A,其總放大增益為80db 以保證7腳輸出的控制脈沖序列信號幅度在3.5-5V以內(nèi)。超聲接收換能器UCM-40R接收到的信號經(jīng)C9電容耦合至輸入端1腳,總增益大小由2腳接收器R、C決定。R越小,C越大增益越高,C9選值過大將造成頻率響應(yīng)變差,為了兼顧總增益和頻率特性R14取4.7 ,C17取3.3μF,3 腳C為檢波電容,選3.3μF,當其容量減小時,瞬態(tài)響應(yīng),靈敏度會有所提高,但檢波輸出脈沖寬度變動也較大。帶通濾波特性,可由5腳R15電阻決定其值在210K-220K間調(diào)整,本設(shè)計R15定為200K。用金屬膜電阻調(diào)試,若其阻值偏差過大,中心頻率也將相對偏移。所以當信號經(jīng)過帶通濾波器時,增益將大大降低,6腳C6電容為比較積分電容,7腳R16為輸出負載電阻,104pF電容C11為電源濾波元件,當電容容量減小或失效時,將造成濾波不良,可能干擾接收輸入端。超聲波接收電路如圖4-3所示。
CX20106是紅外遙控接收前置放大雙極性電路,引腳意義如下:
1 IN 遙控信號輸入端(此腳與地之間接紅外線接收二極管
2 前置放大器頻率特性和增益設(shè)定(此腳與地之間接RC串連電路)
3 接檢波電容
4 GND 接地
5 設(shè)定帶通濾波器的中心頻率(此腳與電源間接電阻)
6 外接積分電容
7 OUT 遙控指令輸出端
8 外接電源
典型電壓5V,典型功耗9mW。帶通濾波器的中心頻率可由電阻調(diào)節(jié),范圍30-60kHz。配套使用型號為M50462AP。
圖4-3 超聲波接收電路
4.2.3 超聲波蜂鳴報警電路的設(shè)計
蜂鳴報警電路是采用揚聲器來對所設(shè)置的報警距離實施報警,以向駕駛員提出警示。
本系統(tǒng)可以設(shè)定距離值,當大于或小于設(shè)定值時將發(fā)出控制信號。當小于設(shè)定值時,進入蜂鳴報警狀態(tài),通過一個NPN晶體管來驅(qū)動蜂鳴器,不需要復(fù)雜的濾波和放大電路,具有自動平滑功能,蜂鳴器鳴響。
超聲波蜂鳴報警電路如圖4-4所示。
圖4-4 超聲波蜂鳴報警電路
4.2.4 超聲波系統(tǒng)鍵盤電路的設(shè)計
鍵盤電路是用來對最大測距、最小測距以及有關(guān)參數(shù)進行設(shè)置。
鍵盤輸入:開啟值30-1000厘米,關(guān)閉值30-1000厘米(在該范圍內(nèi)任意設(shè)置)。本系統(tǒng)由一個按鍵 啟動/停止系統(tǒng),由三個按鍵設(shè)定距離值: 的作用是進入和退出設(shè)定, 和 :分別是向上加值和向下減值,每按一次加或減一厘米,由數(shù)碼管輸出顯示。超聲波系統(tǒng)鍵盤電路如圖4-5示。
圖4-5 超聲波系統(tǒng)鍵盤電路
4.2.5 超聲波濾波整流電路的設(shè)計
超聲波濾波整流電路如圖4-6所示。該電路是用來把反射信號轉(zhuǎn)換為標準電平信號,通過整形把檢波后得到的不標準的脈沖波整形為標準脈沖波。
信號整形電路:當接收到的信號從信號篩選電路中出來之后是一個很不規(guī)則的方波信號,希望最好得到一脈沖信號,經(jīng)過此部分電路處理過后再送進單片機中進行處理運算。
因為多諧振蕩器中有高頻分量噪聲,所以通過低通濾波器將高頻噪聲濾掉。本信號篩選電路在整個電路中可以說起到非常重要的作用,通過對它的適當調(diào)整,可以有效地濾除由于外界干擾帶來的非超聲波信號進入超聲波接收系統(tǒng),從而大 大提高了本電路的抗干擾性。
圖4-6 超聲波濾波整流電路
4.2.6 時鐘和復(fù)位電路設(shè)計
(1)復(fù)位電路的設(shè)計
在振蕩器運行時,有兩個機器周期(24個振蕩周期)以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時,將使單片機復(fù)位,只要這個腳保持高電平,51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0-P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平,程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r,芯片為ROM的00H處開始運行程序。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。
(2)時鐘電路的設(shè)計
時鐘振蕩器:
AT89S51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器,引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。
外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容C1,C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。對外接電容C20,C25雖然沒有十分嚴格的要求,但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低,振蕩器工作的穩(wěn)定性,起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性,如果使用石英晶體,推薦電容使用30pF 10pF ,而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF 10pF。
可以采用外部時鐘。這種情況下,外部時鐘接到XTAL1端,即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端,XTAL2則懸空。
由于外部時鐘信號是通過一個二分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的,所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊的要求,但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。時鐘復(fù)位電路如圖4-7所示:
圖4-7 時鐘和復(fù)位電路
4.2.7 擴展顯示電路的設(shè)計
回波經(jīng)過AT89S51對接收到的信息進行處理后,被測的距離在LED上顯示。
顯示電路采用簡單實用的四位一體共陽極LED數(shù)碼管顯示所測距離值,顯示電平使用低電平有效。段碼用74LS245驅(qū)動,外接升壓電阻。位碼用PNP三極管8550(可用9012替代)驅(qū)動。顯示電路如圖4-8所示。
數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示,動態(tài)掃描顯示的好處是對CPU的I/O口要求較少,但對電路的干擾較大,注意PCB板的布線和對接收放大電源的穩(wěn)定性要進行補償處理,否則對其影響很大。
74LS245雙向總線接收器簡要說明:74LS245為三態(tài)輸出的八組總線收發(fā)器,其主要電器特性的典型值如表4-1所示(不同廠家具體值有差別)。
表4-1 74LS245電器特性
74LS245 8ns 8ns 275mW
引出端符號:A A總線端
B B總線端
三態(tài)允許端(低電平有效)
DIR 方向控制端
極限值:電源電壓 …………………………………………. 7V
輸入電壓 …………………………………………. 7V
輸出高阻態(tài)時高電平電壓 ……………………… 5.5V
工作環(huán)境溫度:74LS245 ………………………………….……… 0~70℃
存儲溫度 ………………………………………-65~150℃
圖4-8 顯示電路
4.3 小結(jié)
本章首先介紹了做設(shè)計的硬件設(shè)計工具Protel DXP,然后對超聲波測距系統(tǒng)的硬件各電路功能模塊包括發(fā)射電路、接收電路、顯示電路、核心功能模塊單片機控制器及一些輔助電路進行了詳細的敘述,給出了詳細的原理圖。
本系統(tǒng)利用AT89S51產(chǎn)生40kHz的頻率驅(qū)動超聲波換能器的發(fā)射頭,接收頭收到信號后,經(jīng)CX20106A芯片進行放大、限幅、濾波、整形、比較后輸出低電平送到單片機的外部中斷0申請中斷,單片機響應(yīng)中斷請求,取得定時器內(nèi)的時間進行距離計算,用四位一體的數(shù)碼管顯示測出的距離,并可根據(jù)設(shè)定報警距離進行報警。
第五章 超聲波測距系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試與結(jié)論
5.1 系統(tǒng)硬件電路調(diào)試與分析
5.1.1 調(diào)試儀器和內(nèi)容
(1)測試試驗方法:可通過顯示電路實驗、超聲波發(fā)射接收以及測距試驗進行調(diào)試。
測試儀器:示波器,多功能穩(wěn)壓電源,電壓表,秒表。
(2)調(diào)試內(nèi)容
超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單,安裝時探頭時應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距4~8cm,其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來,則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同,可適當調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C的大小,以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。
系統(tǒng)調(diào)試完后對測量誤差和重復(fù)一致性進行多次實驗分析,不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。
5.1.2 調(diào)試過程
系統(tǒng)采用模塊化電路設(shè)計, 采用較低的外部晶振和中周電路固化的超聲波探頭,數(shù)字和模擬部分電路分開供電,以提高系統(tǒng)抗干擾能力,但由于實際應(yīng)用中仍存在較多電磁干擾,而回波信號為小信號輸入, 系統(tǒng)調(diào)試中通過硬件補償?shù)姆绞綄﹄娐愤M行了優(yōu)化和調(diào)整,使系統(tǒng)達到了較高的可靠性。
測距系統(tǒng)經(jīng)過檢波等硬件處理后的波形如圖5-1所示:
在檢測時,發(fā)送完檢測脈沖后立刻進行判斷負脈沖的長短,從而確定是否有障礙物存在。無障礙物時負脈沖寬度固定為t1,有障礙物時負脈沖固定為t1+t2,t3為超聲波回波檢測負脈沖。t1、t2的寬度與發(fā)送的脈沖周期數(shù)有關(guān)。周波數(shù)越多,t1越寬,檢測距離越遠,反之亦然。T3與T4之間的長度會隨障礙物的距離而先行變化。因此,只要檢測出t1、t2及T3與T4之間的長度即可判斷障礙物距離。
(1)7段數(shù)碼管的測試
LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種,把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊(一般是拼成一個8字加一個小數(shù)點)而作為一個引腳,就叫共陽的,相反的,就叫共陰的,那么應(yīng)用時這個腳就分別的接VCC和GND。再把多個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。
首先,找個電源(3到5伏)和1個1K(幾百的也歐的也行)的電阻,VCC串接個電阻后和GND接在任意2個腳上,組合有很多,但總有一個LED會發(fā)光的找到一個就夠了,然后用GND不動,VCC(串電阻)逐個碰剩下的腳,如果有多個LED(一般是8個),那就是共陰的了。相反用VCC不動,GND逐個碰剩下的腳,如果有多個LED(一般是8個),那就是共陽的了。
(2)發(fā)射器探頭對接收器探頭的影響
超聲波從發(fā)射到接收的時間 間隔是由控制器內(nèi)部的定時器來完成的。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大,有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上,造成發(fā)送部分與接受部分的直接串擾問題。這一干擾問題可通過軟件編程,使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開始到"虛假反射波"結(jié)束的時間段里的信號。這樣,就有效的避免了干擾,但另一方面也形成了20cm的“盲區(qū)”。此“盲區(qū)”很小,對本系統(tǒng)沒有影響。
(3)調(diào)試注意事項
•超聲波探頭表面嚴禁用手及其它物體觸摸以免產(chǎn)生信號滯后性及損壞。
•在測距中應(yīng)保證測距儀與被測物體距離為定值,要和被測物體成一條直線,使測得距離讀數(shù)的準確性。
5.1.3 測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析計算
傳感器工作電壓:超聲波傳感器5V
試驗數(shù)據(jù):簡單搭建電路板并調(diào)試后,對一500mm寬的距離測試,所測數(shù)據(jù)如表5-1所示(單位:mm)。
表5-1 500mm寬的距離測試數(shù)據(jù)
次數(shù) 1 2 3 4 5 平均
測值 500.3 499.8 499.9 500.1 500.0 500.03
該測距系統(tǒng)使用方便、精度高,在一些惡劣環(huán)境,如極易被腐蝕、電解,失去靈敏性等工礦業(yè)現(xiàn)場將大有用武之地。
(1)測試結(jié)果與分析
超聲波測距系統(tǒng)調(diào)試完成后,對系統(tǒng)進行了測試。在超聲波換能器與較大平面(如墻壁面)法線方向一致時,量程為0.07~5.50m,測距盲區(qū)控制在20cm內(nèi),分辨率為0.01m,實驗中對測量范圍0.07~2.50m內(nèi)的平面物體做了多次測試,測距器的最大誤差不超過1cm,重復(fù)一致性很好。因為超聲波具有一定發(fā)散角,所以當在正前方和斜前方都有物體時,會以距發(fā)射器最近的物體作為探測目標。目前此設(shè)計可提交于應(yīng)用于一些動機器人、安全線提示,銀行及取款機的一米線提示等場合。
(2)誤差分析
對系統(tǒng)進行實驗測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在5米范圍內(nèi),最大誤差在5cm以內(nèi),且距離越近,誤差越小,限制該系統(tǒng)最大可測距離的因素包括:超聲波的幅度、反射面的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。
測距誤差主要來源于以下幾個方面:
①氣溫度變化等引起的聲速變化造成的誤差,溫度在-30℃-40℃范圍變化時,傳播速度v的變化范圍為313米/秒-356米/秒,由測距公式可計算出距離值有一定影響,采用聲速預(yù)置和傳播介質(zhì)溫度測量結(jié)合的方法對聲速進行修正,可有效地降低溫度變化產(chǎn)生的誤差。
②發(fā)射與脈沖計數(shù)由于響應(yīng)快慢差異開啟不同步引起的誤差,對此在調(diào)試中通過脈沖計數(shù)值補償進行修正。
③超聲波在傳播過程由于受衍射、散射和吸收等影響衰減導(dǎo)致的誤差,近距離誤差不明顯,距離越遠產(chǎn)生的誤差越大,可適當增大超聲波的發(fā)射功率等來改善。
④發(fā)射和接受前置電路延遲的時間誤差等,發(fā)射前置電路和接收前置電路中采用集成芯片都有時間延遲。對此采取時間增益控制,來減少誤差,由于本裝置對于厘米級的精度已經(jīng)足夠,電路延遲都是納秒數(shù)量級,記數(shù)頻率是40kHz,所以減少一個記數(shù)單位完全可以矯正。針對誤差原因在程序設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試中做了相應(yīng)處理后,收到一定的效果,精度得到一定的提高。
⑤超聲波波束對探測目標的入射角的影響。
⑥超聲波回波聲強與待測距離的遠近有直接關(guān)系。
⑦超聲波傳播速度對測距是有影響的。穩(wěn)定準確的超聲波傳播速度是保證測量精度的必要條件,傳播媒質(zhì)的特性,如溫度、壓力、密度對聲速都將產(chǎn)生影響。因此,為了準確地計算距離,應(yīng)對聲速加以修正,系統(tǒng)程序中采用了軟件補償措施。
(3)誤差改進
由于考慮到體積、成本等因素,本裝置在性能上、功能上還存在不足,有待于進一步提高:
•增加幾路不同方向的超聲波探測或紅外探測器以及溫度補償電路等,可以提高裝置的靈敏度和精度,同時提高可靠性。
•可在裝置中增加一個語音芯片,將蜂鳴報警改為語音說明指示,根據(jù)探測結(jié)果直接報出距離、方位,更便于使用。
•由于受發(fā)射功率及回波檢測靈敏度的限制,探測范圍較小,可增加發(fā)射功率調(diào)節(jié)等電路,以便增大探測范圍,可用于夜間探路、井下探索等。
(4)溫度的補償
由于超聲波也是一種聲波,其聲速C與溫度有關(guān)。在使用時,如果溫度變化不大,則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高,則應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒右孕UB曀俅_定后,只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。
所以,在超聲波的兩個探頭旁邊可放置溫度傳感器,測出環(huán)境溫度T,由單片機控制器進行軟件修正。
5.2 系統(tǒng)源程序的調(diào)試過程
5.2.1 軟件仿真驗證
本設(shè)計采用51匯編語言編寫,用Keil C51編譯和調(diào)試。這里采用光電二極管和光電三極管來代替超聲波發(fā)送探頭和超聲波接收探頭,且空中傳播過程略去仿真。聯(lián)調(diào)仿真后,可見數(shù)字電路的延遲效果比較明顯,所以需要軟件矯正。
由于超聲波探頭存在余震效應(yīng), 為避免余震產(chǎn)生的“虛假反射波”超聲測距數(shù)據(jù)的采集與處理錯誤申請中斷,超聲波脈沖發(fā)射后軟件中設(shè)置了一段時間的延時,稱為“死區(qū)”時間,“死區(qū)”形成了距離測量中的“盲區(qū)”,由于探頭的性能誤差,運行后要不斷調(diào)整探頭的“死區(qū)”。經(jīng)過應(yīng)用過程的調(diào)試,本系統(tǒng)的測量“盲區(qū)”控制在20cm內(nèi),“死區(qū)”時間為115ms,測量誤差為±1cm。
結(jié) 論
本文所設(shè)計的倒車雷達系統(tǒng)是保障汽車倒車安全的輔助系統(tǒng),通過超聲波探頭發(fā)出超聲波,使用高速單片機計算距離,還可加入了溫度補償電路,提高了距離計算的精度。系統(tǒng)安裝的LED可以直觀的顯示溫度和距離,給駕駛員提供了方便。倒車時當汽車與障礙物的距離小于所設(shè)定的安全距離時,系統(tǒng)發(fā)出報警,提醒駕駛員,防止汽車的碰撞或擦傷,具有很強的實用性。
整個報警器系統(tǒng)由汽車倒車擋控制,當汽車置于倒車擋時,報警器工作;置于其它擋時,報警器不工作。在環(huán)境溫度為-20~50℃的范圍內(nèi),測量誤差為幾個厘米,這個誤差能滿足正常倒車的需要。因為本設(shè)計所采用的超聲波傳感器的輻射范圍是 60°,所以在安裝時,需在車尾裝3~4個超聲波傳感器,這樣才能覆蓋整個范圍。
利用51系列單片機設(shè)計的測距儀便于操作、讀數(shù)直觀。經(jīng)實際測試證明, 該類測距儀工作穩(wěn)定, 能滿足一般近距離測距的要求, 且成本較低、有良好的性價比。
本超聲波測距系統(tǒng)可應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān) 控,也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合,覺得這次的設(shè)計實用性極強。
通過一學(xué)期的努力,完成了超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計。設(shè)計滿足了任務(wù)書中的基本要求和擴展要求,軟、硬件設(shè)計已達到預(yù)期效果。主要完成的工作有:
①學(xué)會了使用Protel軟件繪制原理圖和PCB板圖。
②完成了超聲波測距系統(tǒng)的各個功能模塊的硬件設(shè)計與調(diào)試。
③已經(jīng)通過系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試,距離通過LED顯示出來。
由于時間和能力有限,本次設(shè)計還有一些不足之處,主要有以下幾方面:
①由于經(jīng)驗不足,在設(shè)計超聲波測距系統(tǒng)的時候,設(shè)計原理圖與PCB板圖的時候出現(xiàn)了一些問題。
②在調(diào)試時,顯示的延遲性較大,超聲波探頭太敏感。
本文創(chuàng)新點:
①測試結(jié)果分析可知,本裝置采用較低成本的器件設(shè)計制作,且誤差較小,完全滿足汽車倒車的指引作用,具有較高的性價比。
②裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、性能穩(wěn)定,操作容易、使用方便,可以安裝在不同的載體上,制作成不同的用具,如導(dǎo)盲眼鏡、位移儀、深度儀等,具有一定推廣應(yīng)用價值。
致 謝
感謝西南科技大學(xué)。在這里,我開闊了見識,增長了知識,鍛煉了能力。大學(xué)四年的親身體驗讓我更增加了對學(xué)校的熱愛。
感謝我的指導(dǎo)老師曾毅對我的辛勤培育。從論文的立題到實驗的設(shè)計以及論文的撰寫整個過程無不浸透著老師的心血。他廣博的學(xué)識,嚴肅的科學(xué)態(tài)度,嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神,靈活的思維方式,耐心細致的言傳身教深深感染激勵著我,將使我終身受益。導(dǎo)師不但在學(xué)習(xí)上給予我耐心細致的指導(dǎo),在生活中也給了我莫大的關(guān)懷,在這里向曾老師表示衷心的感謝。
感謝大學(xué)四年所有指導(dǎo)過的老師。在學(xué)習(xí)的過程中給了我很多的指導(dǎo),讓我在理論知識和動手能力上都有很大的提高。
在完成畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文的過程中,我們寢室的同學(xué)給了我很大的幫助,在此向他們表示深深的感謝。
感謝父母二十多年來的養(yǎng)育之恩,讓我順利的完成了四年的大學(xué)學(xué)業(yè),并讓我獲取了一定的知識并最終走向社會,為社會貢獻自己!
最后,我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位老師表示感謝
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附 錄
附錄1:系統(tǒng)總原理圖
附錄2:AT89S51引腳功能
Vcc:電源電壓;GND:地
RST:復(fù)位輸入。當振蕩器工作時,RST引腳出現(xiàn)機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。
P0口:P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口,也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時,每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路,對斷口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。
在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時,這組口線分時轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。
在Flash編程時,P0口接收指令字節(jié)。而在程序檢驗時,輸出指令字節(jié),校驗時,要求外接上拉電阻。
P1口:P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作輸入口。作輸出口使用時,因為存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流( )。
Flash編程和程序校驗期間,P1口接受低8位地址。
P2口:P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作輸入口。作輸出口使用時,因為存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流( )。
在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問八位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器,P2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能存儲器(SFR)區(qū)中R2寄存器)。在整個訪問期間不改變。
FLASH編程或校驗時,P2亦接受地址和其它控制信號
P3口:P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的八位雙向I/O口,P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時。它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時,被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(I )。
P3口除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能,如表③-2所示。P3口還接受一些用于FLASH閃速存儲器和程序校驗的控制信號。
表1 P3口的分配
端口引腳 第二功能
P3.0 RXD(串性輸入口)
P3.1 TXD(串行輸出口)
P3.2 (外中段0)
P3.3 (外中段1)
P3.4 (定時/計數(shù)器0)
P3.5 (定時/計數(shù)器1)
P3.6 (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)
P3.7 (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)
ALE:當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低八位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器,ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出 固定的正脈沖信號,因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是,每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖( )。如有必要,可通過對特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外,該引腳會被微弱拉高,單片機執(zhí)行外部程序時,應(yīng)設(shè)置ALE無效。
:程序儲存允許( )輸出是外部程序存儲器的讀選通信號,當AT89C51由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時,每個機器周期兩次 有效,即輸出兩個脈沖。在次期間,當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的 信號不出現(xiàn)。
EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000H-FFFFH),EA端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被編程,復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平(接Vcc端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時,該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp。當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。
XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。
隨著公路交通運輸?shù)陌l(fā)展,交通擁擠、道路阻塞和交通事故頻繁發(fā)生等問題越來越嚴重地困擾著世界各大城市。在我國,長期以來城市人均道路面積一直處于低水平狀態(tài),近十年有了較快發(fā)展,人均面積由2.8平方米上升到6.6平方米。盡管其增長幅度較快,仍趕不上城市交通流量年均20%的增長速度。這種狀況在大城市中尤為突出目前全國32個百萬人口以上的大城市中,有27個城市的人均道路面積低于全國平均水平。
另外,最近幾年也是大城市機動車增長速度最快的年份,轎車、客車、面包車以及摩托車的增幅年均在15%以上。以廣州為例,廣州市近10年來機動車年均增長速度為17%,其中轎車為19%,摩托車為35%。
相對于交通運輸工具的飛速發(fā)展,我國交通配套設(shè)施建設(shè)明顯滯后,道路安全網(wǎng)絡(luò)、道路標識、交通指揮中心仍然不足。單獨從車輛方面或道路方面考慮,均很難有效地解決交通問題。
停車場是交通事故頻發(fā)區(qū)之一。隨著汽車的日益普及,停車場越來越擁擠,車輛間距離非常接近,使得駕駛員在停車場穿行、掉頭或倒車時常常顧此失彼,發(fā)生碰撞和拖掛的事故,在夜間,事故發(fā)生率最高。
汽車倒車超聲波報警器能在一定程度上幫助駕駛員避免事故的發(fā)生,它能顯示出車尾距離障礙物的距離,并能在低于安全距離時發(fā)出報警聲音。對于后視不良的車輛如大客車,貨車駕駛員和駕車新手來說,擁有一個倒車報警器是很有必要的。
1.2 課題目的及意義
本課題把硬件電路和電路軟件有機的結(jié)合起來,完成汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計,能夠了解單片機技術(shù)的現(xiàn)狀,而且通過對電路系統(tǒng)的設(shè)計,學(xué)習(xí)掌握了數(shù)字電路從原理圖到PCB版的全部過程,形成完善的設(shè)計思路以及思想,并通過對汽車倒車超聲波報警器的軟件設(shè)計的過程,鍛煉應(yīng)用C以及相關(guān)匯編語言等軟件設(shè)計電路程序的能力為以后參與實際工作奠定良好的設(shè)計基礎(chǔ)。
本課題要求使用現(xiàn)在應(yīng)用非常廣泛的計算機軟件PROTEL,及Keil C51,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算機軟件在電路設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛,Protel是人們熟悉的常用EDA軟件。作為電路設(shè)計自動化(EDA)的一種工具,Protel應(yīng)用于電路原理圖設(shè)計、電路板設(shè)計等,它基于Windows環(huán)境,功能強大,人機界面友好,能讓人們在具有最完整的功能環(huán)境下,提升設(shè)計上的品質(zhì)和效率。本課題將要求Protel在電路設(shè)計中的應(yīng)用,包括電路原理圖設(shè)計和印刷電路板設(shè)計以及設(shè)計過程中遇到的問題和解決方法。Keil C51,是51系列單片機學(xué)習(xí)和調(diào)試的常用軟件,是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一,它集編輯、編譯、仿真于一體,支持匯編、PLM語言和C語言的程序設(shè)計,界面友好,易學(xué)易用。這樣使學(xué)生也能將所學(xué)與所用有機結(jié)合起來。在步入工作崗位之前得到全方位的工程設(shè)計訓(xùn)練。
通過對汽車倒車報警電路的設(shè)計能初步具有用PROTEL軟件設(shè)計電路原理圖以及電路版圖的能力。與實際電路相結(jié)合,通過理論聯(lián)系實際的方法,使所學(xué)的知識通過自己設(shè)計思考真正應(yīng)用到實踐中。通過該次設(shè)計能了解51系列的一些單片機的知識,并能熟練運用PROTEL,Keil C51軟件,提高實際動手能力。
通過運用匯編語言編程,可以鍛煉嚴謹?shù)木幊趟悸罚M一步提高編程能力和對匯編思想的理解。為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
第2章 總體設(shè)計方案和開發(fā)軟件介紹
2.1超聲波測距原理
人耳的聽音范圍是20~20 000Hz ,超聲波是人耳聽不到的一種聲波,是一種頻率超過 20kHz 的機械波。超聲波作為一種特殊的聲波,同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦?mdash;反射、折射、干涉、衍射、散射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點,可產(chǎn)生較大力量,并且在不同的媒質(zhì)介面,超聲波能量損失小大部分能量會反射。同時,由于超聲波對人體和環(huán)境是無害的,所以超聲撥檢測可以廣泛應(yīng)用到各個部門。而且利用超聲波檢測往往比較迅速,方便,易于做到實時控制,并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求。在本設(shè)計中綜合各方面考慮,采用的超聲波頻率為40KHz。
超聲波的縱向分辨率較高,對色彩和光照度不敏感,對外界光線和電磁場不敏感,可以用于測量較近目標的距離。本設(shè)計采用的超聲波傳感器往返距離為15m ,在有灰塵、煙霧、強磁場干擾、有毒等各種環(huán)境下都能穩(wěn)定工作.超聲波測距是根據(jù)超聲波傳播過程中遇到障礙物會發(fā)生反射這一原理來測量距離的,即用發(fā)射超聲波和接收其回波之間的時間差來計算距離,計算公式為:
v = 331. 5 + 0. 607 T (2-1)
式中:v 為超聲波在空氣中傳播速度T為環(huán)境溫度
常溫下可簡化為
(2-2)
式中:S為被測距離;Δt為發(fā)射超聲脈沖與接收其回波的時間差:t1為超聲回波接收時刻;t0為超聲脈沖發(fā)射時刻. 用單片機可以很方便地測量t0時刻和t1時刻,根據(jù)以上公式,用軟件編程即可得到被測距離S。
2.2 汽車倒車雷達的發(fā)展
倒車雷達其實跟大家所知道的雷達是一樣的,是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會與任何障得物相撞的原理設(shè)計開發(fā)的,通過感應(yīng)裝置發(fā)出超聲波,然后通過反射回來的超聲波來判斷前方有無障得物,以及距障礙物的距離、障礙物的大小、方位和形狀等。不過由于倒車雷達體積和實用性的限制,目前的倒車雷達主要具備的就是判斷障礙物的距離,并作出提示,讓駕駛者便于判斷是否該減速或熄火。
通常的倒車雷達主要由三部分組成:感應(yīng)器(探頭)、主機和顯示設(shè)備。感應(yīng)器發(fā)出和接收超聲波信號,然后將得到的信號傳輸?shù)街鳈C里面的電腦進行分析,再通過顯示設(shè)備顯示出來。探頭裝在后保險杠上,探頭有1、3、4、6只不等。探頭以45°角輻射,上下左右搜尋目標。它最大的特點是能探索到那些低于保險杠而駕駛員從后窗難以看見的障礙物( 如花壇、蹲在車后玩耍的小孩等)并報警。倒車雷達的顯示器裝在駕駛室儀表板上,它不停地提醒駕駛員汽車距后面物體還有多少距離。到危險距離時蜂鳴器就開始鳴叫,提醒駕駛員停車。
按探頭分,倒車雷達有粘貼式、鉆孔式和懸掛式三種。粘貼式探頭后有層膠,可直接粘在后保險杠上。鉆孔式探頭,是在保險杠上打一個洞,然后把探頭嵌進去。懸掛式探頭主要用于貨車。從顯示器分,有數(shù)字顯示、顏色顯示和蜂鳴三種。
下面介紹倒車雷達的發(fā)展:
第一代——轟鳴器,這是倒車雷達系統(tǒng)的真正開始,倒車時,如果車后1.5~1.8m處有障礙物,轟鳴器就會開始工作。轟鳴聲越急,表示車輛離 障礙物越近,沒有語音提示,也沒有距離顯示,雖然司機知道有障礙物,但不能確定障礙物離車有多遠,對駕駛員幫助不大。
第二代——數(shù)碼波段顯示,這代產(chǎn)品要先進得多,它安裝在儀表臺的位置,可以顯示車后障礙物離車體的距離。如果是物體,在1.8m 開始顯示;如果是人,在0.9m左右的距離開始顯示;這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式,數(shù)碼產(chǎn)品顯示距離數(shù)字,而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來區(qū)別顯示:綠色代表安全距離,表示障礙物離車體距離有0.8m 以上;黃色代表警告距離,表示離障礙物的距離只有0.6~0.8m;紅色代表危險距離,表示離障礙物只有不到0.6m 的距離,你必須停止倒車。這種產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起,比較實用。但缺點是反應(yīng)不夠快,而且使用壽命較短。
第三代——液晶顯示屏動態(tài)顯示,這一代產(chǎn)品非常引人注目,特別是屏幕顯示開始出現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)。它不用掛倒擋,只要發(fā)動汽車,顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離。其外表美觀,可以直接粘貼在儀表盤上,安裝很方便,給人以舒適的感覺,顯示的距離也更準確些。相比其他倒車雷達產(chǎn)品,這種產(chǎn)品廣為車主接受。但是,液晶顯示器存在抗干擾能力不強的毛病,所以有時出現(xiàn)誤報的情
第四代——魔幻鏡倒車雷達,它結(jié)合了前幾代產(chǎn)品的優(yōu)點,采用了最新仿生超聲雷達技術(shù),配以高速電腦控制,可全天候準確地測知2m以內(nèi)的障礙物,并以不同等級的聲音提示和直觀的顯示提醒駕駛員。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、倒車雷達、免提電話、溫度顯示和車內(nèi)空氣污染顯示等多項功能整合在一起,并設(shè)計了語音功能。因為其外形就是一塊倒車鏡,所以并不占用車內(nèi)空間,直接可安裝在車內(nèi)后視鏡的位置。當然,它的價格也相對較高。
第五代——整合影音系統(tǒng),這是專為高檔轎車生產(chǎn)的,它在上一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)上新增了很多功能。從外觀上來看,這套系統(tǒng)比上代產(chǎn)品更精致和典雅;從功能上來看,它除了具備上代產(chǎn)品的所有功能之外,還整合了高檔轎車具備的影音系統(tǒng),可以在顯示器上觀看DVD影像。
可見汽車倒車雷達的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)比較成熟了。
2.3總體設(shè)計方案
本系統(tǒng)由89S51單片機、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、顯示電路等部分組成。如圖2-1所示
圖2-1 總體設(shè)計框圖
本設(shè)計以ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S51為中心,通過AT89S51單片機控制超聲波發(fā)射電路發(fā)出40KHz的超聲波,與此同時單片機內(nèi)計數(shù)器開始計時;經(jīng)過延遲后開啟超聲波接收電路,當接收電路收到經(jīng)障礙物反射的回波后,計數(shù)器計時結(jié)束。通過AT89S51單片機計算出即時距離,在顯示電路顯示出來,若低于警戒距離則開啟報警。超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ);顯示電路選用LED作為顯示設(shè)備,一來價錢便宜,二來編程方便;報警電路選用蜂鳴器報警,也是從經(jīng)濟和編程的角度去考慮的。
2.4 Keil C51介紹
KEILC51標準C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境,同時保留了匯編代碼高效,快速的特點。C51編譯器的功能不斷增強,使你可以更加貼近CPU本身,及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中,這個集成開發(fā)環(huán)境包含:編譯器,匯編器,實時操作系統(tǒng),項目管理器,調(diào)試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。
C51 V7版本是目前最高效、靈活的8051開發(fā)平臺。它可以支持所有8051的衍生產(chǎn)品,也可以支持所有兼容的仿真器,同時支持其它第三方開發(fā)工具。因此,C51 V7版本無疑是8051開發(fā)用戶的最佳選擇。
2.4.1 uVision2集成開發(fā)環(huán)境
項目管理 ,工程(project)是由源文件、開發(fā)工具選項以及編程說明三部分組成的。一個單一的uVision2工程能夠產(chǎn)生一個或多個目標程序。產(chǎn)生目標程序的源文件構(gòu)成“組”。開發(fā)工具選項可以對應(yīng)目標,組或單個文件uVision2包含一個器件數(shù)據(jù)庫(device database),可以自動設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項,來滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。此數(shù)據(jù)庫包含:片上存儲器和外圍設(shè)備的信息,擴展數(shù)據(jù)指針(extra data pointer)或者加速器(math accelerator)的特性。uVision2可以為片外存儲器產(chǎn)生必要的連接選項:確定起始地址和規(guī)模。
集成功能uVision2的強大功能有助于用戶按期完工。
1.集成源極瀏覽器利用符號數(shù)據(jù)庫使用戶可以快速瀏覽源文件。用詳細的符號信息來優(yōu)化用戶變數(shù)存儲器。
2.文件尋找功能:在特定文件中執(zhí)行全局文件搜索。
3.工具菜單:允許在V2集成開發(fā)環(huán)境下啟動用戶功能。
4.可配置SVCS接口:提供對版本控制系統(tǒng)的入口。
5.PC-LINT接口:對應(yīng)用程序代碼進行深層語法分析。
6.Infineon的EasyCase接口:集成塊集代碼產(chǎn)生。
7.Infineon的DAVE功能:協(xié)助用戶的CPU和外部程序。DAVE工程可被直接輸入uVision2。
2.4.2部分編輯器和調(diào)試器
源代碼編輯器,uVision2編輯器包含了所有用戶熟悉的特性。彩色語法顯像和文件辯識都對C源代碼進行和優(yōu)化。可以在編輯器內(nèi)調(diào)試程序,它能提供一種自然的調(diào)試環(huán)境,使你更快速地檢查和修改程序。
斷點, uVision2允許用戶在編輯時設(shè)置程序斷點(甚至在源代碼未經(jīng)編譯和匯編之前)。用戶啟動V2調(diào)試器之后,斷點即被激活。斷點可設(shè)置為條件表達式,變量或存儲器訪問,斷點被觸發(fā)后,調(diào)試器命令或調(diào)試功能即可執(zhí)行。在屬性框(attributes column)中可以快速瀏覽斷點設(shè)置情況和源程序行的位置。代碼覆蓋率信息可以讓你區(qū)分程序中已執(zhí)行和未執(zhí)行的部分。
調(diào)試函數(shù)語言, uVision2中,你可以編寫或使用類似C的數(shù)語言進行調(diào)試。
內(nèi)部函數(shù):如printf, memset, rand及其它功能的函數(shù)。
信號函數(shù):模擬產(chǎn)生CPU的模擬信號和脈沖信號(simulate analog and digital inputs to CPU)。
用戶函數(shù):擴展指令范圍,合并重復(fù)動作。
變量和存儲器,用戶可以在編輯器中選中變呈來觀察其取值。雙層窗口顯示,可進行以下調(diào)整:
1.當前函數(shù)的局部變量
2.用戶在兩個不同watch窗口頁面上的自定義變量
3.堆棧調(diào)用(call stack)頁面上的調(diào)用記錄(樹)(call tree)
4.不同格式的四個存儲區(qū)
2.4.3 C51編譯器
KEIL C51編譯器在遵循ANSI標準的同時,為8051微控制器系列特別設(shè)計。語言上的擴展能讓用戶使用應(yīng)用中的所有資源。
存儲器和特殊功能寄存器的存取, C51編 譯器可以實現(xiàn)對8051系列所有資源的操作。SFR的存取由sfr和sbit兩個關(guān)鍵字來提供。變量可旋轉(zhuǎn)到任一個地址空間。用關(guān)鍵字-at-還能把變量放入固定的存儲器.存儲模式(大,中,小)決定了變量的存儲類型。連接定位器支持的代碼區(qū)可達32個,這就允許用戶在原有64K ROM的8015基礎(chǔ)上擴展程序。在V2的編譯器和許多高性能仿真器中,可以支持應(yīng)用程序的調(diào)試。
中斷功能, C51允許用戶使用C語言編寫中斷服務(wù)程序,快速進、出代碼和寄存器區(qū)的轉(zhuǎn)換功能使C語言中斷功能更加高效。可再入功能是用關(guān)鍵字來定義的。多任務(wù),中斷或非中斷的代碼要求必須具備可再入功能。
靈活的指針, C51提供了靈活高效的指針。通用指針用3個字節(jié)來存儲存儲器類型及目標地址,可以在8051的任意存儲區(qū)內(nèi)存取任何變量。特殊指針在聲明的同時已指定了存儲器類型,指向某一特定的存儲區(qū)域。由于地址的存儲只需1到2字節(jié),因此,指針存取非常迅速。
2.4.4 測試程序
uVision2調(diào)試器具備所有常規(guī)源極調(diào)試,符號調(diào)試特性以及歷史跟蹤,代碼覆蓋,復(fù)雜斷點等功能.DDE界面和shift語言支持自動程序測試.
CPU和外設(shè)模擬裝置, uVision2為8051及衍生產(chǎn)品提供了高速CUP模擬功能和片上擴展口.在對話框內(nèi)可直接觀察和修改I/O值,也可以用預(yù)裝的C-LIKE宏指令書寫符號函數(shù)來提供動態(tài)輸入。
目標監(jiān)控器,uVision2含一個可配置的監(jiān)控器,可測試目標器件上的軟件體。監(jiān)控器用uVision2的調(diào)試器直接工作,可支持代碼區(qū)。它要求目標系統(tǒng)具備6字節(jié)堆棧空間,6KB的代碼ROM和256字節(jié)Xdata RAM。
MCB517/251啟動工具包,在開始一項8051工程時,MCB啟動工具會對你有很大幫助。每一個啟動工具包括一套2K字節(jié)的開發(fā)工具和許多可快速運行的舉例程序。用戶可在檢測8051性能的同時,查看開發(fā)工具的可行性。MCB517AC板含高性能InfineonC517A單片機,它提供標準8052外圍設(shè)備和A/D轉(zhuǎn)換器,PWM,搜索/比較,8位數(shù)據(jù)指針,一個高速運算單元。同時包含對81C90CAN控制器和代碼區(qū)的支持。
2.5 AT89S51簡介
AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗,高性能CMOS 8位單片機,片內(nèi)含4K bytes的可系統(tǒng)編程的flash只讀程序寄存器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集flash程序存儲器既可在線編程(ISP)也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中,ATMEL公司的功能和強大,低價位的AT89S51單片機可提供許多高性價比的應(yīng)用場合,可靈活用于各種控制領(lǐng)域。
2.5.1主要性能參數(shù)
與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)安全兼容
4k字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)FLASH閃速存儲器
1000次擦寫周期
4.0-5.5V的工作電壓范圍
全靜態(tài)操作:0HZ—33MHZ
三級加密程序存儲器
128×8字節(jié)內(nèi)部RAM
32個可編程I/O口線
2個16位定時/計數(shù)器
6個中斷源
全雙工串行UART通道
低功耗空閑和掉電模式
中斷可以從空閑模式喚醒系統(tǒng)
看門狗(WDT)及雙數(shù)據(jù)指針
掉電標識和快速編程特性
靈活的在系統(tǒng)編程(ISP-字節(jié)或頁寫模式)AT89S51提供以下標準功能:4k字節(jié)Flash閃速存儲器,128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個I/O口線,兩個16位定時/計數(shù)器,一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu),一個全雙工,片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時,AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式件可選的節(jié)電工作模
圖2-2 89S51引腳圖
式。空閑方式停止CPU工作,但允許RAM,定時/計數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。引腳圖如圖2-2所示。
2.5.2 引腳功能說明
Vcc:電源電壓
GND:地
P0口:P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口,也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時,每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路,對斷口寫“1”
可作為高阻抗輸入端用。
在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時,這組口線分時轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。
在Flash編程時,P0口接收指令字節(jié)。而在程序檢驗時,輸出指令字節(jié),校驗時,要求外接上拉電阻。
P1口:P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作輸入口。作輸出口使用時,因為存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流( )。
Flash編程和程序校驗期間,P1口接受低8位地址。
P2口:P2是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作輸入口。作輸出口使用時,因為存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流( )。
在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問八位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器,P2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能存儲器(SFR)區(qū)中R2寄存器)。在整個訪問期間不改變。
FLASH編程或校驗時,P2亦接受地址和其它控制信號
P3口:P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的八位雙向I/O口,P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)四個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時。它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時,被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(I )。
P3口除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能,如表2-1所示。
表2-1 P3口的分配
端口引腳 第二功能
P3.0 RXD(串性輸入口)
P3.1 TXD(串行輸出口)
P3.2 (外中段0)
P3.3 (外中段1)
P3.4 (定時/計數(shù)器0)
P3.5 (定時/計數(shù)器1)
P3.6 (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)
P3.7 (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)
P3口還接受一些用于FLASH閃速存儲器和程序校驗的控制信號。
RST;復(fù)位輸入。當振蕩器工作時,RST引腳出現(xiàn)機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。
ALE:當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低八位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器,ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號,因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是,每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。
對Flash 存儲器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖( )。
如有必要,可通過對特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外,該引腳會被微弱拉高,單片機執(zhí)行外部程序時,應(yīng)設(shè)置ALE無效。
:程序儲存允許( )輸出是外部程序存儲器的讀選通信號,當AT89C51由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時,每個機器周期兩次 有效,即輸出兩個脈沖。在次期間,當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的 信號不出現(xiàn)。
EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000H-FFFFH),EA端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被編程,復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。
如EA端為高電平(接Vcc端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。
Flash存儲器編程時,該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp。當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。
XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。
XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。
當采用外部時鐘時,外部時鐘接到XTAL1端,即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端,XTAL2則懸空。若選用12M晶振,時鐘周期為1微秒。
第3章 主程序設(shè)計原理
主程序設(shè)計按自上而下的設(shè)計理念。主程序主要完成初始化工作,對超聲波發(fā)射和接收的控制,以及對計算和顯示的控制。
主程序需要實現(xiàn)對兩個定時器/計數(shù)器的設(shè)定、中斷的開啟關(guān)閉以及控制調(diào)用各子程序從而實現(xiàn)系統(tǒng)功能。
3.1 AT89S51的定時器/計數(shù)器的控制器
與定時器/計數(shù)器應(yīng)用有關(guān)的控制寄存器有三個。
3.1.1 定時控制寄存器(TCON)
TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時控制。
TF0和TF1:計數(shù)器溢出標志位
當計數(shù)器計數(shù)溢出(計滿)時,該位置“1”。使用查詢方式時,此位為狀態(tài)位以供查詢,但應(yīng)注意查詢有效后,需用軟件方法及時將該位清“0”;使用中斷方式時,此位為中斷標志位,在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時由硬件自動清“0”。
TR0和 TR1:定時器運行控制位
TR0(TR1)=0 停止定時器/計數(shù)器工作
TR0(TR1)=1 啟動定時器/計數(shù)器工作
該位根據(jù)需要以軟件方法使其置“1”或清“0”。
3.1.2 工作方式控制寄存器(TMOD)
TMOD寄存器是一個專用寄存器,用于設(shè)定兩個定時器/計數(shù)器的工作方式,但TMOD寄存器不能位尋址,只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置其內(nèi)容。格式如下:
表3-1 TMOD寄存器格式
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
GATE:門控位
GATE=0由運行控制位TR啟動定時器;
GATE=1由外中斷請求信號(INT0和INT1)和TR的組合狀態(tài)啟動定時器。
C/T:定時方式或計數(shù)方式選擇位
C/T=0定時器工作方式;
C/T =1計數(shù)器工作方式。
M1M0:工作方式選擇位
M1M0=00 方式0,13位定時器/計數(shù)器工作方式;
M1M0=01 方式1,16位定時器/計數(shù)器工作方式;
M1M0=10 方式2,常數(shù)自動裝入的8位定時器/計數(shù)器工作方式;
M1M0=11 方式3, 僅適用于T0,為兩個8位定時器/計數(shù)器工作方式;在方式3時T1停止計數(shù)。
3.1.3中斷允許控制器(IE)
中斷允許寄存器格式如下:
表3-2 中斷允許寄存器格式
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
EA — — ES ET1 EX1 ET0 EX0
寄存器中用于控制中斷的共6位,可實現(xiàn)中斷管理。EA為中斷允許總控制位。EA=1時,CPU開中斷;EA=0時,CPU屏蔽所有中斷請求。
ES、ET1、EX1、ET0、EX0為對應(yīng)的串行口中斷、定時器/計數(shù)器1中斷、外部中斷1中斷、定時器/計數(shù)器0中斷、外部中斷0中斷的中斷允許位。對應(yīng)位為1時,允許其中斷,對應(yīng)位為0時,禁止其中斷。
89S51單片機中斷系統(tǒng)的管理是由中斷允許控制EA和各中斷源的控制位聯(lián)合作用實現(xiàn)的,缺一不可。
3.2主程序設(shè)計
本系統(tǒng)需要實現(xiàn)功能有收發(fā)超聲波、顯示距離、計算距離、開啟報警等。這些功能都需要主程序控制完成。收發(fā)超聲波中用到的定時器/計數(shù)器需要在主程序中對其進行設(shè)置;通過調(diào)用計算子程序,可以計算出當前的距離;通過調(diào)用顯示子程序顯示當前的距離。程序流程如圖3-1所示。
程序開始執(zhí)行后,首先進行初始化:顯示緩沖單元清“0”,接收成功標志位清“0”, T0、T1的工作方式的設(shè)定。在完成初始化后,CPU開中斷,定時器1開中斷,開外部中斷0中斷,并且開啟定時器1用于65ms定時。
當65ms定時完成后,轉(zhuǎn)入中斷處理程序,也就是超聲波發(fā)射程序,控制超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波。當收到回波信號后,接收成功標志位置“1”,這時候CPU關(guān)中
礙物,但不能確定障礙物離車有多遠,對駕駛員幫助不大。第二代——數(shù)碼波段顯示,這代產(chǎn)品要先進得多,它安裝在儀表臺的位置,可以顯示車后障礙物離車體的距離。如果是物體,在11 開始顯示;如果是人,在11左右的距離開始顯示;這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式,數(shù)碼產(chǎn)品顯示距離數(shù)字,而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來區(qū)別顯示:綠色代表安全距離,表示障礙物離車體距離有11以上;黃色代表警告距離,表示離障礙物的距離只有0.6~0;紅色代表危險距離,表示離障礙物只有不到的距離,你必須停止倒車。這種產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起,比較實用。但缺點是反應(yīng)不夠快,而且使用壽命較短。第三代——液晶顯示屏動態(tài)顯示,這一代產(chǎn)品非常引人注目,特別是屏幕顯示開始出現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)。它不用掛倒擋,只要發(fā)動汽車,顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離。其外表美觀,可以直接粘貼在儀表盤上,安裝很方便,給人以舒適的感覺,顯示的距離也更準確些。相比其他倒車雷達產(chǎn)品,這種產(chǎn)品廣為車主接受。但是,液晶顯示器,存在抗干擾能力不強的毛病,所以有時出現(xiàn)誤報的情駕駛員。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、倒車雷達、駕駛員。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、倒車雷達、駕駛員。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、魔幻鏡倒車雷達
圖3-1 主程序原理圖
斷,調(diào)用計算子程序計算出當前距離。然后調(diào)用顯示子程序,將當前距離顯示在LED上。測量間隔一定時間后轉(zhuǎn)入下一循環(huán),繼續(xù)執(zhí)行。
第4章 超聲波發(fā)射及接收程序的設(shè)計
超聲波發(fā)射程序主要實現(xiàn)對超聲波發(fā)射電路的控制,從實際的角度考慮,設(shè)計本汽車倒車超聲波報警器的最遠探測距離為11m,由公式(2-2)可計算出時間間隔約為65ms,為了 避免超聲波發(fā)射端的聲波直達到超聲波接收端,必須在發(fā)射之后延遲一段時間,在實際設(shè)計的電路中,發(fā)射頭和接收頭的距離約為7cm所以最小探測距離設(shè)置為7cm,算出的時間間隔約為0.5ms,也就是說發(fā)射電路發(fā)射結(jié)束后0.5ms才能開啟接收電路。
超聲波接收程序完成對超聲波接收電路的控制,通俗點說就是將收到回波的消息告訴單片機,并完成保存計數(shù)器值的功能。
兩個程序都采用中斷控制的方式設(shè)計,下面對AT89S51的中斷系統(tǒng)及發(fā)射、接收中斷程序做分別的介紹。
4.1 AT89S51中斷系統(tǒng)
4.1.1 中斷源
AT98S51共有5個中斷向量:2個外中斷(INT0和INT1),2個定時中斷(TIMER0和TIMER1)和一個串行中斷。
外部中斷:INT0和INT1,它們的中斷請求信號有效方式分別電平觸發(fā)和脈沖觸發(fā)兩種。電平方式是低電平有效,脈沖方式為負跳變觸發(fā)有效。
內(nèi)部中斷:內(nèi)部中斷有TF0、TF1、TI、RI,分別為定時器/計數(shù)器溢出中斷和串行口的發(fā)送接收中斷。
4.1.2 中斷控制
89S51單片機設(shè)置了4個專用寄存器用于中斷控制,用戶通過設(shè)置其狀態(tài)來管理中斷系統(tǒng),下面介紹下本設(shè)計中用到的3個中斷控制寄存器。
1、定時器控制寄存器(TCON)
TCON的格式如下:
表4-1 TCON的格式
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
在該寄存器中,TR1、TR0用于定時器/計數(shù)器的啟動控制,其余6位用語中斷控制,其作用如下:
IT0為外部中斷0請求信號方式控制位,IT0=1為脈沖出發(fā)方式(負跳變有效);IT0=0為電平觸發(fā)方式(低電平有效)。
IE0為外部中斷0請求標志位。當CPU檢測到INT0(P3.2)端有中斷請求信號時,由硬件置位,使IE0=1請求中斷,中斷響應(yīng)后轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時,由硬件自動清零。
IT1為外部中斷1請求信號方式控制位,其作用同IT0。
IE1為外部中斷1請求標志位,其作用同IE0。
TF0(TF1)為定時器/計數(shù)器溢出標志位。
2、中斷允許控制寄存器(IE)
寄存器中用于控制中斷的共6位,可實現(xiàn)中斷管理。EA為中斷允許總控制位。EA=1時,CPU開中斷;EA=0時,CPU屏蔽所有中斷請求。
ES、ET1、EX1、ET0、EX0為對應(yīng)的串行口中斷、定時器/計數(shù)器1中斷、外部中斷1中斷、定時器/計數(shù)器0中斷、外部中斷0中斷的中斷允許位。對應(yīng)位為1時,允許其中斷,對應(yīng)位為0時,禁止其中斷。
3、中斷優(yōu)先級控制寄存器(IP)
中斷優(yōu)先級控制寄存器的格式如下:
表4-2 中斷優(yōu)先級控制寄存器的格式
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
— — — PS PT1 PX1 PT0 PX0
89S51中規(guī)定了兩個中斷優(yōu)先級:高級中斷和低級中斷,用中斷優(yōu)先級寄存器(IP)的5位狀態(tài)管理5個中斷源的優(yōu)先級別,即PS、PT1、PX1、PT0、PX0分別對應(yīng)串行口中斷、定時器/計數(shù)器1中斷、外部中斷1中斷、定時器/計數(shù)器0中斷、外部中斷0中斷,當相應(yīng)位為1時,設(shè)置其為高級中斷:相應(yīng)位為0時,設(shè)置其為低級中斷。通過對IP的設(shè)置可以為中斷設(shè)置不同的優(yōu)先級別。
4.2 超聲波發(fā)射程序
對于超聲波發(fā)射程序,設(shè)計采用中斷控制的方式讓超聲波發(fā)射電路每隔65ms發(fā)射出一次超聲波。單片機89S51的定時器T1設(shè)置為65ms的定時,控制本中斷程序每65ms執(zhí)行一次。該中斷為定時器/計數(shù)器1溢出中斷,入口地址為001BH。
每執(zhí)行一次,單片機就控制超聲波發(fā)射管發(fā)射一次超聲波,在本系統(tǒng)中設(shè)計由單片機的P1.0口控制,對端口寫“1”,通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作輸入口;作輸出口使用時,因為存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。如上所說為避免發(fā)射的信號直達超聲波接收器,發(fā)射結(jié)束后應(yīng)該延遲一定時間,再開啟接收中斷。
程序流程圖如圖4-1所示。
礙物,但不能確定障礙物離車有多遠,對駕駛員幫助不大。第二代——數(shù)碼波段顯示,這代產(chǎn)品要先進得多,它安裝在儀表臺的位置,可以顯示車后障礙物離車體的距離。如果是物體,在11 開始顯示;如果是人,在11左右的距離開始顯示;這一代產(chǎn)品有兩種顯示方式,數(shù)碼產(chǎn)品顯示距離數(shù)字,而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來區(qū)別顯示:綠色代表安全距離,表示障礙物離車體距離有11以上;黃色代表警告距離,表示離障礙物的距離只有0.6~0;紅色代表危險距離,表示離障礙物只有不到的距離,你必須停止倒車。這種產(chǎn)品把數(shù)碼和波段組合在一起,比較實用。但缺點是反應(yīng)不夠快,而且使用壽命較短。第三代——液晶顯示屏動態(tài)顯示,這一代產(chǎn)品非常引人注目,特別是屏幕顯示開始出現(xiàn)動態(tài)顯示系統(tǒng)。它不用掛倒擋,只要發(fā)動汽車,顯示器上就會出現(xiàn)汽車圖案以及車輛周圍障礙物的距離。其外表美觀,可以直接粘貼在儀表盤上,安裝很方便,給人以舒適的感覺,顯示的距離也更準確些。相比其他倒車雷達產(chǎn)品,這種產(chǎn)品廣為車主接受。但是,液晶顯示器,存在抗干擾能力不強的毛病,所以有時出現(xiàn)誤報的情駕駛員。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、倒車雷達、駕駛員。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、倒車雷達、駕駛員。魔幻鏡倒車雷達可以把后視鏡、魔幻鏡倒車雷達
圖4-1 超聲波發(fā)射中斷程序流程圖
設(shè)計中每次發(fā)射,發(fā)射兩次超聲波脈沖,這可以通過對P1.0反復(fù)取反來控制,取4次就可以滿足每次發(fā)送兩個超聲波脈,通過對取反次數(shù)位的設(shè)置可以控制每次發(fā)送脈沖的個數(shù)。超聲波發(fā)出的同時計數(shù)器T0需要立即開啟計數(shù),這樣才能保證測量的準確性。由于要避開從發(fā)射端直達接收段的超聲波,需要延遲一定時間才開啟接收,這樣才能使系統(tǒng)正常工作,但使得近距離范圍無法測量,出現(xiàn)“盲區(qū)”。
延遲0.5ms的子程序設(shè)計如下:
delay_250: push psw
mov r7, #0ffh
delay_250_1: djnz r7,delay_250_1 ;執(zhí)行一次占用2個機器周期
pop psw
ret
4.3 超聲波接收程序
對于超聲波接收程序,也采用中斷控制的方式。如上所說,當發(fā)射工作結(jié)束后經(jīng)過0.5ms延時,開啟回波接收中斷,超聲波接收中斷為外部中斷0中斷。若超聲波經(jīng)障礙物放射回來被超聲波接收管收到后,將脈沖送入CX20106紅外接收芯片輸入端放大,由CX20106輸出端將遙控指令輸出到單片機。在電路連接中用AT89S51單片機的 (外部中斷0)腳接收該指令。當接收到指令后,轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序,計數(shù)器
圖4-2 超聲波接收中斷程序流程圖
T0停止計數(shù),此時T0的值就是超聲波由發(fā)射頭到達障礙物再由障礙物反射回接收頭所使用的時間。程序 設(shè)計如下:外中斷0,中斷入口0003H,收到回波時進入。
這里使用內(nèi)存44H、45H、46H用于計算距離,當收到回波時CX20106輸出給單片機P3.2口一個低電平,中斷程序開始工作,關(guān)計數(shù)器T0并將計數(shù)器的值放入內(nèi)存單元以便下面計算使用,同時接收成功標志位置“1”,這是后面轉(zhuǎn)入計算子程序的標志,最后計數(shù)器清“0”,中斷結(jié)束。程序比較簡單,主要是完成對計數(shù)值的保存,但這卻是系統(tǒng)最重要的步驟。
第5章 計算程序和顯示程序設(shè)計
5.1 實現(xiàn)功能
計算子程序需要將計數(shù)器值轉(zhuǎn)化為即時距離,程序中包括兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序和四字節(jié)/兩字節(jié)除法程序兩個子程序,通過對乘法、除法程序的調(diào)用將每位的結(jié)果存到顯示緩沖單元。
顯示子程序?qū)崿F(xiàn)將計算的結(jié)果從89S51單片機送到LED數(shù)碼管顯示的功能,為了簡化電路和降低成本,采用LED動態(tài)顯示方式實現(xiàn)這一功能,一共需要顯示四位。單片機的P0口送段選信號,P2口送位選信號。
5.2 計算子程序的設(shè)計
計算子程序主要實現(xiàn)對計數(shù)器值進行計算,和往顯示緩沖單元存儲數(shù)據(jù)的功
兩字節(jié)無符號數(shù)乘法流程圖
能。由于時鐘周期為1× 秒,根據(jù)公式(2-2),可知數(shù)值計算主要完成“計數(shù)值×17/1000cm”的工作,其中涉及了乘法和除法,這里分別用兩個子程序:兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序和四字節(jié)/兩字節(jié)無符號數(shù)除法程序來實現(xiàn)。
5.2.1 兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序
實現(xiàn)R7R6R5R4 <= R3R2 ×R1R0,涉及到2個左移,R7R6R5R4的左移和R1R0的左移,大家都知道R7R6R5R4向左移一位為乘以2,,后者的左移控制“R7R6R5R4 + R3R2”一次還是“R7R6R5R4×2”一次,由于為兩字節(jié)無符,循環(huán)次數(shù)為16次。程序方框圖如圖5-1所示。
下面用一組數(shù)據(jù)來驗證這個算法,若R1R0=17,這個數(shù)據(jù)也是本程序所用到的R1R0的值。也就是R1R0=0000 0000 0001 0001,R1R0需要循環(huán)12次才能使C位第一次為1,第一次執(zhí)行R7R6R5R4+R3R2,現(xiàn)在的R7R6R5R4也就等于R3R2,此時16自減為4,不為0,跳轉(zhuǎn)到R7R6R5R4循環(huán)左移,也就是R7R6R5R4
乘以2,R1R0再左移,C不等于0,16自減為3,R7R6R5R4再乘以2……16自減為1,此時R7R6R5R4已經(jīng)為R3R2的16倍,R1R0左移后C位為1,執(zhí)行R7R6R5R4+R3R2此時的R7R6R5R4為R3R2的17倍,接下來16自減為0跳出兩字節(jié)無符號數(shù)乘法子程序。
(c) R7R6R5R4循環(huán)左移 (d) 計算完成
圖5-2 17乘以0808H部分計算流程
圖5-2是R3R2為0808H也就是約為2ms時的部分計算流程。
5.2.2四字節(jié)/兩字節(jié)無符號數(shù)除法程序
首先來了解一下2進制數(shù)是怎樣完成除法運算的。
2進制完成除法運算就是移位和相減,比如1011011除以1110順序如下:
1 - 1110不夠減,結(jié)果添0,1左移一位再加上原來1后的0,為10。
10 - 1110不夠減,結(jié)果添0,10左移一位再加上原來10后的1,為101。
101 - 1110不夠減,結(jié)果添0,101左移一位再加上原來101后的1,為1011。
圖5-3 四字節(jié)/兩字節(jié)無符號數(shù)除法程序流程圖
1011- 1110不夠減,結(jié)果添0,1011左移一位再加上原來1011后的0,為10110。
10110- 1110= 1000結(jié)果添1,同上左移加原來10110后的1得10001。
10001 - 1110 = 11結(jié)果添1,同上左移加原來101101后的1得111。
111- 101不夠減,結(jié)果添0,此時1011011所有位都已移完,運算完畢。
即 1011011 = 1110 ×0000110。
要完成R7R6R5R4/R3R2=R7R6R5R4(商)……R1R0(余數(shù))這樣一個四字節(jié)/兩字節(jié)無符號數(shù)除法程序,應(yīng)該怎樣實現(xiàn)呢?注意到,當不夠減的時候,結(jié)果添“0”,夠的時候,結(jié)果添“1”,這正好和當時的“C”位值相反,可以通過觀察“C”位來實現(xiàn)。還有,若夠減的時候,減下的值要保留后再移位,不夠減的時候,減法運算的結(jié)果是不被保留的,繼續(xù)原來的值再移位,由于是四字節(jié)的數(shù)需要移位32次才能移完。
程序流程圖如圖5-3所示,整個程序的關(guān)鍵就是圍繞“C”位進行處理,根據(jù)“C”位來判斷減法運算的結(jié)果是否保留。通過運行調(diào)試,程序?qū)崿F(xiàn)了除法的功能。
5.2.3 計算程序設(shè)計
現(xiàn)在已經(jīng)能夠計算出即時的距離了,在將計算值送到四個LED顯示之前還
需要對顯示緩沖單元的值再次進行調(diào)整,若最高位為“0”的時候我們不顯示它,當距離小于1米的時候還需要開啟報警功能,這里采用蜂鳴器來實現(xiàn)報警。程序方框圖如圖5-4所示。
先通過對上述兩個子程序的調(diào)用計算出即時的距離,單位為厘米。再調(diào)用除法程序完成除以1000算出最高位,結(jié)果保存在寄存器R4中,余數(shù)保留在R1R0中。然后再將余數(shù)R1R0賦給R5R4,除以100算出次高位,以此類推算出次次高位,和最低位,通過編程判斷是否將其對應(yīng)的數(shù)碼管電亮。若最高位為“0”,不點亮該燈;若次高位為“0”,先看最高為是否點亮,若最高位未被點亮,次高位也將不點亮,若最高位已被點亮,次高位點亮;同理接下來檢查次次高位;最
后一位無論是否為“0”都將被點亮。
報警電路由放大器和蜂鳴器組成。當需要報警時AT89S51的P1.1口控制報警電路導(dǎo)通發(fā)出蜂鳴報警。
設(shè)計安全距離為1米,當?shù)陀谝幻讜r發(fā)出報警,注意到當?shù)陀?米時LED的最高位和次高位不點亮,所以可以在判斷是否點亮次高位時確定是否發(fā)出報警,點亮說明高于1米,不點亮說明小于1米,立即開啟報警。
圖5-4 計算程序流程圖
5.3 顯示程序設(shè)計
經(jīng)過主程序計算后待顯示的結(jié)果存到了40H到43H,40H 為最高位,43H為最低位,設(shè)計采用先掃描最高位的方式,將40 H到43H依次顯示在4個數(shù)碼管。由于人眼的反應(yīng)時間沒有那么快,4個數(shù)碼管看上去是同時點亮的。這里主要涉及兩個重點注意的地方:第一,每位結(jié)果的值需要通過查表后才能送到P0口送顯示;第二,P2控制循環(huán)點亮4個數(shù)碼管,要設(shè)置好供移動的值。
顯示子程序流程如圖5-5所示。
圖5-5顯示子程序流程圖
由于是共陽極七段碼,當位選信號為“0”時驅(qū)動LED 點亮。如果將位選字設(shè)為“0101 1111”,此時LED0和LED2將被點亮,LED1和LED3不亮。考慮到需要循環(huán)顯示四位數(shù)碼管,每次點亮一位,位選字設(shè)置為“0111 1111”即可實現(xiàn),通過對位選字的右移可以循環(huán)點亮四個LED,當位選字為“1110 1111”時表明四個 LED都被點亮了一次,這也是進入下一循環(huán)的標志。
LED顯示器的七段碼如下:
表5-1 共陽段碼表
TAB 18H 7BH 2CH 29H 4BH 89H 88H 3BH 08H 09H 0FFH
共陽段碼表值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 不亮
第6章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論
本設(shè)計采用51匯編語言編寫,采用Keil C51編譯和調(diào)試,以及采用keil和proteus聯(lián)調(diào)仿真。由于proteus仿真庫里并無超聲波仿真模型,因此這里采用光電二極管和光電三極管來代替超聲波發(fā)送探頭和超聲波接收探頭,且仿真中略去了超聲波在空氣中的傳播過程。聯(lián)調(diào)仿真后,發(fā)現(xiàn)數(shù)字電路的延遲效果比較明顯,所以需要軟件矯正。
由于超聲波探頭存在余震效應(yīng), 為避免余震產(chǎn)生的“虛假反射波”超聲測距數(shù)據(jù)的采集與處理錯誤申請中斷,超聲波脈沖發(fā)射后,軟件中設(shè)置了一段時間的延時,稱為“死區(qū)”時間,“死區(qū)”形成了距離測量中的“盲區(qū)”,由于探頭的性能誤差,運行后要不斷調(diào)整探頭的“死區(qū)”。經(jīng)過應(yīng)用過程的調(diào)試,本系統(tǒng)的測量“盲區(qū)”控制在20cm內(nèi)。
本報警系統(tǒng)由于受到超聲波發(fā)射角度和環(huán)境溫度、濕度等因素的影響,測量值和實際之間有一定的差異,原來理想的有效工作范圍為7cm-11m,但經(jīng)過聯(lián)機調(diào)試實際的工作范圍為20cm-8m,下面是聯(lián)機測試的一些結(jié)果:
表6-1 聯(lián)試結(jié)果1
實際值(cm) 700 300 90 50 30
LED顯示結(jié)果 680 288 85 47 26
蜂鳴器 未鳴叫 未鳴叫 鳴叫 鳴叫 鳴叫
從上表可以看出,本報警器基本完成了顯示和報警的功能,但也存在不少問題,測量精度不是很高,特別是距離較遠的時候精度不能保證,這主要是由于所使用的聲速與實際聲速有差別造成的,但誤差也不是很大,滿足汽車倒車超聲波報警器的基本要求。
表6-2 聯(lián)試結(jié)果2
實際值(cm) 25 12 9 3
LED顯示結(jié)果 24 20 20 20
從上表可以看出,本報警器的工作盲區(qū)為20cm。
本系統(tǒng)探測范圍為0.2-8m,制作成本為150元左右,基本達到了汽車倒車報警器的設(shè)計要求,相信經(jīng)過進一步改造后可以用于中低檔車輛。若要使系統(tǒng)更加可靠,仍有一些需要改進之處:
1、溫度對超聲波速度的影響,改進方法是加入一個溫度傳感器,并對計算子程序做相應(yīng)的修改。
2、超聲波在傳播過程中受空氣對流及塵埃吸收的影響,使得遠距離的回波難以檢測,可以通過提高超聲波探頭功率來改進。
總結(jié)
本課題把硬件電路和電路軟件有機的結(jié)合起來,完成了汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計,能夠了解單片機技術(shù)的現(xiàn)狀,而且通過對電路系統(tǒng)的設(shè)計,學(xué)習(xí)掌握了數(shù)字電路從原理圖到PCB版的全部過程,形成完善的設(shè)計思路以及思想,并通過對汽車倒車超聲波報警器的軟件設(shè)計的過程,鍛煉應(yīng)用匯編語言等軟件設(shè)計電路程序的能力為以后參與實際工作奠定良好的設(shè)計基礎(chǔ)。
通過對系統(tǒng)程序的編寫,進一步加深了對匯編語言的理解和操控能力,匯編語言的控制直接,實時性好,代碼短。熟練掌握匯編有利于更好的理解單片機的結(jié)構(gòu),有利于充分地利用單片機的資源,有利于程序的調(diào)試。
設(shè)計中用到了現(xiàn)在應(yīng)用非常廣泛的計算機軟件Keil C51等軟件。Keil C51是51系列單片機學(xué)習(xí)和調(diào)試的常用軟件,是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一,它集編輯、編譯、仿真于一體,支持匯編、PLM語言和C語言的程序設(shè)計,界面友好,易學(xué)易用。通過對這些軟件的學(xué)習(xí)和使用使我能將所學(xué)與所用有機結(jié)合起來。在步入工作崗位之前得到全方位的工程設(shè)計訓(xùn)練。
通過對汽車倒車報警電路的設(shè)計能初步具有用PROTEL軟件設(shè)計電路原理圖以及電路版圖的能力。與實際電路相結(jié)合,通過理論聯(lián)系實際的方法,使所學(xué)的知識通過自己設(shè)計思考真正應(yīng)用到實踐中。通過該次設(shè)計能了解51系列的一些單片機的知識,能熟練運用PROTEL,Keil C51軟件,提高了實際動手能力。
致 謝
本論文是在西南科技大學(xué)高頻實驗室中完成的。特別要感謝我的導(dǎo)師曾毅,曾老師不僅引導(dǎo)我進入單片機系統(tǒng)世界,悉心指導(dǎo)我作項目開發(fā),還對我的軟件設(shè)計方面認真輔導(dǎo)。曾老師對工作認真負責的作風(fēng)和嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度給我留下了深刻的印象,并將使我終生受益。
我也感謝大學(xué)四年期間所有指導(dǎo)過我的老師,感謝他們對我無私的教誨和幫助。
感謝我大學(xué)四年的同窗,是你們讓我感受了大學(xué)的美好。和你們共同走過的這大學(xué)四年,我感到無比的快樂。
參考文獻
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附錄1 本設(shè)計的實物圖
實物圖
附錄2 本設(shè)計的程序
本次設(shè)計的程序如下所示:
;測距范圍7CM-11M,堆棧在4FH以上,20H用于標志
;顯示緩沖單元在40H-43H,使用內(nèi)存44H、45H、46H用于計算距離
;
VOUT EQU P1.0 ; 紅外脈沖輸出端口
speak equ p1.1
;********************************************
;* 中斷入口程序 *
;********************************************
;
ORG 0000H
LJMP START
ORG 0003H
LJMP PINT0
ORG 000BH
reti
ORG 0013H
RETI
ORG 001BH
LJMP INTT1
ORG 0023H
RETI
ORG 002BH
RETI
;
;********************************************
;* 主 程 序 *
;********************************************
;
START: MOV SP,#4FH
MOV R0,#40H ;40H-43H為顯示數(shù)據(jù)存放單元(40H為最高位)
MOV R7,#0BH
CLEARDISP: MOV @R0,#00H
INC R0
DJNZ R7,CLEARDISP ;;;;;;;;;;清零 40H-43H單元
MOV 20H,#00H
MOV TMOD,#11H ;T1為 T0為16位定時器
MOV TH0,#00H ;65毫秒初值
MOV TL0,#00H
MOV TH1,#00H
MOV TL1,#00H
MOV P0,#0FFH
MOV P1,#0FFH
MOV P2,#0FFH
MOV P3,#0FFH
MOV R4,#04H ;超聲波脈沖個數(shù)控制(為賦值的一半)
SETB PX0
SETB ET1
SETB EA
SETB TR1 ;開啟測距定時器
start1: LCALL DISPLAY
JNB 00H,START1 ;收到反射信號時標志位為1
CLR EA
LCALL WORK ;計算距離子程序
clr EA
MOV R2,#32h ;#64H ;測量間隔控制
LOOP: LCALL DISPLAY
DJNZ R2,LOOP
CLR 00H
setb et0
mov th0,00h
mov tl0,00h
SETB TR1 ;重新開啟測距定時器
SETB EA
SJMP Start1
;
;****************************************************
;* 中斷程序* *
;****************************************************
;T1中斷,發(fā)超聲波用 ;T1中斷,65毫秒中斷一次
INTT1: CLR EA
CLR TR0
clr ex0
MOV TH0,#00H
MOV TL0,#00H
MOV TH1,#00H
MOV TL1,#00H
SETB ET0
SETB EA
SETB TR0 ;啟動計數(shù)器T0,用以計
intt11:
CPL VOUT ;40KHZ
nop
nop
nop
nop
nop
nop
nop
nop
nop
DJNZ R4,intt11
;超聲波發(fā)送完畢,
MOV R4,#04H
lcall delay_250 ;延時,避開發(fā)射的直達聲波信號
SETB EX0 ;開啟接收回波中斷
RETIOUT: RETI
;外中斷0,收到回波時進入
PINT0: nop
jb p3.2,pint0_exit
CLR TR0 ;關(guān)計數(shù)器
CLR EA ;
CLR EX0 ;
MOV 44H,TL0 ;將計數(shù)值移入處理單元
MOV 45H,TH0 ;
mov th0,#00h
mov tl0,#00h
jnb p3.2,$
SETB 00H ;接收成功標志
pint0_exit:
RETI
;
;****************************************************
;* 顯示程序 *
;****************************************************
; 40H為最高位,43H為最低位,先掃描高位
DISPLAY: MOV R1,#40H ;G
MOV R5,#7fH ;G
PLAY: MOV A,R5
MOV P0,#0FFH
MOV P2,A
MOV A,@R1
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
LCALL DL1MS
INC R1
MOV A,R5
JNB ACC.4,ENDOUT;G
RR A
MOV R5,A
AJMP PLAY
ENDOUT: MOV P2,#0FFH
MOV P0,#0FFH
RET
;
TAB: DB 18h, 7Bh, 2Ch, 29h, 4Bh, 89h, 88h, 3Bh, 08h, 09h,0ffh
;共陽段碼表 "0" "1" "2" "3" "4" "5""6" "7" "8" "9" "不亮""A""-"
;
;****************************************************
;* 延時程序 *
;****************************************************
;
DL1MS:
push 06h
push 07h
MOV R6,#14H
DL1: MOV R7,#19H
DL2: DJNZ R7,DL2
DJNZ R6,DL1
pop 07h
pop 06h
RET
;
;****************************************************
;* 距離計算程序 (=計數(shù)值*17/1000cm) *
;****************************************************
;
work: PUSH ACC
PUSH PSW
PUSH B
MOV PSW, #18h
MOV R3, 45H
MOV R2, 44H
MOV R1, #00D
MOV R0, #17D
LCALL MUL2BY2
MOV R3, #03H
MOV R2, #0E8H
LCALL DIV4BY2
LCALL DIV4BY2
MOV 40H, R4
MOV A,40H
JNZ JJ0
MOV 40H,#0AH ;最高位為零,不點亮
JJ0: MOV A, R0
MOV R4, A
MOV A, R1
MOV R5, A
MOV R3, #00D
MOV R2, #100D
LCALL DIV4BY2
MOV 41H, R4
MOV A,41H
JNZ JJ1
MOV A,40H ;次高位為0,先看最高位是否為不亮
SUBB A,#0AH
JNZ JJ1
MOV 41H,#0AH ;最高位不亮,次高位也不亮
CPL speak; 小于1米時開啟報警
JJ1: MOV A, R0
MOV R4, A
MOV A, R1
MOV R5, A
MOV R3, #00D
MOV R2, #10D
LCALL DIV4BY2
MOV 42H, R4
MOV A,42H
JNZ JJ2
MOV A,41H ;次次高位為0,先看次高位是否為不亮
SUBB A,#0AH
JNZ JJ2
MOV 42H,#0AH ;次高位不亮,次次高位也不亮
JJ2: MOV 43H, R0
POP B
POP PSW
POP ACC
RET
;
;****************************************************
;* 兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序 *
;****************************************************
; R7R6R5R4 <= R3R2 * R1R0
;
MUL2BY2: CLR A
MOV R7, A
MOV R6, A
MOV R5, A
MOV R4, A
MOV 46H, #10H
MULLOOP1: CLR C
MOV A, R4
RLC A
MOV R4, A
MOV A, R5
RLC A
MOV R5, A
MOV A, R6
RLC A
MOV R6, A
MOV A, R7
RLC A
MOV R7, A
MOV A, R0
RLC A
MOV R0, A
MOV A, R1
RLC A
MOV R1, A
JNC MULLOOP2
MOV A, R4
ADD A, R2
MOV R4, A
MOV A, R5
ADDC A, R3
MOV R5, A
MOV A, R6
ADDC A, #00H
MOV R6, A
MOV A, R7
ADDC A, #00H
MOV R7, A
MULLOOP2: DJNZ 46H, MULLOOP1
RET
;
;****************************************************
;* 四字節(jié)/兩字節(jié)無符號數(shù)除法程序 *
;****************************************************
;R7R6R5R4/R3R2=R7R6R5R4(商)...R1R0(余數(shù))
;
DIV4BY2: MOV 46H, #20H
MOV R0, #00H
MOV R1, #00H
DIVLOOP1: MOV A, R4
RLC A
MOV R4, A
MOV A, R5
RLC A
MOV R5, A
MOV A, R6
RLC A
MOV R6, A
MOV A, R7
RLC A
MOV R7, A
MOV A, R0
RLC A
MOV R0, A
MOV A, R1
RLC A
MOV R1, A
CLR C
MOV A, R0
SUBB A, R2
MOV B, A
MOV A, R1
SUBB A, R3
JC DIVLOOP2 ;看是否夠減,不夠跳轉(zhuǎn),夠R0,R1保留繼續(xù)
MOV R0, B
MOV R1, A
DIVLOOP2: CPL C
DJNZ 46H, DIVLOOP1
MOV A, R4
RLC A
MOV R4, A
MOV A, R5
RLC A
MOV R5, A
MOV A, R6
RLC A
MOV R6, A
MOV A, R7
RLC A
MOV R7, A
RET
;
delay_250:
push psw
push 07h
mov r7,#0ffh
delay_250_1:
nop
nop
nop
djnz r7,delay_250_1
pop 07h
pop psw
深圳信達律師事務(wù)所:
現(xiàn)就你所于1997年2月19日關(guān)于境內(nèi)企業(yè)間接到境外上市有關(guān)問題的請示答復(fù)如下:
一、根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于進一步加強證券市場宏觀管理的通知》、《股票發(fā)行與交易管理暫行條例》、《國務(wù)院關(guān)于批轉(zhuǎn)國務(wù)院證券委員會1995年證券期貨工作安排意見的通知》、《國務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)國務(wù)院證券委員會關(guān)于1996年全國證券期貨工作安排意見的通知》的有關(guān)規(guī)定,境內(nèi)企業(yè)直接或者間接到境外發(fā)行股票并將其股票在境外上市,都必須經(jīng)國務(wù)院證券委員會審批;未經(jīng)國務(wù)院證券委員會批準,任何境內(nèi)企業(yè)不得以任何形式到境外發(fā)行股票和上市。
二、具有證券從業(yè)資格的律師事務(wù)所及其律師在為境內(nèi)企業(yè)間接上市提供法律服務(wù)時,應(yīng)當遵守上述有關(guān)規(guī)定,對其出具的法律意見書承擔責任。任何認為境內(nèi)企業(yè)間接到境外發(fā)行股票并上市不需要國務(wù)院證券委員會批準的法律意見都是沒有依據(jù)的,出具此類不正確法律意見的選題事務(wù)所及其律師應(yīng)當對其行為承擔法律責任。
三、具有證券從業(yè)資格的律師事務(wù)所及其律師在從事境內(nèi)企業(yè)間接到境外上市的法律服務(wù)過程中,對有關(guān)問題如有疑問,可以向我會有關(guān)部門請示。
創(chuàng)立道家的老子,同創(chuàng)立儒家的孔子齊名,但是關(guān)于老子的生平事跡,史書記載卻要少得多,作為歷史上的著名隱者,他的事跡往往神龍見首不見尾,甚至連老子是誰也一直爭論不休。文史專家羅根澤在主編《古史辨》第六冊時,曾列舉出了29種關(guān)于老子其人其書的不同說法。好在陸續(xù)出土的帛書簡書,證明了《史記》關(guān)于老子的記載大體上是可信的。
老子是楚人,姓李名耳字聃,擔任過周室的史官,與孔子同時代或者稍早,孔子曾向老子問過禮。老子的最大貢獻,就是給世人留下了一部《道德經(jīng)》。“老子修道德,其學(xué)以自隱無名為務(wù)。居周久之,見周之衰,乃遂去。至關(guān),關(guān)令尹喜曰:‘子將隱矣,強為我著書。’于是老子乃著書上下篇,言道德之意五千馀言而去,莫知其所終。”(《史記 ? 老子韓非列傳》)
老子的思想在歷史上影響極大。中國有學(xué)者認為,老子是中國第一個哲學(xué)家。黑格爾在談到東方哲學(xué)時滿臉的不屑,認為哲學(xué)是從西方開始的,然而在談到老子時卻要比對孔子略微肯定一些。盡管黑格爾對孔子和老子的文獻充滿了誤讀誤解,也不得不承認老子是古代東方精神世界的代表者。出于對黑格爾偏見的批評,錢鐘書曾經(jīng)在《管錐編》中指出:老子一句話就能說清楚的哲學(xué)概念,黑格爾卻要長篇大論,黑格爾關(guān)于東方思想的講演,“數(shù)十百言均《老子》一句之衍義”;黑格爾的失誤,是一種對漢語無知的“失言”。嚴復(fù)干脆直接在“同謂之玄,玄之又玄,眾妙之門”旁邊批注道:“西國哲學(xué)所從事者,不出此十二字。”李約瑟在《中國科技思想史》中則對老子給予了極高的評價,說:“中國如果沒有道家,就像大樹沒有根一樣。”雖然關(guān)于老子的思想評價見仁見智,但老子在中國思想史上的地位之高是無可置疑的。
老子的《道德經(jīng)》有很多傳世版本,流傳較廣的主要是《河上公章句》和王弼《老子注》,前者是漢代河上公的注本,后者是曹魏王弼的注本。上世紀70年代在長沙馬王堆出土有帛書本,90年代在湖北郭店楚墓出土有竹簡本。出土的簡帛本為《道德經(jīng)》的考訂校勘和訓(xùn)詁提供了新的資料,澄清了關(guān)于《道德經(jīng)》寫作年代的部分質(zhì)疑,對有些字句的訂正提供了新的證據(jù),但對于普通讀者來說,依然以讀傳世本為宜。
在《論六家要指》中,司馬談對其他各家都有批評,唯對道家高度贊揚。稱:“道家使人精神專一,動合無形,贍足萬物。其為術(shù)也,因陰陽之大順,采儒墨之善,撮名法之要,與時遷移,應(yīng)物變化,立俗施事,無所不宜,指約而易操,事少而功多。”《漢書 ? 藝文志》則簡要指出了道家的淵源和主旨:“道家者流,蓋出于史官,歷記成敗存亡禍福古今之道,然后知秉要執(zhí)本,清虛以自守,卑弱以自持,此君人南面之術(shù)也。合于堯之克攘,易之嗛嗛。一謙而四益,此其所長也。及放者為之,則欲絕去禮學(xué),兼棄仁義,曰獨任清虛可以為治。”這些論述說明,在兩漢時期,人們就把道家思想看作治理國家的理論,所以,研究《道德經(jīng)》的管理思想,正是回歸道家本位。
巴富爾分別從詞源學(xué)和哲學(xué)的角度將“道”解釋為“reason”和“way”,但他認為這兩種翻譯都將扼殺“道”的玄妙之意。[6]I他更具想象力地將“道”比作代數(shù)學(xué)中的π,以顯示其無盡的意義。對于“道”的可譯性,巴富爾是嚴謹?shù)模环矫嬖谛蜓灾型嘎┏鰧Α暗馈惫谝匀魏嗡酌牟磺‘敚硪环矫嬗终覍ぷ鳛槿f物之本源,在西方與“道”相似的稱呼,即“Nature”,或“PrincipleofNature”。[6]I-II而巴富爾對譯“道”的謹慎不僅是其尊“道”的體現(xiàn),更是通過尋“道”從本根論的角度以達到合中西之“道”的嘗試。而身為傳教士的理雅各,雖在其譯本中并未具體闡釋自己對“道”的理解和對其譯名的看法,但卻在這之前的《中國宗教》一書中對道教——作為中國宗教和哲學(xué)的存在進行過細致的闡述,并對其起源作了考據(jù)。尤其值得注意的是,理雅各將道與上帝作了比較,更確切的說,理雅各站在上帝的立場上,考察了《道德經(jīng)》一書中老子承認上帝存在的證據(jù)。雖然道家信奉“道”是萬物的本源,但理雅各通過論證認為道家是承認上帝存在的,同時也并未反駁道家固有的觀點。理雅各在書的最后感慨道:“為了解釋這個難題,我苦思冥想許久,如今終于可以輕松點了。”[7]229對于一個有責任感的傳教士來說,一方面,面對種種信仰上的挑戰(zhàn),他義不容辭地要進行“合理”的解釋;另一方面,為了達到傳教的目的,也為了英國人能接受理解中國傳統(tǒng)文化,他在努力尋找信仰基礎(chǔ),通過景教碑的史實考證和自己的推理判斷,最終證明中國圣人自古便承認上帝的存在,所以在中國傳播福音于情于理都是正確的。
(二)修辭的處理
縱觀《道德經(jīng)》,其中的修辭手法頗為豐富,如比喻、對偶、排比、頂真等,且其修辭手法往往疊加使用,因此文章達到形神兼?zhèn)涞慕^佳境地。如上文所述,這三個早期譯者對中國經(jīng)典都抱以學(xué)術(shù)研究的心態(tài),對原文的忠實度較高,且相互之間常有交流,故三個文本有一定的相似性。如《道德經(jīng)》第十五章:豫兮其若冬涉川,猶兮其若畏四鄰,偐兮其若客,渙兮其若凌釋,敦兮其若樸……[9]25在這一段中,老子通過生動的比喻,輔以排比、反問、對偶等修辭手法,說明一個得“道”之人所具備的品質(zhì)特征。若想完全保留全文的形與意顯然是很困難的,因此三個譯者在此處各有取舍。湛約翰的譯本為:Timidwerethey,likeonefordingastreaminwinter.Cautiouswerethey,likeonewhodreadshisneighbour.Circumspectwerethey,likeamanfromhome.Vanishingwerethey,likeicethatisabouttomelt.Simplewerethey,likeunwroughtwood…[5]10-11巴富爾的譯本為:Theyendured[thehardshipsoftheirsearch]asthosewhofordstreamsinthewinter.Cautiouswerethey,asthosewhodread[theridiculeof]theirneighbours;reverentwerethey,asthosewhoentertainavisitor;expansivewerethey,asiceonthepointofmelting;simpleandunpolishedwerethey,asunhewnwood…[6]10理雅各的譯本為:Shrinkinglookedtheylikethosewhowadethroughastreaminwinter;irresolutelikethosewhoareafraidofallaroundthem;gravelikeaguest(inaweofhishost);evanescentlikeicethatismeltingaway;unpretentiouslikewoodthathasnotbeenfashionedintoanything…[10]58三人在句式上基本都保留了原文的句法特征,且極為對仗。與原文相似,他們也都運用倒裝句突出了得“道”之人的所有品質(zhì)特征。而在意思表達上,理雅各對文章的理解明顯要精準一些,如“偐兮其若客”一句中“偐”字是莊重嚴肅的意思,僅有理雅各在譯本中譯為“grave”,其余二人則理解為熱情好客之意,理解有些偏頗。