江苏大学汽车倒车雷达的方案设计书.docx
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江苏大学汽车倒车雷达的方案设计书
JIANGSUUNIVERSITY
课程设计说明书
汽车倒车雷达设计
学院名称:
机械工程学院
专业班级:
测控技术与仪器0802班
********
学生学号:
**********
指导教师姓名:
陈进
2011年09月
摘要
设计的倒车雷达预警系统主要是针对汽车倒车时人无法目测到车尾与障碍物体的距离而设计的。
本系统运用微机技术、超声波测距技术和传感器技术进行设计,通过液晶屏汽车图像尾部不同条数的黑线显示障碍物与汽车的距离远近,黑线的位置表示障碍物在车后的位置,并根据其距离远近实时发出不同等级及频率的声音报警。
关键词:
超声波传感器,微机,测距,报警
AbstractItisdesignedtosolvetheproblemunabletoknowthedistancefromtheobstructionstotherearofcarthatearlywarningsystemforradarinbackcar.Theseareusedthatsingle-chiptechnology,ultrasonicrangingtechnologyandsensortechnologyinthesystem.Thenumberoftheblacklines,whichbedisplayedontheLEDscreen,expressesthedistancefromthereartotheobstructionsthelocationofblacklinesshowsthelocationoftheobstructionsneartherearofthecar。
andthedifferentlevels(thatisdifferentfrequency)voicesofalarmwillbesoundedaccordingtodifferentdistances.
Keywordsultrasonicsensor。
measuringdistance。
8086/8088。
alarming
一.摘要……………………………………………..2
二.设计目的………………………………………..4
三.汽车倒车雷达硬件设计………………………..5
3.1超声波测距原理…………………………………5
3.2系统硬件电路的设计……………………………5
3.3芯片介绍…………………………………………..6
四.软件设计……………………………………….11
4.1设计流程图………………………………………...11
4.2设计源程序………………………………………...12
4.3发光二极管亮灯报警提示程序……………….16
4.4电路连接图………………………………………...20
五.调试……………………………………………..21
六.总结…………………………………………….22
七.参考文献……………………………………..…23
二设计任务书
汽车倒车雷达的设计
汽车倒车雷达对于躲避后方障碍物避免发生碰撞是很好的警示设备,请你设计一款倒车雷达,摆放在仪表台上的显示屏随时显示车后物体的距离,根据距离远近的不同有不同的声音提示功能,一旦进入危险距离范围内,语言提示用急促的声音告诉你“停车”。
完成设计报告,报告内容包括:
a.你的动机和设想;b.如何实现这个设想;c.系统的工作原理和工作过程。
要求:
(1)在报告中给出选用器件的型号。
(2)在报告中画出画出汽车和传感器的安装位置。
(3)在报告中画出该“测控系统”的系统原理框图(应包括传感器、信号处理电路、显示等(以上均须写出具体名称))。
(4)在报告后给出参考文献。
(5)写出一份“安装说明书”作为报告附件,(需简明扼要,约100字左右)。
(6)用LabVIEW软件设计该系统的界面,运行时,给出数据进行模拟,要求人机界面友好,美观。
三系统硬件电路的设计
3.1超声波测距原理
通过超声波发射装置发出超声波,由微机测出从发射到接超声波时的时间差就可以知道距离了。
这与雷达测距原理相似。
超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。
(超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:
s=340t/2)
3.2系统硬件电路的设计
硬件电路主要由微机、超声波发射模块、超声波接收模块、液晶显示模块、发光二极管模块共5个模块电路构成。
其结构框图如图1所示。
图1系统硬件电路原理框图
3.2.1超声波发射模块设计
发射电路采用定时芯片555的激励震荡电路
图2超声波发射电路
3.2.2超声波接收电路
采用比较器LM393的接收电路
图3超声波接收电路
3.3芯片介绍
本系统采用8086/8088为控制核心,外围电路由超声波发射电路,接受电路,报警电路,接口电路,电源电路等组成。
GND接地线
TEST:
测试信号,输入低电平有效
BHE:
为0时,总线高字节允许传送;为1时,总线高字节禁止传送
DT/R:
数据驱动器数据流向控制信号。
当DT/R#=1时,数据驱动器进行数据发送;DT/R#=0时,数据驱动器进行数据接收
DEN:
数据使能信号,输出,三态,低电平有效。
用于数据总线驱动器的控制信号。
为0时,数据输出有效,与DT/R#配合,用于控制双向数据总线收发器的开与关
ALE:
地址锁存使能信号,输出,高电平有效。
是用来作为地址锁存器的锁存控制信号
D7~D0(bidirectionaldatabus):
双向、三态数据线,与CPU系统总线连接。
(read):
读信号,输入,低电平有效。
当
有效时CPU对8259A进行读操作。
(write):
写信号,输入,低电平有效。
当
有效时CPU对8259A进行写操作。
A0(addressline):
端口地址选择信号,输入,由8259A片码选择内部寄存器。
(chipselect):
片选信号,输入,低电平有效。
当
有效时8259A被选中
图4
(Slaveprogram/enablebuffer):
双向信号线,用于从片选择或总线驱动器的控制信号。
当8259A工作于非缓冲方式时,
作为输入信号线,用于从片选择。
级联中的从片
接低电平,主片
接高电平。
当8259A工作于缓冲方式时,
作为输出信号线,用做8259A与系统总线驱动器的控制信号。
INT(interruptrequest):
中断请求信号,与CPU的中断请求信号相连。
(interruptacknowledge):
中断响应信号,与CPU的中断应答信号相连。
图
图5图6
CAS2~CAS0(cascadelines):
级联信号线,作为主片与从片的连接线,主片为输出,从片为输入,主片通过CAS2~CAS0的编码选择和管理从片。
IR7~IR0(interruptrequests):
中断请求输入信号,由外设输入。
VCC:
+5V电源输入信号。
GND:
电源地
3.48253由以下几个部分组成:
(1)数据总线缓冲器(8位、三态、双向);
(2)读/写控制逻辑;
CS:
片选信号,低电平有效;
RD:
读信号,低电平有效;
WR:
写信号,低电平有效
A1A0:
端口选择信号
(3)三个通道(0~2);
(4)一个控制寄存器;
当A1A0分别为00011011时分别选中三个通道和控制字寄存器在8088系统中,8088的A1A0分别与8253的A1A0相连在8086系统中,通常将8253的8位数据线与8086的低8位相连,即使用偶地址,所以8086的A2A1分别与8253的A1A0相连
图7
在中规模集成电路中译码器有几种型号,最广的通常通常是74ls138译码
器,其是一个3到8的三八译码器,下图是该38译码器原理逻辑符号及管
脚排布,下表中列出了74ls138译码器器件的逻辑功能,从表中看出其输出为低电平有效,使能端G1为高电平有效,G4/G2,/G3为低电平有效,当其中一个为低电平,输出端为1。
但须注意两点:
1.74ls138译码器的输出是低电平有效,故实现逻辑功能时,输出端不可接或门及或非门(每次仅一个为低电平,其余皆为高电平);2.74ls138译码器有使能端,故使能端加以,否则无法实现逻辑功能。
下图给出了其最终的38译码器的输出输入
表1
图8
四系统软件设计
1.设计流程图
Y
N
Y
N
Y
N
2.设计源程序
QU10001001B。
8255的控制字MODEE
PORTAEQU0FFD8H。
8255的A口
PORTBEQU0FFD9H。
8255的B口
PORTCEQU0FFDAH。
8255的C口
CADDREQU0FFDBH
CONTROLEQU0FFE4H。
8253,cs接y1
COUNT0EQU0FFE5H
COUNT1EQU0FFE6H
COUNT2EQU0FFE7H
OUTBITEQU0FFDCH。
位控制
OUTSEGEQU0FFDDH。
段控制
ICW1EQU00010011B。
8259a初始化命令字单片使用需要ICW4,边沿上升沿触发
ICW2EQU60H。
中断类型码位60h,61h,62h,63h,64h,65h,66h,67h
0001B。
用8086/8088系统,一般的嵌套,无缓冲,普通EOI
OCW1EQU01111111B。
只开IR7
CS8259AEQU0FFE0H。
8259A的偶地址,cs接y0
CS8259BEQU0FFE1H。
8259A的奇地址
。
DATASEGMENT
。
DATAENDS
ORG1400H
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE
。
========================main======================
LEDBUFDB4DUP(?
)。
显示缓冲
NUM1DB1DUP(?
)。
NUM2DB1DUP(?
)。
DELAYTDB1DUP(?
)
LEDMAPDB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
DB88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0FFH,0CH,0DEH,0F3H
MOVAL,MODE。
8255A、B口输出,C口输入
MOVDX,CADDR
OUTDX,AL
START:
movdx,CONTROL。
8253初始化
moval,14h。
计数器0,方式2,只低8位,二进制
outdx,al
movdx,COUNT0
moval,38。
初值38,时间刚好
outdx,al
movdx,CONTROL
moval,10110000B。
计数器2,方式0,16位
outdx,al
movdx,COUNT2
movax,0ffffh
outdx,al。
先低位
moval,ah
outdx,al。
后高位
sti。
开中断
moval,01h。
开gate
MOVDX,PORTA
outDX,al
。
MOVAX,DATA
。
MOVDS,AX
。
=============================把二进制变为BCD码
B2TOBCDPROCFAR
PUSHCX
PUSHDX
SUBDX,DX
MOVCX,1000
DIVCX
XCHGAX,DX
MOVCL,4
SHLDX,CL
MOVCL,100
DIVCL
ADDDL,AL
MOVCL,4
SHLDX,CL
XCHGAL,AH
SUBAH,AH
MOVCL,10
DIVCL
ADDDL,AL
MOVCL,4
SHLDX,CL
ADDDL,AH
MOVAX,DX
POPDX
POPCX
RET
B2TOBCDENDP
。
=======================================显示
DELAYPROCNEAR。
延时
PUSHAX
PUSHCX
MOVAL,0
MOVCX,AX
LOOP$。
循环10次
POPCX
POPAX
RET
DELAYENDP
DISPLAYLEDPROCNEAR
MOVBX,OFFSETLEDBUF
MOVCL,4。
4个数码管
MOVAH,00100000B。
从左边开始显示,最左边的字位码20H
DLOOP:
MOVDX,OUTBIT。
各个数码管开关
MOVAL,0
OUTDX,AL。
关闭所有数码管
PUSHAX
PUSHDX
PUSHCX
MOVAL,10000000B。
计数器2锁存
MOVDX,CONTROL
OUTDX,AL
MOVDX,COUNT2
INAL,DX。
读回计数值低8位
MOVCL,AL
INAL,DX。
读回计数值高8位
MOVCH,AL
MOVAX,0FFFFH
SUBAX,CX
MOVCL,20
MULCL
DECAX。
超声波发送和接受的频率f为38.4HZ,t为(n/20-38*1/f)s,距离为t/2*344mm即t*167mm,T=1/f为超声波传感器的固有周期
MOVCX,167
MULCX
POPCX
popdx
popax
iret
IENTERENDP。
8259A中断初始化和操作命令
MOVDX,CS8259A
MOVAL,ICW1
OUTDX,AL
MOVDX,CS8259B
MOVAL,ICW2
OUTDX,AL
MOVAL,ICW4
OUTDX,AL
MOVDX,OCW1
OUTDX,AL
cli
MOVAX,0
MOVDS,AX
MOVBX,4*ICW2
MOVAX,CODE
MOVCL,4
SHLAX,CL
ADDAX,OFFSETIENTER。
设置中断矢量
MOV[BX],AX
MOVAX,0
INCBX
INCBX
MOV[BX],AX
next2:
callB2TOBCD。
将两字节十六进制脉冲数转换成四字节的BCD码
callXIANSHI。
调用显示子程序显示缓冲
MOVDX,PORTC
INAL,DX
TESTAL,00000001B。
开关处于启动位置吗?
JNZnext4。
Y
JMPnext5。
N
next4:
sti。
开中断
jmpnext2
next5:
cli。
关中断
jmpnext2
CODEENDS
ENDSTART
3.发光二极管亮灯报警提示程序
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
CODE,ES:
CODE
ORG32F0H
PAEQU0FFD8H
PBEQU0FFD9H
PCEQU0FFDAH
PCTLEQU0FFDBH
H3:
MOVAL,88H
MOVDX,PCTL
OUTDX,AL
MOVDX,PA
MOVAL,0B6H;红灯亮,开始倒车
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,0DH
OUTDX,AL
CALLDELAY
START:
MOVAL,01H
CMPAL,05H
JGEP31
CMPAL,03H
JGEP32
CMPAL,01H
JGEP33
MOVCX,10H
P31:
MOVDX,PA;A口地址
MOVAL,06DH;A口绿灯亮
OUTDX,AL
INCDX;B口地址
MOVAL,0BH;B口绿灯亮
OUTDX,AL
CALLDELAY2;延时
MOVDX,PA
MOVAL,0FFH;A口绿灯灭
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,0FH;B口绿灯灭
OUTDX,AL
CALLDELAY2
LOOPP31
MOVDX,PA;A口绿灯长亮
MOVAL,06DH
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,0BH;B口绿灯长亮
OUTDX,AL
CALLDELAY1;延时
CALLDELAY1
MOVCX,10H
P32:
MOVDX,PA
MOVAL,0DBH;A口黄灯亮
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,06H;B口黄灯亮
OUTDX,AL
CALLDELAY2;延时
MOVDX,PA
MOVAL,0FFH;A口黄灯灭
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,0FH;B口黄灯灭
OUTDX,AL
CALLDELAY2
LOOPP32
MOVDX,PA
MOVAL,0DBH;A口黄灯长亮
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,06H;B口黄灯长亮
OUTDX,AL
CALLDELAY1;延时
CALLDELAY1
MOVCX,18H
P33:
MOVDX,PA
MOVAL,0B6H;A口红灯亮
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,0DH;B口红灯亮
OUTDX,AL
CALLDELAY2;延时
MOVDX,PA
MOVAL,0FFH;A口红灯灭
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,0FH;B口红灯灭
OUTDX,AL
CALLDELAY2
LOOPP33
MOVDX,PA
MOVAL,0B6H;A口红灯长亮
OUTDX,AL
INCDX
MOVAL,0DH;B口红灯长亮
OUTDX,AL
CALLDELAY1;延时
CALLDELAY1
DELAY1:
PUSHAX;延时程序
PUSHCX
MOVCX,0030H
DELY2:
CALLDELAY2
LOOPDELY2
POPCX
POPAX
RET
DELAY2:
PUSHCX
MOVCX,8000H
LOOP$
POPCX
RET
CODEENDS
ENDH3
4、电路连接图
五程序调试
8255APA0-L12(红)PA1-L11(绿)PA2-L10(黄)
PA3-L9(红)PA4-L8(绿)PA5-L7(黄)
PA6-L6(红)PA7-L5(绿)PB0-L4(黄)
PB1-L3(红)PB2-L2(绿)PB3-L1(黄)
8253的clk0连接分频器的T6,GATE0连接8255a的PA0,OUT0连接中断控制系统8259a的IR7,clk2连接分频器的T7。
分频器的频率源为:
4.9152MHz。
T2插孔的频率为614.4KHz
8253的CS孔与138译码器的Y0孔相连
74LS138连线:
138译码器输入端A连A2,B连A3,C连A4,138使能控制输入端G与地址线A0引出孔所在位置下方的使能控制输出端G作对应连接,该端的寻找范围为0ffe0h~0ffffh
六设计总结
通过这次课程设计,我发现微机原理与接口技术是一门很有用的课程,让我学会了如何亲自动手去设计并实现某一功能的程序。
此次课程设计,不仅加深了我对此门课程的理解,而且还加强了实际编程与操作能力,进一步熟悉了微机典型接口芯片的应用、接口及外部设备与系统的连接与调试。
在设计倒车雷达的过程中,让我们更熟悉掌握了8086,8253A计数器,8255A,8259中断控制系统,还有74LS138译码器。
通过此次课程设计我学到了与同学团结合作的重要性,以及向老师寻求帮助的必要性!
在此我要感谢陈进老师对我的悉心指导,也要感谢实验室的孙智权老师的全程帮助,感谢我的同学给与我的指导,他们的帮助与我所取得的成果密不可分!
这次课程设计让我受益匪浅,学到了很多课本外的知识!
8086CPU
1个
8253定时器/计数器
1个
8259A中断控制器
1个
LED数码显示管
1个
74LS138译码器
1个
8255A并行口
1个
七参考文献
《微型计算机原理及应用》许立梓、何小敏、陈玮、高明琴等编著,机械工业出版社。
《微型计算机原理与接口实验指导书》胥保文编,江苏大学测控系。
《汽车传感器及其应用》姜立标著,电子工业出版社。
《传感器技术》贾伯年、愈朴、宋爱国等编著。
《模拟电子技术》华成英编。
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