通俗講實質上是一種換能器，在某種程度上它是可逆的。一方面，機械振蕩由電振蕩的能量轉變，形成超聲波;另一方面，超聲波的能量轉化可以變成電震蕩。所以發射電路和接收電路這兩個部分是超聲波傳感器的兩個重要組成部分。在空氣中傳播、擴散的小型超聲波傳感器是一種比較常見的作品。

當把超聲波作為常用的檢測手段時，我們必須在產生超聲波的情況下同時能夠接收超聲波。能夠同時完成這兩樣的的裝置就會被稱作是超聲波傳感器，但是我們一般習慣上會叫他為超聲換能器，還有可能稱作為超聲探頭。超聲探頭的金屬或者塑料外殼里面的壓電晶片就是超聲探頭的最大的核心。有非常之多的材料可以制造成晶片。晶片的大小，如直徑和厚度也是存在非常大的差異的，所以每個探頭的性能是各不相同的。

2.2超聲波測距原理

我們使用超聲波的發射裝置來發出超聲波，通過接收器接到超聲波時的時間差你就能夠計算出車尾與障礙物之間的距離了。這個原理與雷達測距是很像似的。發射超聲波的便是超聲波發生器，在發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v，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發射點距障礙物的距離（s），即（s=vt/2）

在超聲波測距電路中，發射端輸出一系列脈沖方波，其寬度為發射超聲波與接收超聲波的時間間隔，被測物距越遠，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數與被測距離成正比。本次設計采用超聲波往返時間檢測法。測距時由安裝在同位置的超聲波發射器和超聲波接收器完成超聲波的發射和接收，由定時器計時。首先有發射器向特定方向發射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在介質中傳播時，一旦遇到障礙物就會被反射回來，當接收器接收到反射波后立即停止計時。這樣，定時器就記錄下了超聲波自發射點至障礙物之間往返傳播經歷的時間t(s)。由于常溫下，超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，所以發射點距障礙物之間的距離為：L=340t/2=170t,公式中，L為車尾與障礙物的距離，單位為米，t為計時器記錄的時間，單位為秒。

由于單片機內部定時器的計時，實際上是對機器周期T機的計數，設計中時鐘頻率fosc取12MHz，設計數值為N，則

-6(s)

L=0.017×N(cm)

程序中按上面式計算車尾與障礙物間的距離。

第三章系統的總體設計

3.1方案設計

社會迅速發展的今天，測距方法已經出現了各種各樣的了，我們必須選出一種恰當的方法才能讓我們的設計變得更加精確和穩定。我們使用單片機來操控汽車的超聲波測距儀，首先，超聲波測距儀發出一個信號出來，在信號線的傳輸下，信號就會被傳輸到和發射裝置連在一起的信號引腳上面，然后這個發射裝置就會隨機發射超聲波，并且一發射就開始計算時間，傳播的過程中，如果遇到障礙物，超聲波就會馬上折射回到原來的方向上，這時候，接收裝置接收到超聲波，時間也會隨之停止計時。聲音的速度是340m/s，當熱超聲波的速度也是一樣的，通過記錄的時間，我們就可以算出車尾與障礙物之間的距離啦。

3.2處理器

單片機自從上世紀70年代出現以來，已經廣泛地應用到了工業自動化、汽車電子、家用電器等各行各業。在一片半導體硅片上有集成中央處理器、并行I/O 口、存儲器、中斷系統、定時器/計數器、時鐘電路及系統總線組成的微型計算機，簡稱為單片機。本節將會介紹AT89S52單片機的硬件基本結構、引腳功能、存儲結構、特殊功能寄存器等幾方面。

單片機是測距防撞控制系統中的核心系統，與前、后向通道和人機交互接口，共同構成這個系統的核心程序。有的包括一切全部系統，然而有的只包括幾個小部分，系統規模取決于系統的要求。單片機在控制系統中充當系統中樞的角色，有作出決策的功用。前向通道是信息的輸入端口。水溫傳感器、氣壓傳感器、位置傳感器、空氣流量計、電池電壓傳感器等測得的連續模擬信號，參數經過信號調理電路轉譯處理后得到的標準信號，由前向通道輸送給單片機。單片機可以在對獲取系統運行信息進行處理輸送，在經過邏輯判斷或微機計算后，由后向通道把控制量傳遞給測距防撞控制系統的執行機構，確保系統按照預定編譯的程序運行。這些執行機構可以是電磁鐵或閥門等。

在系統運行過程中，需要汽車駕駛者設定一些參數和及時控制運行過程中的一些狀態變化，所以系統還有設置必須的人機交互端口，不同于類似電腦這樣有鍵盤和顯示器的系統裝置，汽車單片機系統的人機交互系統一般比較簡單，輸入設備可以選擇較為簡單鍵盤或按鈕，輸出顯示設備可以采用較為直觀的顯示裝置。

對于該系統裝置單片機的選用考慮到各方面因素，應選用車載單片機。系統功能的實現除了必要的的硬件支持，其中更重要的是設計軟件。單片機開發需要使用專用的開發工具，每一個單片機都有相對的指令系統，可以用Keil C51、匯編語言或C語言等編寫。

51 系列單片機最早期是由Intel 公司所開發的，后來因為Intel公司轉型去研發電腦處理器從而轉讓了51系列單片機技術使用的專利權。AT89S52單片機內集成含256bytes 的隨機存取數據存儲器和4kbytes 的可反復擦寫的只讀程序的存儲器，片內安置有平時經常使用的8位的CPU，也就人們平常說的中央處理器，具有這種非常厲害功能的單片機，就是上面我是用的AT89S52能夠使用在相當多的高性價比的應用平臺，各個控制領域也可以靈活應用。AT89S52具有下面這些非常常見的主要功能：8k字節Flash閃存，256byte內部使用RAM，三十二個I／O口的接線，2個十六位定時計數器，1個五倍向量的可以切開兩級的構造，1個全雙工串行通信接口，單片機內部振蕩器，還有很常見的時鐘電路。與此同時，AT89S52不僅能夠一直減少到零赫茲的非動態邏輯操作的狀態，還能夠存在節電工作這樣的模式，而且有兩種軟件可提供選擇。在空閑的方式下中斷CPU正常情況下的工作，不過是能夠同意RAM的，定時／計數器，串行通信口和停止系統像之前一樣的進行運作。掉電方式會保存RAM中的未存儲內容，但振蕩器不再運行而且其他的部件也會一起被禁止工作，一直會持續到下一個硬件的復位脈沖。

圖3.1 AT89S52

微處理器（CPU）： AT89S52 單片機中是一個8 位CPU 處理器，其中CPU 又包括運算器和控制器兩個大部分，運算器的主要功能是對數據進行各種算術、邏輯、算術、位操作等系列運算，控制單片機中各功能部件能夠協調一致地工作。AT89S52 的數據存儲器片內集成有256B 的RAM 以高速RAM 集成在片內。程序存儲器AT89S52存儲器集成有8KB的Flash存儲器，能夠實現編程或擦除等系列功能。中斷系統中擁有6個中斷源。