【正文】 塊和光報(bào)警模塊，控制核心芯片。 單片機(jī)在接收到傳感器的信號(hào)后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)低電平使語(yǔ)音芯片開(kāi)始工作，語(yǔ)音芯片發(fā)出相應(yīng)的振動(dòng)提示或語(yǔ)音提示。調(diào)試功能測(cè)試穩(wěn)壓電源單片機(jī)語(yǔ)音報(bào)距超聲波檢測(cè)快閃提示報(bào)警功能 系統(tǒng)工作原理示意圖本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)模塊：（1）單片機(jī)控制模塊也就是單片機(jī)，是整個(gè)系統(tǒng)最智能的地方，也是整個(gè)系統(tǒng)的中央處理器，處理數(shù)據(jù)的傳輸和分析（2）超聲換能模塊超聲波的發(fā)射模塊主要是由包括超聲波的激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和超聲波探頭組成，由單片機(jī)通過(guò)軟件產(chǎn)生激勵(lì)脈沖然后傳送給超聲波探頭進(jìn)行發(fā)送?；夭ㄐ盘?hào)電路由四大部分組成，分別是前置比例放大電路、程序控制的放大電路以及超聲波的信號(hào)過(guò)濾電路。一般還需要將超聲波的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)的電壓，還需經(jīng)過(guò)放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理然后通過(guò)濾波器的濾波后才能得到幅值和信噪比符合要求信號(hào)，只有這種經(jīng)過(guò)處理后的信號(hào)才能被處理。（3）電源模塊電源模塊是為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的供電電源，使系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)電源不穩(wěn)定影響運(yùn)行的現(xiàn)象。 （4）語(yǔ)音播報(bào)模塊主要是實(shí)時(shí)距離語(yǔ)音播報(bào)，快閃躲避的語(yǔ)音提醒。 （5）快閃檢測(cè)模塊該模塊是當(dāng)一個(gè)物體快速接近超聲波探頭是，系統(tǒng)能夠有躲避危險(xiǎn)的語(yǔ)音提示。 單片機(jī)主控模塊AT89S52是一個(gè)高性能CMOS的8位存儲(chǔ)單片機(jī)，擁有8K字節(jié)的可編程閃存，并具有低功耗的特點(diǎn)，使用的是Atmel國(guó)際公司高密度非丟失性存儲(chǔ)器的制造技術(shù)，引腳與采用同樣技術(shù)的8031和80C51是完全兼容的，主要得益于所采用的制造工藝的相同[6]。片上的Flash不僅可以把程序存儲(chǔ)也可也對(duì)程序進(jìn)行修改，并且他的程序與我們平時(shí)所使用的編程器也是兼容的。在單一芯片上，具有8位CPU的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash與多變的AT89S52提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的靈活度，并超有效的解決了嵌入式控制方案在電路中的應(yīng)用。其具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8 K字節(jié)的閃存、256字節(jié)的RAM、32個(gè)I / O線、看門(mén)狗定時(shí)器、2個(gè)數(shù)據(jù)指針、3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、1個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行口、片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52單片機(jī)可在0Hz的時(shí)候進(jìn)行靜態(tài)的邏輯運(yùn)算，并且還可以支持兩個(gè)軟件可選性節(jié)約用電的模式。在空閑模式下，CPU是停止工作的但是RAM還是允許被訪問(wèn)的，像定時(shí)器、串口、中斷脈沖等還是可以繼續(xù)工作的。當(dāng)單片機(jī)突然失去電之后，單片機(jī)會(huì)才去保護(hù)措施，自動(dòng)保存RAM的內(nèi)容，并且停止振蕩器的工作，單片機(jī)的所有運(yùn)轉(zhuǎn)在沒(méi)有電能的情況下將被停止，知道單片機(jī)接受到下一個(gè)中斷脈沖信號(hào)或者是按了復(fù)位電路，不然單片機(jī)就會(huì)保持現(xiàn)有的狀態(tài)。 AT89S52引腳圖引腳說(shuō)明（1）P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位都能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。在P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，該引腳用為高阻抗輸入。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以被用作低8位地址/數(shù)據(jù)的復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻的特性。在使用Flash編程時(shí)，P0口也被用來(lái)接收指令字節(jié)；并且能在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻的幫助。（2）P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P1的輸出緩沖器能同時(shí)驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。P1口，寫(xiě)“1 ”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻拉端口，它可以被用作輸入。作為輸入時(shí)，引腳被外部拉低的原因是由于內(nèi)部電阻或者輸出電流。 此外，（）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（）。 在編程和校驗(yàn)的時(shí)候，端口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能： T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出。 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）。 MOSI（在系統(tǒng)編程用）。 MISO（在系統(tǒng)編程用）。 SCK（在系統(tǒng)編程用）。（3）P2口：P2 口也是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 口的輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL 邏輯電平。P2端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口，那么你可以使用作為輸入端口。當(dāng)被作為輸入時(shí)，外部向下引線由于內(nèi)部電阻和輸出電流。當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行）與位地址，端口發(fā)送高八地址。在這種應(yīng)用中，P2 口必須使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉電阻來(lái)發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也能夠接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)的程序。 （4）P3口：是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的位雙向口，輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)邏輯電平。端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口，那么你可以使用作為輸入端口。當(dāng)作為輸入，外部向下引線由于內(nèi)部電阻和輸出電流。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。Flash編程和驗(yàn)證，P3還接收一些控制信號(hào)。端口引腳第二功能： RXD（串行輸入口）、 TXD（串行輸出口）、 INTO（外中斷0）、 INT1（外中斷1）、 TO（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）、 T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）、 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）、 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。另外，P3還接收一些控制信號(hào)的Flash編程和驗(yàn)證。（5）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST的引腳會(huì)發(fā)出至少兩個(gè)周期以上的高電平來(lái)使單片發(fā)生復(fù)位。（6）ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存使能）引腳輸出脈沖的低8位字節(jié)鎖存地址。一般情況下，ALE將會(huì)以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6來(lái)輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。存儲(chǔ)器編程的時(shí)候，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)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指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。（7）PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，兩個(gè)PSEN每個(gè)機(jī)器周期，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN信號(hào)。 （8）EA/VPP：外部訪問(wèn)允許，欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），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(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。EA端為高電平（VCC接端）,CPU正在執(zhí)行。當(dāng)閃存編程，加上銷電源允許編程，當(dāng)然，這必須是一個(gè)的編程電壓的裝置。（9）XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 （10）XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。本次設(shè)計(jì)是以AT89S52作為控制模塊加上其他的一些外部電路所組成，是這個(gè)導(dǎo)盲儀的核心控制部分。AT89S52是一個(gè)高性能CMOS的8位存儲(chǔ)單片機(jī)，擁有8K字節(jié)的可編程閃存，并具有低功耗的特點(diǎn)[7]。采用Atmel的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)產(chǎn)品訂單和引腳完全兼容。片上的Flash不僅可以把程序存儲(chǔ)也可也對(duì)程序進(jìn)行修改，并且他的程序與我們平時(shí)所使用的編程器也是兼容的。在單一芯片上，具有8位CPU的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash與多變的AT89S52提高了生產(chǎn)產(chǎn)品的靈活度，并超有效的解決了嵌入式控制方案在電路中的應(yīng)用。 單片機(jī)電路結(jié)構(gòu)AT89S52單片機(jī)的RST引腳需要接兩個(gè)周期的高電平并且這些高點(diǎn)必須是持續(xù)不斷的，此時(shí)單片內(nèi)部就執(zhí)行著復(fù)位的指令。如果發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的這個(gè)引腳一直是處于高電平的狀態(tài)，則表示單片機(jī)一直處于復(fù)位不斷循環(huán)的狀態(tài)。在實(shí)際的使用中，單片機(jī)的復(fù)位操作有兩種形式：第一種是上電復(fù)位，第二種就是按鍵與上電組個(gè)的復(fù)位指令，在外部請(qǐng)求打開(kāi)電源就執(zhí)行復(fù)位的指令。此時(shí)RST的引腳就會(huì)很快得到一個(gè)高電平，此時(shí)電容C1就會(huì)充電，電容兩邊就有電壓，所以慢慢的RST引腳上的電壓將會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)的下降直到平衡。RST引腳的高電平是有一定的保持時(shí)間的，一般最長(zhǎng)為2個(gè)機(jī)器周期，在高電平消失后單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作了。復(fù)位電路的目的就是在需要電路復(fù)位時(shí)能夠及時(shí)的復(fù)位，從而修正之前的錯(cuò)誤，確保電路的正常循環(huán)。 復(fù)位電路 超聲波換能模塊就目前世界上對(duì)測(cè)距這一領(lǐng)域主要運(yùn)用的手段有激光、毫米波雷達(dá)、攝像系統(tǒng)、紅外線、超聲波等一些測(cè)距技術(shù)，使用不同的測(cè)距技術(shù)所涉及的原理和方法也是不相同的，但是又有一點(diǎn)是相同的都必須要有一個(gè)發(fā)射和接受回波的過(guò)程。 各傳感器性能比較超聲波紅外線攝像系統(tǒng)毫米波雷達(dá)激光最大探測(cè)距離10m10m大于100m大于150m可達(dá)到150m響應(yīng)時(shí)間較快約為15ms 慢110ms取決于處理時(shí)間快可達(dá)到1ms較快約10ms探頭磨損，污染等因素的影響幾乎沒(méi)有影響影響不大大，直接影響分辨能力較小很大，使探測(cè)距離減小1/2～1/3 成本比較探頭約一支20元，工作機(jī)理簡(jiǎn)單，探頭易安裝約80元大于1000元大于1500元價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜約500元環(huán)境適應(yīng)性好，可以在惡劣環(huán)中工作差，但在能見(jiàn)度低時(shí)比其他光學(xué)系統(tǒng)好差，可見(jiàn)性不好條件下無(wú)法工作較好，不受能見(jiàn)度影響差，受惡劣環(huán)境影響，可以看出本設(shè)計(jì)使用超聲波設(shè)計(jì)方案是最簡(jiǎn)單實(shí)用的，并且我們還需要在超聲波技術(shù)上進(jìn)行系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和改正。根據(jù)發(fā)射和接收超聲換能器是否同體，可以把超聲波換能器分為收發(fā)同體和收發(fā)分體兩種形式。收發(fā)同體其實(shí)就是超聲波的發(fā)射和接受都是同一個(gè)傳感器完成的，探頭能發(fā)射超聲波，亦也能接受超聲波；收發(fā)分體是指超聲波的發(fā)射和超聲波的接受使用的不是同一個(gè)探頭。為了是電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，考慮到電路設(shè)計(jì)的成本本次設(shè)計(jì)采用的超聲波模塊是HYSRF05。 HYSRF05超聲波測(cè)距模塊實(shí)物圖HYSRF05超聲波測(cè)距模塊可以非接觸式的測(cè)量距離在2cm～450cm以內(nèi)的物體，精度可達(dá)到3mm，模塊包括一個(gè)超聲波接收和一個(gè)發(fā)送控制電路。幾個(gè)引腳的功能各自是VCC接5V電源，GND是接地的，TEING是通過(guò)觸發(fā)來(lái)控制信號(hào)的輸入，ECHO的功能是回想信號(hào)的輸出[8]?；竟ぷ髟恚?）采用I/O端口TRIG觸發(fā)方式，最少要給予10us的高電平信號(hào)。（2) 發(fā)射探頭能都自動(dòng)的發(fā)射8個(gè)的40kHz的方波信號(hào)，并通過(guò)接受探頭自動(dòng)檢測(cè)是否返回。（3）有信號(hào)發(fā)射或接受時(shí)，通過(guò)I/O口的ECHO端口輸出高電平，超聲波從發(fā)射到返回所使用的時(shí)間就是高電平連續(xù)工作的時(shí)間[9]。下面介紹的是一種壓電陶瓷式收發(fā)同體超聲波傳感器。其中心頻率為40kHz，10V的發(fā)射電壓，在大氣壓是0dB=≥95dB；40kHz中心頻率是在接收靈敏度之內(nèi)的，在大氣壓是0dB=10V/pa的條件下是≥65dB；靜電容量為1260pF～2340pF；～3m；6dB下的指向角為60176。 發(fā)射聲壓方位特性圖HYSRF05型超聲波集成模塊的工作電壓為5V，而且此模塊的靜態(tài)工作電流是小于2mA的，工作時(shí)候相對(duì)穩(wěn)定。測(cè)量角度為15176。，減少了可能存在的角度干擾問(wèn)題。這個(gè)超聲波模塊能夠進(jìn)行2 cm～5 m的測(cè)距，基本上符合本設(shè)計(jì)的要求，盲區(qū)僅為2cm，完全可以能夠滿足本設(shè)計(jì)的測(cè)距要求，測(cè)距的時(shí)候數(shù)據(jù)的波動(dòng)也比較小，很穩(wěn)定[10]。在I/O觸發(fā)位置，需要給至少給我們一個(gè)10us高電平信號(hào)。 HYSR05電氣參數(shù)電氣參數(shù)HYSRF05工作的電壓DC 5V工作電流15mA工作頻率40Hz最遠(yuǎn)射程最近射程2cm測(cè)量角度15176。輸入觸發(fā)信號(hào)10us的TTL脈沖輸出回響信號(hào)輸出TTL電平信號(hào)，和發(fā)射距離成正比規(guī)格尺寸45*20*15mm超聲波傳感器需要換能電路來(lái)實(shí)現(xiàn)功率驅(qū)動(dòng)。超聲波的發(fā)射器也需要一定的脈沖信號(hào)，采用激勵(lì)就可以解決脈沖的問(wèn)題。根據(jù)本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)需要發(fā)射電路需要滿足一定的要求。（1）振蕩電路振蕩頻率可調(diào)40kHz的脈沖由振蕩電路產(chǎn)生，然后這個(gè)脈沖再提供給超聲波傳感器。當(dāng)加載頻率相同的超聲波傳感器信號(hào)頻率以共振頻率，效率高，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械聲波。 （2）驅(qū)動(dòng)能力較高超聲波發(fā)射器需要功率足夠大的脈沖信號(hào)，這個(gè)脈沖由驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生。當(dāng)脈沖信號(hào)產(chǎn)生后，我們還需要注意的是脈沖的寬度、功率以及它的頻率都是固定的否則很有可能不能去動(dòng)發(fā)射器，再由發(fā)射器將所受到的脈沖電量轉(zhuǎn)換成機(jī)械波，能量的轉(zhuǎn)換是成了機(jī)械能。 （3）I/O口控制超聲波換能器的驅(qū)動(dòng)主要是靠功率驅(qū)動(dòng)電路來(lái)對(duì)進(jìn)行功率驅(qū)動(dòng)的，驅(qū)動(dòng)放大電路經(jīng)過(guò)足夠大功率放大之后，才能推動(dòng)超聲波換能器發(fā)射超聲波。在空氣中傳播是超聲波的能量會(huì)隨著距離的變遠(yuǎn)而出現(xiàn)衰落，經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射回來(lái)的超聲波的回波信號(hào)弱，如果物體的距離比較的遠(yuǎn)那么波的衰減可能只有毫伏級(jí)了，有的甚至只有微伏級(jí)。因此，為了提高超聲波測(cè)距系統(tǒng)的范圍，需要的驅(qū)動(dòng)電路。所以目前需要解決接受信號(hào)微弱問(wèn)題，接受電路需要把能量微弱的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后然后整形濾波。此超聲波測(cè)距模塊可以非接觸式的測(cè)量距離在2cm～450cm以內(nèi)的物體，精度可達(dá)到3mm。?；竟ぷ髟恚海?）采用由I/O口TRIG的觸發(fā)方式來(lái)測(cè)距，至少給I/O提供10us的高電觸發(fā)平信號(hào)；（2）超聲波模塊會(huì)自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40kHz方波用來(lái)自動(dòng)檢測(cè)是否有一個(gè)回波信號(hào)返回； （3）當(dāng)超聲波探頭接受到回波信號(hào)時(shí)，通過(guò)I/O口ECH0輸出一個(gè)高電平，高電平脈沖持續(xù)的時(shí)間就與超聲波發(fā)出