【正文】 位 )按 米 變 量 地 址 播 放 語 音按 米 變 量 地 址 播 放 語 音按 分 米 變 量 地 址 播 放 語 音按 分 米 變 量 地 址 播 放 語 音按 厘 米 變 量 地 址 播 放 語 音按 厘 米 變 量 地 址 播 放 語 音結(jié) 束結(jié) 束 圖 44 語音播報流程圖 電子信息工程系畢業(yè)論文 22 第五章 溫度補償 采用超聲波 測量距離的方法，實時檢測現(xiàn)場溫度用以實現(xiàn)實際波速數(shù)據(jù)的校準，減小溫度對測距產(chǎn)生的誤差，最終由數(shù)碼管顯示所測距離，測量范圍為 7cm~1m,誤差177。 //播放語音片段“ 3” ISD_SET_PLAY(add1[ge1],0,add2[ge1],0)。//播放語音片段“ 1” ISD_SET_PLAY(add1[10],0,add2[10],0)。 shi1=S%100/10。 電子信息工程系畢業(yè)論文 19 定 時 中 斷 入 口定 時 器 初 始 化發(fā) 射 超 聲 波發(fā) 射 完 否 ？停 止 發(fā) 射返 回 Y N 圖 42 定 時中斷服務(wù)子程 電子信息工程系畢業(yè)論文 20 外 部 中 斷 入 口關(guān) 外 部 中 斷讀 取 時 間 值計 算 距 離結(jié) 果 輸 出開 外 部 中 斷返 回 圖 43 外部中斷服務(wù)子程序 超聲波測距主程序利用外中斷 1 檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 INT1 引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序。然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P1清 0。 主程序流程圖 軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖 4圖 4圖 43所示。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離?！?S1， S2，S3， S4’相當于是每一段的 COM 端，由于是共陽極，只有某一位對應(yīng)的 COM端為‘ 1’時，所送的‘段碼’對該端來說才是有效的。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。 . 一個 SPI 處理在 /SS 變高后啟動。 ISD1700 系列的 SPI 串行接口操作遵照以下協(xié)議： ．一個 SPI 處理開始于 /SS 管腳的下降沿。 ISD1700 作為從機，幾乎所有的操作都可以通過這個 SPI 協(xié)議來完成。為了兼容獨立按鍵模式，一些 SPI 命令： PLAY ， REC， ERASE， FWD， RESET和 GLOBAL_ERASE 的運行類似于相應(yīng)的獨立按鍵模式的操作。工作電壓： ,最高不能超過 6V 可處理多達 255 段以上信息 特點： DS18B20 主要特性 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊 簡單的多點分布應(yīng)用 無需外部器件 可通過數(shù)據(jù)線供電 零待機功耗 測溫范圍 55℃～ +125℃。放大后的交流信號送入比較器后輸出一個方波信號，并使觸發(fā)器觸發(fā)，向 CPU 發(fā)出中斷請求。 圖 34 時序圖 超聲波發(fā)射電路 超聲波傳感器的發(fā)射電路主要由方波發(fā)生芯片， 40kHz 的晶振和 MAX232 芯片構(gòu)成，單片機給方波發(fā)生芯片觸發(fā)信號后，方波發(fā)生芯片開始工作，產(chǎn)生 40kHz的方波信號，電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動振蕩器的高電壓，進而產(chǎn)生所需的 40kHz 的超 聲波。 探測距離及精度： 2cm450cm。 電子信息工程系畢業(yè)論文 9 圖 32 單片機最小系統(tǒng) 超聲波測距模塊 HCSR04 實物圖 圖 33 HCSR04 實物圖 主要技術(shù)參數(shù) 所用工作電壓：直流 5V 電壓。在每個機器周期的 S5P2 期間采樣 T0、 T1 引腳電平。 52 單片機最小系統(tǒng)起振電容 C C3一般采用 15~33pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好 口為開漏輸出，作為輸出口時需加 上拉電阻，阻值一般為 10k。在 Flash 編程期間 A 也接收 12 伏 VPP 電壓。 A/VPP（ 31 引腳） 訪問外部程序存儲器控制信號。否則， ALE 將被微弱拉 高。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部 定時器或時鐘使用。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功 能無 效。 在對 Flash ROM 編程或程序校驗時， P3 還接收一些控制信號。 P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳） ： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會 輸出一個電流（ I） 。 此外， 和 還可以作為定時器 /計數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入（ ） 和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體參見下表： 在對 Flash ROM 編程和程序校驗時 ,P1 接收低 8 位地址。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳） ： P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也可以提供低 8 位 地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。 主要特性如下： 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 工作電壓： ～ （ 5V 單片機） /～ （ 3V 單片機） 工作 頻率范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工 作頻率可達 48MHz 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 片上集成 512 字節(jié) RAM 通用 I/O 口 (32 個 )復(fù)位后為 :P1/P2/P3/P4 是準雙向口 /弱上拉 ,P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。 溫度補償?shù)臏囟葌鞲衅鬟x擇普遍且實用的 DS18B20。 超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離如下： L=C x ( t2 t1 )/ 2 超聲波測距原理框圖 超聲波測距模塊用 HCSR04，溫度傳感器使用 DS18B20，微處理器使用STC89C52 單片機，顯示部分采用共陽數(shù)碼管。再由單機計算出距離，送數(shù)碼管顯示測量結(jié)果。 本測距系統(tǒng)采用超聲波渡越時間檢測法。 d、語音模塊技術(shù)： ISD1730A 芯片來語音播報距離。而且單片機更適用應(yīng)用于小型的嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了廣泛的應(yīng)用。溫度對傳感器的影響也很大，因此，需要用溫度傳感器進行校正，目前相位探測法和聲譜輪廓分析法或二者結(jié)合起來的方法是主要的降低探測傳輸不確定度的方法。對本課題的研究與設(shè)計，還能進一步提高自己的電路設(shè)計水平，深入對單片機的理解和應(yīng)用。隨著測距的技術(shù)進步，測距 將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。因此可廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高料位測量、車輛自動導(dǎo)航、物體識別與定位、車輛安全行駛輔助系統(tǒng)乃至地形地貌探測等許多領(lǐng)域中。 換能器 的信號經(jīng)單片機綜合分析處理，實現(xiàn)超聲波測距儀的各種功能。它廣泛應(yīng)用于建筑施工，防盜，倒車，水位測量以及一些工業(yè)現(xiàn)場 。 本設(shè)計采用以 STC89C52 單片機為核心的超聲波測距 的硬件電路和軟件設(shè)計方法。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實現(xiàn)了各個功能模塊?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準確度在線標定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大的作用。 國內(nèi)外研究動態(tài) 國外在提高超聲波測距方面做了大量的研究，國內(nèi)一些學(xué)者也作了相關(guān)的研究。 電子信息工程系畢業(yè)論文 2 課題研究的主要內(nèi)容 為了實現(xiàn)準確測出物體之間的距離的目的，設(shè)計了一個超聲波測距的方案?，F(xiàn)代人類生活大部分電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。 電子信息工程系畢業(yè)論文 3 第二章 總體方案 方案選擇 采用單片機來控制超聲波測距，信號線發(fā)射到與超聲波發(fā)射器相連的信號端，超聲波發(fā)射器向既定方向發(fā)射 ，在發(fā)射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物將產(chǎn)生回波。其原理為：檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時間 t，這個時間就是渡越時間，然后求出距離 l。 超聲波測距的算法設(shè)計 : 超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘 340 米（ 15℃時）。 HCSR04 集成的發(fā)射電路模塊發(fā)出超聲波，遇到障礙物產(chǎn)生回波，被接收電路模塊接收， STC89C52 單片機統(tǒng)計出聲波傳輸所用時間，經(jīng)過溫度補償溫，計算出正確的待測距離，同時ISD1730A 根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)處理進行組合播報當前測試距離，并且由數(shù)碼管顯示。 語音播報 :ISD1730A 是華邦公司新推出的語音芯片，用來替代已經(jīng)停產(chǎn)的 ISD1400 系列及 ISD2500 系列芯片。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風(fēng)前置擴大器、揚聲器驅(qū)動線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程） ，無需專用編程器，無 需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/） 直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片 具有 EEPROM 功能 具有看門狗功能 共 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。此時， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動（ 吸收或者輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。 表 XX 和 引腳復(fù)用功能 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳） ： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 在訪問外部程序存儲器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“ MOVX DPTR”指令）時， P2 送出高 8 位地址。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。 P3 口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示： 表 XX P3 口引腳復(fù)用功能 復(fù)用功能 RST（ 9 引腳） ：復(fù)位輸入。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。特別強調(diào)在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。這個 ALE 使能標志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， A 必須 接 GND。 XTAL1（ 19 引腳） ：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 設(shè)置為定時器模式時，加 1 計數(shù)器是對內(nèi)部機器周期計數(shù)（ 1 個機器周期等于 12 個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的 1/12）。當某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加1，更新的計數(shù)值在下一個機器周期的 S3P1 期間裝入計數(shù)器。 工作靜態(tài)電流：小于 2mA。 高精度：可達 3mm。 電子信息工程系畢業(yè)論文 11 圖 35 超聲波發(fā)射電路圖 超聲波接收電路 本設(shè)計中選用的 TL740C 芯片采用了前置放大電路 +帶通濾波電路 +后級放大電路。在中斷服務(wù)程序中，讀取計數(shù)器的計數(shù)值 ，結(jié)合溫度補償后的聲速計算出測距儀距離障礙物的距離。華氏器件 67℉～ +257℉，以 ℉遞增 溫度以 9位數(shù)字量讀出 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間 200ms（典型值） 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件 應(yīng)用包括溫度控制工業(yè)系統(tǒng)消費品溫度計或任何熱感測系統(tǒng) 圖 38 與單片機連接圖 語音播報模塊 ISD1700 系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，該芯片提供多項新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（ vAlert ） ,雙運作模式（獨立 amp?？射?、放音十萬次，存儲內(nèi)容可以斷電保留一百年。有豐富多樣的工作狀態(tài)提示 靜態(tài)電流： 1 μ A 另外， SET_PLAY，SET_REC， SET_ERASE 命令允許用戶指定錄音、放音和擦除的開始和結(jié)束地址。為了兼容獨立按鍵模式，一些 SPI 命令： PLAY ， REC， ERASE， FWD， RESET和 GLOBAL_ERASE 的運行類似于相應(yīng)的獨立按鍵模式的操作。 ．在一個完整的 SPI 指令傳輸周期， /SS 管腳必須保持低電平。 電子信息工程系畢業(yè)論文 15 . 在完成一個 SP