【正文】 并不作為本設計所要求內容，所以已在第 2章的“ 感器的主要參數及選擇”部分作出較為詳細的介紹。輸出截止態(tài)電壓： 30V； 工作環(huán)境溫度： 0～ 70℃； 存儲溫度 ： 65～ 150℃ 2）功能表： **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 26 表 功能表（ Y=/A） Input（輸入） Output（輸出） 1A～ 6A（輸入端） 1Y～ 6Y（輸出端） L H H L 74LS273 8位數據 /地址鎖存器 74LS273是一種帶清除功能的 8D觸發(fā)器，只有在清除端 CLR保持高電平時，才具有鎖存功能，鎖存控制端為 11腳 CLK，采用上升沿鎖存。 **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 27 LED(Light Emitting Diode)數碼管 圖 LED的管腳圖 LED發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向 P區(qū)，在 P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED發(fā)光的原理。這就是說：它消耗的電不超過 。 RS232 采用的是負邏輯，即邏輯“ 1” 用 5v～ 15v 表示，邏輯“ 0”用＋ 5v～＋ 15v 表示；而 8051 型單片機的串行通信采用的是 TTL 正邏輯，即邏輯“ 1”為 以上，邏輯“ 0” 為 。 系統軟件設計 在系統硬件構架了本超聲波測距系統的基本功能之后，系統軟件設計所實現的功能主要是針對系統功能的實現及數據的處理和應用以及上下位機的串行通信設計。 t/2731? ≈+(僅保留到一次項的泰勒級數展開式 )其中， C 為 t 溫度條件下的聲速， T 為發(fā)射信號到接收之間經歷的時間，由于單片機是按照 16 進制進行運算，所以得出的 S 并不能直接顯示，需要轉換。 系統硬件設計中采用 MAX232 芯片接口的 PC 機與 AT89C51 單片機串行通信，系統軟件設計完成將單片機處理后的測距結果信號發(fā)送給 PC 機，從PC 機接收各種測距模式的控制信號。程序初始化過程，主要是對定時數器工作方式及其初值、各中斷的工作方式、串行通信波特率等內容進行設置，主程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H 。串口中斷入口地址 Ljmp SRT MAIN: MOV TMOD, 21H 。開總中斷 SETB ES SETB ET0 。設定串口發(fā)送的延時時間 ACALL DDELAY LCALL LOP1 。判斷是否兩個目標 SJMP LOOP5 LOOP4: SETB 。以雙傳感器雙目標測量模式為例，其定時中斷程序如下 : T0INT: CLR ET0 。2 個目標 JNB 00H,LOOP8 。 傳感器 1 測距單元地址送 R1 SJMP LOOP9 LOOP8: SETB 00H 。計數單元不為 0 轉移 MOV A,R0 JZ LOOP11 。減去初值 MOV R6,A MOV R3,25H 。 一個目標轉移 SJMP LOOP15 **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 39 LOOP11: MOV R1,0E8H 。 根據上述的分析，雙機通信的約定：串行口設定為 10 位異步通信方式，數據格式為一位起始位，一位停止位，八位數據位，無奇偶校驗。然后讀入串行通信傳送的信息，通過寄存器 R0,存入到指定的 80H 單元中 ，讀入信息后再在判斷子程序中判定上位機傳送的指令內容，不同的指令由不同的字符代替，比如要求系統執(zhí)行模式 1 單傳感器單目標測量時， PC 機向單片機發(fā)送字符“ A”，在單片機中字符用 ASCII 碼表示，用十六進制數表示為 41H，即十進制為 65，每次判別到該信號時轉入模式 1 單傳感器單目標子程序執(zhí)行；同理可得其他情況下的程序流程。 表 單片機接收的 PC 機控制命令表 PC 機控制字符 相應 ASCII 碼 單片機接收數據 代表的含義 “ A” 65 41H 傳感器 1 單目標測距模式 “ B” 66 42H 傳感器 1 多目標測距模式 “ C” 67 43H 傳感器 2 單目標測距模式 “ D” 68 44H 傳感器 2 多目標測距模式 “ E” 69 45H 雙傳感器單目標測距模式 “ F” 70 46H 雙傳感器多目標測距模式 **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 40 每當有 PC 機發(fā)送的控制命令到來時，都會觸發(fā)串行口中斷，程序將轉入中斷程序執(zhí)行。為 0 計數單元置 0FFFFH LOOP15: RETI 串口通信程序 定時器 T1 控制波特率，工作在方式 1自動重裝方式。調用子程序計算距離 MOV R6,4EH MOV R7,20H LCALL DIVD MOV A,R3 MOV R7,A MOV A,R2 MOV R6,A POP 02H POP 01H MOV A,R7 MOV R1,A INC R1 MOV A,R6 MOV R1,A INC R1 。計算距離子程序 MOV R0,00H INC R0 。 傳感器 2 記數單元地址送 R0 MOV R1,60H 。若超聲標志為 1,則修改為 0 MOV R0,30H 。關計數 MOV P1,00111111B 。外部消隱 SETB EX0 。關外部中斷 MOV R0,TL0 INC R0 **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 35 MOV R0,TH0 INC R0 。開啟 T1 記數 SETB SETB MOV 23H,35 。串口設定，串口工作方式 1 MOV PCON, 00H MOV TL1, 0E8H MOV TH1, 0E8H 。外部中斷 1 入口地址 Ljmp INT1INT ORG 000BH 。整個軟件功能的實現可以分為主程序、子程序、中斷服務子程序幾個主要部分組成整個系統的控制流程，相關子程序設計包括 LED 顯示子程序、延時子程序、控制命令判斷子程序、讀取現場溫度子程序、 BCD 碼轉化子程序、計算距離子程序等見附錄程序清單。此外，本系統設計中開辟了用于存儲測距相關數據的幾個內存單元：計時數據單元，用于存放在定時器周期內兩超聲波傳感器的定時器計時數據，超聲波傳感器 1 的計時數據單元為 30H 開始的單元，超聲波傳感器 2的計時數據 單元為 40H 開始的單元；測距結果單元，用于存放計算之后的距離數據，超聲波傳感器 1 的測距結果單元為 50H 開始的單元，超聲波傳感器 2的測距結果單元為 60H 開始的單元。在系統軟件中，要完成對超聲波發(fā)射信號和接收信號的控制等。 RS232 總線規(guī)則及其接口方法：標準 RS232 總線共 25 線，大多采用DB25 型 25 針的連接器，它的每根引針號都按規(guī)定連接 RS232 所對應的信號線，從而把數據終端與數據設備連接起來。 本系統采用共陽極數碼管，字形代碼 如下 ： 88H， 0EBH， 4CH， 49H， 2BH， 19H， 18H， 0CBH， 08H， 09H； 0～ 9 80H， 0E3H， 44H， 41H， 23H， 11H， 10H， 0C3H， 00H， 01H； 0.～ 9. RS232 標準接口 圖 RS232 的管腳圖 RS232 標準接口是美國電子工業(yè)協會正式公布的串行總線標準接口，也是目前最常用的串行通信標準接口．用以實現計算機與計算機之間、計算機與單片機等外設之間的串行數據傳輸。 2) LED耗電非常低，一般來說 LED的工作電壓是 2V～ 。半導體晶片由兩部分組成，一部分是 P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是 N型半導體，在這邊主要是電子。 1D～ 8D為數據輸入端， 1Q～ 8Q為數據輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作 8位地址鎖存器。 **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 25 圖 74LS06的管腳圖 圖 74LS04的管腳圖 74LS06 為集電極開路輸出的六組反相驅動器， 74LS04為六反相器，它們的主要電特性的典型值如下： 表 74LS06和 74LS04的主要電特性 型號 tPLH tPHL PD 74LS06 10ns 15ns 155mW 74LS04 9ns 10ns 12mW 1）極限值： 電源電壓 ： 7V 。IT1=1 時 1INT 為跳變觸發(fā)方式，當外部引腳 1INT 上出現負跳變時，該負跳變經邊沿檢測器使 IE1 置1，向 CPU 申請中斷。 (2).定時器 /計數器 1 溢出中斷標志 TF1，當定時器 /計數器 1 計數溢出時由 **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 24 硬件自動置 TF1=1，在中斷允許的情況下，便向 CPU 發(fā)出定時器 /計數器 1的中斷請求信號， CPU 響應后 TF1 由硬件自動清零。 /計數器方式控制寄存器 TCON高 4位用于控制定時器 /計數器O、 1 的運行 。 ④工作方式 3：設置 Ml=1， M0=1 時定時器 /計數器 O處于方式 3，同時被分為兩個 8位定時器 /計數器，定時器 /計數器 1 在此方式無實用意義。格式如表 所示： 表 TMOD 格式表 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 定時器 /計數器 1 定時器 /計數器 0 (l).定時器 /計數器功能選擇位 C/T ， C/T =1 為計數器方式， C/T =0 為定 **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 23 時器方式。 TCON 寄存器用于控制定時器 /計數器的啟停和中斷請求。 低功耗空閑和掉電模式 178。 兩個外部中斷源 178。 兩個 16位可編程定時 /計數器 178。 兼容 MCS— 51 指令系統 178。 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機 ,有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內含 2 個外中斷口， 2個 16 位可編程定時計數器 ,2 個全雙工串行通信口。 12V電源的場合，其適應性更強。 MAX232 芯片內部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的 +5V電壓變換為 RS232C 輸出電平所需要的 177。 單片機與 PC 機串行通信的設計 圖 MAX232 接口的單片機與 PC 機串行通信電路圖 **************** 論文 超聲波測距系統硬件及軟件的實現 20 串行通信是上位機和下位機建立聯系的橋梁，本測距系統單片機與 PC機串行通信的設計采用 MAX232 單芯片實現 AT89C51 與 PC 機的 RS232C 標準接口通信電路。最簡單的顯