【正文】 地線要盡量粗。像這種檢測(cè)在LED的一端LED恒流驅(qū)動(dòng)IC也可以并聯(lián)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng),實(shí)際上IC是單獨(dú)工作的,最后在并流一起。采用DD312并聯(lián)參考設(shè)計(jì)直接驅(qū)動(dòng)3顆6WLED。多三極管集成器件的使用可以減少IC的使用數(shù)量,從而減低設(shè)計(jì)產(chǎn)品成本。注意需要VF值分檔,同檔VF值的LED盡量使用在同一產(chǎn)品上面,產(chǎn)品可以保證誤差電流在1mA之內(nèi)LED相對(duì)恒流狀態(tài)。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。5個(gè)中斷源三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。MC1350為可控增益選頻放大器，中頻變壓器T1(T2)諧振頻率為640 kHz(1 MHz)，對(duì)信號(hào)起帶通濾波的作用，輸出信號(hào)經(jīng)TLE2072半波放大后，由RC濾波形成MC1350增益控制電壓，從而使輸人信號(hào)強(qiáng)度在較大范圍內(nèi)變化時(shí)得到一穩(wěn)定的輸出信號(hào)，此電路可使輸入信號(hào)的波動(dòng)范圍達(dá)60 dB時(shí)輸出保持穩(wěn)定，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。DDSIN接DDS的輸出，變壓器的輸出接發(fā)送傳感器。流體中有較高的顆粒含量，超聲波的衰減較大，發(fā)射信號(hào)要有一定功率，因此功率放大不可少。FQUD有效時(shí)，AD9850讀取新的調(diào)節(jié)字，產(chǎn)生新的頻率輸出。本系統(tǒng)選用的DDS芯片是AD公司生產(chǎn)的COMS型DDS芯片AD9850，該芯片最高可支持125 MHz的時(shí)鐘頻率，32位頻率調(diào)節(jié)字可用并行或串行方式裝入。超聲信號(hào)的頻移反映了流速的信息，測(cè)準(zhǔn)頻移是保證測(cè)量精度的關(guān)鍵，愈少在頻譜中引入干擾分量愈好，因此我們需要源信號(hào)有較高的純度。因本系統(tǒng)頻率較高，回波信號(hào)非常弱，為毫伏級(jí)，因此設(shè)計(jì)成兩級(jí)放大電路，第一級(jí)放大100倍，第二級(jí)放大50倍，共放大5 000倍左右。系統(tǒng)總共有6個(gè)模塊，分別是電源模塊、發(fā)射模塊(超聲波產(chǎn)生和功率放大)、接收模塊、DSP模塊、擴(kuò)展單元模塊和單片機(jī)模塊。(1)抗環(huán)境影響因素能力強(qiáng)。 計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器模塊主要完成測(cè)量脈沖發(fā)出去到接收到的時(shí)間間隔和脈沖的計(jì)數(shù)，主要由啟動(dòng)與關(guān)閉計(jì)數(shù)器控制、12分頻器、16位計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器、二選一數(shù)據(jù)選擇器及8位數(shù)據(jù)鎖存器組成。數(shù)據(jù)選擇器與順序執(zhí)行計(jì)數(shù)器完成計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)的讀取。 FPGA內(nèi)部各組成模塊設(shè)計(jì) FPGA主要實(shí)現(xiàn)125 kHz的超聲波的發(fā)射與接收以及六路超聲波從發(fā)射到接收之間時(shí)間的測(cè)量。當(dāng)超聲波換能器接收到回波信號(hào)之后，將其信號(hào)送入FPGA內(nèi)部，用來(lái)控制計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器的停止，將所得的計(jì)數(shù)值送入單片機(jī)。 本系統(tǒng)中。系統(tǒng)組成框圖如圖63。系統(tǒng)常采用頻率為40 kHz的方波信號(hào)由單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生。 一般情況下，超聲波測(cè)距系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖62所示。除了測(cè)量以外，還可以通過(guò)鍵盤選擇執(zhí)行安裝、測(cè)試、設(shè)置儀表和現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)等多種操作。發(fā)射探頭發(fā)射兩個(gè)己知的固定頻率的獨(dú)立超聲波信號(hào)，接收探頭負(fù)責(zé)接收含有流體的流速信息的超聲波。超聲波測(cè)距的基本工作原理是：發(fā)射探頭發(fā)出超聲波，在介質(zhì)中傳播遇到障礙物反射后再通過(guò)介質(zhì)返回到接收探頭，測(cè)出超聲波從發(fā)射到接收所需的時(shí)間，然后根據(jù)介質(zhì)中的聲速，利用公式S=0．5ct就能算得從探頭到障礙物的距離，式中：S為所測(cè)的距離，c為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度．￡為超聲波從發(fā)到收所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。超聲波技術(shù)應(yīng)用于流量測(cè)量的原理是：由超聲換能器產(chǎn)生的超聲波以某一角度入射到流體中，在流體中傳播的超聲波就載有流體流速的信息，利用接收到的超聲波信號(hào)就可以測(cè)量流體的流速和流量。 ＊差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 ＊低功耗電流，適合于電池供電。 ＊單位增益頻帶寬(約1MHz) 。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益 模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。PSW的其它位，將在以后再介紹。c、溢出標(biāo)志位OV。它表示了運(yùn)算是否有進(jìn)位（或借位）。標(biāo)志寄存器PSW也是一個(gè)八位寄存器，用來(lái)存放運(yùn)算結(jié)果的一些特征，如有無(wú)進(jìn)位、借位等。A 運(yùn)算器運(yùn)算器以完成二進(jìn)制的算術(shù)/邏輯運(yùn)算部件ALU為核心，再加上暫存器TMP、累加器ACC、寄存器B、程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSW及布爾處理器。此總線有如大城市的“干道”，而CPU、ROM、RAM、I/O口、中斷系統(tǒng)等就分布在此“總線”的兩旁，并和它連通。到這里為止，我們已經(jīng)知道了單片機(jī)的基本組成，即單片機(jī)是由中央處理器（即CPU中的運(yùn)算器和控制器）、只讀存貯器（通常表示為ROM）、讀寫存貯器（又稱隨機(jī)存貯器通常表示為RAM）、輸入/輸出口（又分為并行口和串行口，表示為I/O口）等等組成。實(shí)際上，人們往往把運(yùn)算器和控制器合并稱為中央處理單元——CPU。5 集成電路CX20106A簡(jiǎn)介集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。其具有下列的特性：把這種材料置于電場(chǎng)之中，它就產(chǎn)生一定的應(yīng)變；相反，對(duì)這種材料施以外力，則由于產(chǎn)生了應(yīng)變就會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場(chǎng)。壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。目前常用的超聲傳感器有兩大類，即電聲型與流體動(dòng)力型。本設(shè)計(jì)采用OCM2X16，顯示兩行字符，一行顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度，一行顯示所測(cè)距離。提供顯示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)DDRAM、字符發(fā)生器CGROM和字符發(fā)生器CGRAM，可以使用CGRAM來(lái)存儲(chǔ)自己定義的最多8個(gè)58點(diǎn)陣的圖形字符的字模數(shù)據(jù)。初始化后，傳感器輸出兩個(gè)字節(jié)的溫度，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得到實(shí)際溫度的值，利用式（2）可計(jì)算補(bǔ)償聲速。它的測(cè)量溫度范圍為55℃~+125℃，℃，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為200ms。為了進(jìn)行信號(hào)的整形，在設(shè)計(jì)中的CMOS電平的6非門芯片CD4069，可以減少電路的復(fù)雜程度，提高電路的帶負(fù)載能力。圖21超聲波發(fā)射電路　圖中，與非門74LS00和LM386組成超聲波發(fā)射電路，用74LS00構(gòu)成多諧振蕩器，通過(guò)調(diào)節(jié)20k的電位器，可產(chǎn)生超聲波發(fā)射的40kHz信號(hào)，其中U3A為驅(qū)動(dòng)器，電路振蕩頻率f≈1/，單片機(jī)的控制信號(hào)由U2A輸入。2 微控制器MC9S12DG128BMC9S12DG128B是飛思卡爾公司推出的S12控制器中的一款16位微控制器。 反射式超聲波測(cè)距儀的硬件電路設(shè)計(jì)　本系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)、溫度補(bǔ)償電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、顯示電路構(gòu)成，如圖12所示。壓電式超聲波傳感器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。 壓電式超聲波傳感器的原理目前，超聲波傳感器大致可以分為兩類：一類是用電氣方式產(chǎn)生的超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生的超聲波。波速確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。單片機(jī)(AT89C51)發(fā)出短暫的40kHz信號(hào)，經(jīng)放大后通過(guò)超聲波換能器輸出；反射后的超聲波經(jīng)超聲波換能器作為系統(tǒng)的輸入，鎖相環(huán)對(duì)此信號(hào)鎖定，產(chǎn)生鎖定信號(hào)啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，得出時(shí)間，再由系統(tǒng)軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、判別后，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果被送至LED顯示電路進(jìn)行顯示。單片機(jī)發(fā)出超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差t，然后求出距離S＝Ct／2，式中的C為超聲波波速。最后由單片機(jī)裝置對(duì)接受信號(hào)依據(jù)時(shí)間差進(jìn)行處理，自動(dòng)計(jì)算出該智能距離提示器離障礙物之間的距離。本文論述了采用單片機(jī)技術(shù)研制成功的智能距離提示器的原理與方法。超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)，常用于距離的測(cè)量。然后簡(jiǎn)要介紹了利用51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)測(cè)距儀的原理:單片機(jī)發(fā)出的超聲波，通過(guò)換能器發(fā)射出去，遇到被測(cè)物體后反射回來(lái)，計(jì)算此超聲波從發(fā)射出到接受的時(shí)間差從而得出被測(cè)物體到測(cè)距儀的距離。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要本文詳細(xì)介紹了一種基于單片機(jī)的超聲測(cè)距系統(tǒng)。由此提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。介紹了超聲波測(cè)距的原理及8051單片機(jī)的性能和特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上，給出了實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距方案的系統(tǒng)框圖及軟、硬件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：超聲波；8051單片機(jī)；測(cè)距目錄1 引 言 42 微控制器MC9S12DG128B 83 DS18B20溫度補(bǔ)償電路 104 超聲波傳感器 125 集成電路CX20106A簡(jiǎn)介 146 超聲波傳感器測(cè)距模塊的硬件設(shè)計(jì) 18 硬件電路設(shè)計(jì)方法 19 多路同步超聲波測(cè)距系統(tǒng) 20 FPGA內(nèi)部各組成模塊設(shè)計(jì) 21 發(fā)射電路 23 23 24 267 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介 278 LED動(dòng)態(tài)掃描顯示電路 299 提高敏感器件抗干擾性能 31 34 36 37 多任務(wù)調(diào)度管理的仿真實(shí)現(xiàn) 41結(jié)論 43致謝 44參考文獻(xiàn) 451 引 言近年來(lái)，隨著單片機(jī)在我國(guó)的推廣，以其簡(jiǎn)單實(shí)用、功能強(qiáng)、體積小而日益廣泛的被廣大設(shè)計(jì)師采用，尤其在控制領(lǐng)域中的應(yīng)用更為突出。超聲波接收器則在接收到遇障礙物反射回來(lái)的反射波后，也向單片機(jī)提供一個(gè)短脈沖。由于超聲傳播不易受干擾 , 能量消耗緩慢 , 在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn) , 因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量. 本文以超聲波理論為依據(jù)，給出日常生活中可以方便 使用的非接觸式超聲波測(cè)距裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程。為了增加所測(cè)量的覆蓋范圍、減小測(cè)量誤差，可采用多個(gè)超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設(shè)計(jì)方法。在測(cè)距時(shí)由于溫度變化，可通過(guò)溫度傳感器自動(dòng)探測(cè)環(huán)境溫度、確定計(jì)算距離時(shí)的波速C，較精確地得出該環(huán)境下超聲波經(jīng)過(guò)的路程，提高了測(cè)量精確度。為了提高精度，需要考慮不同溫度下超聲波在空氣中傳播速度隨溫度變化的關(guān)系：　　v=+ （2）式中，T為實(shí)際溫度(℃)，v的單位為m/s。在工程中，目前較為常用的是壓電式超聲波傳感器。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)即為超聲波接收器。同時(shí)，由溫度傳感器DS18B20測(cè)得當(dāng)前的環(huán)境溫度，讀入單片機(jī)，然后經(jīng)其處理，在液晶顯示屏上顯示相應(yīng)的測(cè)量值以及當(dāng)前溫度。 超聲波的發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路一般由超聲波反射器T、40kHz的超音頻振蕩器、驅(qū)動(dòng)（或激勵(lì)）電路等組成，本設(shè)計(jì)利用門電路產(chǎn)生40kHz的超聲波，組成的超聲波發(fā)射電路見圖21。接收頭采用與發(fā)射頭配對(duì)的超聲波接收器R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?hào)。系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20來(lái)采集溫度，DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的1wire總線串行數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、抗干擾能力強(qiáng)、易于與微處理器接口等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種溫度測(cè)控系統(tǒng)。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖時(shí)隙；寫“0”、讀“1”時(shí)隙，讀“0”、讀“1”時(shí)隙。它提供57點(diǎn)陣+光標(biāo)和510點(diǎn)陣+光標(biāo)的顯示模式。OCM2X16顯示兩行字符，每行可以顯示16個(gè)字符。