【正文】 Q1NPN1圖 320 報(bào)警電路Fig320 Alarming circuit4 軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)只有配合軟件系統(tǒng)才能發(fā)揮出所要的功能。它的工作原理是：振蕩器在開關(guān)工作面產(chǎn)生一交變磁場，當(dāng)有金屬物體接近開關(guān)的工作面時(shí)，金屬物體中產(chǎn)生的渦流吸收了振蕩器能量，使振蕩器振蕩減弱以至停振。溫度的采集由 DS18B20 來實(shí)現(xiàn)，DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器 [8]，其特性如下：采用單總線技術(shù)，與單片機(jī)通信只需要一根 I/O 線，在一根線上可掛接多個(gè) DS18B20；每個(gè)DS18B20 具有一個(gè)獨(dú)立的、不可修改的 64 位序列號，根據(jù)序列號可以訪問對應(yīng)的器件；低電壓供電，電源范圍+3~+5V，可以本地供電，也可以直接從數(shù)據(jù)線上獲取電源（寄生式供電） ；測溫范圍為55℃~+125℃，在10℃~85 范圍內(nèi)的誤差為 ℃；?9~12 位，轉(zhuǎn)換 12 位溫度時(shí)間為 750ms（最大） ；此外，DS18B20 可將檢測到的溫度值直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，并通過串行通信的方式與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 [9]。而超聲波在空氣中傳播時(shí)受到了溫度、溫度、粉塵、大氣壓等因素的影響。最大工作電壓：Vccmax=+/18V. 表 36 TL082 引腳功能Table36 TL082 pin function 腳號 腳名 功能 腳號 腳名 功能1 Output1 輸出 1 5Noninverting nput 2正向輸入 22Inverting input1反向輸入 1 6Inverting input2反向輸入 23Noninverting input 1正向輸入 1 7 Output2輸出 24 Vcc 電源 8 Vcc+ 電源+②LM311 電壓比較器LM311 電壓比較器引腳圖如下：2376 5184LM311圖 316 LM311 的引腳圖Fig316 LM311 foot figure 在這里，LM311 電壓比較器輸入是線性量，而輸出是開關(guān)（高低電平）量，正好可以為單片機(jī)所用。 555 的第 4 腳使能控制端可由單片機(jī)控制，當(dāng)需要發(fā)射超聲波信號時(shí)，該引腳為高電平。 若 觸 發(fā) 輸 入 端 TR 的 電 壓 小 于 VCC/3， 則 比較 器 C2 的 輸 出 為 0， 可 使 RS 觸 發(fā) 器 置 1， 使 輸 出 端 OUT=1。 它 提 供 兩 個(gè) 基 準(zhǔn) 電 壓 VCC/3 和 2VCC/3。 555 定 時(shí) 器 的 電 源 電 壓 范 圍 寬 ， 可 在 ~16V 工 作 7555 可 在 3~18V 工 作 ， 輸 出 驅(qū) 動 電 流 約 為 200mA， 因 而 其 輸 出 可 與 TTL、 CMOS 或 者 模 擬 電 路 電 平兼 容 。 超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射器包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩部分，超聲波探頭的型號選用 TCT4016T3。 超聲波測距原理超聲波測距采用的是方法是時(shí)間差測距法，即測取超聲波從發(fā)射地至目的地傳輸所經(jīng)過的時(shí)間，也稱渡越時(shí)間檢測法。段碼驅(qū)動器為兩片 74LS06, 位碼驅(qū)動器為 75452。LED 顯示器所需要的工作電流較大。這樣在每一瞬間，各個(gè)LED 中只有選通的那一位 LED 顯示出字符，而其它幾位則熄滅的。表 34 LED 顯示器的字段碼（七段碼） LED monitor field code (seven sections of codes)顯示字符 共陰極字段碼 顯示字符 共陰極字段碼0 3FH A 77H1 06H B 7CH2 5BH C 39H3 4FH D 5EH4 66H E 79H5 6DH F 71H6 7DH P 73H7 07H 熄滅 00H8 7FH9 6FH2) LED 顯示方式有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種類型。當(dāng)從這個(gè) I/O輸出某個(gè)特定的數(shù)據(jù)時(shí)，就能使 LED 顯示器顯示某個(gè)字符。人為控制某幾段發(fā)光二極管通電，就能顯示出某個(gè)數(shù)碼或字符。在本系統(tǒng)中，S0~S9 為十個(gè)數(shù)字鍵，2 個(gè)鍵為功能鍵，其余鍵為以后功能擴(kuò)展用。以此掃描下去，直到完為止。求鍵值的方法是對鍵盤逐行掃描。如果沒有鍵按下，則讀入的列值為 FFH；如杲有鍵按下，則讀入的列值不為FFH。為了判斷到底哪一行哪一列的鍵按下，事先按一定順序給每一個(gè)鍵編一個(gè)號，如圖中 S0、S1 、S2 等分別代表數(shù)值 0、2 等，稱其為鍵值。鍵盤處理程序的關(guān)鍵是如何識別鍵碼，單片機(jī)對鍵盤控制的辦法是“掃描” 。這樣就能消除鍵的抖動現(xiàn)象。1) 鍵盤的去抖由于機(jī)械觸電的彈性作用，觸點(diǎn)在閉合和斷開瞬間的電接觸情況不穩(wěn)定，造成電壓信號的抖動現(xiàn)象，鍵的抖動時(shí)間一般為 5~10ms。因此使用方便，但是硬件較復(fù)雜。因此當(dāng) 89C51 的 =0 時(shí)，選中 8255 芯片，8255 口地址 1010 0000 0000 0000，即 8255口地址從 A000H 開始。6）8255A 與 89C51 單片機(jī)的連接8255A 與 89C51 單片機(jī)的連接如圖 310 所示。輸入和輸出被鎖存，并且有 5 位的控制端口（端口 C）可用于控制 8 為的雙向總線端口（端口 A）和放映端口 A 的狀態(tài)。c）方式 2 雙向傳送方式 這種方式提供了與外部設(shè)備進(jìn)行通信方法。在方式 1 時(shí)，8255A 構(gòu)成兩組端口（A 組和 B 組） ，每一組中包含一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)端口和一個(gè) 4 位的控制/數(shù)據(jù)端口。工作在方式 0 時(shí)，8255A 構(gòu)成兩個(gè) 8 位端口和兩個(gè) 4 位端口，任何一個(gè)端口都可用作輸入或輸出，輸出有鎖存；輸入無鎖存。當(dāng) 有CS效時(shí)，A1 和 A0 的四種組合 00、011 分別選擇 A、B 、C 口和一個(gè)控制寄存器，所以一片 8255 共有 4 個(gè) I/O 地址。 RESET：系統(tǒng)復(fù)位信號。他控制把 CPU 輸出的數(shù)據(jù)或命令信號寫到 8255A。： 片選信號，接系統(tǒng)設(shè)備選擇線，低電平有效。該口是輸入還是輸出，由軟件決定。8255 引腳如圖 38。本節(jié)將從這三方面展開。再通過 P3 口的第二功能擴(kuò)展出讀/ 寫控制信號進(jìn)行存儲。ALE 的下降沿將低 8 位地址打入地址鎖存器后，P0 口變?yōu)檩斎敕绞?。?shù)據(jù)鎖存控制端 LE 與 89C51 的 ALE 相連。 1）外部數(shù)據(jù)存儲器 6264 的擴(kuò)展方法 前面已經(jīng)介紹過 89C51 單片機(jī)當(dāng)單片機(jī)訪問擴(kuò)展的 6264 數(shù)據(jù)存儲器芯片時(shí)，必須要用到 P0 口輸出的低 8 位地址，而 P0 口又承擔(dān)輸出、輸入數(shù)據(jù)的任務(wù)。 是鎖存器三態(tài)門輸出允許OE端。WR6264芯片引腳圖如下圖35：圖 35 6264 芯片引腳圖 6264 chip pin chart2）鎖存器 74LS373由 89C51 單片機(jī)的 P0 口是分時(shí)復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)線，因此必須利用鎖存器將地址信號從地址/數(shù)據(jù)總路線中分離出來，得到低 8 位地址 A0～A7 。擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲器一般由 SRAM 構(gòu)成， 6264 是 8K8 位的 SRAM。因?yàn)?89C51 單片機(jī)片內(nèi)含有 4KB 的程序存儲器 ROM，能夠滿足存儲指令的需要，所以程序存儲器不需要擴(kuò)展。CPU 對其內(nèi)部 RAM 有豐富的操作指令，因此這個(gè) RAM 存儲器是十分珍貴的資源， 應(yīng)合理地利用片內(nèi) RAM 存儲器，充分發(fā)揮它的作用。 時(shí)鐘周期（是時(shí)鐘信號頻率 fosc 的倒數(shù)）： 時(shí)鐘周期 = 1 / fosc （33） 機(jī)器周期： 機(jī)器周期 = 12 時(shí)鐘周期 （34 ）指令周期：一條指令從被讀取到被執(zhí)行的整個(gè)過程所需的時(shí)間稱為指令周期。10PF 左右，晶體的振蕩頻率范圍是 ～12 MHZ 。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端接一個(gè)片外石英晶體或陶瓷諧振器就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器。MAX813L 與單片機(jī)的連接電路如下圖 33 所示，該電路可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，程序運(yùn)行出現(xiàn)“死機(jī)”時(shí)的自動復(fù)位和隨時(shí)的手動復(fù)位。0PF（6） ：電源故障輸出端。0WD（4） ：看門狗信號輸出端。（2）RESET：復(fù)位信號輸出端。本系統(tǒng)采用的是由MAX813L芯片構(gòu)成的專用復(fù)位看門狗電路。F,R=1kΩ；當(dāng)采用晶體為 12MHZ，可取 C=10181。在通電瞬間，電容 C通過 R 充電， RST 端出現(xiàn)正脈沖，用于復(fù)位。同時(shí)，PC 指向0000H，使單片機(jī)從起始地址 0000H 開始重新執(zhí)行程序。 看門狗復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。中斷信號由單片機(jī)的 。如果還不夠滿足實(shí)際要求，可以用軟件方法擴(kuò)展。在使用定時(shí)器時(shí)，先要進(jìn)行初始化編程，其內(nèi)容包括：定義TMOD，設(shè)置定時(shí)器的工作方式；對TL和TH寫入時(shí)間常數(shù)（即計(jì)數(shù)器初值）；設(shè)置中斷系統(tǒng)；啟動定時(shí)器。復(fù)位后，振蕩器以 12 時(shí)鐘模式運(yùn)行(當(dāng)已通過并行編程器設(shè)置為 6 時(shí)鐘模式時(shí)除外) [3]。(7) 32 條可編程的 I/O 線。(3) ROM 程序存儲器。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表 31 所示。P2 口可以驅(qū)動 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。P1 口為雙向輸入輸出口。5) /VPP——外部程序存儲器選擇信號(低電平有效) EA在復(fù)位期間 CPU 檢測并鎖存 /VPP 引腳電平狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該引腳為高電平時(shí)，從EA片內(nèi)程序存儲器取指令，只有當(dāng)程序計(jì)數(shù)器 PC 超出片內(nèi)程序存儲器地址編碼范圍時(shí)，才轉(zhuǎn)到外部 ROM 中取指令；當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，一律從外部程序存儲器中取指令。PSEN可以驅(qū)動 8 個(gè) LSTTL 電路。ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的 1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。時(shí)鐘可以由內(nèi)部或外部方式產(chǎn)生。當(dāng)采用外部振蕩時(shí)，此引腳接地。其中許多功能也都超過了以前的單片機(jī)，成為當(dāng)前工業(yè)測控類應(yīng)用的優(yōu)選單片機(jī)。8) 看門狗程序該程序作用是防止系統(tǒng)掉進(jìn)死循環(huán)及程序“飛車” 。4） 溫度檢測程序該程序是將溫度傳感器所測的溫度進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成 BCD 碼。由圖可知軟件部分是由初始化程序、鍵盤程序、顯示程序、檢測程序、報(bào)警、看門狗等。本系統(tǒng)采用 MCS51 單片機(jī)匯編語言指令系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)程序的編制。6）報(bào)警當(dāng)汽車與障礙物的距離小于設(shè)定的初始值的時(shí)候，系統(tǒng)提出警報(bào)，或者當(dāng)接近開關(guān)檢測到汽車馬上壓到邊線時(shí)，也由系統(tǒng)提出警報(bào)。3)溫度與距離的顯示這部分由兩上 LED 進(jìn)行溫度和距離的顯示，可以實(shí)時(shí)顯示離障礙物的距離或者溫度。其次，鍵盤也可以對溫度和距離這兩者之間進(jìn)行切換顯示。1）單片機(jī)部分目前在國內(nèi)流行的單片機(jī)中，最為用的即為 MCS51 系列單片機(jī)。而電感式接近開關(guān)則是檢測汽車是否接近邊線，當(dāng)汽車進(jìn)入接近開關(guān)的檢測范圍時(shí)也由系統(tǒng)提出警告。 系統(tǒng)總述 本控制系統(tǒng)以 89C51 單片機(jī)為核心，配置超聲波傳感器、電感式接近開關(guān)、DS18B20 溫度傳感器、控制電路、顯示電路、距離檢測電路、顯示器、鍵盤以及外部存儲器、報(bào)警器等部件。這不但對教練而且對駕校都會有一筆不菲的效益。 正是這種種的特點(diǎn)，才使得微型計(jì)算機(jī)能夠得到廣泛的應(yīng)用，當(dāng)然，本系統(tǒng)也采用這種系統(tǒng)。 2）價(jià)格低。它即可以作為主機(jī)控制，也可以作為分布式控制系統(tǒng)的前端機(jī)，對現(xiàn)成的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量和控制。 2）單片機(jī)在機(jī)電一體化產(chǎn)品中的應(yīng)用 機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)為一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。顧名思義，單片機(jī)有別于通用微型計(jì)算機(jī)，它是專門為控制和智能儀器設(shè)計(jì)的一種集成度很高的微型計(jì)算機(jī)。 隨著單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展。中國成為全球第一大汽車市場已是板上釘釘?shù)氖聝骸Ｈツ?10 月 20 日，中國第 1000 萬輛汽車在長春下線，再加上汽車下鄉(xiāng)的政策出臺，全年的汽車銷量近 1300 萬輛，同比增速到 40%左右。另一方面，大學(xué)生利用在校時(shí)間學(xué)車的人數(shù)也變得越來越多，綜上所述，今年，駕校所招收的總學(xué)員數(shù)量將會有很很大的提升空間。 單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)即微型控制器。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛體現(xiàn)在： 1）在智能儀表中的應(yīng)用 在儀器、儀表中使用單片機(jī)，可以明顯增強(qiáng)功能，提高性能，減小重量和體積，使儀器儀表數(shù)字化、微型化和智能化，提高它們的測量速度、測量精度和自動化程度。過程控制是微型機(jī)應(yīng)用最多、最有效的方面之一，單片機(jī)廣泛用于過程控制。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理上說，微型機(jī)和其他幾類計(jì)算機(jī)并沒有本質(zhì)上的區(qū)別，所不同的是微型機(jī)廣泛采用了集成度相當(dāng)高的部件，因此帶來以下一系列特點(diǎn)： 1）體積小，重量輕。 5）功能強(qiáng)，性能優(yōu)越。如果有這樣的設(shè)備可以代替教練來“監(jiān)督”學(xué)員，當(dāng)學(xué)員在倒車的過程中犯有壓線、撞桿等錯誤的時(shí)候提出警示來告知教練，不但可以使教練免受天氣的困擾，還可以使一個(gè)教練同時(shí)“監(jiān)督”多個(gè)學(xué)員，這樣也能使教練騰出身子教那些剛學(xué)車的新手，達(dá)到充分利用人力資源的效果。當(dāng)學(xué)員駕車訓(xùn)練過程中，接近障礙物的時(shí)候，系統(tǒng)可以給出提示，警告學(xué)員，從而引起學(xué)員的注意。利用超聲波傳感器則可以測量出離障礙物與汽車的距離，當(dāng)測量出的距離比初始設(shè)定的值小的時(shí)候，則提出警告。 硬件子系統(tǒng)本系統(tǒng)的硬件子系統(tǒng)包括：單片機(jī)、溫度測量、距離測量、溫度及距離的顯示、報(bào)警和看門狗等部分。2）鍵盤設(shè)定部分