【正文】 聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數(shù)與被測距離成正比。如果測距精度 要求很高，則應(yīng)通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ? 圖 系統(tǒng)硬件框圖 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路 最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 引腳功能： P0 口用來送顯示信號給 LCD 的數(shù)據(jù)為， P20~P22 送命令到LCD 控制 LCD 的顯示方式。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 此外，定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。看門狗計時完成后， RST?腳輸出 96?個晶振周期的高電平。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。這一位置“ 1”， ALE?僅在執(zhí)行 MOVX?或 MOVC 指令時有效。當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。可以采用軟件產(chǎn)生 40KHz 的超聲波信號，通過輸出引腳輸入至驅(qū)動器，經(jīng)過動器驅(qū)動后推動探頭產(chǎn)生超聲波。本次我們采用第二種方法產(chǎn)生超聲波，非門可以選用 CD4069，具體電路如圖： 圖 超聲波發(fā)送電路 從圖中可知，由單片機(jī)控制輸出低電平到 555 的復(fù)位腳控制 555 電路輸出 40KHz 的頻率，當(dāng)輸入的信號為高電平時，上面經(jīng)過兩級反向 CSB40T 的 1 引腳為高電平，下面經(jīng)過一級反向后為低電平；當(dāng)輸入信號為低電平時，正好相反，實現(xiàn)了振蕩的信號驅(qū)動 CSB40T，只要控制信號接近 40KHz，就能產(chǎn)生超聲波。 CX20216 是日本索尼公司的產(chǎn)品， 采用單列 8 引腳的直插式封裝，內(nèi)部包含自動偏置控制電路、前置放大電路、帶通濾波、峰值檢波、積分比較器、斯密特整形輸出電路，配合少量外接元件就可以對 38KHz左右的信號的接收與處理，該芯片內(nèi)部如下圖所示： CX20216 內(nèi)部結(jié)構(gòu) CX20216 構(gòu)成本次設(shè)計接收電路如下圖： 圖 超聲波接收電路 使用 CX20216A 集成電路對接收探頭受到的信號進(jìn)行放大、濾波。 2 腳：該腳與地之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。 4 腳：接地端。 7 腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。 DS18B20 是美國 DALLS公司推出的 DS1820 的替代產(chǎn)品，具有 1 12 位的轉(zhuǎn)換精度，未編程時默認(rèn)的精度是 12 位，測量精度一般為 176。其中高五位為擴(kuò)展符號位。 LCD 顯示電路 本設(shè)計采用 LCD 液晶顯示屏顯示。 第三腳 VO：對比度調(diào)整端。 第六腳 E：使能端，當(dāng) E 由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r執(zhí)行命令。 圖 LCD 顯示電路 操作控制表 操作 讀狀態(tài) 寫指令 讀數(shù) 據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS 0， RW 1， E 1 RS 0， RW 0， D0~7 指令碼， E H 脈沖 RS 1， RW 1， E 1 RS 1， RW 0， D0~7 數(shù)據(jù)， E H 脈沖 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM 已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符 圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。 顯示模式設(shè)置： 初始化 0011 0000 [0x38]設(shè)置 16 2 顯示， 5 7 點陣， 8 位數(shù)據(jù)接口； 顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： 初始化 0000 1DCB D 顯示 1 有效 、 C 光標(biāo)顯示 1 有效 、 B 光標(biāo)閃爍 1 有效 0000 01NS N 1 讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加 1 amp。其電路圖如圖 3所示。述了各個模塊的關(guān)系： 圖 系統(tǒng)軟件方框圖 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)主程序流程包括各模塊的初始化、超聲波發(fā)射、判斷超聲波回波是否收到、定時器 1 溢出的處理、數(shù)據(jù)處理和顯示等。 圖 LCD 顯示程序流程圖 外部中斷 0 子程序流程圖 外部中斷程序用來接收超聲接收的處理，發(fā)射超聲波后打開外部中斷，當(dāng)外部中斷接收到超聲波時取出定時器的值、賦標(biāo)志位、關(guān)閉外部中斷。 //寄存器選擇位，將 RS 位定義為 引腳 sbit RW P2^6。 unsigned char code digit[ ] 0123456789 。 bit succeed_flag。 for i 0。j++ 。i++ delay1ms 。 RS 0。 //空操作 _nop_ 。 //將忙碌標(biāo)志電平賦給 result E 0。 //根據(jù)規(guī)定， RS 和 R/W 同時為低電平時，可以寫入指令 RW 0。 //空操作兩個機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時間 P0 dictate。 _nop_ 。 _nop_ 。 //顯示位置的確定方法規(guī)定為 80H+地址碼 x /***************************************************** 函數(shù)功能：將數(shù)據(jù) 字符的標(biāo)準(zhǔn) ASCII 碼 寫入液晶模塊 入口參數(shù)： y 為字符常量 ***************************************************/ void WriteData unsigned char y while BusyTest 1 。 //E 置低電平 根據(jù)表 86，寫指令時， E 為高脈沖， // 就是讓 E 從 0 到 1 發(fā)生正跳變，所以應(yīng)先置 0 P0 y。 _nop_ 。 _nop_ 。 //延時 15ms，首次寫指令時應(yīng)給 LCD 一段較長的反應(yīng)時間 WriteInstruction 0x38 。 WriteInstruction 0x38 。 WriteInstruction 0x06 。 void main void // 主程序 uint distance_data。 //延時 10ms，給硬件一點反應(yīng)時間 i 0。 //定時器 0，定時器 1， 16 位工作方式 IT0 0。 // 從第 1 行第 3 列開始顯示 WriteData 39。e39。 。 //將 p 字符常量寫入 LCD WriteData 39。r39。 。 //將 t 符常量寫入 LCD WriteData 39。r39。 。 //將 :字符常量寫入 LCD WriteData digit[A1] 。 。 。 //將 U 字符常量寫入 LCD WriteData 39。I39。 。 //將十位數(shù)字的字符常量寫入 LCD WriteData digit[shi] 。 //將萬位數(shù)字的字符常量寫入 LCD WriteData digit[ge] 。 //將空字符常量寫入 LCD WriteData 39。M39。 delay_20us 。 //清測量成功標(biāo)志 EX0 1。 // TR1 1。 //關(guān)閉定時器 1 EX0 0。 //放入 16 位的高 8 位 distance_data distance_data|outeL。 //沒有回波則清零 A2t tmp %100。 //*************************************************************** //外部中斷 0，用做判斷回波電平 INTO_ interrupt 0 // 外部中斷是 0 號 outeH TH1。 //關(guān)閉外部中斷 //顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程 序 void conversion uint temp_data uchar ge_data,shi_data,bai_data,k_data,w_data 。 temp_data temp_data%1000。 temp_data temp_data%10。 ww w_data。 EA 1。bt++ 。 軟件調(diào)試 使用 keil uVision3 編寫程序，通過 avr_fighter 將程序下載到單片機(jī) AT89S51 芯片內(nèi)。 ，將超聲波發(fā)射和接收頭放置在距離障礙物 20cm 左右處，觀察液晶是否能顯示距離。 當(dāng)汽車倒車時，接通電源，這時超聲波測距模塊開始工作，當(dāng)汽車移動便可以顯示當(dāng)前離障礙物的距離。如下為出現(xiàn)的故障和排除的方法。原因在于沒有把發(fā)射端的頻率調(diào)到 40kHz，接收端cx20216 的增益偏大或偏小，經(jīng)過多次調(diào)節(jié)，最終能夠接收到超聲波并能夠顯示距離。各硬件單元的設(shè)計也符合課題的要求，但是在設(shè)計過程中還有許多不足之處。 參考文獻(xiàn) [1] 王靜霞 ??單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（ C 語言版）：電子工業(yè)出版社， [2] 鄧木生 ??模擬電子電路分析與應(yīng)用：高等教育出版社， [3] 吳松林 ??傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)：北京理工大學(xué)出版社， [4] 電子制作 2021 年第 8 期：《電子制作》編輯部， [5] DS18B20 官方英文文檔： DS18B20 官方英文站點下載 [6] 中國電子開發(fā)網(wǎng)： /bbs 致謝 通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使我不僅認(rèn)識到了自己的許多不足，在整個過程中，也讓從中學(xué)到了許多東西，要想在未來的道路上走得更遠(yuǎn)更好，我們就應(yīng)該從現(xiàn)在開始，抓緊每 一分每一秒，努力學(xué)習(xí)，遇到事情要多動手，不要一味的去想，只有在實踐中才能出真理。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到 了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功