【正文】 。 ＊差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 PSW 的其它位，將在以后再介紹。 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。 超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 13 5 集成電路 CX20206A 簡(jiǎn)介 集成電路 CX20206A 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。 壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。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。 超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 7 2 微控制器 MC9S12DG128B MC9S12DG128B是飛思卡爾公司推出的 S12控制器中的一款 16位微控制器。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。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。由此提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成。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)過程。在工程中，目前較為常用的是壓電式超聲波傳感器。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)。 OCM2X16 顯示兩行字符，每行可以顯示 16個(gè)字符 。 超聲波發(fā)射電路 超聲波 發(fā)射電路主要由反向器 74LS04 和超聲波換能器 T構(gòu)成，單片機(jī) 端口輸出的 40kHz 方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極。因此，在單片機(jī)中就設(shè)置有定時(shí)器兼計(jì)數(shù)器。 a、進(jìn)位標(biāo)志 CY（ ）。 ＊直流電壓增益高 (約 100dB) 。 諧振頻率高于 20 kHz 的聲波被稱為超聲波。 圖 63 系統(tǒng)組成框圖 本系統(tǒng)中。接收模塊主要接收回波信號(hào)和關(guān)閉計(jì)數(shù)器，當(dāng)接收模塊接收到信號(hào)以后，便啟動(dòng)計(jì)數(shù)，達(dá)到計(jì)數(shù)值，就輸出高電平，用來關(guān)閉計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。目前使用最廣泛的一種 DDS 方式是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過高速 DAC產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存人的正弦波。 TLE2072 是低噪聲高速 JFET 輸入運(yùn)算放大器，他的單位增益帶寬可達(dá) 10 MHz，能滿足信號(hào)放大帶寬的要求，電路中起到前置放大及阻抗變換的作用。32 可編程 I/O 線 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。一般 IC耐壓是指負(fù)載和電源 ,沒有注明激勵(lì)電壓請(qǐng)不要大于5V設(shè)計(jì)。 （ 4） I/O 口采用光電、磁電、繼電器隔離 ,同時(shí)去掉公共地。 動(dòng)態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低， LED將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。如： A/D、 D/A 變換器 ,單片機(jī) ,數(shù)字 IC,弱信號(hào)放大器等。是由于分布電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的耦合。在對(duì)系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機(jī)是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。只能使用其中之一。在選用單片機(jī)時(shí)，要檢查一下這些性能是否都有，以求設(shè)計(jì)出可靠性高的系統(tǒng)。組件就是過濾器，在組件之間傳送數(shù)據(jù)的接口即管道。 縱橫結(jié)合型體系結(jié)構(gòu)中，一個(gè)組件不僅在垂直方向與其他組件發(fā)生關(guān)系，同時(shí)在水平方向也與其他組件發(fā)生作用。 在姿軌控軟件系統(tǒng)中，所有的任務(wù)都被設(shè)置成可以被中斷的工作方式，以充分發(fā)揮硬件中斷的作用，在一定程度上提高了程序運(yùn)行的并行度。操作界面可擴(kuò)展性強(qiáng)，只要稍加改變，即可增加其它按鍵的使用功能。在技術(shù)或是論文設(shè)計(jì)的說明論文中他都以非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度給了我許多寶貴的意見。 我所寫的系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)智能化電風(fēng)扇技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)和要求，采用了自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制。因此在姿軌控軟件的設(shè)計(jì)中，要充分考慮到嵌入式軟件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，合理利用它的特性。在采用體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，按信息流來劃分邊界，信息流內(nèi)部再劃分子系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的問題包括：用一系列組件來組織一個(gè)系統(tǒng)，全局控制結(jié)構(gòu)，通信、同步和數(shù)據(jù)存取協(xié)議，設(shè)計(jì)元件之間功能的劃分，物理的分布方式，系統(tǒng)運(yùn)行狀況的估計(jì)和測(cè)量，演化方向，設(shè)計(jì)模式的選擇等，這些都是設(shè)計(jì)階段的軟件體系結(jié)構(gòu)。非法指令復(fù)位或非法指令中斷是當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)遇到非法指令或非法尋址空間能產(chǎn)生復(fù)位或中斷。而跳變沿的軟化技術(shù)可消除這方面的影響，辦法是將一個(gè)大功率管做成若干個(gè)小管子的并聯(lián)，再為每個(gè)管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。注意高頻電容的布線 ,連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短 ,否則 ,等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻 ,會(huì)影響濾波效果。使干擾源和被干擾對(duì)象間沒有公共阻抗。指干擾從 干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，可以采用 AT89S51 單片機(jī)作為主控制器，用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn) LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器完成，顯示電路 ，由于 AT89C2051 外部 15 個(gè) I/O引腳，即 P1 口和 P3 口，單 P3 口的 是不引出的， 15 個(gè) I/O口要直接驅(qū)動(dòng) 8 位 LED 顯然是不夠的，我們通過一片面74LS273 對(duì)地址進(jìn)行鎖存，如果 P1 口僅用于顯示驅(qū)動(dòng)，而沒有與其它外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可省略這個(gè)鎖存器，直接或通過其他驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)連接 LED。 其它常用抗干擾措施 （ 1）交流端用電感電容濾波 :去掉高頻低頻干擾脈沖。并聯(lián)使用是有效的設(shè)計(jì)辦法。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 該圖為推挽式放大電路， Q1為 NPN管 (3DDSA)， Q2為 PNP管 (3CDSA)。 超聲波的產(chǎn)生與功率放大 多普勒超聲波測(cè)量中傳感器的激勵(lì)方式有單載頻脈沖激勵(lì)、連續(xù)正弦波激勵(lì)和偽隨機(jī)碼信號(hào)激勵(lì)等，由于連續(xù)正弦信號(hào)的采集較為容易，也適于作頻譜分析，因此選用這種方式。順序執(zhí)行計(jì)數(shù)器模塊主要由六與非門、計(jì)數(shù)器和非門組成。為了避免溫度對(duì)聲波傳播速度的影響，都采用溫度補(bǔ)償以適應(yīng)在不同環(huán)境下正常工作的需求。 LM358 應(yīng)用電路圖： 如圖 52： 超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 16 圖 52 超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 17 6 超聲波傳感器測(cè)距模塊的硬件設(shè)計(jì) 超聲就是指頻率高出可聽頻率極限 (即在 20 kHz 以上的頻段 )的彈性振動(dòng)，這種振動(dòng)以波動(dòng)形式在介質(zhì)中的傳播過程就形成超聲波。其功能在介紹位指令時(shí)再說明 ，如圖 51： 圖 51 DIP塑封引腳圖引腳功能 DIP塑封引腳圖引腳功能 超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 15 LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)?雙運(yùn)算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。寄存器 B 主要用于乘法 和除法操作。 CX20206A 紅外遙控接收器集成電路的特性： CX20206A 是日本索尼公司生產(chǎn)的彩電專用紅外遙控接收器，采用單列 8腳直插式，超小型封裝，＋ 5V供電。屬于晶體的如石英，鈮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有 鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。它提供 57 點(diǎn)陣 +光標(biāo)和 510 點(diǎn)陣 +光標(biāo)的顯示模式。 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。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。超聲波接收器則在接收到遇障礙物反射回來的反射波后，也向單片機(jī)提供一個(gè)短脈沖。超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 1 超聲波測(cè)距系統(tǒng) 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)。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。 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。 圖 21超聲波發(fā)射電路 超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 8 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。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)。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)。 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。標(biāo)志寄存器 PSW 也是一個(gè)八位寄存器，用來存放運(yùn)算結(jié)果的一些特征，如有無進(jìn)位、借位等。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。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。時(shí)間的精確測(cè)量可由單片機(jī)內(nèi)部單獨(dú)的計(jì)數(shù)器完成，也可由外部的計(jì)時(shí)電路完成。 所有的接收模塊接收完數(shù)據(jù)后，通過與非門及非門輸出高電平 (FINISH端口 )，以觸發(fā)單片機(jī)使單片機(jī)處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)使順序 執(zhí)行計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值每次加 1，輸出端口便是相應(yīng)的計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，單片機(jī)便從相應(yīng)的計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器中讀取計(jì)數(shù)值。 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。DDSIN 接 DDS 的輸出，變壓器的輸出接發(fā)送傳感器。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 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。 采用 DD312 并聯(lián)參考設(shè)計(jì)直接驅(qū)動(dòng) 3顆 6WLED。 （ 2）變壓器雙隔離措施 :變壓器初級(jí)輸入端串接電容 ,初、次級(jí)線圈間屏蔽層與初級(jí)間電容中心接點(diǎn)接大地 ,次級(jí)外屏蔽層接印制板地 ,這是硬件抗干擾的關(guān)鍵手段。地址線我們通過一片 74LS138三 — 八譯碼器對(duì) 8位 LED進(jìn)行分時(shí)選通，這樣在任一時(shí)刻，只有一位 LED是點(diǎn)亮的，但只要掃描的頻率足夠高 (一般大于 25Hz)，由于人眼的視覺暫留特性，直觀上感覺卻是連續(xù)點(diǎn)亮的，這就是我們常說的動(dòng)態(tài)掃描電路。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。 （ 3）電容耦合： 又稱電場(chǎng)耦合或靜電耦合。 （ 5）布線時(shí)避免 90 度折線 ,減少高頻噪聲發(fā)射。以降低 di/dt。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序是事先寫好的，不可能有非法指令或?qū)ぶ贰? 傳統(tǒng)星載軟件的設(shè)計(jì)方法、開發(fā)手段已不能適應(yīng)日益復(fù)雜的需求，采用微內(nèi)核的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一種縮短開發(fā)周期、調(diào)試方便有效的快速解超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 37 決方案。 縱向體系結(jié)構(gòu)中包含層次和線索兩個(gè)概念。 在整個(gè)姿軌控系統(tǒng)中多任務(wù)管理任務(wù)工作于系統(tǒng)級(jí)，其他的任務(wù)均工作于應(yīng)用級(jí)。 系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C51 為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)環(huán)境溫度信號(hào)的采集、處理、顯示等功能 。 大學(xué)生活結(jié)束，似水流年的日子里，我開始期待明天。 2)系統(tǒng)成本低廉，操作非常簡(jiǎn)單，隨時(shí)可以根據(jù)軟件編寫新的功能加入產(chǎn)品。在其他的任務(wù)中與硬件相關(guān)的底層任務(wù)優(yōu)先級(jí)較高，其中 故障檢測(cè)與恢復(fù)任務(wù)級(jí)別最高，其次是遙測(cè)遙控管理任務(wù)，最后是姿態(tài)系統(tǒng) I/O 任務(wù)?？v向的軟件結(jié)構(gòu)具有可理解性、可適應(yīng)性 、可重用性。 如圖 91： 圖 91 縱橫結(jié)合型體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軟件體系結(jié)構(gòu)分析與總體設(shè)計(jì) 普遍的體系結(jié)構(gòu)有： 管道和過濾器型 這種體系結(jié)構(gòu)中每個(gè)組件有一系列輸入和一系列輸出，一個(gè)組件從它的入口讀取數(shù)據(jù)流，在它的出口產(chǎn)生數(shù)據(jù)流。 以上提到的是當(dāng)前廣泛使用的單片機(jī)應(yīng)該具有的內(nèi)部抗干擾措施。而時(shí)鐘監(jiān)控有效與省電指令 stop 是一對(duì)矛盾。 超聲 波測(cè)距系統(tǒng) 35 外時(shí)鐘是高頻的噪聲源，除能引起對(duì)本應(yīng)用系統(tǒng)的干擾之外，還可能產(chǎn)生對(duì)外界的干擾，使電磁兼容檢測(cè)不能達(dá)標(biāo)。 （ 4）電磁感應(yīng)耦合： 又稱磁場(chǎng)耦合。指容易被干擾的對(duì)象。這樣當(dāng)選通某一位 LED 時(shí)，相應(yīng)的地址線 (74LS04 輸出端 )輸出的是高電平，所以我們的 LED 選用共陽(yáng) LED數(shù)碼管。