【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)測(cè)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件設(shè)計(jì)更為重要。 在單片機(jī)測(cè)量控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過(guò)程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便達(dá)到測(cè)量控制目的。 本軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)距離進(jìn)行測(cè)量、顯示。因此， 整個(gè)軟件可分為按照硬件電路對(duì)單片機(jī)位定義；發(fā)射子程序；接收子程序；顯示子程序；延時(shí)子程序等。 8 編程語(yǔ)言的選擇 本設(shè)計(jì)是硬件電路和軟件編程相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案，選擇合適的編程語(yǔ)言是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言是一種用文字助記符來(lái)表示機(jī)器指令的符號(hào)語(yǔ)言，是最接近機(jī)器碼的一種語(yǔ)言。其主要優(yōu)點(diǎn)是占用資源少、程序執(zhí)行效率高 ,而且執(zhí)行速度快。但是不同的 CPU，其匯編語(yǔ)言可能有所差異，即依賴于計(jì)算機(jī)硬件，程序可讀性和可移植性比較差。 C 語(yǔ)言是編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，兼顧 高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的功能。 C 語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。此外， C 語(yǔ)言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)。 C 語(yǔ)言執(zhí)行效率沒有匯編語(yǔ)言高，但語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用方便，靈活，運(yùn)算豐富，表達(dá)化類型多樣化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型豐富，具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句，程序設(shè)計(jì)自由度大，有很好的可重用性，可移植性等特點(diǎn)?；?C 語(yǔ)言的眾多優(yōu)點(diǎn)本設(shè)計(jì)選擇此語(yǔ)言來(lái)編程。 超聲波測(cè)距儀的算法設(shè)計(jì) 圖 示意了超聲波測(cè)距的原理，即超聲波發(fā)生器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲渡信號(hào)，當(dāng)這個(gè) 超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來(lái)，就被超聲波接收器 R 所接收到。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 距離的計(jì)算公式為： S=L/2=(V△ T)/2 其中， S 為被測(cè)物與測(cè)距儀的距離， L 為聲波的來(lái)回的路程， V 為聲速，△ T 為聲波來(lái)回所用的時(shí)間。 圖 超聲波測(cè)距原理圖 在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲 波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序設(shè)計(jì) 超聲波發(fā)生子程序的作用是通過(guò) 端口發(fā)送 1 個(gè)超聲波啟動(dòng)信號(hào)，脈沖寬度為 10μ s 左右，同時(shí)把計(jì)數(shù)器 T0 打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波發(fā)生子程序較簡(jiǎn)單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確，所以采用 C 語(yǔ)言編程。 超聲波測(cè)距儀主程序利用外中斷 0 檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（即 INT0 引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入中斷程序 。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器 T0停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值 1。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，此次測(cè)距不成功。 9 顯示子程序設(shè)計(jì) LCD12864 液晶顯示屏有其自身的控制編程方法，我們只需要按照其方法編程就能顯示出我們想要的字符和圖形。 本次使用的液晶是不帶字庫(kù)的，所以需要使用提取字模軟件來(lái)提取顯示所需的 16*16 點(diǎn)陣信息。 主程序流程圖 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析 設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是使超聲波測(cè)距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn) 利用超聲波 10 方法測(cè)量物體間的距離，以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離。 超聲波測(cè)距器的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。 超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì)原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來(lái)，就被超聲波接收器 R 所接收到。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 硬件電路在使用的時(shí)候測(cè)距不太穩(wěn)定，液晶屏顯示有時(shí)候會(huì)不清晰。原因是液晶屏的兩個(gè)背光腳沒有接電阻就直接接在了電源和地上面。并且我連 接所用的杜邦線也不太穩(wěn)定。 圖 軟件仿真結(jié)果 11 圖 硬件仿真結(jié)果 使用說(shuō)明 它的硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、系統(tǒng)電源、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路四部分。單片機(jī)采用 STC89C52，采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。單片機(jī)用 端口輸出超聲波換能器所需的觸發(fā)信號(hào)，利用外中斷 0 口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用 LCD12864 液晶屏，實(shí)現(xiàn)測(cè)距，并且在液晶屏上顯示距離。 使用時(shí)只需要按下啟動(dòng)鍵就可 以開始測(cè)距，如果測(cè)距成功就會(huì)在液晶屏上顯示相應(yīng)的距離的數(shù)值，否則將不顯示。 課程設(shè)計(jì)體會(huì) 做硬件的設(shè)計(jì)制作與焊接的時(shí)候，并沒有遇到太多問題，只是用杜邦線的連接的地方出了些毛病，以致不能顯示的很清晰，這一塊兒主要是得耐心細(xì)致。需要注意各個(gè)輸入、輸出引腳，因?yàn)槊總€(gè)引腳都是不一樣的，只有讓各個(gè)引腳互相對(duì)應(yīng)，才能得出準(zhǔn)確的結(jié)果，任何一點(diǎn)小的誤差都不可能得出正確的運(yùn)行結(jié)果。 寫程序倒是基本上沒什么難度，邏輯思維強(qiáng)一點(diǎn)就好了。 回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，在這兩個(gè)星期中，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。 很郁悶的就是幫別人修改了好些程序，結(jié)果都符合要求，但自己卻是最后一個(gè)驗(yàn)收的，盡管我需要做實(shí)物，卻也沒這么難吧！但我還是堅(jiān)持到了最后，雖然做出來(lái)的實(shí)物還是有些不盡如人意，卻也能基本符合要求了，也算給了我一些安慰。 同時(shí)，特別感謝劉老師和王老師在這兩個(gè)星期里陪伴著我們，幫我們解決一些疑難雜癥。謹(jǐn)在此特別鳴謝。 12 參考文獻(xiàn) [8] 曾 屹 ． 單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M]． 長(zhǎng)沙 ： 中南大學(xué) 出版社， 2020， 1～ 335 [9] 郭天祥 ． 新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 .入門、提高、開發(fā) [EB／ OL]． ：／／ ． [8] Pual [M]． 福建：福建地質(zhì)印刷廠， 2020,1~505 13 附錄 程序清單： include include include include define LCD_databus P1 //LCD12864 的 8 位數(shù)據(jù)口 define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit EN=P2^2。 sbit RS=P2^0。 sbit RW=P2^1。 sbit CS2=P2^3。 sbit CS1=P2^4。 sbit pulse=P2^6。 //產(chǎn)生脈沖引腳 sbit Echo=P3^2。 //回波引腳 sbit key=P2^7。 //啟動(dòng)發(fā)射引腳 bit succeed_flag。 //測(cè)量成功標(biāo)志 uint s。 uchar ge,shi,bai,outeH,outeL 。 //自定義變量 unsigned char code E[][16]={ 0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,//0 0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,//1 0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0x21,0x30,0x00,//2 0x00,0x30,0x08,0x88,0x88,0x48,0x30,0x00,0x00,0x18,0x20,0x20,0x20,0x11,0x