【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輸出，如果作為一個(gè)總線擴(kuò)展，沒有上拉電阻。但是如果是當(dāng)作 I/O 口來用，就需要上拉電阻。而上拉電阻一般都是一端接電源，一端接芯片的管腳。主要目的就是在電路驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉的時(shí)候給線路一個(gè)固定的電平，同時(shí)起到一個(gè)限流的作用。在本次設(shè)計(jì)中，P0口用于接1602LCD顯示屏，所以這個(gè)時(shí)候P0是I/O口，需要加一個(gè)上拉電阻，在本設(shè)計(jì)中用到的上拉電阻的阻值是10。 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘信號(hào)通常由兩種方式產(chǎn)生，一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，二是外部時(shí)鐘方式。若是采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，只要在單片機(jī)的XTAL1與XTAL2引腳外接晶振即可。而外部時(shí)鐘方式則是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)，這種方式多用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，并要求各單片機(jī)同步運(yùn)行的場(chǎng)合。XTAL1與XTAL2分別是反向放大器的輸入以及輸出?？梢酝ㄟ^采用陶瓷振蕩或者石英晶體振蕩的方式來把反相放大器配置為片內(nèi)振蕩器。如果采用外部時(shí)鐘源來驅(qū)動(dòng)器件，那么就不接XTAL2引腳。實(shí)際應(yīng)用中通常采用外接晶振的內(nèi)部時(shí)鐘方式，晶振頻率高一些可以提高指令的執(zhí)行速度，但相應(yīng)的功耗和噪聲也會(huì)增加，在滿足系統(tǒng)功能的前提下，應(yīng)選擇低一些的晶振頻率。本系統(tǒng)選擇產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的方式為外接晶振的內(nèi)部時(shí)鐘方式。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為2個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，假如外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個(gè)振蕩周期為，那么一個(gè)機(jī)器周期就為1。電容器和的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5~30之間，晶振Y1的振蕩頻率要小于或者等于12MHZ，本設(shè)計(jì)中選用的電容的值為20，晶振頻率為12MHZ。 時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位是使單片機(jī)或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)，單片機(jī)的工作就是從復(fù)位開始的。當(dāng)單片機(jī)的RST引腳加高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。當(dāng)加的是低電平時(shí)，單片機(jī)開始執(zhí)行程序。復(fù)位方法一般有兩種，一種是上電式復(fù)位，一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。對(duì)于上電式復(fù)位，要求是接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。在上電的瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間，單片機(jī)芯片就會(huì)循環(huán)不斷地進(jìn)行復(fù)位。按鍵與上電均有效的復(fù)位原理和上電式一樣，另外在單片機(jī)運(yùn)行期間，還可以利用按鍵完成復(fù)位操作。復(fù)位后的P0口到P3口均置于高電平，這時(shí)程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器將全部清零。本設(shè)計(jì)采用的復(fù)位方式是按鍵和上電均有效的復(fù)位，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中晶振頻率12MHZ，所以取電容的值為10，而的值為10。 。 復(fù)位電路圖 蜂鳴器報(bào)警電路的設(shè)計(jì)蜂鳴器、晶體管和一個(gè)電阻連接到P13引腳上，從而構(gòu)成一個(gè)蜂鳴器報(bào)警電路。之所以選用了晶體三極管，是因?yàn)閺膯纹瑱C(jī)送過來的電壓很低，通過電路的電流也很低。要想驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，單靠這種極低的電流是無法做到的，所以需要對(duì)電流進(jìn)行放大。而晶體管是放大電路的核心元件，它能夠控制能量的轉(zhuǎn)換，將輸入的任何微小變化都不失真地放大輸出。當(dāng)電流被放大后，輸出電路中的電壓也被放大，這樣就能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警了。使晶體管工作在放大狀態(tài)的外部條件是發(fā)射極正偏且集電極反偏。本設(shè)計(jì)中晶體管的基極連到單片機(jī)的第13號(hào)管腳。單片機(jī)從13號(hào)管腳往三極管發(fā)送一個(gè)低電壓，經(jīng)過晶體三極管的放大過后做到蜂鳴器響聲報(bào)警。設(shè)計(jì)中電阻大小選擇2，這樣一來，就能保證三極管基極的電壓足夠小而使得三極管能夠?qū)ú⑶伊罘澍Q器開始工作。 蜂鳴報(bào)警電路圖 顯示模塊 顯示模塊采用LCD1602。關(guān)于液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方式一般有兩種，是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和時(shí)分割驅(qū)動(dòng)。由于直流電壓驅(qū)動(dòng)LCD會(huì)使得液晶體產(chǎn)生電解和電極老化，從而大大降低LCD的使用壽命，所以現(xiàn)在用的驅(qū)動(dòng)方式多屬于交流電壓驅(qū)動(dòng)。液晶顯示器除了段型液晶顯示器外，還有點(diǎn)陣型液晶顯示器，本設(shè)計(jì)中的用到的LCD1602就是點(diǎn)陣型液晶顯示器，可以顯示漢字、圖形、曲線等。 在本設(shè)計(jì)中，P0口是作為連接外部電路的I/O口。第6號(hào)管腳是顯示屏的控制端，應(yīng)該分別接到單片機(jī)的第1117口，作為顯示器的控制引腳，對(duì)顯示屏進(jìn)行控制。其中，第3號(hào)管腳為對(duì)比度調(diào)整端，應(yīng)該要接一個(gè)滑動(dòng)變阻器，目的是可以調(diào)節(jié)阻值的量，以方便對(duì)顯示器的對(duì)比度進(jìn)行調(diào)節(jié)。或者選擇接地，接地時(shí)的對(duì)比度最大，但是在本設(shè)計(jì)中直接選用了一個(gè)大小為2的電阻，以讓顯示器的對(duì)比度固定，在檢測(cè)的過程中就不用再對(duì)對(duì)比度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 LCD1602顯示電路圖 系統(tǒng)總電路圖 。根據(jù)分析知要用到器件有： 蜂鳴器、紅色指示燈、STC89C52單片機(jī)和HCSR04超聲波傳感器以及1602LCD液晶顯示器。1602LCD中的DB0口到DB7口依次接到單片機(jī)的P0口，顯示屏的第6號(hào)管腳依次接到單片機(jī)的第1117號(hào)管腳作為顯示屏的控制引腳，顯示屏的第3號(hào)管腳接一個(gè)滑動(dòng)變阻器以通過改變變阻器的阻值來調(diào)節(jié)顯示屏的對(duì)比度。超聲波傳感器的3號(hào)引腳接到單片機(jī)的第113管腳以對(duì)超聲波進(jìn)行發(fā)射和接收。采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，晶振電路接到XTAL2和XTAL1兩個(gè)引腳。復(fù)位電路接到單片機(jī)的RST引腳，蜂鳴器電路和紅色指示燈電路分別接到單片機(jī)的第4引腳和第1引腳。所有子模塊的電源端都接到外接電源電路上，并且由開關(guān)控制。外接電源電路開關(guān)閉合后，電路上的指示燈發(fā)光，表明整個(gè)電路處于通電模式。 硬件電路總設(shè)計(jì)圖 YLCD顯示“”d4m?YN3md4m?Y1md3m?NN蜂鳴器響紅色指示燈亮LCD顯示距離值N顯示完畢？YY再次檢測(cè)？開始N檢測(cè)距離LCD初始化結(jié)束 系統(tǒng)對(duì)距離進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到的距離值大于4m，則LCD1602液晶顯示屏顯示字符 。，證明障礙物的距離超出了測(cè)量的范圍；如果測(cè)量的值大于3m而小于4m，則顯示屏顯示測(cè)量的數(shù)值；如果測(cè)量的值大于1m而小于3m，則顯示屏顯示測(cè)量的距離值，同時(shí)系統(tǒng)令紅色指示燈發(fā)出紅色燈光報(bào)警；如果測(cè)量的距離值小于1m，則在顯示距離值的同時(shí)，系統(tǒng)的蜂鳴器和紅色指示燈同時(shí)工作，進(jìn)入聲光報(bào)警。系統(tǒng)循環(huán)不斷地對(duì)距離進(jìn)行檢測(cè)與報(bào)警。 距離測(cè)算部分 在倒車?yán)走_(dá)的軟件設(shè)計(jì)中都是編輯程序，其中有一塊子程序?qū)ｉT用來計(jì)算車尾與障礙物之間的間隔大小，而這一塊子程序就是口的中斷子程序。一旦有了回波信號(hào)，超聲波集成模塊就會(huì)對(duì)這信號(hào)進(jìn)行接收。接受完畢過后電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平，隨之將產(chǎn)生的低電平送到單片機(jī)，之后系統(tǒng)會(huì)轉(zhuǎn)入中斷子程序?qū)邮盏幕夭ㄐ盘?hào)進(jìn)行處理。而當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入中斷處理后，定時(shí)器和外部中斷將立即停止工作，在此同時(shí)還會(huì)讀取出時(shí)間值，然后把回波接收標(biāo)志位清零。即成功接收到回波信號(hào)。開始關(guān)閉中斷將檢測(cè)到的值送到處理單元處理單元調(diào)用程序進(jìn)行判斷判斷的值送到顯示器顯示等待下一次中斷返回開始 測(cè)距流程圖 報(bào)警模塊設(shè)計(jì)主程序會(huì)檢測(cè)并計(jì)算出與障礙物之間的距離，計(jì)算之后對(duì)距離進(jìn)行判斷。判斷檢測(cè)到的值是不是小于設(shè)定的值，如果小于設(shè)定的值，系統(tǒng)就進(jìn)入到報(bào)警狀態(tài)開始報(bào)警，報(bào)警完了過后對(duì)距離再一次進(jìn)行檢測(cè)。相反的，如果判斷出來檢測(cè)到的值大于設(shè)定的值，此時(shí)系統(tǒng)就認(rèn)為這個(gè)距離沒有危險(xiǎn)，進(jìn)入下一次的距離檢測(cè)，之后再進(jìn)行判斷，如此循環(huán)不斷執(zhí)行。開始系統(tǒng)初始化檢測(cè)到的值是否小于設(shè)定的值？NY開始報(bào)警返回 報(bào)警流程圖 計(jì)算及顯示模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，采用了LCD1602來顯示與障礙物之間的距離，其顯示的過程是在外部中斷0發(fā)生后才進(jìn)行的。 一旦主程序給超聲波發(fā)生器發(fā)送信號(hào)過后，中斷和定時(shí)器0就會(huì)處于工作狀態(tài)，并開始計(jì)時(shí)。一旦有了回波信號(hào)，超聲波集成模塊就會(huì)對(duì)這信號(hào)進(jìn)行接收。接受完畢過后電路會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平，隨之將產(chǎn)生的低電平送到單片機(jī)。在單片機(jī)檢測(cè)到該信號(hào)過后，定時(shí)器停止計(jì)時(shí)工作，定時(shí)器計(jì)數(shù)的次數(shù)同時(shí)也會(huì)被提取出來。通過計(jì)算就可以得到與障礙物之間的距離值了，該值的單位是cm形式。開始初始化選通LCD顯示器讀出要顯示的值把值送到顯示器本次顯示是否完畢？NY返回 顯示流程圖5硬件性能測(cè)試 、B、C三圖是本設(shè)計(jì)的元件焊接完畢后的實(shí)物圖。硬件中最重要的幾個(gè)模塊分別是：1602LCD顯示屏（如A），HCSR04超聲波測(cè)距模塊（如B），STC89C52單片機(jī)（如C）。在實(shí)物中，最靠近顯示屏的紅色燈是電源信號(hào)燈，如果實(shí)物通上了電，這個(gè)燈就會(huì)亮。這個(gè)燈右下角是電源接線的USB接口，左下角的綠色按鍵是電源開關(guān)按鍵，左邊的黑色按鍵是復(fù)位鍵。電路板左下角的紅色燈是報(bào)警用的燈。ABC 實(shí)物整體外觀圖 本次系統(tǒng)實(shí)物的性能測(cè)試地點(diǎn)選擇的是實(shí)驗(yàn)室，這次測(cè)試的是實(shí)物是否能夠滿足本次設(shè)計(jì)的所有要求。 當(dāng)接通電源后，要求屏幕上要會(huì)出現(xiàn)在程序中編輯好的字符CeJuSystem和一個(gè)笑臉 ^_^ ，滿足