【文章內(nèi)容簡介】 圖310 時(shí)鐘電路 按鍵電路，電路原理如下：圖311按鍵電路 ，單片機(jī)通過 查詢到低電平開始測量距離，當(dāng)松開按鍵。在軟件中通過軟件延時(shí)來消除按鍵的機(jī)械抖動(dòng)。 蜂鳴器電路 本次設(shè)計(jì)通過一只蜂鳴器來提示用戶按鍵按下了，現(xiàn)在單片機(jī)開始了測距。蜂鳴器時(shí)一塊壓電晶片，在其兩端加上3~5V的直流電壓，就能產(chǎn)生3KHz的蜂鳴聲。 圖 312蜂鳴器電路 ，控制著電壓加到蜂鳴器上，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。 超聲波發(fā)生器包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩個(gè)部分，超聲波探頭（“也稱為超聲波換能器”）的型號選用CSB40T（其中心頻率為40KHz）?？梢圆捎密浖a(chǎn)生40KHz的超聲波信號，通過輸出引腳輸入至驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)過動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后推動(dòng)探頭產(chǎn)生超聲波。這種方法的特點(diǎn)是充分利用軟件，靈活性好，但是需要設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流為100mA以上的驅(qū)動(dòng)電路。第二種方法是利用超聲波專用發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號，并直接驅(qū)動(dòng)超聲波換能器產(chǎn)生超聲波。這種方法的特點(diǎn)是無需驅(qū)動(dòng)電路，但缺乏靈活性。本次我們采用第一種方法產(chǎn)生超聲波，非門可以選用74LS04，具體電路如圖： 圖 313 超聲波發(fā)送電路 從圖中可知，當(dāng)輸入的信號為高電平時(shí)，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(shí)，正好相反，實(shí)現(xiàn)了振蕩的信號驅(qū)動(dòng)CSB40T，只要控制信號接近40KHz，就能產(chǎn)生超聲波。 超聲波接收包括接收探頭，信號放大以及波形變換電路三部分，超聲波接收探頭必須與發(fā)送探頭相同的型號，否則可能導(dǎo)致接收效果甚至不能接收。由于超聲波接收探頭的信號非常弱，所以必須用放大器放大，放大后的正弦波不能被微處理器處理，所以必須經(jīng)過波形變換。本次設(shè)計(jì)為了降低調(diào)試難度，減少成本，提供系統(tǒng)可靠性，所以我們采用了一種用在彩色電視機(jī)上面的一種紅外接收檢波芯片CX20106，由于紅外遙控的中心頻率在38KHz，和超聲波的40KHz很接近，所以可以用來做接收電路。CX20106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(dòng)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： 圖314 CX20106內(nèi)部結(jié)構(gòu) CX20106構(gòu)成本次設(shè)計(jì)接收電路如下圖： 圖 315超聲波接收電路 使用CX20106A集成電路對接收探頭受到的信號進(jìn)行放大、濾波。其總放大增益80db。以下是CX20106A的引腳注釋。1腳：超聲信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。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(gè)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。增大電阻R4或減小C4,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C4的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為R4=，C4=1μF。3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作。4腳：接地端。5腳：該腳與電源間接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200kΩ時(shí)，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。6腳： 該腳與地之間接一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF，如果該電容取得太大，會(huì)使探測距離變短。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(gè)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(shí)則產(chǎn)生下降。8腳：電源正極，～5V。 溫度采集DS18B20電路物理學(xué)告訴我們，超聲波在空氣中的傳播速度為：，由此可見，超聲波的速度和溫度密切關(guān)系，即溫度每增加1176。C，本次我們考慮溫度補(bǔ)償，以使我們的設(shè)計(jì)更加精確，溫度的采集通常使用DS18B20一線式數(shù)字溫度傳感器，電路非常簡潔，具體電路圖如下圖所示。圖316 DS18B20溫度傳感器DS18B20是美國DALLS公司推出的DS1820的替代產(chǎn)品，具有112位的轉(zhuǎn)換精度，未編程時(shí)默認(rèn)的精度是12位，176。C，176。C，溫度輸出以16位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制數(shù)形式提供，低位在先，176。C/LSB形式表達(dá)。其中高五位為擴(kuò)展符號位。轉(zhuǎn)換周期與轉(zhuǎn)換精度有關(guān)，9位轉(zhuǎn)換精度時(shí)， ms，12位轉(zhuǎn)換精度時(shí)，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms。DS18B20引腳判斷方法是：字面朝人，從左到右依次是1 （GND）、2（輸入/輸出）、3（VDD）。圖中的R13為上拉電阻，阻值選5K左右。 LCD顯示電路 本設(shè)計(jì)采用LCD液晶顯示屏顯示。其具有體積小、功耗低、界面美觀大方等優(yōu)點(diǎn)，這里使用YB1602液晶屏，1602顯示模塊用點(diǎn)陣圖形顯示字符，顯示模式分為2行16個(gè)字符。它具有16個(gè)引腳，其正面左起為第一腳，如下圖所示：第一腳GND：接地。第二腳VCC：+5V電源。第三腳VO：對比度調(diào)整端。使用時(shí)通過接一個(gè)10K的電阻來調(diào)節(jié)。第四腳RS:寄存器選擇信號線。第五腳RW:讀寫信號線。第六腳E：使能端，當(dāng)E由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)執(zhí)行命令。第7~14腳：8位數(shù)據(jù)線D0~D7。第十五腳BLA:背光電源正極輸入端。第十六腳BLK:背光電源負(fù)極輸入端。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　　 表317 LCD1602操作指令 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)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(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”?！　∫?yàn)?602識別的是ASCII碼，試驗(yàn)可以用ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如39。A’。1602通過D0~D7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。顯示模式設(shè)置： (初始化)0011 0000 [0x38]設(shè)置162顯示，57點(diǎn)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€(gè)字符后地址指針加1 amp。光標(biāo)加1)，N=0(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減1 amp。光標(biāo)減1)，S=1 且 N=1 (當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示左移)s=0 當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示不移動(dòng)數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼(027H，4067H)其他設(shè)置：01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針 =0)。 電源電路 電源電路采用普通可調(diào)電源供電，該電源不含穩(wěn)壓器，所以在設(shè)計(jì)中需要用穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，我們選用LM7805來獲得穩(wěn)定的+5V直流電壓，LM7805引腳排列和典型應(yīng)用如下圖：圖 318 LM7805引腳和典型應(yīng)用 圖 319 LM7805內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表 31 LM7805電氣參數(shù) 本設(shè)計(jì)電源電路如下： 圖 320 電源電路 輸入電壓（21V）經(jīng)過7805的穩(wěn)壓輸出+5V的電壓，圖中的IN4007為保護(hù)7805，防止電源極性接反損壞7805，濾波電容采用100uF電解和104瓷片電容并聯(lián)使用，電磁兼容的實(shí)踐證明，兩個(gè)差100倍的電容并聯(lián)使用效果很好。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)(1)DS18B20溫度傳感器接口模塊，分為初始化程序、寫入命令以及讀取子程序等部分；(2)基于YB1602的顯示模塊，分為初始化子程序、寫入子程序以及顯示子程序；(3)溫度補(bǔ)償與距離計(jì)算模塊、分為超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序、溫度補(bǔ)償子程序等； (4)本次設(shè)計(jì)使用C語言編寫程序，C語言相比匯編有許多的優(yōu)勢；編譯器使用Keil Version2進(jìn)行程序編譯，Keil功能強(qiáng)大使用方便。(5) 主程序，分為系統(tǒng)初始化、按鍵處理以及各個(gè)子程序的調(diào)度管理等部分。： 圖 41 系統(tǒng)軟件方框圖 系統(tǒng)主程序 本設(shè)計(jì)主程序的思想如下： (1)溫度為兩位顯示，距離為四位顯示單位為mm； (2)溫度每隔900ms采樣一次，DS18B20在12位精度下轉(zhuǎn)換周期為750ms ,故900ms滿足該速度要求；超聲波