【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入其中。 。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備如銀行終端以及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，如打印機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等，在這些設(shè)備中都使用了單片機(jī)。 ?？捎脝纹瑱C(jī)構(gòu)成分布式測(cè)控系統(tǒng)，它使單片機(jī)進(jìn)入了一個(gè)新的水平。 AT89C51單片機(jī)的介紹 系統(tǒng)概述AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C51的特點(diǎn) 兼容：1000寫(xiě)/擦循環(huán)：10年：0Hz24Hz*8位內(nèi)部RAM內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM：4K的flash程序存儲(chǔ)器；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM：256B（128B的RAM+21B的SFR）；寄存器區(qū)：4個(gè)寄存器區(qū)，每個(gè)區(qū)有R0R7八個(gè)工作寄存器；8位并行輸入輸出端口：P0、PP2和P3；定時(shí)/計(jì)數(shù)器：2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T0、T1；串型口：全雙工串行端口（RXD：接收端、TXD發(fā)送端）；中斷系統(tǒng)：設(shè)有5個(gè)中斷源（T0、TInt0、IntES）；系統(tǒng)擴(kuò)展能力：可外接64K的 ROM 和64K的 RAM；堆棧：設(shè)在RAM單元、位置可以浮動(dòng)（通過(guò)指針SP來(lái)確定堆棧在RAM中的位置）系統(tǒng)復(fù)位時(shí)SP=07H；布爾處理機(jī)：配合布爾運(yùn)算的指令進(jìn)行各種邏輯運(yùn)算；指令系統(tǒng)：111條指令。按功能可分為數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移和布爾操作5大類。 AT89C51單片機(jī)的引腳圖 AT89C51單片機(jī)的引腳圖表3．2為AT89C51單片機(jī)引腳和封裝定義表格引腳名稱F226,F230,48F221,F231,32類型說(shuō)明VDD11,318數(shù)字電源GND5,6,8,139地XTAL1156模擬輸入為晶體或陶瓷諧振器的內(nèi)部振蕩電路XTAL2147模擬輸出為晶體或陶瓷諧振器的激勵(lì)驅(qū)動(dòng)器3928數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位03827數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位13726數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位23625數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位33524數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位43423數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位53322數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位63221數(shù)字I/O口模擬輸入端口0位72116數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位02215數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位12314數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位22413數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位32511數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位42612數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位527數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位628數(shù)字I/O口模擬輸入端口2位74 汽車倒車測(cè)距儀的硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的思路本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是采用以AT89C51單片機(jī)為核心，來(lái)設(shè)計(jì)一種低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀。 超聲波測(cè)距可測(cè)出回波和發(fā)射脈沖之間的時(shí)間間隔，利用S=Ct/2就可以算出距離，再在LED上顯示出來(lái)。當(dāng)然還可以設(shè)置若干個(gè)鍵，以用來(lái)控制電路的工作狀態(tài)。限制的最大可測(cè)距離存有四個(gè)因素:超聲波的幅度，反射面的質(zhì)地，反射面和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測(cè)距離。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，采用AT89C51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)可以用單片機(jī)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器來(lái)完成。 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)　　本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波測(cè)距儀，可以應(yīng)用于汽車倒車位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長(zhǎng)度的測(cè)量等場(chǎng)合。，測(cè)量精度1cm，測(cè)量時(shí)與被測(cè)物體無(wú)直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地顯示測(cè)量結(jié)果，能夠手工設(shè)定報(bào)警量值。系統(tǒng)組成的設(shè)計(jì)：各部分硬件的選取很有講究，要十分合理。設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是：1．超聲波信號(hào)的接收、發(fā)射的設(shè)計(jì)2．顯示電路設(shè)計(jì)3．流程圖及程序的設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)的基本原理及原理圖 超聲波發(fā)生器 由于超聲波指向性強(qiáng)，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，如測(cè)距儀和位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī)器人研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。為了使汽車能自動(dòng)避障行走，就必須裝備測(cè)距系統(tǒng)，以使其及時(shí)獲取距障礙物的距離信息（距離和方向）。本文所介紹的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，就是為汽車了解其后方環(huán)境而提供一個(gè)運(yùn)動(dòng)距離信息。為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 壓電式超聲波發(fā)生器 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 超聲波發(fā)射器基本原理報(bào)警指示 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：s=340*t/2 。這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。 超聲波在空氣中的傳播速度與聲速相當(dāng)，約為340m/，有幾毫秒至幾十毫秒的時(shí)間間隔，可以根據(jù)這個(gè)時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算出障礙物到超聲波信號(hào)發(fā)射體的距離。超聲波超聲波接收電路嘟聲聲響電路 電路原理圖 。圖為汽車倒車測(cè)距儀的電原理圖，其中3位數(shù)碼管用來(lái)顯示所測(cè)距離，由P1口輸出8段段碼。，倒車指示燈VD1亮。其它外圍電路分析如下。89c51 汽車倒車測(cè)距儀電原理圖1．40KHZ超聲波發(fā)射電路 。4011的兩個(gè)“與非”門(mén)E,F組成多諧振蕩器，調(diào)節(jié)RP1可調(diào)節(jié)諧振頻率。，電路振蕩，發(fā)射40KHZ超聲波；，停止發(fā)射。下圖為超聲波發(fā)射電路原理圖 40KHZ超聲波發(fā)射電路 。4011的另外兩個(gè)“與非”門(mén)G,H組成多諧振蕩器，諧振頻率約為800HZ。，高電平時(shí)發(fā)出嘟聲，低電平時(shí)無(wú)聲。，即控制嘟聲的間隙時(shí)間。LM386是集成功率放大器，作為功率放大器件，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。下圖為嘟聲音響電路： 。它接收由障礙物反射回來(lái)的超聲波。其中，LM324的3個(gè)運(yùn)算放大器A,B,C組成3級(jí)回波信號(hào)放大電路。其中L1,C9組成選頻電路，濾除40KHZ以外的干擾信號(hào)。DC12組成信號(hào)整流濾波電路，將接收到的40KHZ反射波交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)。LM324的第四個(gè)運(yùn)放D作為電壓比較器，將信號(hào)直流電壓與設(shè)定的基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)信號(hào)電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器輸出正脈沖，V5導(dǎo)通，CPU中斷，記錄發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的時(shí)間，并換算為距離。 回波接收電路5 超聲波汽車倒車測(cè)距儀軟