【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流為230uA01推挽輸出 (強(qiáng)上拉輸出, 可達(dá)20mA, 要加限流電阻）10僅為輸入 (高阻)11開漏 (Open Dra in), 內(nèi)部上拉電阻斷開, 要外加值得注意的是，雖然每個(gè)I/O口在弱上拉時(shí)都能承受20mA的灌電流（還是要加限流電阻，如 1K，560Ω等），在強(qiáng)推挽輸出時(shí)都能輸出20mA的拉電流（也要加限流電阻），但整個(gè)芯片的工作電流推薦不要超過55mA。即從MCUVCC流入的電流不超過55mA，從MCUGND流出電流不超過55mA，整體流入/流出電流都不能超過55mA。 超聲波測(cè)距模塊HCSR04 的特點(diǎn) HCSR04超聲波測(cè)距模塊可提供2cm400cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路?；竟ぷ髟恚?. 采用I0口TRIG觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)；2. 模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40Khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；3. 有信號(hào)返回，通過I0口的ECH0輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。超聲波測(cè)距模塊HCSR04的電氣參數(shù)如表格2所示：表格 2電氣參數(shù)HCSR04超聲波模塊工作電壓DC5V工作電流15mA工作頻率40Hz最遠(yuǎn)射程4m最近射程2cm測(cè)量角度15度輸入觸發(fā)信號(hào)10μS的TTL脈沖輸出回響信號(hào)輸出TTL電平信號(hào),與射程成比列規(guī)格尺寸45*20*15mm 采用超聲波測(cè)距模塊HCSR04的原因通過上述對(duì)超聲波測(cè)距模塊HCSR04的認(rèn)識(shí)和了解，本設(shè)計(jì)采用此模塊的原因在于：該型超聲波測(cè)距模塊集成了包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路這三個(gè)主要測(cè)距電路，其高集成度之高，所以能大大地簡(jiǎn)化超聲波測(cè)距電路的組成，而且該模塊性能穩(wěn)定，測(cè)度距離精確，高精度等特點(diǎn)，使得盲區(qū)超近（2cm），因此在市場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用。關(guān)于本設(shè)計(jì)采用何種顯示模塊來顯示數(shù)據(jù)，在選擇前，先介紹一下常用顯示模塊LCD1602的控制指令。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表格3所示：表格 3序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)射存貯器地址0001字符發(fā)射存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF 計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 選擇顯示模塊1602的原因通過上述對(duì)LCD1602液晶顯示模塊的認(rèn)識(shí)和了解，本設(shè)計(jì)采用此模塊的原因在于：液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，因此，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，比傳統(tǒng)的LED顯示器件有很大的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了，而LCD1602就是字符型液晶顯示模塊，顯示字母和數(shù)字比較方便，具有控制簡(jiǎn)單，較低成本，開發(fā)容易等的特點(diǎn)，能使整體電路更加的簡(jiǎn)化，方便操作。 本章小結(jié)本章節(jié)為硬件設(shè)計(jì)，主要是為選擇合適模塊作為本設(shè)計(jì)的硬件組成。，由上所述，本系統(tǒng)選用STC12C5A60S2作為本系統(tǒng)的控制器，LCD1602為本系統(tǒng)的顯示模塊，HCSR04為本系統(tǒng)的超聲波發(fā)射/接收模塊。第三章 系統(tǒng)總體電路圖本系統(tǒng)是由電源電路、時(shí)鐘電路、單片機(jī)處理單元，超聲波發(fā)射和接收電路，顯示電路組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖表2所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)處理單元電源電路超聲波發(fā)射和接收電路顯示電路時(shí)鐘電路圖表 2 STC12C5A60S2單片機(jī)的最小系統(tǒng)組成STC12C5A60S2最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、晶振電路、電源和地。該最小系統(tǒng)的具有可供用戶使用的大量I/O端口，內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限，應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性等應(yīng)用特點(diǎn)單片機(jī)的時(shí)鐘電路又稱為晶振電路。單片機(jī)的每個(gè)功能部件都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)的，不僅時(shí)鐘頻率影響單片機(jī)的速度，而且時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。STC1205A60S2雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。：圖3. 1本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTALXTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CC4可在20pF到100pF之間取值，在本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇12MHZ,電容選擇30pF。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 STC12C5A60S2單片機(jī)的最小系統(tǒng)：圖3. 2電源選用7805芯片構(gòu)成一個(gè)輸出+5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。7805穩(wěn)壓管能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。內(nèi)含過流、過熱和過載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)輸出電流可達(dá)1A。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，CC7分別為輸入端和輸出端濾波電容。在V1處輸入+12V電壓，在V0處得到+5V電壓。7805的主要特點(diǎn)：1. 輸入電壓為5~18V ，最高可達(dá)35V2. 輸出電壓：5V3. 輸出電流可達(dá)：1A4. 具有短路保護(hù)功能5. 具有過熱保護(hù)功能6. 輸出晶體管SOA保護(hù)7. 極限值（T=25℃）8. 接到空氣的熱阻：65℃/W9. 接到殼的熱阻：5℃/W10. 溫度工作范圍：0~125℃11. 溫度貯存范圍：65~150℃：圖3. 3：：圖3. 4超聲波測(cè)距模塊HCSR04的引腳功能如表格4所示：表格 4引腳名稱引腳說明VCC5V電源GND電源地TRIG觸發(fā)控制信號(hào)輸入ECH0回響信號(hào)輸出其中，引腳TRIG為單片機(jī)TX輸入/輸出口，ECH0為單片機(jī)RX輸入/輸出口。： 顯示模塊LCD1602的電路圖：圖3. 5 1602LCD的引腳說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表格5所示:表格 5引腳編號(hào)引腳符號(hào)引腳說明引腳編號(hào)引腳符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極引腳接口主要說明：第1引腳：VSS為地電源。第2引腳：VDD接5V正電源。第3引腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4引腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5引腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6引腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14引腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15引腳：背光源正極。第16引腳：背光源負(fù)極。 第四章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)流程圖如圖表3所示：開始系統(tǒng)初始化模塊啟動(dòng)，發(fā)射超聲波脈沖當(dāng)RX=0時(shí)，TR0=1開始計(jì)數(shù)接受到反射超聲波當(dāng)RX=1時(shí)TR0=0關(guān)閉計(jì)數(shù)計(jì)算距離LCD上顯示距離圖表 3