【文章內(nèi)容簡介】 單元和自己的位尋址空間和I/O口，是一個獨立的位處理機。大部分的操作均圍繞CY來完成。能夠完成位的傳送，清0，置位，求反，與，或及判位轉(zhuǎn)移操作。⑶ 控制器：控制器是CPU的控制中樞，包括定時控制邏輯，指令寄存器，譯碼器，地址指針DPTR，堆棧指針SP，程序計數(shù)器PC，RAM地址寄存器及16位的地址緩沖器等。用于永久性的存儲應用程序。在目前單片集中大量采用的是掩模式只讀存儲器MROM和改寫只讀存儲器EPROM，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，已開始采用電可讀寫只讀存儲器EEPROM。用于在程序運行時存儲工作變量和數(shù)據(jù)。（32條）每根口線可靈活的選作輸入或輸出，并且可以作為系統(tǒng)總線使用，已擴展片外存儲器和輸入/輸出接口芯片。（2條）用于多處理機通信，獲全雙工UART（通用異步收發(fā)器）通信，也可以與一些特殊功能的芯片相連，進行輸入/輸出擴展。單片機定時/計數(shù)器為增量計數(shù)器，當計數(shù)滿時溢出中斷將標志位置位。定時/計數(shù)器的作用在于：⑴ 進行精確定時，實行實時控制；⑵ 用于事件計數(shù)。這樣作減少了軟件開銷。中斷系統(tǒng)有5個中斷源，2個優(yōu)先級，可以實現(xiàn)多個軟件功能的并行運行。 8051單片機的主要性能特點計算機有兩種基本結(jié)構(gòu)：哈佛結(jié)構(gòu)，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，互相獨立；普林斯頓結(jié)構(gòu)，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合二為一，地址空間統(tǒng)一編址。單片機為哈佛結(jié)構(gòu)。有如下性能特點：⑴ 內(nèi)部程序存儲器：4KB。⑵ 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器：128B。⑶ 外部程序存儲器：可擴展到64KB⑷ 外部數(shù)據(jù)存儲器：可擴展到64KB⑸ 輸入/輸出口線：32根（4個端口，每個端口8根）。⑹ 定時/計數(shù)器：2個16位可編程的定時/計數(shù)器。⑺ 串行口：全雙工，2根。⑻ 寄存器區(qū)：在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的128中華出一部分作為寄存器區(qū)，分為四個區(qū)，每個區(qū)8個通用寄存器。⑼ 中斷源：5個中斷源，2個優(yōu)先級別。⑽ 堆棧：最深128B。⑾ 布爾處理機：即位處理機，對某些單元的某位做單獨處理。⑿ 指令系統(tǒng)（系統(tǒng)時鐘為12MHz時）：大部分指令執(zhí)行時間為1181。s；少部分指令執(zhí)行時間為2181。s；只有乘，除指令的執(zhí)行時間為4181。s。發(fā)射電路目的:為超聲波發(fā)射器提供它所需要的脈沖電信號依據(jù)電路需要，發(fā)射電路滿足下列要求:；；。振蕩電路目的:提供40KHz脈沖。當加載在超聲波傳感器的兩端的信號頻率與其固有頻率為同一頻率時，發(fā)生共振，電信號電能能高效率的轉(zhuǎn)化為機械聲波機械能。一般廠家生產(chǎn)的超聲波傳感器標識的固有頻率是40KHz，實際有偏差，如40177。因此設(shè)計可調(diào)頻率振蕩電路，以便將信號頻率調(diào)到超聲波傳感器的固有頻率上。振蕩電路有多種設(shè)計方案，方案如下：方案一:利用非門或與非門和電阻一起構(gòu)成振蕩電路最簡單的振蕩器。這種振蕩器特點是:T(≈)R*C電源波動將使頻率不穩(wěn)定，適合小于100KHz的低頻振蕩情況。此振蕩是上電振蕩，不方便控制。方案二:采用兩三極管和電阻電容構(gòu)成的振蕩器。方案三:LC三點振蕩電路。方案四: 555芯片組成振蕩電路。555芯片振蕩電路，外圍元件少，電路簡單，振蕩頻率可調(diào)，可產(chǎn)生方波和三角波，可調(diào)整波形占空比，在很多電路中都用到。為了方便快捷，本文中選方案一原理。采用與非門與電阻電容構(gòu)成振蕩電路。此電路外圍元件少，電路簡單，且及易控制。本文中采用的電路振蕩原理圖如圖22。圖22 40KHz超聲波發(fā)射電路根據(jù)電路需求，需要接收放大電路滿足以下要求:(1)微弱信號放大，放大倍數(shù)要求將毫伏級信號放大為伏級信號。(2)波形整形，將正弦波整形為方波。超聲波接收器將接收到回波信號轉(zhuǎn)換成電壓信號(正弦波)，信號經(jīng)過三極管放大以后，被送入運算放大器進行濾波整形，運算放大器輸出的方波信號輸入音頻解碼器NE567開關(guān)控制系統(tǒng)作為中斷控制，NE567接收到方波信號，由原來的輸出高電平，變?yōu)檩敵龅碗娖?。該低電平作?051外部中斷0的中斷信號使8051產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中停止計數(shù)器TO的計時，并計算出有關(guān)數(shù)據(jù)。由此可見，接收電路完成了超聲波回波信號的識別、轉(zhuǎn)換、信號的放大和整形以及產(chǎn)生中斷信號等功能。如圖23，進行波形處理。微弱信號放大信號整形信號圖23 接收電路信號變化關(guān)系圖放大電路目的:微弱信號放大。微弱信號需要放大整形，因此接收部分電路主要由三極管放大電路和運算放大器構(gòu)成。超聲波接收電路將接收換能器輸出的微弱信號，進行濾波、放大、檢波、整形，來得到大幅值電信號，供單片機端口辨識。接收放大電路原理圖如圖24。圖24 接收放大電路原理圖電路需要一個中斷系統(tǒng)，供單片機端口辨識，本系統(tǒng)采用音頻解碼器NE567及其外圍電路構(gòu)成的音調(diào)開關(guān)電路，作為中斷系統(tǒng)。其電路原理圖如圖25。圖25 中斷電路NE567音頻解碼器，正常工作狀態(tài)為輸出高電平，當其接收到放大電路輸入的方波信號，其輸出高電平跳變?yōu)榈碗娖?，并輸入到單片機端口。單片機辨別到這個跳變，并由于的低電平有效，使單片機停止計時，開始對數(shù)據(jù)進行計算，并顯示。顯示電路目的:顯示測量的結(jié)果，提供信息。為了直觀地顯示出數(shù)字系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及工作數(shù)據(jù)，在這些系統(tǒng)中普遍的使用了數(shù)碼管顯示器件。單片機系統(tǒng)中比較常用的顯示器有發(fā)光二極管顯示器LED，液晶顯示器LCD兩種，前者價格便宜，配置簡單，與單片機接口簡單。故采用LG5011AH共陰極LED數(shù)碼管。選擇CD4511作為顯示譯碼電路，由CD4511把輸進來的二進制信號翻譯成十進制數(shù)字，再由數(shù)碼管顯示出來。顯示電路是3個CD4511譯碼驅(qū)動器連接3個共陰極數(shù)碼管，譯碼驅(qū)動器CD4511 A,B,C,D口與8051 I/~。~。這里的LED數(shù)碼管是采用共陰極的方法連接的，為了保護各段不受損壞，在顯示器和譯碼電路之間加入1K的限流電阻。由計數(shù)器、顯示譯碼器和顯示器構(gòu)成的顯示系統(tǒng)如圖26所示。圖2－6 顯示系統(tǒng) LED數(shù)碼管顯示原理發(fā)光二極管(LED)與普通二極管類似，只要管子上有電流流過，管子就點亮。通過七段發(fā)光二極管亮暗不同的組合，可以顯示多種數(shù)字、字母及其它字符。本設(shè)計中LED顯示采用共陰極連接，即把七個發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端連接陽極端輸入高電平時，發(fā)光二極管點亮，輸入低電平時則不亮。由于LED顯示器的共陰極結(jié)構(gòu)，對共陰極數(shù)碼管來說，則為共陰極接地，相應的BCD七段譯碼器的輸出驅(qū)動a～g接陽極。數(shù)碼管為共陰極，選用輸出為高電平有效的顯示譯碼器。驅(qū)動共陰極數(shù)碼管的BCD七段的譯碼器CMOS電路為CD4511。CD4511管腳分配圖如圖27。圖27 CD4511管腳分配圖表21為CD4511功能表。D、C、B、A為BCD碼輸入端，分別與單片機的相應的I/O端口連接。為消隱功能端。＝1，正常顯示：＝0字型消隱。為燈測試端，＝1，