【文章內容簡介】 編程脈沖輸入端P0口：可獨立控制的8位雙向I/O口，不能正常的輸出高/低電平（內部沒有上拉電阻，為高阻態(tài)），所以在做輸入/輸出端口時，要串接上拉電阻P1口：內部帶上拉電阻，可獨立控制的8位雙向準I/O口（輸入不能鎖存，輸出也沒有高阻狀態(tài)），因為向此端口輸入數(shù)據(jù)時，必須首先向端口進行寫1操作，然后單片機才能正常讀取外部信號，此外此端口的前兩位還有復用功能P2口：內部帶上拉電阻，可獨立控制的8位雙向準I/O口（輸入不能鎖存，輸出也沒有高阻狀態(tài)），因為向此端口輸入數(shù)據(jù)時，必須首先向端口進行寫1操作，然后單片機才能正常讀取外部信號，與端口1相似P3口：內部帶上拉電阻，可獨立控制的8位雙向準I/O口（輸入不能鎖存，輸出也沒有高阻狀態(tài)），因為向此端口輸入數(shù)據(jù)時，必須首先向端口進行寫1操作，然后單片機才能正常讀取外部信號，與端口1相似，另外，端口3的每一位都有復用功能。如下表所示：端口引腳復用功能備注10RXD串行輸入11TXD串行輸出12外部中斷013外部中斷114T0對外部事件脈沖進行計數(shù)端015T1對外部事件脈沖進行計數(shù)端116外部RAM寫脈沖17外部RAM讀脈沖 時鐘電路單片機的工作過程是：從Flash ROM中取指令、譯碼、執(zhí)行指令過程中的各種微操作，這樣自動地、一步一步地有序工作。而這一切工作都需要時鐘信號為單片機芯片內部提供時間基準。AT89S52單片機的時鐘信號一般有兩種方式：一是AT89S52片內高增益反相放大器構成的振蕩器與外部諧振電路方式，即內部時鐘方式，二是外部時鐘方式。內部時鐘方式是由跨接在XTAL1端和XTAL2端之間的晶振和兩個負載電容組成。晶振和兩個負載電容構成一個自激蕩器并在單片機內部產生時鐘脈沖信號。負載電容一般取5～30pF，晶振一般取0～24M，經(jīng)典值取電容30pF，晶振值取12M。：外部時鐘方式是直接把外部時鐘信號通過XTAL1端引入單片機，XTAL2端懸空。本設計采用內部時鐘方式。 復位電路復位是使單片機恢復初始狀態(tài)的初始化操作。對AT89S52單片機而言，只需復位端RST出現(xiàn)兩個機器周期的高電平即可完成復位操作。復位方式有上電復位、手動復位、信號復位、程序監(jiān)視復位（看門狗）、電源監(jiān)測復位。上電復位即單片機上電時，復位端RST出現(xiàn)高電平，但隨著電容充電，RST端電平逐漸下降，但只要選擇合適的電容、電阻，使高電平持續(xù)兩個機器周期，即可完成復位操作。手動復位即單片機運行過程中，通過手動按鍵來完成復位。本設計采用手動復位和上電自動復位組合方式。： 超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路主要由振蕩電路與驅動電路組成。振蕩電路產生超聲波傳感器工作需要的40kHz頻率。由于超聲波振子也有約2000pF的電容，有充電電流流通，因此，采用驅動電路增大驅動電流，有效驅動超聲波振子發(fā)送超聲波。即使用方波進行驅動，由于超聲波發(fā)射器的Q值很高，僅基波信號起作用，高次諧波無影響，發(fā)射器上可以得到交流正弦波。（74HC14）構成的超聲波發(fā)射電路，電路簡單。74HC14中的G1與C1和（R1+RP1）構成振蕩電路，振蕩頻率f0=1/C1（R1+RP1）。電路中，對振蕩頻率進行調整。74HC14中G2～G6構成驅動電路，從而增大驅動電流。電容C2用于減小發(fā)射信號的頻帶，使得整個發(fā)射信號抗干擾能力更強。（a）為采用四與非門（CD4011）構成的超聲波發(fā)送電路。G1和G2等構成多諧振蕩電路，振蕩頻率f0=1/［C1（R1+RP1）］。CD4011的工作電壓為3～18V，若電源電壓為15V，則可得到峰峰值為15V的傳感器驅動電壓。電路中，對振蕩頻率進行調整。G3與G4構成驅動電路，為了增大驅動電流，可以采用CD4096中三個反相器并聯(lián)，（b）所示。對G3的一個輸入端進行控制，可以控制40kHz的輸出，因此，晶體管VT1的基極加控制信號，就可對振蕩進行控制?？刂菩盘枮榈碗娖綍r，發(fā)射超聲波；高電平時停止發(fā)射超聲波。（a）采用四與非門構成的超聲波發(fā)送電路（b）增大驅動電流的電路實際上，本系統(tǒng)是由單片機產生兩路相位相反的40kHz方波，兩路同時通過MAX232泵放大后疊加在超聲波發(fā)射兩端，得到的電壓幅值在10V以上。本設計采用單片機和MAX232組合方式。 超聲波接收電路超聲波接收電路主要是完成對發(fā)送電路發(fā)出的超聲波回波信號的接收、放大、濾波、整形以及實現(xiàn)對單片機進行外部中斷觸發(fā)。超聲波接收傳感器收到的回波是微軟的mV的電壓信號，所以要把這個mV級的微弱信號放大。另外，由于輸入信號為正弦波，因此必須將放大電路設計成交流放大電路。為了減少負電源的使用，放大電路采用單電源供電，信號的放大和變換采用了一片LM324通用運算放大器，第一、三級為放大器設計，第二級為多重反饋有源帶通濾波器設計，為滿足交流信號的需要，每一級均采用阻容電路進行電平偏移。第四級電壓比較得到方波信號經(jīng)反相后給單片機接收處理。 HY_SRF05傳感器模塊電路超聲波的發(fā)射和接收采用HY_SRF05 模塊，模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。其具有測量范圍廣（2～450cm）、測量精度高（3mm）、操作簡單等優(yōu)點。采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少10μs的高電平信號，模塊自動發(fā)送8個40kHz 的方波，并自動檢測是否有信號返回，一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號，回響信號的脈沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號的時間間隔可以計算出距離。測量周期應為60ms以上，以防止發(fā)射信號對回響信號產生影響。模塊中ECHO是信號接收引腳，有信號返回時，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。HY_SRF05模塊引腳如圖所示。 LCD1602液晶顯示電路顯示器是單片機應用系統(tǒng)與外界重要的交互設備。常用的顯示器有發(fā)光二極管顯示器（LED）、液晶顯示器（LCD）。液晶是一種高分子材料，是由有機化合物構成，因為其具有一般物質不具有的一些物理性質（在通電的條件下，液晶分子進行有規(guī)則的運動），而在顯示器領域得到廣泛應用。液晶具有功耗低、顯示操作簡單、體積小、性能可靠等優(yōu)點。 LCD1602液晶顯示器簡介LCD1602是工業(yè)上最常使用的一款液晶顯示器。LCD即Liquid Crystal Display（液晶顯示器），16表示此液晶顯示器每行可以顯示16個字符，02表示此液晶顯示器可以顯示兩行。LCD1602可以顯示英文字母、阿拉伯數(shù)字、標點符號、日文假名等160個字符，這些字符存儲在字符存儲器中，其中每一個字符和唯一的一個代碼相對應。另外還有8個供用戶自定義的字符。 引腳介紹：GND：地VCC：電源VL：用以調節(jié)液晶對比度的液晶偏壓信號RS：數(shù)據(jù)/指令控制端（高電平時執(zhí)行數(shù)據(jù)操作，低電平時執(zhí)行指令操作）RW ：讀寫控制端（高電平時執(zhí)行讀操作，低電平時執(zhí)行寫操作）E：使能端D0_D7：雙向數(shù)據(jù)端口BLA：背光電源正極BLK：背光電源負極顯示原理：液晶顯示器的每個字符由MN的點陣構成（通常通過程序設置為57點陣），而一個字符的顯示過程就是點陣的相應點被點亮的過程。LCD1602液晶顯示器內部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)預置了160個字符的點陣信息。另外還有8個字節(jié)的CGRAM供用戶存儲自定義字符的點陣信息。LCD1602內部有一個80字節(jié)的RAM緩沖區(qū)（地址為00H～27H，40H～67H），其中00H～0FH、40H～4FH地址分別映射到液晶顯示器的第一行的1～16個位置、第二行的1～16個位置。若想在液晶顯示器某一位置上顯示一個字符，只需把存儲在字符發(fā)生器的點陣信息寫進液晶顯示器的RAM地址即可。液晶顯示器控制指令如下表所示：指令指令代碼功能RSRWD7～D0復位0000000001顯示器清屏，數(shù)據(jù)指針清零輸入模式設置0000000110寫入一個字符后，地址指針自動遞增顯示設置0000001100開顯示器，不顯示光標顯示設置0000111000設置162顯示方式，每個字符有57個點陣組成顯示設置0010000000定位數(shù)據(jù)指針 顯示電路，LCD1602液晶第2引腳接驅動電源；第3引腳VL通過一個10k?電位器接地來調節(jié)液晶顯示對比度；；，其實我們不從液晶讀取任何數(shù)據(jù)，只向其寫入命令和顯示，因此此端始終選擇為寫狀態(tài)，即低電平接地；；第7～14引腳接P0口，AT89S52單片機的P0口內部沒有上拉電阻，為高阻態(tài)，因而不能正常地輸出高低電平，是以單片機在和液晶顯示器連接時，需在P0口加上10k?的上拉電阻。第116接驅動電源。 溫度補償電路 DS18B20溫度傳感器簡介溫度傳感器是我們日常生活中最常用的傳感器之一。隨著科學技術的發(fā)展，溫度傳感器也從傳統(tǒng)的模擬傳感器逐步向數(shù)字化、微型化、集成化發(fā)展。目前，特別是由美國DALLAS半導體公司設計的采用單總線協(xié)議的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，因其獨特的特性，在工程設計中被廣泛應用。DS18B20具有如下優(yōu)點：，僅需一線即可實現(xiàn)主機和從機間的雙向通信 （每個DS18B20有一個惟一的64位光該ROM，包括8位產品類型號，每個DS18B20唯一擁有的48位序列號，8位前面56位的CRC循環(huán)冗余校驗碼）引腳介紹：GND：地DQ：總線VDD：電源測溫原理：DS18B20內部包含一個對溫度變化不敏感的低溫度系數(shù)振蕩器和一個對溫度變化敏感的高溫度系數(shù)振蕩器，每個振蕩器都有一個減計數(shù)器相對應，還有一個用來補償振蕩器非線性的斜坡式累加器和一用來保存溫度值的溫度寄存器。每次溫度測量前，首先會將溫度寄存器和低溫度系數(shù)振蕩器預置55℃所對應的基數(shù)值，而高溫度系數(shù)振蕩器會根據(jù)環(huán)境溫度確定一個振蕩周期。然后低溫度系數(shù)振蕩器開始開始振蕩，而對應的計數(shù)器對振蕩脈沖進行減計數(shù)，至到計數(shù)器中被預置的值減為0，此時溫度寄存器的值加1，而低溫度系數(shù)振蕩器的值重新被預置到55℃所對應的基數(shù)值，如此重復至到高溫度系數(shù)振蕩器停振，此時溫度寄存器的值就是所要測的溫度值。DS18B20控制指令如下表所示：指令指令代碼功能讀ROM33H讀取DS18B20溫度傳感器的ROM序列號匹配ROM55H與總線上ROM序列號相同的傳感器建立連接搜索ROMF0H確定總線上DS18B20傳感器的數(shù)目跳過ROMCCH總線上只有一個DS18B20傳感器，可以忽略ROM溫度轉換44H把測量溫度值轉換成2進制數(shù)存儲在高速緩存器RAM讀溫度寄存器BEH讀取存儲在高速緩存器RAM的溫度值 測溫電路DS18B20溫度傳感器有兩種供電方式：一是寄生電源方式，二是VDD電源引腳供電方式。寄生電源方式即DS18B20溫度傳感器不需要通過電源供電，而是當I/O、VDD電源引腳為高電平時，從I/O、VDD電源引腳“偷”能量。寄生電源方式有很多好處，例如，進行距離測溫時，不需要本地電源供電，很大程度上解決了功耗和布線問題，另外，可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀ROM。不過寄生電源方式也有很多缺點，例如，當I/O口供電不足時，溫度轉換的精度將受到影響。本設計采用第二種供電方式。，第3引腳接驅動電源；，由于所有的設備通過漏極開路端連在總線上。 蜂鳴器報警電路蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。有源型蜂鳴器內部有振蕩源，只要通以直流信號，其就會發(fā)出聲音。而無源型蜂鳴器則不能用直流電驅動，必須用2～20KHz的方波信號驅動。，當單片機輸出高電平時，發(fā)射極反偏、集電極反偏，三極管失去了放大作用而工作在截止狀態(tài)，蜂鳴器不工作；當輸出低電平時，發(fā)射極正偏、集電極反偏，三極管工作在導通狀態(tài)，蜂鳴器報警。4 系統(tǒng)軟件設計單片機應用系統(tǒng)開發(fā)過程中，匯編語言具有時間、空間效率高等優(yōu)點。而使用匯編語言編程也會遇到很多問題，例如，移植性差、可讀性差、難維護。高級語言C編程相于對匯編語言具有如下優(yōu)點：，，這使程序設計結構化，數(shù)據(jù)處理能力強，開發(fā)效率遠高于匯編語言，已編寫好的通用程序模塊很容易植入新程序，這進一步提高了程序開發(fā)效率。是以本設計采用C語言編程。 流程圖本設計軟件分為兩部分，主程序和中斷服務程序。主程序完成初始化工作、超聲波發(fā)射和接收順序的控制和顯示掃描。 外部中斷服務子程序主要完成時間值的讀取等工作。、： 程序設計 按鍵子程序設計本設計采用的是非編碼獨立按鍵，理想情況下，當按鍵按下時閉合，I/O口變成低電平，松開后自動彈出斷開，I/O變成高電平。但實際上，由于按鍵機械性能的影響，按鍵在被按下和松開的瞬間，實際的波形都有抖動現(xiàn)象。軟件延時的方法來解決這一問題。 DS18B20測溫子程序設計本設計采用的是三腳TO92直插式DS18B20溫度傳感器。通過程序可以對傳感器進行四種基本操作，讀