【文章內(nèi)容簡介】 路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如下所示： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) /INT0(外部中斷0) /INT1(外部中斷1) T0(記時(shí)器0外部輸入) T1(記時(shí)器1外部輸入) /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。HCSR04超聲波測距模塊可提供2cm4m的非接觸式距離感測功能，包括超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。其基本工作原理為給予此超聲波測距模塊一觸發(fā)信號(hào)后發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波投射到物體而反射回來時(shí)，模塊輸出一回響信號(hào)，以觸發(fā)信號(hào)和回響信號(hào)間的時(shí)間差，來判定物體的距離。超聲波模塊中有VCC電源端、GND接地端、TRIG觸發(fā)控制信號(hào)輸入端、和ECHO回響信號(hào)輸出端四個(gè)引腳，當(dāng)I/O口給TRIG端提供一個(gè)10uS以上的脈沖觸發(fā)信號(hào)，模塊內(nèi)部就會(huì)發(fā)出8個(gè)40kHz周期電平并檢測回波。一旦檢測到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)?；仨懶盘?hào)的脈沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)高電平的時(shí)間*聲速（340M/S）/2。一有輸出就可以開定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值，此時(shí)就為此次測距的時(shí)間，方可算出距離。如此不斷的周期測，就可以達(dá)到移動(dòng)測量的值了。探頭模塊如圖7所示：圖7探頭模塊 顯示電路的選擇與設(shè)計(jì)對于數(shù)字顯示電路，通常采用液晶顯示或數(shù)碼管顯示。對于一般的段式液晶屏，需要專門的驅(qū)動(dòng)電路，而且液晶顯示作為一種被動(dòng)顯示，可視性差，不適合遠(yuǎn)距離觀看；對于具有驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)接口的液晶顯示模塊(字符或點(diǎn)陣)，一般多采用并行接口，對單片機(jī)的接口要求較高，占用資源多；另外，AT89S52單片機(jī)本身無專門的液晶驅(qū)動(dòng)接口。而數(shù)碼管作為一種主動(dòng)顯示器件，具有亮度高、響應(yīng)速度快、防潮防濕性能好、溫度特性極性、價(jià)格便宜、易于購買等優(yōu)點(diǎn)，而且有遠(yuǎn)距離視覺效果，很適合夜間或是遠(yuǎn)距離操作。因此，本設(shè)計(jì)的顯示電路采用7段數(shù)碼管作為顯示介質(zhì)。數(shù)碼管顯示可以分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。由于本設(shè)計(jì)需要采用八位數(shù)碼管顯示時(shí)間，如果靜態(tài)顯示則占用的口線多，硬件電路復(fù)雜。所以采用動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，這種逐位點(diǎn)亮顯示器的方式稱為位掃描。通常各位數(shù)碼管的段選線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制；各位的公共陰極位選線由另外的I/O口線控制。動(dòng)態(tài)方式顯示時(shí)，各數(shù)碼管分時(shí)輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時(shí)刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，在另一時(shí)刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng)的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時(shí)刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時(shí)顯示的感覺。數(shù)碼顯示管分為共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種，共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陰極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。本設(shè)計(jì)采用共陰極數(shù)碼顯示管做顯示電路，數(shù)碼管引腳圖如圖8所示：圖8數(shù)碼管引腳圖 由于采用的是共陰的數(shù)碼顯示管，所以只要數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h引腳為高電平，那么其對應(yīng)的二極管就會(huì)發(fā)光，使數(shù)碼顯示管顯示0～9的編碼見表1。表1 共陰極數(shù)碼顯示管字型代碼字型共陰極代碼字型共陰極代碼03FH56DH106H67DH25BH707H34FH87FH466H96FH動(dòng)態(tài)顯示電路由顯示塊、字形碼驅(qū)動(dòng)模塊、字位驅(qū)動(dòng)模塊三部分組成。圖中，8個(gè)數(shù)碼管的8段段選線分別與外接上拉電阻的單片機(jī)P0口對應(yīng)相連，而8個(gè)數(shù)碼管的位控制端則和單片機(jī)的P2口相連。~，另外數(shù)碼管顯示是采用動(dòng)態(tài)顯示。由于數(shù)碼管是有P0口來驅(qū)動(dòng)，它內(nèi)部沒有上拉電阻，作為輸出口時(shí)驅(qū)動(dòng)能力比較弱，不能點(diǎn)亮數(shù)碼顯示管，因此P0口必須接上拉電阻來提高驅(qū)動(dòng)能力。另外一位共陰數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流一般為20mA左右，如果電流太大容易造成數(shù)碼管損壞，所以也需要根據(jù)電源的電壓值來確定上拉電阻的大小。如果電阻過小，勢必會(huì)形成灌電流過大，造成單片機(jī)IO的損壞，如果電阻過大，那么對拉電流沒有太大的影響。電源供電電壓為5V，當(dāng)上拉電阻選用220Ω電阻時(shí)灌電流為22mA。不會(huì)損壞單片機(jī)的I/O口，同時(shí)也可以為數(shù)碼顯示管起到限制電流的保護(hù)作用。關(guān)于單片機(jī)的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài)，一般來說，單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個(gè)例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài)，而在單片機(jī)內(nèi)部，復(fù)位的時(shí)候單片機(jī)是把一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個(gè)值，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)AT89S52單片機(jī)的復(fù)位引腳RST（全稱RESET）出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)，而無法執(zhí)行程序。因此要求單片機(jī)復(fù)位后能脫離復(fù)位狀態(tài)。而本系統(tǒng)選用的是12MHz的晶振，因此一個(gè)機(jī)器周期為1μs，那么復(fù)位脈沖寬度最小應(yīng)為2μs。在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，考慮到電源的穩(wěn)定時(shí)間，參數(shù)漂移，晶振穩(wěn)定時(shí)間以及復(fù)位的可靠性等因素，必須有足夠的余量。本設(shè)計(jì)采用上電且開關(guān)復(fù)位電路，如圖9所示上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。通常選擇C=10~30μF。 圖9 單片機(jī)復(fù)位電路本系統(tǒng)所選用的模塊是HCSR04型號(hào)的超聲波模塊，該模塊所測量的范圍是2cm400cm，當(dāng)所測得的距離超過此量程時(shí)，所測得的數(shù)據(jù)就會(huì)失真，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。為了測量方便本設(shè)計(jì)所設(shè)量程為2cm40cm，當(dāng)所測量成超過40cm時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，指示燈閃亮。報(bào)警電路如圖10所示：圖10 報(bào)警電路 本章小結(jié)本章是整個(gè)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的部分，系統(tǒng)要是想實(shí)現(xiàn)其功能，首先要保證其硬件電路的正確，這樣才有可能成功。本章對系統(tǒng)的硬件的各部分都做了詳細(xì)的介紹，包括芯片的選擇、探頭的設(shè)計(jì)、顯示電路的設(shè)計(jì)、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)以及報(bào)警電路的設(shè)計(jì)，這是本設(shè)計(jì)的基本框架設(shè)計(jì)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如圖11所示。主程序完成初始化工作、超聲波發(fā)射和接收，距離計(jì)算、結(jié)果的輸出。 外部中斷服務(wù)子程序主要完成時(shí)間值的讀取。 定時(shí)器及中斷初始化開始計(jì)算距離發(fā)射超聲波外部中斷子程序開外部中斷是否收到