【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖315 時(shí)鐘模塊電路原理圖溫濕度的檢測(cè)有許多方法，可供選擇的器件和運(yùn)用的技術(shù)也有多種。但是溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案應(yīng)在滿足系統(tǒng)整體性能指標(biāo)的前提下，充分考慮系統(tǒng)使用的環(huán)境，所以所選的結(jié)構(gòu)要盡量簡(jiǎn)單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，器件的選用要著眼于合適的參數(shù)、穩(wěn)定的性能、較低的功耗、低廉的成本以及較好的互換性能。既要達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，又為了減少外部模塊對(duì)單片機(jī)的負(fù)荷，減少接口數(shù)量，溫度檢測(cè)模塊選擇DS1820單總線數(shù)字溫度檢測(cè)模塊，其獨(dú)特的單線接口，只需1個(gè)接口引腳即可通信，不需外部元件不需備份電源，溫度測(cè)量范圍可達(dá)到55℃到+125℃。引腳說明如圖316所示。 圖316 DS1820 引腳說明 圖317溫度檢測(cè)模塊原理圖示警方式通常有燈光示警，用閃動(dòng)的指示燈來警示人；其次是聲音示警，發(fā)出特定的語音提示； 在選擇警示電路時(shí)，需要使其硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程簡(jiǎn)單。此次設(shè)計(jì)除了語音警示外還添加了人性化的光控制LED燈示警系統(tǒng)，為了方便夜晚時(shí)提醒路過的車輛和行人避讓盲人所設(shè)計(jì)。采用光敏電阻控制示警燈開關(guān)，當(dāng)夜晚光線變暗時(shí)，光控制系統(tǒng)導(dǎo)通，給警示燈供電。光線采集電路如圖318所示。圖318 光控制電路原理圖 穩(wěn)壓電源模塊的設(shè)計(jì)電源電路目的:給控制電路及其它電路提供一個(gè)穩(wěn)定的電源。電源設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)很重要關(guān)節(jié)。它的穩(wěn)定與否涉及到電路是否能穩(wěn)定工作。本次設(shè)計(jì)采用可穩(wěn)壓芯片LM7805，是最常見的三端穩(wěn)壓集成電路，用其組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。如圖319所示，為電源穩(wěn)壓電路。圖319 電源穩(wěn)壓電路原理圖本章主要介紹硬件的模塊化。對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了總的概述闡述了硬件設(shè)計(jì)的思路和構(gòu)想，并根據(jù)要求，說明了各個(gè)模塊所實(shí)現(xiàn)的功能。對(duì)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)理念、方案做大致的介紹，并詳細(xì)講解核心部件主要器件的參數(shù)，以及硬件設(shè)計(jì)原理框圖。 4．智能導(dǎo)盲拐杖軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)也就是程序設(shè)計(jì)，用計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的語言把所需實(shí)現(xiàn)的功能的逐一描述，也就是計(jì)算機(jī)程序的編寫，在設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)程序是整個(gè)系統(tǒng)的中心部分，協(xié)調(diào)著各模塊功能的正常運(yùn)作。軟件的編寫是相當(dāng)重要的部分，軟件的質(zhì)量影響著整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的效果，系統(tǒng)功能決定著應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)用C語言作為程序軟件設(shè)計(jì)語言，它的特點(diǎn)就是可以盡量減少你對(duì)硬件進(jìn)行操作，C語言具有良好的程序結(jié)構(gòu)，適用于模塊化程序設(shè)計(jì)，因此采用C語言設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序時(shí)，首先要盡可能地采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法，將功能模塊化，由不同的模塊完成不同的功能，這樣可使整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)比較清晰，易于調(diào)試和維護(hù)。不同的功能模塊，分別指定相應(yīng)的入口參數(shù)和出口參數(shù)，對(duì)于一些要重復(fù)調(diào)用的程序一般把其編成函數(shù)，這樣可以減少程序代碼的長度，又便于整個(gè)程序的管理，還可增強(qiáng)可讀性和移植性。 軟件設(shè)計(jì)心得程序設(shè)計(jì)有其規(guī)律和共同點(diǎn)。在編寫程序時(shí)，采取如下幾個(gè)步驟： （1）明確設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能，將軟件的設(shè)計(jì)分成若干個(gè)獨(dú)立的模塊。便于編程和修改查詢。根據(jù)時(shí)序關(guān)系和功能關(guān)系，設(shè)計(jì)出最合理的軟件總體結(jié)構(gòu)； （2）畫程序框圖，根據(jù)所選擇的實(shí)現(xiàn)方法制定流程圖； （3）依照所設(shè)定的程序流程圖和指令系統(tǒng)編寫程序，注意在程序相關(guān)部位標(biāo)注注釋，提升程序的可讀性； （4）系統(tǒng)資源合理的分配，按照要實(shí)現(xiàn)的功能選擇； （5）通過編輯軟件編輯出的源程序，必須用編譯程序匯編后生成目標(biāo)的代碼。如果源程序有語法錯(cuò)誤，那么需修改源文件后繼續(xù)編譯，直到無語法錯(cuò)誤為止，然后利用目標(biāo)代碼通過仿真器進(jìn)行程序調(diào)試，排除設(shè)計(jì)和編程中的錯(cuò)誤直到成功； 對(duì)于AT89C51的控制設(shè)計(jì)，以Keil c軟件編程環(huán)境，以proteus軟件為電路仿真設(shè)計(jì)環(huán)境。二者的結(jié)合為該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供有利條件。Keil c軟件界面，如圖41所示。該軟件是一款集編程和仿真于一體的軟件，它支持匯編、C語言及二者的混合編程。軟件是一個(gè)系統(tǒng)的核心，想做好一個(gè)設(shè)計(jì)必須有好的思想和清晰的邏輯。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，將程序拆分成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子程序，這樣既方便程序的閱讀，也有利于以后對(duì)程序的修改和移植。本設(shè)計(jì)的軟件開發(fā)完全是依靠kell單片機(jī)C語言平臺(tái)，在此平臺(tái)程序調(diào)試簡(jiǎn)單，具有良好的可續(xù)性和擴(kuò)展性。 圖41 Keil_c軟件界面Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點(diǎn)是：（1）全部滿足我們提出的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。（2）具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS－232動(dòng)態(tài)仿真、I2 C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。（3）目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7系列、68000系列、8052系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。（4）支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大 ，可仿真ARM、5AVR、PIC。Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖所示，包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 圖42仿真界面 運(yùn)行Proteus程序后，進(jìn)入軟件的主界面。再通過左側(cè)工具欄中的P(從庫中選擇元件命令)命令，在Pick Devices 左側(cè)窗口中選擇所需元件的關(guān)鍵字，然后放置元件并調(diào)整方向和位置以及參數(shù)設(shè)置，最后進(jìn)行連線。呼叫系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的流程如圖43所示。圖43 呼叫系統(tǒng)框圖初始化計(jì)算鍵值子程序鍵標(biāo)志為0?(COUNTER)+1INC FLAG40個(gè)單元掃描完？調(diào)BCD調(diào)整子程序調(diào)顯示子程序返回開始標(biāo)志位是否為1？定時(shí)是否達(dá)到1S？調(diào)顯示子程序存儲(chǔ)單元加1NYNYY圖44 顯示模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖本章主要介紹了軟件設(shè)計(jì)的整個(gè)過程,包括對(duì)所使用的軟件做出了簡(jiǎn)單的介紹，并使用模塊化的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)思路清晰,這樣方便調(diào)試過程中的程序修改。同時(shí)開發(fā)一個(gè)良好的設(shè)計(jì)思維與良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣。5系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果系統(tǒng)調(diào)試工作是系統(tǒng)開發(fā)過程中必不可少的一個(gè)過程，一個(gè)完整的控制系統(tǒng)調(diào)試包含控制系統(tǒng)的硬件聯(lián)調(diào)、軟件聯(lián)調(diào)、系統(tǒng)仿真、仿真燒錄和現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試等幾個(gè)環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)組裝完成后，首先是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室條件下的系統(tǒng)硬件調(diào)試，調(diào)試成功后，有了硬件的保證，就容易發(fā)現(xiàn)軟件的漏洞，進(jìn)而促進(jìn)改進(jìn)和完善。所有的調(diào)試通過后，要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行并能持續(xù)一定的時(shí)間，待未發(fā)現(xiàn)故障后，方可驗(yàn)收合格，才算完成了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的超聲波導(dǎo)盲拐杖，可以達(dá)到很高的采集速率和精度，對(duì)前方障礙物可以做出啟動(dòng)自動(dòng)聲音提示功能。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)驗(yàn)證了硬件系統(tǒng)的可靠性。但是由于受環(huán)境溫度、濕度的影響，超聲傳感器的測(cè)量值與實(shí)際值總有一些誤差。其余的子功能都良好運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：測(cè)量地點(diǎn) 操場(chǎng) 教室 寢室 街上測(cè)量值 155 260 90 350實(shí)際播報(bào)值 148 261 84 341 總結(jié)原因共有兩個(gè)方面：（1） 由于超聲波被被測(cè)面或被測(cè)面旁其它物體的漫反射，因而所測(cè)距離不是真實(shí)的垂直距離，引起測(cè)量誤差。（2） 聲速隨溫度變化影響測(cè)量精準(zhǔn)。結(jié) 論導(dǎo)盲預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)用可極大地減輕盲人的行走不便與安全隱患，降低且避免因盲人不辨障礙而導(dǎo)致的事故的發(fā)生，同時(shí)它將對(duì)提高人體智能化設(shè)計(jì)起到重要的意義。在設(shè)計(jì)之中借鑒前人研究過的內(nèi)容和方法，選出最優(yōu)方案，才能在好的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。通過對(duì)智能導(dǎo)盲拐杖的設(shè)計(jì)，對(duì)超聲波測(cè)距和預(yù)警有了更加深刻的理解。設(shè)計(jì)的最終智能導(dǎo)盲拐杖能夠正常的產(chǎn)生超聲波，并實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測(cè)量物體間的距離，并給出預(yù)警。本設(shè)計(jì)還可以在幾個(gè)方面進(jìn)行修改完善，進(jìn)而使得本設(shè)計(jì)的測(cè)距儀功能更加完善，諸如： （1）因?yàn)槌暡ㄌ筋^的精密度限制，裝置在溫度不同的環(huán)境下測(cè)量誤差也不一樣，本設(shè)計(jì)中并沒有溫度補(bǔ)償模塊，主要是本設(shè)計(jì)做為盲人障礙導(dǎo)盲預(yù)警的使用，對(duì)精確的距離要求不高主要是起到警報(bào)的作用，所以沒有采用溫度補(bǔ)償模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果在設(shè)計(jì)中考慮到溫度補(bǔ)償這個(gè)模塊，并添加到設(shè)計(jì)中去，那么整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)更完善。（2）為了抑制外部干擾，接收裝置可以采用過零檢測(cè)裝置，保證接收到得超聲波為物體反射回來的超聲波，從而有效地抑制超聲波發(fā)射電路的輻射干擾。但要注意接收電路中的諧振回路帶寬不能太窄，以免降低了電路的穩(wěn)定性。電路元件要選用低噪聲器件，采取合理的電路布局參考文獻(xiàn)［1］ 吳建平 著.《傳感器原理及應(yīng)用》. 機(jī)械工業(yè)出版社，2009年.［2］ 鄭鋒 等著.《51單片機(jī)典型應(yīng)用開發(fā)范例大全》.中國鐵道出版社，2011年.［3］ 謝自美主編.《電子線路綜合設(shè)計(jì)》.華中科技大學(xué)出版社,2006年.[4] 程國鋼 著.《51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)案例手冊(cè)》. 電子工業(yè)出版社，2011年.［5］ 宋戈 等著.《單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)范例大全》. 人民郵電出版社，2010年.［6］ 王福瑞 主編．《單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全》.北京航空航天大學(xué)出版社，1998年.[7] 顧濱 編.《電子線路設(shè)計(jì)Protel DXP 2004 SP2》. 水利水電出版社，2011年. 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