【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 CX20106內(nèi)部結(jié)構(gòu) CX20106構(gòu)成本次設(shè)計(jì)接收電路如下圖： 圖 使用CX20106A集成電路對(duì)接收探頭受到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波。其總放大增益80db。以下是CX20106A的引腳注釋。1腳：超聲信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。2腳：該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R4或減小C4,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C4的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為R4=，C4=1μF。3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作。4腳：接地端。5腳：該腳與電源間接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200kΩ時(shí)，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。6腳： 該腳與地之間接一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF，如果該電容取得太大，會(huì)使探測(cè)距離變短。7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，推薦阻值為22kΩ，沒有接受信號(hào)是該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則產(chǎn)生下降。8腳：電源正極，～5V。 溫度采集DS18B20電路物理學(xué)告訴我們，超聲波在空氣中的傳播速度為：，由此可見，超聲波的速度和溫度密切關(guān)系，即溫度每增加1176。C，本次我們考慮溫度補(bǔ)償，以使我們的設(shè)計(jì)更加精確，溫度的采集通常使用DS18B20一線式數(shù)字溫度傳感器，電路非常簡(jiǎn)潔，具體電路圖如下圖所示。DS18B20是美國(guó)DALLS公司推出的DS1820的替代產(chǎn)品，具有112位的轉(zhuǎn)換精度，未編程時(shí)默認(rèn)的精度是12位，176。C，176。C，溫度輸出以16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制數(shù)形式提供，低位在先，176。C/LSB形式表達(dá)。其中高五位為擴(kuò)展符號(hào)位。轉(zhuǎn)換周期與轉(zhuǎn)換精度有關(guān)，9位轉(zhuǎn)換精度時(shí)， ms，12位轉(zhuǎn)換精度時(shí)，最大轉(zhuǎn) DS18B20溫度傳感器 換時(shí)間為750ms。DS18B20引腳判斷方法是：字面朝人，從左到右依次是1 （GND）、2（輸入/輸出）、3（VDD）。圖中的R13為上拉電阻，阻值選5K左右。 LCD顯示電路 本設(shè)計(jì)采用LCD液晶顯示屏顯示。其具有體積小、功耗低、界面美觀大方等優(yōu)點(diǎn)，這里使用YB1602液晶屏，1602顯示模塊用點(diǎn)陣圖形顯示字符，顯示模式分為2行16個(gè)字符。它具有16個(gè)引腳，其正面左起為第一腳，如下圖所示：第一腳GND：接地。第二腳VCC：+5V電源。第三腳VO：對(duì)比度調(diào)整端。使用時(shí)通過接一個(gè)10K的電阻來調(diào)節(jié)。第四腳RS:寄存器選擇信號(hào)線。第五腳RW:讀寫信號(hào)線。第六腳E：使能端，當(dāng)E由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)執(zhí)行命令。第7~14腳：8位數(shù)據(jù)線D0~D7。第十五腳BLA:背光電源正極輸入端。第十六腳BLK:背光電源負(fù)極輸入端。 LCD顯示電路操作控制表　　操作　　讀狀態(tài)　　寫指令　　讀數(shù)據(jù)　　寫數(shù)據(jù)　　輸入　　RS=0，RW=1，E=1　　RS=0，RW=0，　　D0~7=指令碼，E=H脈沖　　RS=1，RW=1，E=1　　RS=1，RW=0，　　D0~7=數(shù)據(jù)，E=H脈沖　　 LCD1602操作指令 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”?！　∫?yàn)?602識(shí)別的是ASCII碼，試驗(yàn)可以用ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如39。A’。1602通過D0~D7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。顯示模式設(shè)置： (初始化)0011 0000 [0x38]設(shè)置162顯示，57點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)接口；顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： (初始化)0000 1DCB D顯示(1有效)、C光標(biāo)顯示(1有效)、B光標(biāo)閃爍(1有效)0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加1 amp。光標(biāo)加1)，N=0(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減1 amp。光標(biāo)減1)，S=1 且 N=1 (當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示左移)s=0 當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示不移動(dòng)數(shù)據(jù)指針設(shè)置：數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼(027H，4067H)其他設(shè)置：01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針 =0)。 電源電路 電源電路采用普通可調(diào)電源供電，該電源不含穩(wěn)壓器，所以在設(shè)計(jì)中需要用穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，我們選用LM7805來獲得穩(wěn)定的+5V直流電壓，LM7805引腳排列和典型應(yīng)用如下圖： 圖 LM7805引腳和典型應(yīng)用 圖 LM7805內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖表 LM7805電氣參數(shù) 本設(shè)計(jì)電源電路如下： 圖 電源電路 輸入電壓（21V）經(jīng)過7805的穩(wěn)壓輸出+5V的電壓，圖中的IN4007為保護(hù)7805，防止電源極性接反損壞7805，濾波電容采用100uF電解和104瓷片電容并聯(lián)使用，電磁兼容的實(shí)踐證明，兩個(gè)差100倍的電容并聯(lián)使用效果很好。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)(1)DS18B20溫度傳感器接口模塊，分為初始化程序、寫入命令以及讀取子程序等部分；(2)基于YB1602的顯示模塊，分為初始化子程序、寫入子程序以及顯示子程序；(3)溫度補(bǔ)償與距離計(jì)算模塊、分為超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序、溫度補(bǔ)償子程序等； (4)本次設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言編寫程序，C語(yǔ)言相比匯編有許多的優(yōu)勢(shì)；編譯器使用Keil Version2進(jìn)行程序編譯，Keil功能強(qiáng)大使用方便。(5) 主程序，分為系統(tǒng)初始化、按鍵處理以及各個(gè)子程序的調(diào)度管理等部分。： 圖 系統(tǒng)軟件方框圖 系統(tǒng)主程序 本設(shè)計(jì)主程序的思想如下： (1)溫度為兩位顯示，距離為四位顯示單位為mm； (2)溫度每隔900ms采樣一次，DS18B20在12位精度下轉(zhuǎn)換周期為750ms ,故900ms滿足該速度要求；超聲波每隔60ms發(fā)送一次。 (3)按鍵S為測(cè)量啟動(dòng)鍵； (4)系統(tǒng)采用AT89S52的內(nèi)時(shí)鐘：12MHz； (5)沒有使用看門狗功能； (6)超聲波發(fā)送一定時(shí)間后才開始啟動(dòng)檢測(cè)，避免直達(dá)信號(hào)造成誤判。所以系統(tǒng)最小測(cè)量約為112mm； 系統(tǒng)主程序如下：void main(void){ uchar i,j。 for(i=0。i255。i++) for(j=0。j255。j++)。 //延時(shí)，等待系統(tǒng)外圍復(fù)位完成 sys_init()。 //初始化 display()。 //顯示 sta_flag=0。 //標(biāo)準(zhǔn)復(fù)位 waitforstarting: //檢測(cè)按鍵 while(START)。 for(i=0。i20。i++) delay1ms()。 if(START) goto waitforstarting。 BUZZER=0。 //蜂鳴器鳴音一次提示按鍵按下 i=100000。 while(i)。 BUZZER=1。 i=100000。 while(i)。 TR0=1。 //啟動(dòng)定時(shí)器0 ET0=1。 testtemp()。 //啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 while(1) { if(sta_flag) //60MS到了，超聲波已經(jīng)發(fā)送 { while(0==CSBIN)。 //等待超聲波返回 TR1=0。 jsh=TH1。 //停止計(jì)數(shù) jsl=TL1。 if(15==count) //1S到，檢測(cè)溫度 { temp=wd()。 count=0。 testtemp()。 //重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 display()。 //刷新顯示 } puter()。 //計(jì)算距離 hextobcd()。 //轉(zhuǎn)化成BCD碼 sta_flag=0。 //標(biāo)志清零 } } }void sys_init(void) { uchar i。 for(i=0。i29。i++) //顯示清零 { num[i]=0。} TMOD=0x11。 TH0=0x15。 TL0=0xA0。 P0=0。 CNT=0。 //超聲波發(fā)送關(guān)閉 CSBIN=1。 EA=1。 //開放總中斷 Init_LCD()。 } 40KHz超聲波發(fā)送程序超聲波的每過60ms發(fā)送一次，通過定時(shí)器T0中斷中發(fā)送超聲波，超聲波發(fā)送后延時(shí)一段時(shí)間后返回，防止余波被接收頭接收誤判，程序如下： /***************************************************** 定時(shí)器0溢出中斷函數(shù)，每60MS溢出 *****************************************************/ void timer0(void)interrupt 1 using 0 { TH0=0x15。 TL0=0xA0。 TH1=0。 TL1=0。 sta_flag=1。 //標(biāo)志置為1 count++。 //計(jì)次單元加1 _nop_()。 //開始發(fā)送超聲波40KHz _nop_()。 _nop_()。 CNT=1。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 CNT=0。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 TR1=1。 //啟動(dòng)定時(shí)器1計(jì)數(shù) delay15(50)。 //延時(shí)避開直達(dá)信號(hào)} 超聲波的接收和處理超聲波由超聲波接收頭接收，程序中通過指令： Wile(0==CSBIN)；來查詢，接收到超聲波信號(hào)后往下面執(zhí)行，進(jìn)行計(jì)算處理。本設(shè)計(jì)中需注意當(dāng)距離過遠(yuǎn)或者沒有返回信號(hào)時(shí)候，定時(shí)器T1的溢出必須處理。 DS18B20溫度采集程序 DS18B20的工作流程是,初始化ROM操作指令存儲(chǔ)器操作指令數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括：初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序。(1)DS18B20的初始化DS18B20的初始化的實(shí)質(zhì)是使DS18B20復(fù)位，主要是通過判斷存在脈沖的形式來實(shí)現(xiàn)的。首先主機(jī)發(fā)復(fù)位脈沖，即寬度范圍為的負(fù)脈沖，拉高15~90以延時(shí)等待，然后通過輸入/輸出線讀存在脈沖，為低說明存在，復(fù)位成功；否則說明不存在，復(fù)位失敗，必須對(duì)DS18B20重新初始化。/************************************* DS18B20復(fù)位函數(shù)**************************************/void Init_18B20(void)//初始化18B20 {DQ = 1。 //DQ復(fù)位 Delay(10)。 DQ = 0。 //單片機(jī)將DQ拉低 Delay(80)。 //480us DQ = 1。 //拉高總線 Delay(10)。 //稍做延時(shí)后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 if(DQ) flag=0。 else flag=1。 Delay(20)。