【文章內(nèi)容簡介】 液晶顯示數(shù)據(jù)L E D 與蜂鳴器警報圖 43　主程序程序流程圖基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計15　基礎(chǔ)函數(shù)庫基礎(chǔ)函數(shù)庫是存放一些常被其它模塊的函數(shù)多次調(diào)用的函數(shù)，比如延時函數(shù)?；A(chǔ)函數(shù)庫中有兩個延時函數(shù)，是使用軟件延時來實現(xiàn)的，但是準(zhǔn)確的延時還是需要單片機的定時器來實現(xiàn)。這兩個函數(shù)一個是微妙級的一個是毫秒級，可以基本滿足程序大致延時使用。這樣寫可以大大減小代碼的重復(fù)率?！y距模塊的軟件設(shè)計測距模塊中包含了與距離測量有關(guān)的所有函數(shù)，包括 HC_SR04 的初始化，距離數(shù)據(jù)的讀取，以及啟動模塊的函數(shù)。每個函數(shù)的設(shè)計都離不開 HC_SR04 的工作特性，它的時序圖如下：圖 44　超聲波測距時序圖由時序圖可以得出，上位機需要通過 TRIG 向模塊發(fā)送一段 TTS 高電平，不少于 10uS，用來觸發(fā)超聲波模塊開始測距。函數(shù) StartModule 就實現(xiàn)了這一功能，先將 TRIG 電位拉高，然后軟件延時大于 10uS，然后再將它的電位拉低。然后在軟件中等待 ECHO 的電平變高，一旦變高就打開定時器 0，以工作方式 1 開始計數(shù)，初值為 0，等待 ECHO 電平變低，一旦變低就停止計數(shù)，并讀取 TH0 和 TL0 的值，計算 ECHO 高電平持續(xù)時間，然后進一步計算出距離，并將測量的距離值返回。其中定時器的工作方式是在初始化時進行定義的，由于本次設(shè)計中要用到多次定時計數(shù)器，所以在設(shè)置 TCON 時要使用按位或： TMOD|=0x01，這樣就不會影響到另外一個定時器的工作。因為要給定時器選擇 16 位定時器所以讓它工作在工作方式 1,，計數(shù)脈沖來自內(nèi)部而不是外部，所以 C/T 位為 0，僅需軟件啟動所以GATE=0，所以 TMOD 定義為 0x01?；趩纹瑱C的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計16向 T R I G 發(fā)送 1 0 u S 高電平開計時器E C H O 為低電平E C H O 為高電平關(guān)計時器計算距離重置計時器返回開始是否是否圖 45　測距模塊程序流程圖　溫濕模塊的軟件設(shè)計該模塊的軟件設(shè)計主要是用來獲取當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度。包含兩個基本函數(shù)，其中 getDHT11 是主函數(shù)，負(fù)責(zé)獲取數(shù)據(jù)時對輸入輸出端口的控制以及對獲取的數(shù)據(jù)進行基本的處理，而 COM 函數(shù)是它的子函數(shù)，負(fù)責(zé)每 8 位數(shù)據(jù)的讀取。DHT11的時序圖比較復(fù)雜，對應(yīng)的驅(qū)動部分也比 SR04 的更加麻煩。而且 DHT11 數(shù)據(jù)格式特殊，讀取方式也比較特殊，見圖 47 和圖 48.圖 46　DHT11 時序圖基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計17圖 47　DHT11“0”數(shù)據(jù)的信號表示圖圖 48　DHT11“1”數(shù)據(jù)的信號表示圖通過觀察圖 46，可以很清楚的看到 DHT11 的向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)的全過程。首先，通過軟件定義，將單片機與 DHT11 連接的端口置 0 并保持 18 毫秒以上，向DHT11 發(fā)送開始信號，保證 DHT11 可以檢測到開始信號，然后單片機端口由軟件拉高，等待 DHT11 的響應(yīng)這個過程持續(xù) 20 到 40 微秒，此時的 DHT11 在檢測到單片機發(fā)來的開始信號后自動等待電平拉高（不需要人為控制，DHT11 自動實現(xiàn)） ，一旦電平變高，DHT11 就發(fā)送自己的回響信號，將端口電平拉低并且延時 80 微秒，然后再將電平拉高 80 微秒，告訴單片機，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)了，此時的單片機由軟件循環(huán)檢測電平的高低，并且準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)將調(diào)用 COM 函數(shù)。DHT11 的數(shù)據(jù)由 5 組 8bit 的數(shù)據(jù)組成，需要調(diào)用 COM5 次，數(shù)據(jù)包括濕度的整數(shù)小數(shù)溫度的整基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計18數(shù)小數(shù)以及校驗和，當(dāng)單片機接收完數(shù)據(jù)后，利用發(fā)送的校驗和對數(shù)據(jù)進行校驗，如果正確無誤則將數(shù)據(jù)拼接完成后返回主程序。大致的流程圖如下：開始電平拉低電平拉高延時大于 1 8 毫秒延時 2 0 微秒電平是否變低電平是否變高電平是否變低調(diào)用 5 次 C O M 函數(shù)接收數(shù)據(jù)校驗數(shù)據(jù)是否正確處理數(shù)據(jù)返回是是否否否是否是圖 49　DHT11 主函數(shù)流程圖　顯示模塊的軟件設(shè)計顯示模塊軟件設(shè)計中所包含的子函數(shù)非常多，有初始化函數(shù)、判忙函數(shù)、清屏函數(shù)、基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計19寫指令函數(shù)、寫數(shù)據(jù)函數(shù)以及寫入字符串函數(shù)。其中初始化函數(shù)是在主程序一開始就調(diào)用用來初始化液晶顯示屏，通過調(diào)用寫指令函數(shù)對顯示屏進行基本的模式設(shè)定、光標(biāo)設(shè)定以及清屏。判忙函數(shù)是通過對 1602 當(dāng)前狀態(tài)的讀取判斷是否處于忙狀態(tài)。寫指令和寫數(shù)據(jù)是最基本的兩個函數(shù)，都是通過數(shù)據(jù)總線向 1602 發(fā)送信息，不同的是選擇寄存器，通過將 RS 端置高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器，此時通過數(shù)據(jù)總線接收的消息將被認(rèn)定為數(shù)據(jù)，將 RS 端置低電平選擇指令寄存器，此時通過數(shù)據(jù)總線接收的消息將被認(rèn)定為指令。表 41　1602 液晶基本指令表指令 RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 顯示控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標(biāo)/字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *6 功能 0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符發(fā)生器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器器地址8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址9 讀忙標(biāo)志 和地址 0 1 BF 計數(shù)器地址10 寫數(shù)據(jù)到指令 所設(shè)地址 1 0 要寫的數(shù)據(jù)11 從指令 所設(shè)的地址讀數(shù)據(jù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)寫指令和寫數(shù)據(jù)的基本方式一樣，僅有傳遞的參數(shù)和修改的內(nèi)容不同，用同一基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計20個流程圖來表示：開始是否忙R S 置 1 （ 數(shù)據(jù) ）或清 0 （ 指令 ）R W 清 0 進行寫操作E 使能端置 1向數(shù)據(jù)總線發(fā)送數(shù)據(jù)延時返回E 使能端清 0是否圖 410　寫指令和寫數(shù)據(jù)的程序流程圖寫入字符串函數(shù)則是先確定字符串的起始位置，然后調(diào)用寫數(shù)據(jù)函數(shù)并傳遞位置信息，通過寫數(shù)據(jù)函數(shù)的處理，將字符串信息顯示到 1602 屏幕上，然后將位置加1，判斷是否已到字符串尾部，如果沒到進入下次循環(huán)，如果已經(jīng)到字符串尾則返回主函數(shù)?；趩纹瑱C的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計21確定字符串起始位置開始結(jié)束調(diào)用寫數(shù)據(jù)函數(shù)是否是最后一個字符位置 + 1否是圖 411　寫字符串的程序流程圖　語音模塊的軟件設(shè)計語音模塊的軟件也比較復(fù)雜，包含了 4 個函數(shù)，其中 SYN6288_Init 是初始化函數(shù)，發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù) SendChar，背景音樂控制函數(shù) BkMusic，以及調(diào)用最多的發(fā)生程序 Speech。主要實現(xiàn)了對語音模塊的控制及調(diào)用。并且為了程序書寫的方便以及可讀性的提高，將語音芯片一些內(nèi)置的常數(shù)先進行宏定義。又由于該芯片的通信使用固定的幀格式，為了方便使用需要自己定義數(shù)據(jù)包頭，包括幀頭、數(shù)據(jù)區(qū)長度以及命令字、命令參數(shù)。幀結(jié)構(gòu)如下表：表 42　SYN6288 幀結(jié)構(gòu)表數(shù)據(jù)區(qū)（小于等于 203 字節(jié)）幀結(jié)構(gòu)幀頭（1 字節(jié)）數(shù)據(jù)區(qū)長度（2 字節(jié)） 命令字（1 字節(jié)）命令參數(shù)（1 字節(jié)）待發(fā)送文本（小于等于200 字節(jié)）異或校驗（1 字節(jié)）數(shù)據(jù) 0xFD0xXX 0xXX 0xXX 0xXX 0xXX… 0xXX說明 波特率高字節(jié)在前低字節(jié)在后 長度與前面的“數(shù)據(jù)區(qū)長度”保持一致基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計22語音模塊的初始化非常重要，首先要定義串行口的工作方式，本設(shè)計選用 11 位異步收發(fā)器(即 9 位數(shù)據(jù)) ，波特率可變(工作方式 3，SM0=1，SM1=1)，除了起始位和停止位外，將發(fā)送數(shù)據(jù)的第九位用軟件規(guī)定其為奇偶校驗位(TB8=1)，允許串行接收(REN=1)，而 RI 和 TI 分別為接收和發(fā)送的中斷標(biāo)志位，須由硬件置 1，申請中斷，軟件清 0，響應(yīng)中斷，所以串口控制寄存器 SCON 被設(shè)置為 0xD8。其次需要定義串行口工作的波特率，雖然工作方式 3 的波特率是可變的但是語音芯片默認(rèn)的波特率是 9600bit/s，所以設(shè)置定時器 1 為工作方式 2,，可以實現(xiàn)自動重裝的 8 位定時計數(shù)器，將初值裝入 TH1 中，開啟定時器后 TL1 計數(shù)，一旦溢出則將 TH1 中保存的初始值自動裝入 TL1，節(jié)省了人為操作的時間，得到更精準(zhǔn)的波特率，由于單片機的晶振為 ，所以裝入 TH1 的初值為 0xFD，設(shè)置 PCON 的第一位 SMOD為 0，不倍頻。void SYN6288_Init(){SCON =0xD8。 TMOD|=0x20。 //按位或，防止修改 T0 的設(shè)置PCON =0x00。 TH1 =0xFD。 TR1 =1。 //開定時器}發(fā)聲函數(shù)是模塊的主要函數(shù)，實現(xiàn)播報字符串語音的功能。由于幀格式的要求，先將計算主程序傳遞來的字符串的長度，然后根據(jù)程序需求合成數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)包頭，同時調(diào)用 SendChar 函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)包頭，緊接著調(diào)用該函數(shù)發(fā)送字符串的內(nèi)容，最后發(fā)送校驗位，延時返回。基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計23開始數(shù)據(jù)包頭是否發(fā)送完更新數(shù)據(jù)包頭內(nèi)容發(fā)送數(shù)據(jù)字符串是否發(fā)送完發(fā)送字符發(fā)送校驗位返回延時字符串長度加 1是否字符串尾部否否否是是是圖 412　發(fā)聲字符串函數(shù)程序流程圖基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計245　系統(tǒng)的仿真、調(diào)試結(jié)果　系統(tǒng)仿真結(jié)果使用 Protues 進行仿真時，有一些元件沒有仿真，使用其它元件代替，但是由于按鍵速度達(dá)不到，所以超聲波測距模塊測出的距離就比較遠(yuǎn)。圖 51　仿真結(jié)果圖圖 52　TIRG 觸發(fā)電平圖圖 53　ECHO 回響電平圖圖 54　SYN6288 數(shù)據(jù)波形圖基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計25由于 DHT11 在仿真中無法實現(xiàn)，所以一直顯示是溫度 0 攝氏度，濕度也是0%，所以也無法在仿真中看出溫度和濕度對距離的影響?！∠到y(tǒng)軟件調(diào)試結(jié)果使用 Keil 軟件 Debug 進行調(diào)試主要是觀察單片機內(nèi)部的內(nèi)存、定時器、特殊狀態(tài)寄存器以及自己定義的變量的值，是普通仿真不能替代的。以下是初始化完成后，系統(tǒng)的設(shè)置。圖 55　Timer0、Timer1 、串行口初始設(shè)置圖 56　中斷系統(tǒng)初始設(shè)置圖 57　系統(tǒng)運行中自定義數(shù)據(jù)結(jié)果圖基于單片機的倒車?yán)走_(dá)的設(shè)計26