【文章內(nèi)容簡介】 /弱上拉　　 可設(shè)置成四種模式：準雙向口/弱上拉，推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏　　 功能　　　　(2 路）/PCA（可編程計數(shù)器陣列）　　, 8路8位精度　　11. 通用異步串行口(UART)　　12. SPI同步通信口， 主模式/從模式　　　　 R/C 振蕩器，精度要求不高時可省外部晶體 傳感器的選取 傳感器的定義及作用以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號。廣義來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。國際電工委員會定義為：“傳感器是測量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測量的信號?！眰鞲衅魇前ǔ休d體和電路連接的敏感元件，而傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理（模擬或數(shù)字）能力的傳感器、傳感器是傳感器系統(tǒng)的一個組成部分，它是被測信號輸入的第一道關(guān)口。 傳感器的作用 信息的收集； 信息數(shù)據(jù)的交換； 控制信息的采集。 傳感器的特性 靈敏度高、可靠性強、穩(wěn)定性好； 防塵耐濕、耐高低溫、耐沖擊、耐振動等嚴酷環(huán)境條件； 收發(fā)兼用，使用方便。 傳感器的選用超聲波傳感器千差萬別，即使對于相同種類的測定量也可采用不同工作原理的傳感器，因此，要根據(jù)需要選用最適宜的傳感器。本設(shè)計綜合考慮了測量條件、傳感器的性能和傳感器的使用條件三個方面。 一、性能描述：1．工作電源：+5V 2．工作電流：20mA 3．工作溫度范圍 ：10℃～＋70℃ 4．超聲波距離測量： 最大測量距離―500cm 最小測量距離―4cm 分辨率－1cm 誤差－1% 5．由于使用了更好的超聲波處理方法，使測量距離更遠更穩(wěn)定。 6．模塊使用RS232串口通訊可靠性更高，同時可以通過電腦串口采集數(shù)據(jù)，編寫通訊程序常的便捷。 7．模塊可以通過脈寬輸出的方式將測量數(shù)據(jù)輸出，這樣使模塊使用更簡單。 8．模塊可以預(yù)先設(shè)定一個比較值，在測量距離小于這個值后管腳輸出一個低電平，這樣模塊能夠方便的作為一個超聲波接近開關(guān)使用。 9．模塊內(nèi)帶溫度補償電路提高測量的精度。10. 模塊內(nèi)帶253字節(jié)內(nèi)部EEPROM，可以用于系統(tǒng)記錄一些調(diào)電不丟失的系統(tǒng)參數(shù)。11. 模塊內(nèi)帶一個溫度測量部件。12. 模塊尺寸22mm 51 mm13. 模塊重量：約30g二、引腳定義：1： ＋VCC 電源+5V輸入2： GND 電源地3： nRST 模塊復(fù)位，低電平復(fù)位4： PWM 測量到的距離數(shù)據(jù)以PWM脈寬方式輸出0－25000US，每50US代表1厘米5： MOTO 舵機控制信號輸出6： COMP/TRIG COMP： 比較模式開關(guān)量輸出，測量距離小于設(shè)置比較距離時輸出低電平 TRIG： PWM模式觸發(fā)脈沖輸入 7： NC 空腳8： RXD 異步通訊模塊接收數(shù)據(jù)管腳，RS232電平或者TTL電平9： TXD 異步通訊模塊發(fā)送數(shù)據(jù)管腳，RS232電平或者TTL電平三、功能描述：模塊最基本的一個接口是RXD腳和TXD腳組成的RS232電平或者TTL電平串口，通過串口可以對模塊進行全面的控制。RS232電平可以直接和電腦的串口進行連接，這樣可以方便的通過串口調(diào)試軟件輕易的對模塊進行操作。如果需要用單片機TTL電平的異步口控制模塊，只需要設(shè)置一下串口選擇跳線，模塊就可以在RS232輸出與TTL輸出之間切換了（如下圖跳線短路帽設(shè)置位置）。RS232模式TTL模式四、模塊的連接。 系統(tǒng)的電路設(shè)計本系統(tǒng)采用STC12C5A60AD單片機作為主控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器和計數(shù)器來完成。STC12C5A60A通過外部引腳輸出一個脈沖群，以推挽形式加到變壓器的初級，經(jīng)升壓變換推動超聲波換能器發(fā)射出去。在發(fā)射的同時，輸出一個高電平啟動，進行充電。發(fā)射結(jié)束時高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，并開始對分壓器放電并輸出到比較器的負端。超聲波接收換能器將接收到的障礙物反射的超聲波送到放大器進行放大，這是一個高增益、低噪聲放大器，在對放大后的信號進行檢波后將檢測回波送到比較器的正輸入端。發(fā)射時輸出的高電平可以抑制比較器的翻轉(zhuǎn)，這樣就可以抑制發(fā)射器發(fā)射的超聲波直接輻射到接收器而導(dǎo)致錯誤檢測。超聲波測距可測出回波和發(fā)射脈沖之間的時間間隔，利用S=Ct/2就可以算出距離，再從LED上顯示。我們還可以設(shè)置若干個鍵，來控制電路的工作狀態(tài)。限制的最大可測距離存在四個因素：超聲波的幅度、反射面的質(zhì)地、反射面和入射聲波之間的夾角以及接受換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。圖33 理想狀態(tài)下超聲波測距原理 電源電路的設(shè)計在各種電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一的能量來源，穩(wěn)壓電源的主要任務(wù)是將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓和電流，從而滿足負載的需要，直流穩(wěn)壓電源一般由整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)組成。整流電路是具有單方向?qū)щ娦阅艿恼髌骷?，將交流電壓整流成單方向脈動的直流電壓；濾波電路濾去單向脈動直流電壓中的交流部分，保留直流成分，盡可能供給負載平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路是一種自動調(diào)節(jié)電路，在交流電源電壓波動或負載變化時，通過此電路使直流輸出電壓穩(wěn)定。電源電路如圖34所示:圖34 電源電路圖 測距顯示電路的設(shè)計用單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制LED，直到下次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的CPU時間少。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機只要把顯示的字型代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字型。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。另一種方法是動態(tài)掃描顯示。由于單片機本身具有較強的邏輯控制能力，所以采用動態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。而且軟件譯碼其譯碼邏輯可隨意編程設(shè)定，不受硬件譯碼邏輯限制。動態(tài)掃描的優(yōu)點是： 能顯著降低LED的功耗 能大大減少LED的外部引線，給印制板的設(shè)計和安裝帶來方便 能采用BCD碼多路輸出方式，不僅使譯碼、驅(qū)動電路大為簡化，還可以與PC相連。采用動態(tài)掃描軟件譯碼的方式大大簡化硬件電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。它用分時的方法輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每個顯示器的點亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。本設(shè)計的顯示電路圖如圖35所示：圖35 測距顯示電路 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計發(fā)射電路主要由反向器74Ls04(74HC04