【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /弱上拉　　 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏　　 功能　　　　(2 路）/PCA（可編程計(jì)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(shí)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(cè)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(gè)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(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時(shí)候，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。廣義來(lái)說(shuō)，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(hào)的器件。國(guó)際電工委員會(huì)定義為：“傳感器是測(cè)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(cè)量的信號(hào)?！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(gè)組成部分，它是被測(cè)信號(hào)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(qiáng)、穩(wěn)定性好； 防塵耐濕、耐高低溫、耐沖擊、耐振動(dòng)等嚴(yán)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(wàn)別，即使對(duì)于相同種類的測(cè)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(jì)綜合考慮了測(cè)量條件、傳感器的性能和傳感器的使用條件三個(gè)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(cè)量： 最大測(cè)量距離―500cm 最小測(cè)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(cè)量距離更遠(yuǎn)更穩(wěn)定。 6．模塊使用RS232串口通訊可靠性更高，同時(shí)可以通過(guò)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(guò)脈寬輸出的方式將測(cè)量數(shù)據(jù)輸出，這樣使模塊使用更簡(jiǎn)單。 8．模塊可以預(yù)先設(shè)定一個(gè)比較值，在測(cè)量距離小于這個(gè)值后管腳輸出一個(gè)低電平，這樣模塊能夠方便的作為一個(gè)超聲波接近開關(guān)使用。 9．模塊內(nèi)帶溫度補(bǔ)償電路提高測(cè)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(gè)溫度測(cè)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(cè)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(jī)控制信號(hào)輸出6： COMP/TRIG COMP： 比較模式開關(guān)量輸出，測(cè)量距離小于設(shè)置比較距離時(shí)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(gè)接口是RXD腳和TXD腳組成的RS232電平或者TTL電平串口，通過(guò)串口可以對(duì)模塊進(jìn)行全面的控制。RS232電平可以直接和電腦的串口進(jìn)行連接，這樣可以方便的通過(guò)串口調(diào)試軟件輕易的對(duì)模塊進(jìn)行操作。如果需要用單片機(jī)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(jì)本系統(tǒng)采用STC12C5A60AD單片機(jī)作為主控制器，用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器來(lái)完成。STC12C5A60A通過(guò)外部引腳輸出一個(gè)脈沖群，以推挽形式加到變壓器的初級(jí)，經(jīng)升壓變換推動(dòng)超聲波換能器發(fā)射出去。在發(fā)射的同時(shí)，輸出一個(gè)高電平啟動(dòng)，進(jìn)行充電。發(fā)射結(jié)束時(shí)高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，并開始對(duì)分壓器放電并輸出到比較器的負(fù)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(jìn)行放大，這是一個(gè)高增益、低噪聲放大器，在對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行檢波后將檢測(cè)回波送到比較器的正輸入端。發(fā)射時(shí)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(cuò)誤檢測(cè)。超聲波測(cè)距可測(cè)出回波和發(fā)射脈沖之間的時(shí)間間隔，利用S=Ct/2就可以算出距離，再?gòu)腖ED上顯示。我們還可以設(shè)置若干個(gè)鍵，來(lái)控制電路的工作狀態(tài)。限制的最大可測(cè)距離存在四個(gè)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(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測(cè)距離。圖33 理想狀態(tài)下超聲波測(cè)距原理 電源電路的設(shè)計(jì)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(lái)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(fù)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瑢⒔涣麟妷赫鞒蓡畏较蛎}動(dòng)的直流電壓；濾波電路濾去單向脈動(dòng)直流電壓中的交流部分，保留直流成分，盡可能供給負(fù)載平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，通過(guò)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(cè)距顯示電路的設(shè)計(jì)用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有鎖存功能，單片機(jī)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(shí)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(shí)間少。靜態(tài)顯示中，每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)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(jī)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(shí)，單片機(jī)再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。另一種方法是動(dòng)態(tài)掃描顯示。由于單片機(jī)本身具有較強(qiáng)的邏輯控制能力，所以采用動(dòng)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(dòng)態(tài)掃描的優(yōu)點(diǎn)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(jì)和安裝帶來(lái)方便 能采用BCD碼多路輸出方式，不僅使譯碼、驅(qū)動(dòng)電路大為簡(jiǎn)化，還可以與PC相連。采用動(dòng)態(tài)掃描軟件譯碼的方式大大簡(jiǎn)化硬件電路結(jié)構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。它用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每個(gè)顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺(jué)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(jì)的顯示電路圖如圖35所示：圖35 測(cè)距顯示電路 超聲波發(fā)射電路的設(shè)計(jì)發(fā)射電路主要由反向器74Ls04(74HC04