【文章內容簡介】 超聲波接收電路主要是由集成電路CX20106A芯片電路構成的。 超聲波接收電路 HRSR04超聲波集成模塊HRSR04超聲波集成模塊是將超聲波發(fā)射探頭，超聲波接收探頭，CX20106A芯片電路，74LS04芯片放大電路集成到的一起的一個超聲波集成模塊?；竟ぷ髟恚海?）采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號；（2） 模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回；（3） 有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個高電平，高電平的持續(xù)時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=（高電平時間*聲速）/2。 HRSR04型超聲波集成模塊的工作電壓為5 V，而且此模塊的靜態(tài)工作電流是小于2 mA的，工作時候可以比較穩(wěn)定。而且，它的感應的角度不大于15176。，可以減少了很大部分可能存在的角度干擾問題。此模塊的測距范圍為2 cm～5 m，能基本滿足測距要求， cm，盲區(qū)僅僅為2 cm，完全可以能夠滿足本設計的測距要求，而且測距也比較穩(wěn)定。HRSR04超聲波集成模塊采用的是I/O觸發(fā)測距，給至少10 us的高電平信號。另外，此模塊可以自動發(fā)送8個40 kHz的方波脈沖，并能夠自動檢測是否有信號返回，如果檢測到有信號返回則通過I/O口輸出高電平，高電平的持續(xù)時間就是超聲波從發(fā)射到返回所用的時間，則，所測量的距離=（高電平時間聲速）/2。一個控制口發(fā)出一個10 us以上的高電平，就可以在接收口等待高電平輸出。一有輸出就可以開定時器計時，當此口變?yōu)榈碗娖綍r就可以讀定時器的值，此時就為此次測距的時間，就能夠算出距離。這樣不斷的循環(huán)周期測，就可以在不停地移動的過程中測量距離值了。但是，為防止發(fā)射信號對回收信號的影響，本超聲波集成模塊的測量周期最好定在60 ms以上，所以本設計將測量周期定在80 ms。 集成電路構成的發(fā)射和接收電路具有調試簡單，可靠性好，抗干擾能力強，體積小，功耗低的優(yōu)點，所以首先考慮采用集成電路來組成收發(fā)電路。 HRSR04+5V直流電源供電，這里沒有直接的+5V電壓，而直流電源的輸入電壓為220V的電網電壓，在正常情況下，這一電網電壓是遠遠的高于本設計所需的電壓值，因而需要先使用變壓器，將220V的電網電壓降低后，再進行下一階段的處理。： 電源電路此+5V電源設計分為變壓器部分、單相橋式整流電路和濾波電路構成。（1）變壓器是這一電源電路起始部分，將220V的電網電壓轉變?yōu)楸驹O計所需的較低的電壓，就可以進行下一階段的整流部分。（2）單相橋式整流電路，就是將交流電網電壓轉換為所需電壓，整流電路由四只整流二極管組成。（3）濾波電路采用的是電解電容和二極管并聯方式濾波，簡單的講就是電容兩端電壓升高時，電容充電，電壓降低時，電容放電，讓電壓降低時的坡度變得平緩，從而起到濾波的作用。三段穩(wěn)壓器7805將會輸出穩(wěn)定的+5V直流電壓。 特殊器件的介紹超聲波傳感器主要有電致伸縮和磁致伸縮兩類，電致伸縮采用雙壓電陶瓷晶片制成，具有可逆特性。壓電陶瓷片具有如下特性：當在其兩端加上大小和方向不斷變化的交流電壓時，就會產生“壓電效應”，使壓電陶瓷也產生機械變形，這種機械變形的大小以及方向與外加電壓的大小和方向成正。也就是說，若在壓電晶片兩邊加以頻率為f的交流電電壓時，它就會產生同頻率的機械振動，這種機械振動推動空氣的張弛，當f落在音頻范圍內時便會發(fā)出聲音。反之，如果由超聲波機械振動作用于陶瓷片使其發(fā)生微小的形變時，那么壓電晶片也會產生與振動頻率相同的微弱的交流信號。超聲波傳感器結構如下圖所示。圖314 超聲波傳感器內部結構圖315 超聲波傳感器內部結構其測距原理論述如下：在超聲探測電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數與被測距離成正比。超聲測距大致有以下方法：① 取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測量電壓即可測得距離；② 測量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波的時間間隔 t，故被測距離為 S=1／2vt。本測量電路采用第二種方案。由于超聲波的聲速與溫度有關，如果溫度變化不大，則可認為聲速基本不變 。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償的方法加以校正。超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。，由單片機負責計時，所以此系統的測量精度理論上可以達到毫米級。超聲波測距的算法設計: 超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘340米（15度時）。X2是聲波返回的時刻，X1是聲波發(fā)聲的時刻，X2X1得出的是一個時間差的絕對值，假定X2X1=，則有340m=。，超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離如下： 超聲波測距原理： 超聲波測距的系統框圖 1602字符型液晶顯示器字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示數字、字母、符號等點陣式LCD，現在常用的模塊有16*16*20*40*2行等。下面我們拿長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹它的用法。 1602字符型液晶顯示器實物圖在單片機系統中應用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：（1）顯示質量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。（2）數字式接口液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。（3）體積小、重量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。（4）功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。液晶顯示器各種圖形的顯示原理：?線段顯示：點陣圖形式液晶由MN個顯示單元組成，假設LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個點組成，屏上6416個顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內容決定，當（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8?字符顯示：用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由68或88點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。?漢字顯示：漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為5……右邊為6……根據在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數可找出顯示RAM對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個完整漢字。1602LCD的基本參數及引腳功能：1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，：條暗線組成的虛線。LCD顯示的基本原理就是這樣的。 1602LCD尺寸圖（1）1602LCD主要技術參數： 顯示容量:162個字符芯片工作電壓:—工作電流:()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH)mm（2）引腳功能說明：1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，： 引腳功能表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數據2VDD電源正極10D3數據3VL液晶顯示偏壓11D4數據4RS數據/命令選擇12D5數據5R/W讀/寫選擇13D6數據6E使能信號14D7數據7D0數據15BLA背光源正極8D1數據16BLK背光源負極(1)第1腳：VSS為地電源。(2)第2腳：VDD接5V正電源。(3)第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。(4)第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。(5)第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。(6)第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。(7)第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。(8)第15腳：背光源正極。(9)第16腳：背光源負極。 1602LCD的指令說明及時序：1602液晶模塊內部的控制器總共有11條控制指令，： 控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數據存貯器地址001顯示數據存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數器地址10寫數到CGRAM或DDRAM）10要寫的數據內容11從CGRAM或DDRAM讀數11讀出的數據內容 (1)指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。 (2)指令2：光標復位，光標返回到地址00H。 (3)指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 (4)指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 (5)指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 (6)指令6：功能設