【文章內(nèi)容簡介】 所示。下面介紹 89C52 的主要管腳功能如下： VCC（ 40） ：電源 +5V； VSS（ 20） ：接地； P0 口 （ 3239） ：雙向 I/O 口，既可作低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)總線使用，也可作普通 I/O 口； P3 口（ 1017）：多用途端口，既可作普通 I/O 口，也可按每位定義的第二功能操作； P2 口（ 2128）：既可作高 8 位地址總線，也可作普通 I/O口； P1 口（ 18）： 準雙向通用 I/O 口；RST（ 9） ：復位信號輸入 端； ALE/PROG：地址鎖存信號輸出端； PSEN：內(nèi)外程序存儲器選擇線； XTAL1（ 19） 和 XTAL2（ 18） ：外接石英晶體振蕩器。 由于本課題的需要用到單片機內(nèi)部的計數(shù)器和定時器，所以在這里有必要介紹定時器 /計數(shù)器的工作原理。首先，先看看定時器 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖： 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 10 圖 定時器 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)原理圖 從上面定時器 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖中可以看出， 16 位的定時 /計數(shù)器分別由兩個 8位專用寄存器組成，即： T0 由 TH0 和 TL0 構(gòu)成； T1 由 TH1 和 TL1 構(gòu)成。其訪問地址依次為 8AH8DH。每個寄存器均可單獨訪問。這些寄存器是用于存放定時或計數(shù)初值的。此外，其內(nèi)部還有一個 8 位的定時器方式寄存器 TMOD 和一個 8 位的定時控制寄存器 TCON。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。 TMOD 主要是用于選定定時器的工作方式； TCON 主要是用于控制定時器的啟動停止，此外 TCON 還可以保存 T0、 T1 的溢出和中斷標志。 當定時器工作在計數(shù)方式時，外部事件通過引腳 T0（ ） 或 T1（ ） 輸入。當定時器 /計數(shù)器為計數(shù)工作方式時，通過引腳 T0和 T1對外部信號計數(shù)，外部脈沖的上升沿 將觸發(fā)計數(shù)。計數(shù)器在每個機器周期的 S5P2期間采樣引腳輸入電平。若一個機器周期采樣值為 0，下一個機器周期采樣值為 1，則計數(shù)器加 1。此后的機器周期 S3P1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。所以檢測一個由 0至 1的跳變需要兩個機器周期，由于本課題所利用的是計數(shù)器 T0、定時器 T1，并且是工作在工作方式 1。所以以下重點介紹工作方式 1的特點。 工作方式 1是 16位的計數(shù)器，由 TLX作為高 8位和 THX作為低八位由于計數(shù)器為16位，其計數(shù)范圍最大。當啟動 TX前， TLX和 THX裝入計數(shù)初值，當 TLX計滿后，向 THX進位，當計數(shù)器計數(shù) 達到 0FFFF后，再計一個數(shù)，則計數(shù)器產(chǎn)生溢出中斷，向 CPU請求中斷，在中斷程序時 THX和 TLX需重新裝入初值，以便中斷返回后重新開始計數(shù)。所以，工作方式 1是一種需重裝初值的計數(shù)器。由于這種方式，計數(shù)范圍大， 所以 在計較大數(shù)據(jù)時可采用這種工作方式。 鑒于本課題的實際情況在此課題 T0 用來 計時 ， 當 INT0 引腳出現(xiàn)低電平時，立沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 11 即進入中斷函數(shù)。進入中斷后就立即關(guān)閉計時器 T0 停止計時， 可以用來實現(xiàn)等待計時功能。 單片機外圍電路的設計 由單片機硬件設計原理可知：（ 1）盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路；（ 2）留 有余地 ， 在設計硬件電路時，要考慮到將來修改、擴展的方便。 89C52 的時鐘可以兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘電路。下面介紹內(nèi)部時鐘方式。 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。圖 是 89C52 片內(nèi)振蕩器電路。 89C52 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件，圖 是內(nèi)部時鐘方式的電路。外接 晶體（在頻率穩(wěn)定性不高，而盡可能要求廉價時，可選用陶瓷諧振器）以及電容 CX1和 CX2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體可在 ～ 12MHz 之間任選，電容 CX1 和 CX2 的典型值在 20pF～ 100pF 之間選擇，但在 60pF～ 70pF 時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。典型值通常選擇為 30pF 左右。外接陶瓷諧振器時， CX1 和 CX2 的典型值約為 47pF。在設計印刷電路板時，晶體或陶瓷振蕩器和電 容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用溫度穩(wěn)定性能好的 NPO 高頻電容。 圖 89C52片內(nèi)振蕩器電路圖 圖 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 12 89C52 的復位輸入引腳 RET（即 RESET）為 89C52 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的 0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。在 89C52 的時鐘電路工作后，只要在 RET 引腳上出現(xiàn)兩個機器周期 以上的高電平時，單片機內(nèi)部則初始復位。只要 RET 保持高電平，則 89C52 循環(huán)復位。只有當 RET 由高電平變成低電平以后， 89C52 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 本系統(tǒng)的復位電路是采用按鍵復位的電路，如圖 所示，是常用復位電路之一。當 89C52 的 ALE 及 PSEN 兩引腳輸出高電平， RET 引腳高電平到時，單片機復位。通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復位稱手動復位。上電時，剛接通電源，電容 C 相當于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 89C52 全機自動復位，這就是上電復位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只 需按動按鈕即可。按下按鈕，則直接把 +5V 加到了 RET/VPD 端從而復位稱為手動復位。復位后， P0 到 P3 并行I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF 寄存器狀態(tài)不確定。 V c cG N D3.3uF10KR S TR E S E T 圖 按鍵電平復位電 路 總線驅(qū)動器 74LS245 74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 LED 或者其他的設備，它是 8 路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。 74LS245 還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當片選端 /CE 低電平有效時， DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸； DIR=“1”，信號由 A 向 B 傳輸；當 /CE 為高電平時， A、 B 均為高阻態(tài)。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 13 圖 74LS245引腳圖 顯示電路的設計 本設計中采用 LED 共 陰 極 4 封裝型顯示器顯示。 LED 顯示器是單片機應用系統(tǒng)常用的輸出器件。它是由若干個發(fā)光二極管組成，當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫點亮?？刂撇煌慕M合的二極管導通就能顯示出各種字符。 共 陰 極顯示器的發(fā)光二極管的 陰極連接在一起，當公共陰 極接 地 時，當某個發(fā)光二極管的 陽極 陰極 接高 電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的 段被顯示。通常將控制發(fā)光二極管發(fā)光的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)編碼稱為 LED 顯示的段選碼，要構(gòu)成多位 LED顯示時，除需要段選線外，還需要位選線，以確定段選碼對應的顯示位，位選線控制第幾個 LED 顯示，段選線則控制顯示字形。 本設計采用 一 個 4 位 LED 動態(tài)顯示，在位選線和段選線的共同作用下，可以使顯示器顯示各自的字符，當然這些字符不是同時顯示的，但由于人眼存在視覺暫留，加上發(fā)光二極管的余輝效應，由于掃描的速度足夠快，每位顯示的間隔時間足夠短，就可以給人同時顯示的感覺，而不會有閃爍感。猶如同時顯示一樣。 段選碼用 74LS245 來 驅(qū)動 。通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲單元，然后把數(shù)據(jù)送入段選通對應的地址，再選通某一個 LED，逐步完成 4 個 LED 的顯示。 單片機采用 89C51 或其兼容系列。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的 40KHz方波 信號，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的 4 位共陰 LED 數(shù)碼管，段碼用 74LS245 驅(qū)動 。單片機系統(tǒng)及顯示電路如圖 所示。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 14 11 9A 1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8B 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8ABCDEFGD PD I G 2D I G 3D I G 4D I G 1P 2 7P 2 6P 2 5P 2 4P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 77 4 L S 2 4 5V c c 圖 顯示電路 報警電路的設計 圖 示是蜂鳴器報警電路圖，三極管 9012 驅(qū)動蜂鳴器，電阻 R31 是起限制電流的作用。當 輸出低電平時，蜂鳴器處于工作狀態(tài)，發(fā)出報警聲。 圖 蜂鳴器報警電路圖 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 15 第 4 章 倒車雷達 的軟件系統(tǒng)設計 研制一臺智能儀器是一個復雜的過程，這一過程包括分析儀表的功能要求和擬定總體設計方案，確定硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法，研制邏輯電路和編制程序，以及儀表的調(diào)試和性能的測試等等。軟件的設計應遵循結(jié)構(gòu)化設計原則，在總體概況設計的基礎上進行具體的詳細設計，功能分 解，模塊劃分，細化軟件層次，優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)，以達到 模塊功能的獨立性，執(zhí)行的高效性?？傊O計的程序應該達到可讀性、可理解性、可維護性、有效性、 可修改性。 倒車雷達的軟件設計方案 在單片機系統(tǒng)的程序的設計開發(fā)中，單片機就如同整個系統(tǒng)的交通中樞，而程序就是組成交通中樞的條條大道，各個部分的模塊化的程序就是整個系統(tǒng)的組成成份。軟件編寫的好壞，語句運用的是否簡潔 直接關(guān)系單片機的工作效率。在各個模塊化的程序中盡量用最少的語句做 最多的事情，不讓語句出現(xiàn)歧義，這樣就可以使整個程序可以在系統(tǒng)中更好的運行，使單 片機工作效 率大大的提高。下面就對本次畢業(yè)設計的軟件部分作些介紹 。子程序包括：中斷子程序、顯示子程序、延時子程序、距離計算子程序、報警子程序。由于要實現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設計，下面就其主要部分分別分析。 中斷子程序是將 T1 中斷，發(fā)生超聲波信號，同時啟動 T0 進行計數(shù)。超聲波信號發(fā)送完畢后，調(diào)用延時程序， 避開發(fā)射 后的超聲波信號直接被接收電路所接收。然后 開啟接收回波中斷 。 顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。 延時子程序是實現(xiàn)所需功能的選擇。 距離計算子 程序是將 單片機定時器計入的時間與超聲波傳播的速度相乘，就得到 要送顯示的距離值。 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 16 主程序 設計 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置定時器 T0 工作模式為 16 位定時計數(shù)器模式，置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P2 清 0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為了避免超聲 波 從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波 觸發(fā)，需要延時約 0. l ms(這也就是超聲波測距器會有一個最小可測距離的原因 )后，才打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號。由于采用的是 12MHz 的晶振，計數(shù)器每計一個數(shù)就是 1μ s，當主程序檢測到接收成功的標志位后，將計數(shù)器 T0 中的數(shù) (即超聲波來回 所用的時間 )按式 (4－ 1)計算，即可得被測物體與測距器之間的距離，設計時取 20℃時的聲速為 344m／ s 則有 ： D=(c t)／ 2=172TO／ 10 000 cm (41) 其中 TO 為計數(shù)器 T0 的計數(shù)值。測出距離后結(jié)果將以十進制 BCD 碼方式送往LED 顯示，然后再發(fā)超聲波脈沖重復測量過程。圖 為主程序流程圖。 單片機初始化 發(fā)送超 聲波脈沖 開始 時差測量子程序 距離計算子程序 定時中斷子程序 報警子程序 顯示距離 N Y 有回波嗎？ 圖 主程序流程圖 沈陽航空工業(yè)學院畢業(yè)設計（論文） 17 時差測量子程序 超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 P1. 0 端口發(fā)送 2 個 左右超聲波脈沖信號 (頻率約 40KHz 的方波 )，脈沖寬度為 12μ s 左右，同時把計數(shù)器 T0 打開進行計時。超聲波發(fā)生子程序較簡單，但要求程序運行時間準確，所以采用匯編語言編程。 超聲波 倒車雷達 主程序利用外中斷 0 檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號(即 INT0 引腳出現(xiàn)低電平 )，立即進入中斷程序。進入該中斷后就立即關(guān)閉計時器T0 停止計時，并將測距成功標志字賦值 1。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，并將測距成功標志宇賦值 2 以表示本次