52單片機(jī)超聲波測(cè)距畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 07:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 0。12~19:I/O p3接口 (12,13腳 INT0中斷0 INT1中斷114~15 : 計(jì)數(shù)脈沖T0 T1 16,17: WR寫控制 RD讀控制輸出端)18~19: 晶振諧振器 20 地線21~28 p2 接口 高8位地址總線 29: psen 片外rom選通端 單片機(jī)對(duì)片外rom操作時(shí) 29腳(psen)輸出低電平30:ALE/PROG 地址鎖存器31:EA/ROM取指令控制器 高電平片內(nèi)取 低電平片外取32~39:~(注意此接口的順序與其他I/O接口不同 與引腳號(hào)的排列順序相反)40:電源+5V[4](2)其主要特性有：用戶程序應(yīng)用空間：8K壽命：1000寫／擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年工作頻率：0Hz一40MHz，外部晶振20MHz以下可省復(fù)位電路三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定片上集成1280字節(jié)或512字節(jié)RAM32可編程I／O線兩個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路有EEPROM功能看門狗在空閑模式下，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式又軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或復(fù)位終止。應(yīng)注意的是：在用硬件復(fù)位終止空閑模式時(shí)，AT89C2051通常從程序停止一直到內(nèi)部復(fù)位獲得控制之前的兩個(gè)機(jī)器周期恢復(fù)程序執(zhí)行。在這種情況下片內(nèi)硬件禁止對(duì)內(nèi)部RAM的讀寫，但允許對(duì)端口的訪問，要消除硬件復(fù)位終止空閑模式對(duì)端口意外寫入的可能，原則上進(jìn)入空閑模式指令的下一條指令不應(yīng)對(duì)端口引腳或外部存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問。在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容終止掉電模式前被凍結(jié)。退出模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內(nèi)容，在VCC恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重新啟動(dòng)并穩(wěn)定工作[5]。 單片機(jī)的基本連接電路 單片機(jī)正常工作時(shí)，都需要一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)復(fù)位電路來構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘信號(hào)，其有兩種時(shí)鐘方式：外部時(shí)鐘和內(nèi)部時(shí)鐘。外部始終是使用外部振蕩脈沖信號(hào)，常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于同步。本設(shè)計(jì)只有一片單片機(jī)，采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。STC89C52內(nèi)部有一個(gè)可控制的負(fù)反饋反向大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但是電容的大小多少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、蕩器的穩(wěn)定性、震的快速性和溫度穩(wěn)定性。外接晶體時(shí)，兩個(gè)電容通常選擇30PF左右，外接陶瓷諧振器時(shí)，本設(shè)計(jì)采用12MHZ的晶體振蕩器，c1和c2的電容值約為30PF[3]。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要RST引腳出至少保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。在RST端出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)周期，執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以后每個(gè)周期重復(fù)一次，直至RST端變低。單片機(jī)的復(fù)位電路有兩種：上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位[3]。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)復(fù)位方式。當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)，電容迅速放電，使RST端迅速變?yōu)楦唠娖?，?fù)位按鈕松開后，電容通過電阻充電，逐漸使RST端恢復(fù)低電平。單片機(jī)的基本的連接電路如圖4所示：圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng) 超聲波發(fā)射部分電路超聲波發(fā)射部分是為了讓超聲波發(fā)射換能器TCT40－16T能向外界發(fā)出40 kHz左右的方波脈沖信號(hào)。40 kHz左右的方波脈沖信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：采用硬件如由555振蕩產(chǎn)生或軟件如單片機(jī)軟件編程輸出，為了節(jié)省成本，本次設(shè)計(jì)采用了后者。 kHz左右的方波脈沖信號(hào)，由于單片機(jī)端口輸出功率不夠，40 kHz方波脈沖信號(hào)分成兩路，送給一個(gè)由74HC04組成的推挽式電路進(jìn)行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠(yuǎn)，滿足測(cè)量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器TCT40－16T以聲波形式發(fā)射到空氣中。發(fā)射部分的電路，如下圖所示。圖中輸出端上拉電阻R3，R4，一方面可以提高反向器74HC04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。超聲波發(fā)射電路如圖5所示： 圖5 超聲波發(fā)射電路 超聲波接收部分電路TCT40－16T發(fā)射的超聲波在空氣中傳播，遇到障礙物就會(huì)返回，返回的部分有超聲波接收器接收。超聲波接收部分是為了將反射波(回波)順利接收到，超聲波接收換能器TCT40－16R將接收到的反射波轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，并對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、(INT0)引腳，以產(chǎn)生一個(gè)中斷。在這里我采用的是集成電路CX20106A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38KHz與測(cè)距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。實(shí)驗(yàn)證明其具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)改變C4的大小，可改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。CX20106A 各引腳作用如圖6所示： 圖6 CX20106A管腳示意圖CX20106A的引腳注釋：l腳：超聲波信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。2腳：該腳與GND之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R或減小C，將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為R=，C=。3腳：該腳與GND之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作。4腳：接地端。5腳：該腳與電源端VCC接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200kΩ時(shí)，fn≈42kHz，若取R=220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。6腳： 該腳與GND之間接入
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