【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0R7）的狀態(tài)。 表21 8051的初始態(tài)特殊功能寄存器 初始態(tài) 特殊功能寄存器 初始態(tài) ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPH 00H TH0 00H DPL 00H TL0 00H IP xxx00000B TH1 00H IE 0xx00000B TL1 00H TMOD 00H TCON 00H SCON xxxxxxxxB SBUF 00H P0P3 1111111B PCON 0xxxxxxxB EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89S51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。第3章 倒車防撞系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 整體設(shè)計(jì)思想如圖31所示，本系統(tǒng)硬件部分由AT89C51控制器、超聲波發(fā)射電路、接收電路、聲音報(bào)警電路和LCD顯示電路組成。當(dāng)?shù)管嚂r(shí)，發(fā)射和接收電路工作，經(jīng)過(guò)AT89C51數(shù)據(jù)處理將車尾距離障礙物的距離顯示在LCD，如果距離小于系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，報(bào)警電路會(huì)鳴叫預(yù)警，提醒司機(jī)注意車距。其中AT89C51是主控芯片，支持在線下載程序，方便調(diào)試，有8kB的Flash、32個(gè)I/O口、三個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙工UART串行口和看門狗定時(shí)器等，既滿足了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，也滿足了日后擴(kuò)展的需求。單片機(jī)控制器超聲波發(fā)射超聲波接收LCD顯示掃描驅(qū)動(dòng)報(bào)警裝置圖31系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)示意圖 系統(tǒng)整體硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路如32圖所示，本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)。 引腳輸出的將是軟件方式產(chǎn)生的40kHz 方波，(INT0)則被用來(lái)接收回波。當(dāng)系統(tǒng)通電后指示電路的發(fā)光二極管將會(huì)點(diǎn)亮，指示系統(tǒng)處在正常工作狀態(tài)。單片機(jī)的9引腳接復(fù)位電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，程序出現(xiàn)死循環(huán)時(shí)，按下復(fù)位按鈕電路會(huì)重新開始正常工作。圖 32 系統(tǒng)硬件電路圖 超聲波發(fā)射與接收部分的設(shè)計(jì) 超聲波發(fā)射部分超聲波發(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40kHz 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，本系統(tǒng)采用后者。 端口輸出40 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)送換能器TCT40－16T以聲波形式發(fā)射到空氣中。發(fā)射部分的電路如圖33所示，圖中輸出端上拉電阻R31，R32，一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。圖33 超聲波發(fā)射電路 超聲波接受部分TCT40－16T發(fā)射超聲波的在空氣中傳播，遇到障礙物就會(huì)返回，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進(jìn)行轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，并對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形等處理后，這里用索尼公司生產(chǎn)的集成芯片CX20106，(INT0)引腳，以產(chǎn)生一個(gè)中斷。接收部分的電路如圖34所示，可以看到，集成芯片CX20106在接收部分電路中起了很大的作用。CX20106是一款應(yīng)用廣泛的紅外線檢波接收的專用芯片，其具有功能強(qiáng)、性能優(yōu)越、外圍。接口簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，由于紅外遙控常用的載波頻率38kHz與測(cè)距的超聲波頻率40kHz 比較接近，而且CX20106內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率f0 五可由其5腳外接電阻調(diào)節(jié)，阻值越大中心頻率越低，范圍為30～60kHz，故本次設(shè)計(jì)用它來(lái)做接收電路。CX20106內(nèi)部由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。工作過(guò)程如下：接收的回波信號(hào)先經(jīng)過(guò)前置放大器和限幅放大器，將信號(hào)調(diào)整到合適幅值的矩形脈沖，由濾波器進(jìn)行頻率選擇，濾除干擾信號(hào)，再經(jīng)整形，送給輸出端7腳。當(dāng)接收到與CX20106濾波器中心頻率相符的回波信號(hào)時(shí)，其輸出端7腳就輸出低電平，而輸出端7腳直接接到AT89S52的INT0引腳上，以觸發(fā)中斷。若頻率有一些誤差，可調(diào)節(jié)芯片引腳5的外接電阻R42，將濾波器的中心頻率設(shè)置在40 kHz，就可達(dá)到理想的效果。CX2010 06J4圖34超聲波接收電路 報(bào)警部分報(bào)警部分主要利用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)有一定頻率的信號(hào)輸入時(shí)，首先經(jīng)過(guò)三極管對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，然后傳至蜂鳴器報(bào)警，報(bào)警部分的電路圖如圖35所示。圖35 報(bào)警電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體程序設(shè)計(jì)開 始調(diào) 用系統(tǒng)初始化程序調(diào) 用發(fā)射超聲波程序調(diào) 用延時(shí)程序是否有回波調(diào) 用計(jì)算距離程序調(diào) 用顯示程序是否大于設(shè)定值調(diào) 用報(bào)警程序否是否是圖41 主程序流程圖本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)，由主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收子程序、報(bào)警子程序以及顯示子程序組成，主程序流程圖如上圖41所示。系統(tǒng)軟件編制時(shí)應(yīng)考慮相關(guān)硬件的連線，同時(shí)還要進(jìn)行存儲(chǔ)空間、寄存器以及定時(shí)器和外部中斷引腳的分配和使用。 HC04推挽放大電路再連接到超聲波發(fā)射傳感器， 方波，(INT0)則被用來(lái)接收回波。定時(shí)器T1，T0 均工作在工作方式1，為16 位計(jì)數(shù)，T1 定時(shí)器被用來(lái)開啟一次測(cè)距過(guò)程以它的溢出為標(biāo)志開始一個(gè)發(fā)射測(cè)量循環(huán)，T0 定時(shí)器是用來(lái)計(jì)算脈沖往返時(shí)間，它們的初值均設(shè)為0。 T0中斷服務(wù)程序停止T1計(jì)時(shí)禁止外部中斷0中斷調(diào)超聲波發(fā)射程序啟動(dòng)T1計(jì)時(shí)允許T0中斷，啟動(dòng)T0定時(shí)延時(shí)1ms允許外面中斷0中斷T0中斷程序入口返回圖42 中斷程序流程圖T0中斷程序流程圖如圖42所示，本設(shè)計(jì)中40 kHz方波信號(hào)的產(chǎn)生采用軟件方式實(shí)現(xiàn)：，再輸出13μs 的低電平，這樣得到一個(gè)周期的40 kHz的脈沖，再循環(huán)發(fā)送8 次。在CPU 停止發(fā)送脈沖群后，由于電阻尼，換能器不能立即停止發(fā)送超聲波，在一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)發(fā)送，故這段時(shí)間內(nèi)不可立即開啟INT0接收回波，要等待一段后以避免發(fā)送端的部分直射波未經(jīng)被測(cè)物就直接繞射到接收端，這段被稱為“虛假反射波”。從發(fā)射開始一直到“虛假反射波”結(jié)束這段時(shí)間，不開放INT0中斷申請(qǐng)，可有效躲避干擾，但也會(huì)造成測(cè)試的“盲區(qū)”。本次設(shè)為1ms，才允許外部中斷0中斷, 若在探測(cè)中有效探測(cè)范圍內(nèi)發(fā)射的超聲波未遇障礙物,無(wú)返回波,外部中斷0不產(chǎn)生中斷申請(qǐng)信號(hào),或者是進(jìn)入探測(cè)盲區(qū),外部中斷0產(chǎn)生的中斷申請(qǐng)不被受理,則定時(shí)器T1計(jì)時(shí)到定時(shí)器T0產(chǎn)生中斷,在T0中斷服務(wù)程序中,用三位BCD碼999(三位十進(jìn)制數(shù)最大值999 cm)置夠四組數(shù)據(jù)。若顯示緩沖區(qū)的四組數(shù)據(jù)都是999時(shí),則對(duì)應(yīng)字形段碼顯示“”。打車開始,LED數(shù)碼顯示器就顯示“”,表明在安全距離內(nèi)沒(méi)有障礙物。若發(fā)出報(bào)警聲后,又顯示“”,表明進(jìn)入了探測(cè)盲區(qū)。 外部中斷0服務(wù)程序外部中斷0服務(wù)程序流程圖如圖43所示。單片機(jī)一旦接收到返回超聲波信號(hào)(即INT0引腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖?,立即進(jìn)入外部中斷0服務(wù)程序。首先停止定時(shí)器T1計(jì)時(shí),禁止外部中斷0中斷。然后將定時(shí)器T1中的數(shù)N,也即將超聲波往返所用的時(shí)間N(單位:μs),按式S=C