【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 d數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線(xiàn)已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類(lèi)似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類(lèi)，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌?lèi)型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車(chē)站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內(nèi)部引腳圖片10引腳的LED數(shù)碼管。圖26為常用的LED 圖25 LED數(shù)碼管引腳圖 圖26常用LED數(shù)碼管 圖25每一筆劃都是對(duì)應(yīng)一個(gè)字母表示DP是小數(shù)點(diǎn). LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。 在開(kāi)始的選型過(guò)程中，既考慮到用液晶1602顯示，也考慮到四位一體的數(shù)碼管，最后結(jié)合本設(shè)計(jì)的顯示需要和成本的問(wèn)題，還有編程的難易程度，最后綜合選定了四位一體的數(shù)碼管。1602液晶顯示，雖然顯示效果比較好，而且功能比較強(qiáng)大，但是編程相應(yīng)的復(fù)雜些，且出于顯示功能的需要，主要用四位一體的數(shù)碼管即可滿(mǎn)足要求，故綜合各種考慮，最后選擇四位一體的數(shù)碼管。相應(yīng)的功能介紹在此不再贅述，主要是由于平常數(shù)碼管使用比較頻繁，大多數(shù)人對(duì)其功能比較了解，編程也比較簡(jiǎn)單，主要注意分清共陰極，共陽(yáng)極即可。 ISD1820語(yǔ)音芯片介紹　管腳排列圖圖210 ISD1820管腳排列圖 芯片錄音時(shí)間介紹 Rosc 80KO 100KO 120KO 160KO 200KO 錄放時(shí)間 8 秒 10 秒 12 秒 16 秒 20 秒 采樣頻率 KHZ KHZ KHZ KHZ KHZ 典型帶寬 KHZ KHZ KHZ KHZ KHZ 實(shí)物圖及使用說(shuō)明供電：35V，可以在排針或DC座上供電,DC座是內(nèi)正外負(fù)；錄放音控制方式：按鍵控制或單片機(jī)，板上的控制擴(kuò)展口就是給單片機(jī)專(zhuān)用的；按鍵控制錄放音操作方法：REC鍵：錄音按鍵，按住就能錄音，松開(kāi)按鍵停止錄音；RLAYE鍵：觸發(fā)模式放音，按一下就播放當(dāng)前整段的語(yǔ)音；PLAYL鍵：點(diǎn)動(dòng)模式放音，按住才放音，松開(kāi)就停止放音；RPL撥動(dòng)開(kāi)關(guān)：循環(huán)播放模式控制，位于0N端就循環(huán)播放；FT撥動(dòng)開(kāi)關(guān)：直通模塊控制，位于ON端咪頭語(yǔ)音就直通到喇叭；喇叭接法：本模塊有2個(gè)喇叭接口，SP1和SP2,SP1是芯片直接輸出的音頻，SP2是經(jīng)過(guò)LM386放大的語(yǔ)音。SP2的音量是通過(guò)板上的蘭白可調(diào)電位器來(lái)調(diào)節(jié)。如上圖放置，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為增加音量。在喇叭的直通模式下，可以直接由麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)喊話(huà)功能，充分挖掘產(chǎn)品的性能，可以使更模塊的利用達(dá)到最大化，如果應(yīng)用到生產(chǎn)的話(huà)，也可相應(yīng)實(shí)現(xiàn)利益的最大化。另外語(yǔ)音模塊還具有循環(huán)播放，點(diǎn)動(dòng)播放兩種方式，可以相應(yīng)的應(yīng)用到不同的場(chǎng)合，生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品，是不同功能得到不同的開(kāi)發(fā)和利用。另外在本次的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，還可以把SP2接功率更大喇叭，利用蘭白旋鈕調(diào)節(jié)電位器的阻值，實(shí)現(xiàn)音量的調(diào)節(jié)，在不同的場(chǎng)合可以靈活調(diào)節(jié)音量，使使用性能達(dá)到最優(yōu)化。SP1處接相應(yīng)配套的小喇叭，在較小的空間范圍內(nèi)，即可滿(mǎn)足相應(yīng)的語(yǔ)音提示作用，對(duì)于本設(shè)計(jì)中的倒車(chē)?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)，使用較小功率的喇叭即可滿(mǎn)足相應(yīng)的功能，故在后面的設(shè)計(jì)中，只接了個(gè)小喇叭。3 硬件電路設(shè)計(jì) 本部分介紹系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，超聲波傳感器采集電路，距離顯示電路，測(cè)溫電路以及語(yǔ)音播報(bào)電路設(shè)計(jì)。 最小系統(tǒng)是指能進(jìn)行正常工作的最簡(jiǎn)單電路。STC89C52最小應(yīng)用系統(tǒng)電路如圖31所示。它包含五個(gè)電路部分：供電電路、時(shí)鐘復(fù)位電路、片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇電路、輸入/輸出接口電路。其中電源電路、時(shí)鐘復(fù)位電路是保證單片機(jī)系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。圖31 單片機(jī)最小系統(tǒng)下面簡(jiǎn)單介紹下單片機(jī)最小系統(tǒng)的三個(gè)主要部分：①電源電路 芯片引腳VCC一般接上直流穩(wěn)壓電源+5V，引腳GND接電源+5V的負(fù)極，電源電壓范圍在4~，可保證單片機(jī)系統(tǒng)能正常工作。為了確定單片機(jī)是否供上電，在VCC和地之間連接了一個(gè)發(fā)光二極管和1K的電阻。②時(shí)鐘電路 單片機(jī)引腳18和引腳19外接晶振及電容， STC89C52芯片的工作頻率可在2~33MHz范圍之間選，單片機(jī)工作頻率取決于晶振XT的頻率。兩個(gè)小電容通常取值30pF，以保證振蕩器電路的穩(wěn)定性及快速性。③復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位功能和電腦的重啟功能很相似，電腦在使用過(guò)程中如果出現(xiàn)死機(jī)，在按下重啟按鈕后，電腦內(nèi)部的程序會(huì)從頭重新執(zhí)行。單片機(jī)也類(lèi)似，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到外部環(huán)境干擾而出現(xiàn)程序執(zhí)行錯(cuò)誤的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕，單片機(jī)內(nèi)部的程序就會(huì)從頭重新開(kāi)始執(zhí)行。復(fù)位電路的工作原理：?jiǎn)纹瑱C(jī)的RST端接復(fù)位電路，高電平有效，當(dāng)加在此引腳上的持續(xù)時(shí)間大于單片機(jī)的2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是10k。所以根據(jù)公式，（單片機(jī)的電源是5V，），需要的時(shí)間為10000*10UF=。所以當(dāng)電源接通時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電。但是一般情況下，為了獲得更安全，更方便的復(fù)位時(shí)就采用按鍵復(fù)位形式的復(fù)位電路，按鍵復(fù)位電路如圖35。當(dāng)電源接通時(shí)，電容充電從而實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，按下按鈕，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這個(gè)時(shí)候電容兩端形成了一個(gè)回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個(gè)過(guò)程中，電容開(kāi)始釋放之前充的電量。隨著時(shí)間的推移，，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。松開(kāi)以后又回到低電平，從而能更簡(jiǎn)單地完成對(duì)單片機(jī)的復(fù)位操作。其中C3的電容起到消除抖動(dòng)的作用。圖32 數(shù)碼管顯示電路系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用了四位共陽(yáng)極數(shù)碼管作為顯示的器件，6,8,9,12引腳是數(shù)碼管的位選信號(hào)端，1，2,3,4,5,7,10,11控制數(shù)碼管的位選，四位數(shù)碼管分別用一個(gè)S9015三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管的顯示雖然不是特別高級(jí)，看起來(lái)已經(jīng)有些落伍，但是考慮到經(jīng)濟(jì)成本的問(wèn)題，還是選擇了比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的數(shù)碼管，而沒(méi)有選用1602，相信在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會(huì)嘗試使用類(lèi)似1602,12864等更高級(jí)的顯示設(shè)備，此次設(shè)計(jì)只是簡(jiǎn)單的嘗試，所以綜合考慮選用四位一體的數(shù)碼管顯示。 超聲波系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖33 超聲波測(cè)距電路系統(tǒng)本產(chǎn)品使用方法：一個(gè)控制口發(fā)一個(gè)10uS以上的高電平,當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值,此時(shí)就為此次測(cè)距的時(shí)間。再由單片機(jī)內(nèi)部設(shè)定的公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算即可得到相應(yīng)的結(jié)果。 語(yǔ)音系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖34 語(yǔ)音電路系統(tǒng)通過(guò)控制PLAYE引腳就可以控制模塊的錄音與放音。而且可以任意進(jìn)行錄音與播放，隨心情設(shè)計(jì)自己喜歡的提示語(yǔ)，達(dá)到一種人性化設(shè)計(jì)的效果，并且語(yǔ)音模塊可以單獨(dú)的使用，SP2 外接功率較大的喇叭，還可以單獨(dú)的使用，進(jìn)行相應(yīng)的喊話(huà)操作，即使不用下車(chē)也可以方便提醒車(chē)前后方的行人，保證行人的人身安全，也是自己避免發(fā)生不應(yīng)該的磕磕碰碰，達(dá)到一種安全雙保險(xiǎn)的功效。4 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)中，主要包括驅(qū)動(dòng)的主程序及啟動(dòng)超聲測(cè)距模塊子程序，延時(shí)子程序，數(shù)碼管掃描顯示子程序，中斷子程序，計(jì)算距離和語(yǔ)音報(bào)警子程序，溫度測(cè)試子程序。本次軟件開(kāi)發(fā)是基于Windows平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的，主要通過(guò)C語(yǔ)言為主要編程語(yǔ)言，使用的軟件是Keil編程軟件，Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Altium Designer包含所有設(shè)計(jì)任務(wù)所需的工具：原理圖和HDL設(shè)計(jì)輸入、電路仿真、信號(hào)完整性分析、PCB設(shè)計(jì)、基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。另外可對(duì)Altium Designer工作環(huán)境加以定制，以滿(mǎn)足用戶(hù)的各種不同需求。主要的燒錄器使用STC的USB轉(zhuǎn)串口燒錄器STC_ISP_V480。，可以向STC89C5STC89C52等系列單片機(jī)內(nèi)燒寫(xiě)程序?？梢栽O(shè)置波特率，串口等參數(shù)。，用于串口收發(fā)數(shù)據(jù)的調(diào)試軟件。 預(yù)警系統(tǒng)主體部分流程圖根據(jù)硬件電路圖,綜合自己的設(shè)計(jì)思路,先畫(huà)出程序流程圖,再根據(jù)流程圖編好程序,經(jīng)過(guò)整理后最后形成最終的程序。 由于本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，譬如超聲測(cè)距模塊和語(yǔ)音播報(bào)模塊本身內(nèi)部的芯片都有燒好的程序，只需要主控機(jī)對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行相應(yīng)的觸發(fā)即可正常工作，所以編程總體來(lái)講比較容易實(shí)現(xiàn)，這也是本次模塊化設(shè)計(jì)的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，下面主要對(duì)主控程序進(jìn)行詳細(xì)的研究分析，研究怎樣用程序把各個(gè)模塊聯(lián)系在一起的。根據(jù)要求繪制的本設(shè)計(jì)的流程圖如圖41所示。41 程序流程圖 主程序的初始化在主程序當(dāng)中首先要對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化。STC89C52單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器TMOD用于選擇定時(shí)器的工作模式和工作方式，字節(jié)地址為89H，不能位尋址。其格式如圖42。圖42 TMOD工作方式寄存器其中，GATE為門(mén)控位。當(dāng)GATE=0時(shí)，僅用運(yùn)行控制位來(lái)控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；當(dāng)GATE=1時(shí)，用外部中斷引腳上的高電平與運(yùn)行控制位共同控制。MM0來(lái)共同控制定時(shí)器的四種工作方式。為計(jì)數(shù)模式和定時(shí)模式選擇位。在這里設(shè)置定時(shí)器T0和T1工作模式都為方式1。方式1為16位計(jì)數(shù)器，由THx高8位和TLx低8位構(gòu)成（x=0,1）。定時(shí)器T0由0開(kāi)始計(jì)數(shù)，用于超聲波測(cè)距計(jì)時(shí)。定時(shí)器T1被用來(lái)開(kāi)啟一次測(cè)距過(guò)程以它的溢出為標(biāo)志開(kāi)始一個(gè)發(fā)射測(cè)量循環(huán)。根據(jù)設(shè)計(jì)量程，當(dāng)超聲波測(cè)距超過(guò)700cm仍檢測(cè)不到反射信號(hào)時(shí)，視為超出測(cè)量距離，便開(kāi)始重新發(fā)出超聲波。設(shè)超聲波的傳輸速度為340m/s。則定時(shí)器T1的初始值根據(jù) (65536x)/1000000=計(jì)算得出x=63536，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)為f830。系統(tǒng)初始化程序?yàn)椋篢MOD=0x11。 //設(shè)定時(shí)器0為計(jì)數(shù)，設(shè)定時(shí)器1定時(shí) ET0=1。 //定時(shí)器0中斷允許 ET1=1。 //定時(shí)器1中斷允許 TH0=0x00。 TL0=0x00。