【文章內(nèi)容簡介】 12V5V 與穩(wěn)壓語音報警系 統(tǒng)LCD 顯示模塊而超聲波傳感器一般要在 40KHZ 才能得到最大的震蕩，超聲波才能傳的更遠，而要產(chǎn)生 40KHZ 的方波可以通過選擇超聲波傳感器 US100 的工作方式來實現(xiàn)，在電平觸發(fā)模式下，只需要在 Trig/TX 管腳輸入一個 10US 以上的高電平，系統(tǒng)便可發(fā)出 8 個40KHZ 的超聲波脈沖，然后檢測回波信號；在串口觸發(fā)模式下，只需要在 Trig/TX 管腳輸入 0X55（波特率 9600） ，系統(tǒng)便可發(fā)出 8 個 40KHZ 的超聲波脈沖，然后檢測回波信號。本設計中選用串口觸發(fā)模式。單片機的功能特點及測距原理 　在串口觸發(fā)模式下 C8051f020 向超聲波傳感器模塊 Trig/TX 管腳輸入 0X55 然后對接收到的信息進行處理后，被測的距離在 LCD 上顯示，報警電路發(fā)出適當?shù)木嫣崾疽簟?3 系統(tǒng)硬件結構的設計 單片機最小系統(tǒng)的設計在系統(tǒng)的設計中，選擇合適的系統(tǒng)核心器件就成為能否成功完成設計任務的關鍵，而作為控制系統(tǒng)核心的單片機的選擇更是重中之重。目前各半導體公司、電氣商都向市場上推出了形形色色的單片機，并提供了良好的開發(fā)環(huán)境。選擇好合適的單片機可以最大地簡化單片機應用系統(tǒng)，而且功能優(yōu)異，可靠性好，成本低廉，具有較強的競爭力 [11]。目前，市面上的單片機不僅種類繁多，而且在性能方面也各有所長。一般來說，選擇單片機需要考慮以下幾個方面：（1）單片機的基本性能參數(shù)。例如指令執(zhí)行速度，程序存儲器容量，I/O 引腳數(shù)量等。（2）單片機的增強功能。例如看門狗、多指針、雙串口等。（3）單片機的存儲介質。對于程序存儲器來說，最好是 Flash 存儲器。（4）芯片的封裝形式。如 DIP（雙列直插）封裝，PLCC（PLCC 有對應插座）封裝及表面貼附等。（5）芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級、軍工級還是商業(yè)級。如果設計戶外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級。（6）芯片的功耗。（7）供貨渠道是否暢通、價格是否低廉。（8）技術支持網(wǎng)站的速度如何，資料是否豐富。包括芯片手冊，應用指南，設計方案，范例程序等。（9）芯片保密性能好、單片機的抗干擾性能好。CygnalC8051F(已被 Silicon Lab 收購)系列單片機是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)SOCCPU 有效地管理模擬和數(shù)字外設可以關閉單個或全部外設以節(jié)省功耗 FLASH 存儲器，還具有在系線重新編程的能力即可用作程序存儲器又可用作于非易失性數(shù)據(jù)存儲。應用程序可以使用 MOVC 和 MOVX 指令對 FLASH 進行讀或改寫。根據(jù)本系統(tǒng)的實際情況，選擇 C8051f020 單片機 [12]。 圖 C8051f020 實物圖圖 C8051f020 引腳圖單片機的引腳功能說明：1. 時鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2圖 時鐘信號電路本系統(tǒng)使用的石英晶振頻率為 。2. 復位電路引腳 RST（低電平有效）　圖 復位電路圖因 C8051f020 單片機內(nèi)集成了數(shù)字電路和模擬電路，所以又兩路電源電路：模擬電源正（AV+）、模擬電源地(AGND) 數(shù)字電源正（VDD）、數(shù)字電源地（DGND）圖 電源電路圖4．JTAG 電路（程序的下載和調試）C8051f020MCU 有一個片內(nèi) JTAG 接口和邏輯，提供生產(chǎn)和在系統(tǒng)測試所需要的邊界掃描功能，支持 FLASH 的讀和寫操作以及非侵入式在系統(tǒng)調試，JTAG 接口使用 MCU 上的四個專用引腳，它們是：TCK、TMS、TDI 和 TDO。圖 JTAG 電路圖 MONEN通過將 MONEN 引腳直接連 VDD 來使能 VDD 監(jiān)視器，這是 MONEN 引腳的推薦配置。 8 個 I/O 口：P0P7：(1)電壓比較器 0、1 的同相和反相輸入端：CP0+、CP0、CP1+、CP1(2)帶隙電壓基準輸出：VREF(3)ADC0 和 ADC1 的電壓基準輸入：VREF0、VREF1(4)DAC 的基準電壓輸入端：VREFD(5)ADC0 的 8 路輸入通道：(6)數(shù)模轉換器 0 、1 的電壓輸出：DAC0、DAC1單片機的最小系統(tǒng):圖 單片機的最小系統(tǒng) 超聲波傳感器的選擇超聲波傳感器模塊采取收發(fā)分離方式的好處：一是收發(fā)信號不會混疊，接收探頭所接收到的純?yōu)榉瓷湫盘?；二是將接收探頭放置在合適位置，可以避免超聲波在物體表面反射時造成的各種損失和干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)設計要求并綜合各方面因素，選擇了 US100 超聲波測距模塊。圖 US100 實物圖US100 超聲波測距模塊引腳功能如下：表 US100 的引腳功能編號 符號 功能說明1 VCC 接 VCC 電源（供電范圍 ） 。 2 Trig/Tx 當為 UART 模式時，接外部電路 UART 的 TX 端；當為電平觸發(fā)模式時，接外部電路的 Trig 端。3 Eo/Rx 當為 UART 模式時，接外部電路 UART 的 RX 端；當為電平觸發(fā)模式時，接外部電路的 Echo 端。4 GND 接外部電路的地。5 GND 接外部電路的地。US100 超聲波測距模塊基本工作原理與使用方法、電氣參數(shù)：表 基本工作原理與使用方法基本工作 原理(1)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，高電平持續(xù)的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(340M/S))/2。使用方法 本模塊使用方法簡單,一個控制口發(fā)一個 10us 以上的高電平,就可以在接,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,的周期測,即可以達到你移動測量的值。表 電氣參數(shù)1：使用電壓：DC5V 2：靜態(tài)電流：小于 2mA3：電平輸出：高 5V 低 0V 4：感應角度：不大于 15 度主要技術參數(shù) 5：探測距離：2cm450cm 6：高精度：優(yōu)于 2mm參考 US100 與單片機的引腳功能畫出它們連接的原理圖如下：圖 US100 與單片機的連接原理圖 顯示模塊的設計液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。隨著科技的發(fā)展，液晶顯示模塊的應用前景將更加廣闊。本系統(tǒng)選用 LCD 液晶 1602 顯示器作為顯示模塊 圖 LCD1602 實物圖LCD1602 引腳功能如下表 LCD1602 的引腳功能編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明1 GND 電源地 9 D2 數(shù)據(jù)2 VCC 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù)4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù)5 R/W 讀/寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù)6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù)7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源