畢業(yè)設(shè)計(jì)單片機(jī)測(cè)距(編輯修改稿)
2024-07-26 14:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 12V5V 與穩(wěn)壓語(yǔ)音報(bào)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(yuǎn)，而要產(chǎn)生 40KHZ 的方波可以通過(guò)選擇超聲波傳感器 US100 的工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，在電平觸發(fā)模式下，只需要在 Trig/TX 管腳輸入一個(gè) 10US 以上的高電平，系統(tǒng)便可發(fā)出 8 個(gè)40KHZ 的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)；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(gè) 40KHZ 的超聲波脈沖，然后檢測(cè)回波信號(hào)。本設(shè)計(jì)中選用串口觸發(fā)模式。單片機(jī)的功能特點(diǎn)及測(cè)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(duì)接收到的信息進(jìn)行處理后，被測(cè)的距離在 LCD 上顯示，報(bào)警電路發(fā)出適當(dāng)?shù)木嫣崾疽簟?3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選擇合適的系統(tǒng)核心器件就成為能否成功完成設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵，而作為控制系統(tǒng)核心的單片機(jī)的選擇更是重中之重。目前各半導(dǎo)體公司、電氣商都向市場(chǎng)上推出了形形色色的單片機(jī)，并提供了良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境。選擇好合適的單片機(jī)可以最大地簡(jiǎn)化單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，而且功能優(yōu)異，可靠性好，成本低廉，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力 [11]。目前，市面上的單片機(jī)不僅種類繁多，而且在性能方面也各有所長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，選擇單片機(jī)需要考慮以下幾個(gè)方面：（1）單片機(jī)的基本性能參數(shù)。例如指令執(zhí)行速度，程序存儲(chǔ)器容量，I/O 引腳數(shù)量等。（2）單片機(jī)的增強(qiáng)功能。例如看門狗、多指針、雙串口等。（3）單片機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)。對(duì)于程序存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，最好是 Flash 存儲(chǔ)器。（4）芯片的封裝形式。如 DIP（雙列直插）封裝，PLCC（PLCC 有對(duì)應(yīng)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(jí)、軍工級(jí)還是商業(yè)級(jí)。如果設(shè)計(jì)戶外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級(jí)。（6）芯片的功耗。（7）供貨渠道是否暢通、價(jià)格是否低廉。（8）技術(shù)支持網(wǎng)站的速度如何，資料是否豐富。包括芯片手冊(cè)，應(yīng)用指南，設(shè)計(jì)方案，范例程序等。（9）芯片保密性能好、單片機(jī)的抗干擾性能好。CygnalC8051F(已被 Silicon Lab 收購(gòu))系列單片機(jī)是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)SOCCPU 有效地管理模擬和數(shù)字外設(shè)可以關(guān)閉單個(gè)或全部外設(shè)以節(jié)省功耗 FLASH 存儲(chǔ)器，還具有在系線重新編程的能力即可用作程序存儲(chǔ)器又可用作于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。應(yīng)用程序可以使用 MOVC 和 MOVX 指令對(duì) FLASH 進(jìn)行讀或改寫。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇 C8051f020 單片機(jī) [12]。 圖 C8051f020 實(shí)物圖圖 C8051f020 引腳圖單片機(jī)的引腳功能說(shuō)明：1. 時(shí)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2圖 時(shí)鐘信號(hào)電路本系統(tǒng)使用的石英晶振頻率為 。2. 復(fù)位電路引腳 RST（低電平有效） 圖 復(fù)位電路圖因 C8051f020 單片機(jī)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(diào)試）C8051f020MCU 有一個(gè)片內(nèi) JTAG 接口和邏輯，提供生產(chǎn)和在系統(tǒng)測(cè)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(diào)試，JTAG 接口使用 MCU 上的四個(gè)專用引腳，它們是：TCK、TMS、TDI 和 TDO。圖 JTAG 電路圖 MONEN通過(guò)將 MONEN 引腳直接連 VDD 來(lái)使能 VDD 監(jiān)視器，這是 MONEN 引腳的推薦配置。 8 個(gè) 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(zhǔn)輸出：VREF(3)ADC0 和 ADC1 的電壓基準(zhǔn)輸入：VREF0、VREF1(4)DAC 的基準(zhǔn)電壓輸入端：VREFD(5)ADC0 的 8 路輸入通道：(6)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 0 、1 的電壓輸出：DAC0、DAC1單片機(jī)的最小系統(tǒng):圖 單片機(jī)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(hào)不會(huì)混疊，接收探頭所接收到的純?yōu)榉瓷湫盘?hào)；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(shí)造成的各種損失和干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，選擇了 US100 超聲波測(cè)距模塊。圖 US100 實(shí)物圖US100 超聲波測(cè)距模塊引腳功能如下：表 US100 的引腳功能編號(hào) 符號(hào) 功能說(shuō)明1 VCC 接 VCC 電源（供電范圍 ） 。 2 Trig/Tx 當(dāng)為 UART 模式時(shí)，接外部電路 UART 的 TX 端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時(shí)，接外部電路的 Trig 端。3 Eo/Rx 當(dāng)為 UART 模式時(shí)，接外部電路 UART 的 RX 端；當(dāng)為電平觸發(fā)模式時(shí)，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(cè)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(cè)距，給至少 10us 的高電平信號(hào)。(2)模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；(3)有信號(hào)返回，通過(guò) IO 口 ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2。使用方法 本模塊使用方法簡(jiǎn)單,一個(gè)控制口發(fā)一個(gè) 10us 以上的高電平,就可以在接,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,的周期測(cè),即可以達(dá)到你移動(dòng)測(cè)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(yīng)角度：不大于 15 度主要技術(shù)參數(shù) 5：探測(cè)距離：2cm450cm 6：高精度：優(yōu)于 2mm參考 US100 與單片機(jī)的引腳功能畫出它們連接的原理圖如下：圖 US100 與單片機(jī)的連接原理圖 顯示模塊的設(shè)計(jì)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(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，液晶顯示模塊的應(yīng)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(shí)物圖LCD1602 引腳功能如下表 LCD1602 的引腳功能編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)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(hào) 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
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