【文章內容簡介】 /O 口線，看門狗定時器， 2個數據指針，三個 16位定時器 /計數器，一個 6向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 它一共有 40個引腳，引腳又分為四類。其中有四個電源引腳，用來接入單片機的工作電源。工作電源又分主電源、備用電源和編程電源。還有兩個時鐘引腳 XTAL XTAL2。還有由 P0口、 P1口、 P2口、 P3口的所有引腳構成的單片機的輸入 /輸出（ I\O）引腳。最后一種是控制引腳，控制引腳有四條，部分引腳具有復位功能。 綜上所述，單片機的引腳特點是： 單片 機多功能，少引腳，使得引腳復用現象較多。 單片機具有四種總線形式： P0和 P2組成的 16位地址地址總線； P0分時復用為 8位數據總線； ALE、 PSEN、 RST、 EA和 P3口的 INT0、 INT T0、 T WR、RD以及 P1口的 T T2EX組成控制總線；而 P3口的 RXD、 TXD組成串行通信總線。 鑒 于 89C52 所具備的功能可以實現本測速系統的要求，所以本系統主控芯片選擇 89C52，然后在主 芯片外圍加上 12MHZ 的晶振，以及電源 等電子元器件構成單片機最小系統，本設計要求按鍵控制超聲波信號的發(fā)射，數碼管顯 示，所以在最小系統的基礎上再加以補充電路。 物體的運動速度經過單片機的運算處理后送到數碼管顯示 ，數碼管顯示的電路連接圖如圖 10 所示，數碼管顯示所用的驅動為集成芯片 74HC573，其引腳圖如圖 9所示： 15 OE1D12D23D34D45D56D67D78D89GND10LE11Q812Q713Q614Q515Q416Q317Q218Q119VCC20SN74HC573AN 圖 9 74HC573引腳圖 圖 9 為 74HC573 引腳圖 ， 74HC573 有 三態(tài)總線驅動輸出 、 置數全并行存取 、 使能輸入 以及 有改善抗擾度的滯后作用 等特點。 74HC573 的八個鎖 存器都是 透明的 D 型鎖存器，當使能（ G）為高時， Q 輸出將隨數據（ D）輸入而變。當使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數據電平上 。 輸 出控制不影響鎖存器的內部工作，即老數據可以保持，甚至當輸出被關閉時，新的數據也可以置入。這種 電路可以驅動大電容 或低阻抗負載，可以直接與系統總線接口并驅動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器， I/O 通道 ， 雙向總線驅動器和工作寄存器 。 單片機系統設計完成后與前文所設計的超聲波發(fā)射與接收電路進行連接，整體設計原理圖見附錄 2。 16 圖 10 數碼管顯示電路 本次設計的所使用的數碼管為共陰極，圖 10 所示的兩個三位數碼管，可以 看到所有數碼管的陽極，即標有 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H的引腳全部連接在一起，然后與上面的 U4 元件 74HC573 鎖存器的數據輸出端相連，鎖存器的數據輸入端連接單片機的 P0 口， P0口同時加了上拉電阻。數碼管中WE1， WE2， WE3， WE4， WE5， WE6 是它們的位選端，每一個數碼對應一個位選端，與上面的 U5 元件 74HC573 的數據輸出端的低 6位相連， U5 的數據輸入端也連接到單片機的 P0 口。兩個鎖存器的鎖存端分別與單片機的 、 相連，因為單片機可以控制鎖存器的鎖存端，進而控制鎖存器的數據輸出，這 種分時控制的方法便可以方便的控制數碼管顯示任意數字。 17 小結 本章 對超聲波測速雷達系統的硬件電路進行了設計，其中包括了超聲波發(fā)射、超聲波接收、單片機控制以及數碼管顯示幾部分。其中超聲波發(fā)射又包括低通濾波電路和超聲波換能電路，超聲波接收則包括整形放大電路、波形變換電路以及超聲波檢測接收電路。有了超聲波發(fā)射與接收的硬件電路，為后續(xù)單片機控制軟件編程打下了基礎。 18 第 3章 超聲波測速系統軟件的 設計 主程序 由超聲波超聲波測速 用 C語言開發(fā)系統可以大大縮短開發(fā)周期 ，明顯增強程序的可讀性，便于改進和擴充。使用 C語言進行 8052系列單片機系統開發(fā)，編程者可以專注于應用軟件部分的設計，不必將大量的精力花在內存分配等底層工作上，從而大大加快了軟件開發(fā)的速度。因此，本系統采用 C語言來進行系統的軟件設計，本次設計軟件調試的環(huán)境是 Keil uVision4。 本次設計的超聲波雷達測速系統同時具有時差法以及多普勒測速功，對單片機進行初始化之后，調用發(fā)射子程序產生產生兩個周期 40KHZ的方波發(fā)射出去，同時定時器 0開始計時，當超聲波信號碰到物體反射回來后，當接收器收到回波信號時定時器 0停止工作，同時啟動定時器 1，當下一個上升沿到來時，定時器 1停止計時進入外部中斷，同理再發(fā)射一次超聲波信號，利用定時器 0的時間記錄得到兩次物體與發(fā)射探頭的距離進而求出物體運動速度，而利用定時器 1的時間記錄則可以得出回波信號的頻率，進而利用多普勒原理求出物體速度。超聲波雷達測速的主程序流程圖如圖 12所示，超聲波測速源程序見附錄 1。 測速系統程序由按鍵 s1控制單片機發(fā)送方波，方波的發(fā)射是靠單片機產生方波，由 ，周期的控制由高低電平時間來實現，設計要求產生 40KHZ的方波，所以控制方波的周期為 25us，即高電平 ，低電平。由于要進行多普勒測速所以理論上至少要發(fā)射兩個周期以上才能利用定時器捕捉回波信號的周期，以此來得出回波信號與所發(fā) 40KHZ之間的頻差來得到物體運動速度。當第一個高電平產生并發(fā)送出去后定時器 0開始計時。 發(fā)出的的超聲波在碰到運動物體反射回來進入超聲波接收電路后，經波形變換以及整形放大后通過芯 片 CX20206a進入到單片機的 ，其中CX20206a在沒有高電平到時，其輸出為高電平，當有信號到時其跳變?yōu)榈? 19 電平。所以可以根據 ，當收到第一個高電平時，即 0的計時停止，存儲 T0的數據為 num1，同時啟動定時器 1，當 ， T1定時停止，并存儲 T1數據為 num2。等接受完畢后接著再發(fā)射一次，同時啟動定時器 0，當收到回波后停止，定時器 0記錄數據為 num3。得到定時器數據后，分別利用時差法計算公式以及多普勒計 算公式對速度進行計算。 但測速系統在測速過程中還應該考慮干擾物體對測速的影響，應該考慮此次測速是否有效，本設計擬對 5m以上物體的速度進行測量，所以利用軟件編程設計對 T0定時器的時間記錄進行判斷，即當 num1次測速失敗，應該重新測量。其次就是對兩種方法測速結果進行比較如果二者測速結果相差 ，即△ V量。子程序流程圖如圖 11所示。 當系統判斷測速數據有效時，需要對測量出來的數據進行顯示，本次設計是針對 速度在 10m/s以下運動物體速度測量，顯示保留兩位小數，即利用 3位顯示。 圖 11 測量結果判斷流程圖 開始 △ V輸出到顯示 開始 輸出到顯示num1 輸出到顯示 N N Y Y 20 圖 12 測速系統流程圖 開始 初始化 調發(fā)射子程序 定時器 0 開始計時 N到 Y 定時器 0停止計時 是 否有 上升沿 是 否有 回波 N Y 顯示 結束 啟動定時器 1 定時器 1停 止計時 調發(fā)射子程序 是 否有 回波 定時器 0停止計時 計算速度 定時器 0 開始計時 Y N 21 主程序中 對于定時器的控制由 定時中斷服務子程序以及外部中斷 子程序來實現， 定時中斷服務子程序以及外部中斷 子程序如圖 13 和圖 14 所示： 圖 13 定時中斷服務子程序 圖 14 外部中斷服務子程序 小結 本章根據超聲波 測速系統的 硬件電路 設計，對系統軟件進行了設計，從系統的算法入手，按照測速步驟對超聲波測速系統軟件編程進行了詳細的介紹，畫出了測速系統的主要流程，將軟件和硬件充分結合，測速系統已初步形成。 定時中斷 入口 定時器初始化 發(fā)射超聲波 是否 發(fā)射完 停止發(fā)射 返回 外部 中斷入口 關外部中斷 讀取時間值 計算速度 結果輸出 開外部中斷 返回 22 第 4章 系統 性能 分析 系統功能分析 本系統可以實現對變速物體的速度進行比較準確的測量 ，由于現有的超聲波換能器最遠的探測距離為 35m，所以無法實現對更遠距離的物體進行速度測量 。 對于時差法測速，是根據兩次超聲波發(fā)射與接收物體的運動位移與所用時間之間的關系得出的，本系統設計本著以最短測量周期實現對速度的 測量，所以經過系統分析超聲波探頭的探測距離為 10m,設在常溫下，即 15℃下聲波在空氣中傳播速度為 340m/s,則在這個基礎上可以將測量周期控制在 以內 ,在運動物體的速度不超過 10m/s 的情況下，根據系統的程序計算，測量誤差不超過 。 對于時差法測速，在測速過程中物體的運動位移是一定的，但在時差上在程序中未能考慮到各部分電路的傳輸速度，導致