【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工作的。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是超聲波發(fā)生器 。如沒(méi)加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時(shí)，將壓迫壓電振蕩器作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。超聲波發(fā)射轉(zhuǎn)換器與 接受轉(zhuǎn)換器其結(jié)構(gòu)稍有不同 [4]。 圖 1 超聲波傳感器結(jié)構(gòu) 以下為型號(hào) T/R4010的超聲波傳感器的特性參數(shù)（ T發(fā)射， R接收， 40中心頻率單位 kHZ,10外殼直徑單位 mm） 共 振 板 電極 壓電晶片 5 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 單元模塊設(shè)計(jì) 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) 整體電路的控制核心為單片機(jī) AT89S52，超聲波發(fā)射和接收電路都對(duì)相應(yīng)信號(hào)進(jìn)行整形及放大，以保證測(cè)量結(jié)果盡可能精確。超聲波模塊傳感器實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收。整體電路如圖 6：包括超聲波發(fā)射電路，超聲波接 收電路，顯示電路等模塊組成 [8]。 圖 工作原理 超聲波測(cè)距器工作原理：打開(kāi)電源，整個(gè)電路通電，單片機(jī)執(zhí)行程序，對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器 T0工作模式，啟動(dòng) T0， 調(diào)用超聲波發(fā)生子程序，等待反射超聲波，計(jì)算距離，顯示距離；重復(fù)。工作過(guò)程中，相關(guān)的子程序和中斷程序被執(zhí)行，相應(yīng)硬件配合行動(dòng)，顯 示測(cè)量結(jié)果。 AT89C51 LED 顯示電路 接收 電路 發(fā)射 電路 鍵盤(pán)鍵入估測(cè)范圍 6 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) AT89S52 型單片機(jī)介紹 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash，256字 節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)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(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 [5]。其引腳圖如圖 3所示： P0 口： P0口是一個(gè) 8位漏極開(kāi)路的雙向 I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏 輯電平。對(duì) P0端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在 flash編程時(shí)， P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn) 時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的 原因，將輸出電流（ IIL）。 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址（如 MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 時(shí)， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 7 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用。 第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 圖 8 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 各單元模塊的聯(lián)接 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)是以 STC89C52型 單片機(jī)為主體而搭建的，連接了外部矩陣鍵盤(pán)， 1602型液晶，穩(wěn)壓電源系統(tǒng)。 單片機(jī) 單片機(jī)的型號(hào)是 STC89C52，其主要外部 I/O連接如下： 表 1602顯示端口 1602讀 \寫(xiě)控制 程序燒寫(xiě) 發(fā)波端 接收端 9 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U2P89C51RC2BN/0112Y1XTAL30pFC130pFC210uFC41KR5GNDGNDVCCVCCGNDP00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P10P11P12P13P14P15P16P17VCCP34P35RXDTXDINT1INT0P25P26P27P23P24單片機(jī)模塊P37P36 圖 10 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 、矩陣鍵盤(pán) 鍵盤(pán)為 44 的矩陣鍵 盤(pán)，每個(gè)按鍵功能和與單片機(jī)連接端口如下： P10P11P12P13P14P15P16P17 P10P11P12P13P14P15P16P17S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBS8SWPBS9SWPBS10SWPBS11SWPBS12SWPBS13SWPBS14SWPBS15SWPBS16SWPB鍵盤(pán)模塊 圖 11 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 、液晶 D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16VSS1VDD2VL3R/S4R/W5E6L1GNDVCCGND2KR1P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22123456789RP1Header 9VCCP00P01P02P03P04P05P06P07LCD1602顯示模塊GNDVCC 圖 使用 1602型液晶，在不同的狀態(tài)下顯示不同的內(nèi)容： 初始化： 預(yù)設(shè)距離： 測(cè)量中： 測(cè)量失?。? 圖 12 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 、閃爍燈 D2470R9VCCP35 圖 、程序燒寫(xiě)模塊 1 23 45 67 8ISP1ISP 4X2RXDTXD VCCGND下載模塊231564S17SWDPDT 圖 、蜂鳴器模塊 VCCGND蜂鳴器模塊B11KR11P36321Q18550 圖 13 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 、穩(wěn)壓電源 采用 7805穩(wěn)壓芯片，增加了電源的穩(wěn)定性，降低功耗 GND1IN3OUT2OUT4U4REG1117512J3470R8104C10D1470uFC8470uFC9VCCGND電源模塊 圖 、測(cè)距模塊 （ 1） 工作原理 圖 a. 采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測(cè)距，給至少 10us 的高電平信號(hào)； b. 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； c. 有信號(hào)返回時(shí)，通過(guò) IO 口 ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)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） /2。 （ 2） 引腳定義 VCC 供 5V電源， TRIG 觸發(fā)控制，信號(hào)輸入， ECHO 回響信號(hào)輸出， OUT 開(kāi)關(guān)量輸出（當(dāng)報(bào)警模塊使用）， GND 為地線。 （ 3） 工作時(shí)序圖 14 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 圖 以上時(shí)序圖表明，只要提供一個(gè) 10us 以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個(gè)40KHZ 周期電平并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到回波，信號(hào)則輸出回響信號(hào)?；仨懶盘?hào)的脈沖寬度與所測(cè)量的距離成正比。由此通過(guò)發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離。 15 西華大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 軟件設(shè)計(jì) 完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)之后，接下來(lái)的就是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)所需要完成的主要是針對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用。由以上所述系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和各個(gè)電路功能，系統(tǒng)軟件需要實(shí)現(xiàn)以