【文章內(nèi)容簡介】 8位地 址。 P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流（ IIL）。 在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR指令）時(shí)， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@Ri 指令）時(shí)， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。 Flash編程或校驗(yàn)時(shí)， P2亦接收高位地址和其它控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ 0 口。 P3 口輸出緩沖P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .5 M O S I6P 1 .6 M I SO7P 1 .7 S CK8RS T9P 3 .010P 3 .111P 3 .212P 3 .313P 3 .414P 3 .515P 3 .616P 3 .717X T A L 218X T A L 119G N D20P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728P S E N29A L E30EA31P 0 .732P 0 .633P 0 .534P 0 .435P 0 .336P 0 .237P 0 .138P 0 .039V c c40 S T C8 9C 52河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL邏輯門電路。對 P3口寫入“ l”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3口將用上拉電阻輸出電流。 STC89C52 時(shí)鐘電路 此單片機(jī) 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端 。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 圖 33 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 34 所示 這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。由于外部時(shí)鐘信號是通過一個(gè) 2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空 比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求 。 圖 33 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 圖 34 外部方式時(shí)鐘電路 復(fù)位 及其主要功能 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。除 PC 之外，復(fù)位操作還對其他一 些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 31所示 ，主要功能如 表 32所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 表 31 單片機(jī) 寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H 表 32 STC89C52主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 超聲波測距 單片機(jī)系統(tǒng) 超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng)主要由： STC89C52 單片機(jī)、晶振、復(fù)位電路、電源濾波部份構(gòu)成。由 K1， K2組成測距系統(tǒng)的按鍵電路 ， 用于 設(shè)定超聲波測距報(bào)警值。如圖 35。 C522 PC622 PY1 12 M K 2 K 1P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 5 M O S I6P 1. 6 M I S O7P 1. 7 S C K8R S T9P 3. 010P 3. 111P 3. 212P 3. 313P 3. 414P 3. 515P 3. 616P 3. 717X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E30EA31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V c c40I C 1 S T C 89 C 5 2R810 KC910 uP 0. 2P 2. 7P 2. 6P 2. 5P 2. 4P 2. 3P 2. 2P 2. 1P 2. 0V C CP 3. 1P 3. 2P 3. 3P 3. 5P 3. 4V C CV C C 圖 35 超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，輸入端為芯片引腳 1XTAL ，輸出端為引河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 腳 2XTAL 。而在芯片外部 1XTAL 和 2XTAL 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體震蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻 率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快，但反過來運(yùn)行速度快對存儲器的速度要求就高，對印制電路板的工藝要求也高，所以，這里使用震蕩頻率為 12MHz 的石英晶體。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，振蕩器和電容應(yīng)盡量靠近單片機(jī)，以避免干擾。需要注意的是：電路板時(shí)，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)靠近，以減小寄生電容的存在更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作 。 程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為了擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動。 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效。按鍵復(fù)位又分按鍵脈沖復(fù)位和按鍵電平復(fù)位。電平復(fù)位將復(fù)位端通過電阻與 CCV 相連，按鍵脈沖復(fù)位是利用 RC 分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位的。 因?yàn)榘存I脈沖復(fù)位是利用 RC微分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位的。所以電平復(fù)位要將復(fù)位端通過電阻與 VCC 相連 .如復(fù)位電路中 R、 C 的值選擇不當(dāng)，使復(fù)位時(shí)間過長，單片機(jī)將處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài) ,故采用按鍵復(fù)位。 由 K1， K2 組成測距系統(tǒng)的按鍵電路 ,用于設(shè)定超聲波測距報(bào)警值。 其下限值為 40cm，要根據(jù)被測物距離和超聲波兩探頭之間的距離組成的張角來確定，本設(shè)計(jì)經(jīng)實(shí)物焊接調(diào)試后張角大約為 60 度，這里一般設(shè)定報(bào)警值為 50cm，即可進(jìn)行短距離的在誤差范圍之內(nèi)的精準(zhǔn)測量。 超聲波發(fā)射電路 關(guān)于發(fā)射電 路，三極管為開關(guān)管， 40KHZ 的脈沖通過單片機(jī)的引腳輸出到三極管的基極，那么三極管的發(fā)射極也是 40KHZ 的脈沖，再經(jīng)過中周的放大，驅(qū)動發(fā)射探頭， 在這里的作用是提高加載到超聲波發(fā)送頭兩產(chǎn)端的電壓，以提高超聲波的發(fā)射功率，從而提高測量距離。 40kHz 的方波由 AT89S51 單片機(jī)的 輸出，經(jīng) BG1 推動超聲波脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級形成 60VPP 的電壓，加載到超聲波發(fā)送頭上， 驅(qū)動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波 。如圖 36所示。 B G 1 9 0 1 2R14 .7 KT 4 0 V C C P 2 . 7B 圖 36 超聲波 發(fā)射 單元 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 13 超聲波接收電路 超聲波接收電路圖利用三級放大 (三 極管放大 )，將脆弱的收回的信號放大，因?yàn)槁暡ㄔ趥鞑ミ^程中會損失。 放大的信號通過檢波電路得到解調(diào)后的信號，即把多個(gè)脈沖波解調(diào)成多個(gè)大脈沖波 ， 這里使用的是 I N 4148檢波二極管，輸出的直流信號即兩二極管之間電容電壓 。 D5的作用是穩(wěn)壓的作用，防止電壓過高，損壞后面的器件。 D6的作用 是整流作用，而且能使電流方向始終流向后端的三極管 。測距中，當(dāng)有障礙物時(shí)，超聲波回波返回，經(jīng)過接收放大后，會產(chǎn)生一個(gè)低電平信號， 輸入至單片機(jī) ， 利用這個(gè)信號觸發(fā) STC89C52單片機(jī)的外部中斷，從而停止計(jì)時(shí)，計(jì)算從發(fā)射到接收的 時(shí)間，就是超聲波的傳輸時(shí)間。 其接收單元如下圖 37所示。 圖 37 超聲波接收單元 顯示電路 數(shù)碼管要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個(gè)段碼，可以分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩類。 (1) 動態(tài)顯示：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃“ a, b, c, d, e, f, g, dp“的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 由位選通控制電路控制，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼， 但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 14 沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但是能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，功耗更低。 (2)靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個(gè) 89C52單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32 ，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 超聲波測距系統(tǒng)的顯示要求比較簡單，測量結(jié)果采用十進(jìn)制數(shù)字顯示。只需能顯示 09 的數(shù)字，且顯示穩(wěn)定無閃爍即可。 因此本設(shè)計(jì)顯示電路采用簡單實(shí)用的 3位共陽 LED 數(shù)碼管。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。為了減少硬件開銷，提高系統(tǒng)可靠性并降低成本，此超聲波測距的單片機(jī)控制系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示，以實(shí)時(shí)顯示距離變化。 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)由 7個(gè)發(fā)光二極管組成 ,行成一個(gè)日字形 ,它門可以共陰極 ,也可以共陽極，通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字 ,這就是它的工作原理。數(shù)碼管按各發(fā)光二極管電極的連接方式分為共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種。 本系統(tǒng)采用三位一體 L E D 共陽 數(shù)碼管顯示所測距離值，如圖 38。數(shù) 碼管采用動態(tài)掃描 顯示，段碼輸出端口為單片機(jī)的 P2口 ， 位碼輸出端口分別為單片機(jī)的 、 、 ,數(shù)碼管 位 驅(qū)運(yùn) 用 PNP三極管 S9012 三極管 驅(qū)動。 圖 38 顯示 電路 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 15 報(bào)警輸出電路 為提高測測距系統(tǒng)的實(shí)用性，本測距系統(tǒng)的報(bào)警輸出提供開關(guān)量信號及聲響信號兩種方式。 方式一：報(bào)警信號由單片機(jī) 端口輸出，繼電器輸出，可驅(qū)動較大的負(fù)載，電路由電阻 R三極管 BG繼電器 JDQ 組成，當(dāng)測量值低于事先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，繼電器吸合，測量值高于設(shè)定的報(bào)警值 時(shí)，繼電器斷開。 方式二：報(bào)警信號由單片機(jī) 口輸出，提供聲響報(bào)警信號，電路由電