【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 裝；封裝形式： SOP、 SSOP 和 DIP。 ③引腳分配 Em78p153 單片機(jī)引腳分配如 圖 34。 圖 34 Em78p153 引腳圖 第 3章 硬件電路 11 MAX232 MAX232 芯片是美信（ MAXIM）公司專(zhuān)為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v 單電源供電。 此處用于對(duì) T4016 激勵(lì)電壓的放大。 ① MAX232 引腳圖 芯片引腳如圖 35。 圖 35 MAX232 引腳圖 ②引腳介紹 第一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要 。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道 。其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道 ；8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 第三部分是供電。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。 TL074 常用的低噪聲 JFET 輸入四運(yùn)算放大器，引腳如圖 36。 圖 36 TL074 引腳圖 第 3章 硬件電路 12 3 腳是通道 1 的輸出端、反相輸入端、同相輸入端， 7 腳是通道 2 的同相輸入端、反相輸入端、輸出端， 10 腳是通道 3 的輸 出端、反相輸入端、同相輸入端， 1 1 14 腳是通道 4 的同相輸入端、反相輸入端、輸出端， 4 腳是正電源， 11腳是負(fù)電源 。 TL074 內(nèi)部組件數(shù)量如下表 31 所示。 表 31 TL074 組件 電阻 44 晶體管 56 JFET 6 二極管 4 電容 4 epiFET 4 T4016與 R4016 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類(lèi)： 1． 電氣方式產(chǎn)生超聲波 , 主要 包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等 ； 2. 機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波 ， 主要包括 加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等 。 它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。 其內(nèi)部 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)，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波 時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 模塊使用 T4016T/R 超聲波換能器即為壓電型。 ①器件說(shuō)明 名 稱(chēng)：壓電陶瓷超聲傳感器 ； 型 號(hào)： T4016T/R； 類(lèi) 別：通用型 ； 中心頻率： 40KHZ； 外 徑： 16mm； 使用方式： T 為發(fā)射頭， R 為接收頭， TR 為收發(fā)兼用 ； 第 3章 硬件電路 13 適用范圍：家用電器及其它電子設(shè)備的超聲波遙控裝置；超聲波測(cè)距及汽車(chē)倒車(chē)防撞裝置；液面探測(cè)；超聲波接近開(kāi)關(guān)及其它應(yīng)用的超聲波發(fā)射與接收。 ②器件性能 (KHz)： 40KHz； at10V(0dB=)：≥ 110dB； at40KHz(0dB=V/ubar)：≥ 70dB； at1KHz,1V(PF)： 2020177。 30%； (m)： 。 傳感器實(shí)物如圖 37所示。 圖 37 傳感器實(shí)物圖 超聲波發(fā)射電路 HCSR04 模塊內(nèi)部超聲波發(fā)射電路如圖 38 所示，主要由 Em78p153 單片機(jī)、 MAX232及超聲波發(fā)射頭 T40 組成。 圖 38 超聲波發(fā)射電路 第 3章 硬件電路 14 超聲波接收電路 HCSR04 模塊內(nèi)部超聲波接收電路如圖 39 所示，主要由 TL074 運(yùn)算放大器及超聲波接收探頭 R40 組成。 圖 39 超聲波接收電路 HCSR04 模塊工作原理 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)時(shí)間就是超 聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。 電氣參數(shù) HCSR04 模塊參數(shù)如下表 32所示。 表 32 模塊參數(shù) 電氣參數(shù) HCSR04 超聲波模塊 工作電壓 DC 5V 第 3章 硬件電路 15 續(xù)表 工作電流 15mA 工作頻率 40khz 最遠(yuǎn)射程 4m 最近射程 2cm 測(cè)量角度 15176。 輸入觸發(fā)信 號(hào) 10us 的 TTL脈沖 輸入回響信號(hào) 輸出 TTL電平信號(hào)，與射程成比例 規(guī)格尺寸 45*20*15cm 超聲波時(shí)序圖 超聲波時(shí)序圖如圖 310 所示 圖 310 超聲波時(shí)序圖 以上時(shí)序圖表明只需要提供一個(gè) 10us 以上脈沖信號(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)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)?；仨懶盘?hào)的脈沖寬度與測(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： 距離 =高電平時(shí)間 *聲速（ 340m/s） /2。 為防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回響信號(hào)的影響，測(cè)量周 期一般要 60ms 以上。 第 3章 硬件電路 16 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器件有 LED（發(fā)光二極管顯示器）和 LCD（液晶顯示器）。這兩種器件都具有成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便的特點(diǎn)。但相對(duì)而言LCD 的接口較復(fù)雜，成本也比數(shù)碼管高， 數(shù)碼管消耗電力比液晶多一點(diǎn)，但是 數(shù)碼管顯示 更加清晰，更加適合在白天等強(qiáng)光條件下顯示。液晶極其省電，但是使用有溫度范圍限制，且因是反光式的，在外界光線很明亮的情況下很容易看不清楚 。因此本次設(shè)計(jì)采用數(shù)碼管顯示。 LED 結(jié)構(gòu)與顯示方式 LED 顯示器結(jié)構(gòu)與原理 LED 顯 示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱(chēng)為數(shù)碼管。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是 7 段 LED。這種顯示塊有共陰極與共陽(yáng)極兩種。共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地，如圖 311(a)所示，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極 LED 顯示塊的發(fā)光二極管共陽(yáng)極并接（在系統(tǒng)中，接驅(qū)動(dòng)電源），如圖 311(b)所示，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，發(fā)光二極管亮。通常 7 段 LED 顯示塊中有 8 個(gè)發(fā)光二極管，其中 7 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成 7 筆字形“ 8”，一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)“ .” 共計(jì) 8 段，因此提供給 LED 顯示器的字形數(shù)據(jù)正好一個(gè)字節(jié)。 LED 顯示塊與單片機(jī)接口非常容易，只要將一個(gè) 8 位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。引腳配置如圖 311(c)所示。 8 位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)可顯示不同的數(shù)字或字符，如表 33 所示。通常將控制發(fā)光二極管的 8 位字節(jié)數(shù)稱(chēng)為段選碼或稱(chēng)字形代碼，公共極稱(chēng)為位選線。共陽(yáng)極與共陰極的段選碼互為補(bǔ)數(shù)。 表 33 7 段 LED 的段選碼 顯示字符 共陰極段選碼 共陽(yáng)極段選碼 0 3FH C0H 1 06H F9H 2 5BH A4H 3 4FH B0H 4 66H 99H 5 6DH 92H 6 7DH 82H 7 07H F8H 8 7FH 80H 9 6FH 90H 第 3章 硬件電路 17 LED 顯示器與顯示方式 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常要使用 LED 顯示塊構(gòu)成 N 位 LED 顯示器。 N 位 LED 顯示器有 N 根位選線和 8N根段選線。根據(jù)顯示的方式不同，位選線與段選線的連接方法不同。段選線控制要顯示什么用的字符，而位選線則控制要在哪一位上顯示這個(gè)字符。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式： ① LED 靜態(tài)顯示方式。所謂靜態(tài)顯示，就是 當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截至，并且顯示器的各位可同時(shí)顯示。靜態(tài)顯示時(shí)，較小的驅(qū)動(dòng)電流就能得到較高的顯示亮度。但與此同時(shí) N位靜態(tài)顯示器則要求有 N8 根 I/O 口線，占用 I/O 口線資源較多。故在位數(shù)較多時(shí)不采用靜態(tài)顯示，而采用動(dòng)態(tài)顯示。 ② LED 動(dòng)態(tài)顯示方式。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器的各個(gè)位，對(duì)e d c a b f g dp 圖 311(a) 共陰極 圖 311(b) 共陽(yáng)極 +5V d a b c e f g dp d GND b 10 dp 6 8 9 3 2 1 5 4 7 e GND c dp e d c g a f b a g f 圖 311(c) 引腳配置 第 3章 硬件電路 18 于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。 多位 LED 動(dòng)態(tài)顯示電路只需要一個(gè) 8 位 I/O 口來(lái)控制段選，然后幾位 LED 對(duì)應(yīng)幾個(gè)I/O 口控制位選即可。 顯示模塊電路 本次設(shè)計(jì)要求測(cè)量范圍為 20cm150cm，誤差為 1cm，所以采用 3 位共陽(yáng)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，顯示電路如圖 312 所示，有 P0 口控制段選， 控制位選。 圖 312 顯示模塊電路 顯示子程序 計(jì)算得到結(jié)果后，分別將米、分米、厘米位的值存放到 40H42H 中，然后調(diào)用顯示子程序?qū)⒔Y(jié)果顯示到數(shù)碼管上。顯示子程序如下： DISPLAY:MOV R0,2 DISSP:MOV DPTR,TAB MOV A,40H。 //40H42H 分別對(duì)應(yīng)米、分、厘米位 // MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A CLR 。 //開(kāi)米位顯示 // LCALL DEL。 //調(diào)用延時(shí)程序 // 第 3章 硬件電路 19 SETB 。 //關(guān)米位顯示 // MOV A,41H。 //分米位 // MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A CLR LCALL DEL SETB MOV A,42H。 //厘米位 // MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A CLR LCALL DEL SETB DJNZ R0,DISSP RET。 //子程序返回 // TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H； //共陽(yáng)極數(shù)碼管位選 // 報(bào)警方式主要分為光報(bào)警和聲報(bào)警。光報(bào)警主要通過(guò)點(diǎn)亮不同顏色的 LED 燈光來(lái)實(shí)施報(bào)警提醒。本次設(shè)計(jì)要求 在汽車(chē)與物體距離為 、 1m 時(shí)，以及 1m每 蜂鳴器短鳴提示；在 時(shí)蜂鳴器長(zhǎng)鳴示警。 蜂鳴器及其原理 鳴器的介紹 ①蜂鳴器的作用：蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車(chē)電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ②蜂鳴器的分類(lèi)：蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。 ③蜂鳴器的電路圖形符號(hào)：蜂鳴器在電路中用字母“ H”或“ HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“ FM”、“ LB”、“ JD”等）表示。 第 3章 硬件電路 20 ①壓電式蜂鳴器：壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二 極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（ ~15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ~的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 ②電磁式蜂鳴器：電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 這里的“源”不是指電源。而是指震蕩源。也就是說(shuō)，有