【文章內(nèi)容簡介】 段，當(dāng)顯示器的公共端接高電平，某個發(fā)光二極管的陽極接低電平時，該發(fā)光二極管被點亮。二者原理不同但功能相同。 LED 數(shù)碼管外形結(jié)構(gòu)圖如圖 37 所示。 圖 37 LED外形結(jié)構(gòu)圖 LED 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計 LED 數(shù)碼管顯示方式有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。其中，靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動電路具有鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送 出后就不再控制 LED，直到下次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的 CPU 時間少。靜態(tài)顯示中，每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口，該接口用于筆劃段字型代碼。這樣單片機只要把顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示 發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機再發(fā)送新的數(shù)據(jù)。 另一種方法就是動態(tài)掃描顯示。由于單片機本身具有較強的邏輯控制能力，所以采用動態(tài)掃描軟件譯碼并不復(fù)雜。而且軟件譯碼其譯碼邏輯可隨意編程設(shè)定，不受硬件譯碼邏輯限制。采用動態(tài)掃描軟件譯碼的方式能大大簡化硬件電路結(jié) 構(gòu)，降低系統(tǒng)成本。它用分時的方法輪流控制各個顯示器的公共端，使各個顯揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間極為短暫，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)顯示電路采用 4 位共陽極 LED 數(shù)碼管動態(tài)顯示方式，位碼用 PNP 三極管驅(qū)動，具體電路圖如圖 38 所示。 12345678161514131211109R P 110kV C CP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpcom9L1abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpcom9L2abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpcom9L3abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpcom9L4P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P1901 2P2901 2P3901 2P4901 2V C CP 24P 25P 26P 27[ P 00.. P 07 ]R1R2R3R4 圖 38 測距顯示電路圖 報警電路的設(shè)計 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，最常見的發(fā)聲器件就是蜂鳴器。蜂鳴器一般用于一些要求不高的聲音報警及發(fā)出按鍵操作提示音等。 有源蜂鳴器最重要的特點是只要 按照極性要求加上合適的直流電壓就可以發(fā)出固有頻率的聲音，使用起來比揚聲器簡單。 蜂鳴器是感性負(fù)載，一般不建議用單片機的 I/O 口直接對其進行操作，需要加一只驅(qū)動三極管。系統(tǒng)聲音提示電路圖如圖 39 所示。三極管為 PNP 型，要使蜂鳴器發(fā)聲，只要將單片機 口置為低電平就可以了。 A1BellV13904R11kR2100VCC 圖 39 聲音提示電路圖 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 系統(tǒng)硬件電路原理圖 根據(jù)對系統(tǒng)的控制模塊、測距模塊、報警模塊、顯示模塊的設(shè)計與調(diào)試，系統(tǒng)硬件電路原理圖如圖 310 所示。 12345678161514131211109R P 210kV C CP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpcom9L5abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpcom9L6abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpcom9L7abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpcom9L8P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P590 1 2P690 1 2P790 1 2P890 1 2V C CP 24P 25P 26P 27[ P 00 .. P 07 ]R 14 kR 15 kR 16 kR 17 kE A /V P P31X T A L 119X T A L 218R E S E T9P / R D17P / W R16P / IN T 012P / IN T 113P / T 014P / T 115P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8P 39P 38P 37P 36P 35P 34P 33P 32P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P S E N29A L E /P R O G30P / T X D11P / R X D10V C C40GND20U3A T 89 C 5 1V C C+ C510 u FR 1110KS1Y212 M H zC630 p FC730 p FGNDP 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07V C CP 10P 32P 24P 25P 26P 27P 341110U 1ES N 74 L S 0498U 1DS N 74 L S 0456U 1CS N 74 L S 0412U 1AS N 74 L S 0434U 1BS N 74 L S 04R61kV C CL S 1S P E A K E RR51k8855112233446677U2C X 20 1 60R 1222 0 kV C CR 1010kR810C41uFC3 uFC233 0 pFC1 56 u FL S 2S P E A K E RU4B E L LQ1Q 2N 39 04R 13100V C CR71K 圖 310 系統(tǒng)硬件電路原理圖揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 第四章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 系統(tǒng)主程序設(shè)計 本系統(tǒng)硬件電路設(shè)計以單片機 AT89C51 為核心。程序設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法，整個軟件程序設(shè)計由主程序、超聲波發(fā)射子程序、定時器中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等模塊組成。該系統(tǒng)的主程序處于鍵控循環(huán)工作方式，當(dāng)按下電源按鍵時，主程序開始調(diào)用發(fā)射子程序、查詢接收子程序、定時器中斷服務(wù)子程序，并把測量結(jié)果用顯示子程序在數(shù)碼管上顯示出來。雖然用一個單獨計時器電路也可以測量超聲波的傳輸時間，但利用 AT89C51 單片機可以簡化設(shè)計，便于操作和直觀讀數(shù)。系統(tǒng)主程序設(shè)計流程圖如圖 41 所示。 圖 41 系統(tǒng)主程序設(shè)計流程圖 系統(tǒng)子程序設(shè)計 系統(tǒng)子程序設(shè)計主要涉及到超聲波發(fā)射、接收子程序設(shè)計、定時器中斷服務(wù)子程序設(shè)計以及 LED 數(shù)碼管顯示子程序設(shè)計。 定時器中斷服務(wù)子程序 定時器中斷服務(wù)子程序設(shè)計流程圖如圖 42 所示。 系統(tǒng)初始化 開 始 延 時 發(fā)送 40KHz 的方波信號 啟動定時器及外部中斷 調(diào)用顯示程序 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 圖 42 定時器中斷服務(wù)子程序設(shè)計流程圖 程序如下： void zhongduan0( ) interrupt 1 //T0 中斷用來計數(shù)器溢出 ,超過測距 范圍 { flag=1。 //中斷溢出標(biāo)志 } void zhongduan1( ) interrupt 2 //T1 中斷用來掃描數(shù)碼管 { TH1=0xf8。 //2ms 定時 TL1=0x30。 Display()。 timer++。 if(timer=400) //800ms 啟動一次模塊 { 外部中斷入口 關(guān)外部中斷 關(guān)定時器中斷 讀取時間值 計算距離 結(jié)果輸出 開外部中斷 返 回 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 timer=0。 TX=1。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 TX=0。 } } void main( void ) { TMOD=0x11。 //設(shè) T0 為方式 1， GATE=1； TH0=0。 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 TL0=0。 TH1=0xf8。 //2ms 定時 TL1=0x30。 ET0=1。 //允許 T0 中斷 ET1=1。 //允許 T1 中斷 TR1=1。 //開啟定時器 EA=1。 //開啟總中斷 while(1) { while(!RX)。 //當(dāng) RX 為零時等待 TR0=1。 //開啟計數(shù) while(RX)。 //當(dāng) RX 為 1 計數(shù)并等待 TR0=0。 //關(guān)閉計數(shù) Conut()。 //計算 } } 數(shù)碼管顯示與計算程序 超聲波測距時由安裝在同一位置的超 聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，由定時器計時。首先由發(fā)射器向特定方向發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時 ,超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當(dāng)接收器接收到反射波后立即停止計時。此時，定時器就記錄下了超聲波自發(fā)射點至障礙 物之間往返傳播經(jīng)歷的時間 t(s)。由于常溫下超聲波在空氣中的傳播速度約為 340m/s，所以發(fā)射點距障礙物之間的距離為 : S=340t/2=170 t 由于單片機內(nèi)部定時器的計時實際上是對內(nèi)部固定頻率的機器周期 T 的計數(shù)，設(shè)計中時鐘頻率 fosc 取 12MHz，設(shè)計數(shù)值 N，則 T=12/fosc=1μs,t=NT=N106(s) S=170NT=170N/106(m) 或 S=17N/103(cm)