【文章內(nèi)容簡介】 １０ 圖 CD4052 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 CD4052 的引腳圖 超聲波倒車?yán)走_(dá) １１ 第四章 系統(tǒng)總體方案介紹 本系統(tǒng)以 SPCE061A 為核心，使用凌陽科技教育推廣中心的 61 板，三個超聲波測距模組依次排布，組成線陣的傳感器陣列 ；另外，接有轉(zhuǎn)接板、發(fā)光二極管顯示模塊。系統(tǒng)組成以下圖所示： 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 SPCE061A 單片機(jī)作為主控芯片，通過 I/O 端口來控制 CD4052，以選擇不同的傳感器通道；本方案采用 IOB0 和 IOB1 控制 CD4052 的 A0 和 A1，而 IOB2 作為檢測超聲波模組返回的信號， IOB3 作為控制超聲波模組發(fā)射超聲波信號的使能控制端口。這樣通過 CD4052 的通道切換，就可以利用較少的端口來完成多個模組的切換使用了。 另外，超聲波測距模組采用的是脈沖測量法，其實(shí)是測量發(fā)射超聲波的時刻與接收到反射回波信 號的時刻之間的時差，利用超聲波在空氣中傳播速度已知的條件，計(jì)算出被測目標(biāo)與傳感器之間的距離。而為了保證測量的可靠，檢測回波信號時，采用 SPCE061A 的外部中斷對回波的上升沿進(jìn)行檢測，而且利用定時器 B進(jìn)行計(jì)時。在顯示控制方面，系統(tǒng)分別利用 IOAIOA IOA10 三個端口控制三個發(fā)光二極管。 超聲波倒車?yán)走_(dá) １２ 第五章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) SPCE061A SPCE061A SPCE061A 最小系統(tǒng)包括 SPCE061A 芯片及其外圍基本模塊，外圍基本模塊有：晶振輸入模塊（ OSC）、鎖 相環(huán)外圍電路（ PLL）、復(fù)位電路（ RESET）、指示燈（ LED）等，如下圖所示。 圖 SPCEA061A 最小系統(tǒng) 本系統(tǒng)，有關(guān) SPCE061A 單片機(jī)最小系統(tǒng)的各個模塊都做在 61 板中，讀者可以查閱 61 板的電路原理圖。 電源模塊 SPCE061A 的內(nèi)核供電為 ，而 I/O 端口可接 也可以接 5V，所以在電源模塊（ 61板上）中有一個端口電平選擇跳線，如圖中的 J5，但是為了本系統(tǒng)可以可靠的工作，需要給61 板外接 5V 的電源，并將 61 板的端口電平選 擇為 5V，即 J5 用跳線帽將 V5 和 VDDH 短接。 下圖為 61 板上的電源模塊圖。 超聲波倒車?yán)走_(dá) １３ 圖 電源模塊 由于本系統(tǒng)需要的端口高電平為 5V，所以圖 當(dāng)中的 J5 跳線需要跳到 1和 2 上。 放音模塊 語音提示。放音利用的是 SPCE061A 內(nèi)部的 DAC，電路如圖 所示。圖中的 SPY0030 是凌陽公司的產(chǎn)品。和 LM386 相比， SPY0030 還是比較有優(yōu)勢的，比如 LM386 工作電壓需在 4V以上，而 SPY0030 僅需 (兩顆電池 )即可工作； LM386 輸出功率 100mW 以下， SPY0030 約700mW。其他特性請參考 SPY0030 的數(shù)據(jù)手冊。 圖 放音模塊電路圖 超聲波測距模組電路原理 超聲波諧振頻率發(fā)生電路，調(diào)理電路 NE555 和電容電阻組成的電路產(chǎn)生 40KHz 的方波，以使超聲波傳感器產(chǎn)生諧振；而后面的 CD4049 則對 40KHz 頻率信號進(jìn)行調(diào)理。 PLUS_EN1 是超聲波信號發(fā)射的使能控制端口，當(dāng)該端口接低電平時，模組將不能發(fā)射超聲波信號，即 40KHz 的方波。 超聲波倒車?yán)走_(dá) １４ 圖 超聲波諧振頻率發(fā)生電路、調(diào)理電路 超聲波回波接受處理電路 超聲波接收處理部分電路前級采用 NE5532 構(gòu)成 10000 倍放大器，對接收信號進(jìn)行放大；后級采用 LM311 比較器對接收信號進(jìn)行調(diào)整，比較電壓為 LM311 的 3管腳處，可由 J1 跳線選擇不同的比較電壓以選擇不同的測距模式。在放大器與比較器之間用 PNP 三極管（ 8550）作為通路選擇，本方案需要將此通路選擇跳線短接上，即把 J2 短接，固定使三極管導(dǎo)通即可。 圖 超聲波回波接受處理電路 超聲波測距模組電源接口 J7為超聲波測距模組的外部電源接口，最高電壓不要超過 12V， J9為電源選擇跳線， VCC_5即為由 61 板通過 10PIN 排線引入模組的電源； VCC 即為模組的放大器、調(diào)理電路供電電源。當(dāng)用戶使用 61 板為其供電時，要把 VCC 與 VCC_5V 短接（本方案的用法）；而使用外部電源時 要把 VCC 與 VCC_IN 短接。 圖 外部單獨(dú)電源輸入接口及選擇跳線 超聲波倒車?yán)走_(dá) １５ 超聲波測距模式選擇跳線 模組提供了測距模式選擇跳線 J1，可以選擇短距測量模式、中距測量模式，或距離可調(diào)模式。跳 線選擇 LOW 時為近距測量模式，選擇 HIG 時為中距測量模式；選擇 SET 時為距離可調(diào)模式。本方案采用可調(diào)方式，即選擇 SET 的模式，并將調(diào)節(jié)模組上的電位器，將比較電壓調(diào)至 ~（保證模組測距能在 ~ 的范圍都能正常工作即可）。 圖 測距模式選擇跳線 超聲波測距模組接口 本方案采用的三個超聲波測距模組都是利用其 J8 接口，每個模組接出兩個控制、檢測端口，然后會通過 CD4052 模擬開關(guān)進(jìn)行選通，所以在實(shí)際使用當(dāng)中，是分時地對每一個模組進(jìn)行操作。超聲波測距模組的 J8 接口如所 圖 示；圖中的 VCC_5 在本方案當(dāng)中由 61 板供電，即 5V。 圖 超聲波測距模組接口 轉(zhuǎn)接板電路 前面已簡單介紹了轉(zhuǎn)接板的作用，這里介紹一下它的原理圖，如圖 所示。 圖中 J1 直接與 61 板的 J6 相接，即與 61 板的 IOB 口低八位接口相接，可知圖中的 VDD為 61 板供電，即 5V；而 A0 和 A1 分別接 SPCE061A 的 IOB0 和 IOB1，以控制 CD4052 的兩個地址位，以控制通道的選通。 IOB2 接 PLUS_B，作為回波信號的檢測輸入，不過經(jīng)過 CD4052 的選通，接到哪一個模組，由 IOB0 和 IOB1 的輸出決定；同樣 COM_EN 為超聲波測距模組的信號發(fā)射使能控制，接到 SPCE061A 的 IOB3。 CD4052 的另外一端，接出 COM_EN1/2/3 分別接三個超聲波倒車?yán)走_(dá) １６ 模組的發(fā)射使能，另外還用三個 10K 的電阻下拉到地，以保證沒有選通的模組不會發(fā)射出超聲波信號。 J J J4 分別接三個超聲波測距模組的 J8 接口。 圖 轉(zhuǎn)接板電路原理 顯示電路 顯示電路較為簡單，直接使用三個 I/O 口控制三個發(fā)光二極管。如圖 所示： 圖 顯示電路 超聲波倒車?yán)走_(dá) １７ 第六章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 超聲波測距原理 超聲波脈沖法測距原理： 聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長的目標(biāo)物體阻擋時就會發(fā)生反射；反射波稱為回聲。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時間可以測量得到，那么就可以計(jì)算出從聲波到目標(biāo)的距離。這就是本系統(tǒng)的測量原理。這里聲波傳播的介質(zhì)為空氣，采用不可見的超聲波。 假設(shè)室溫下聲波在空氣中的傳播速度是 ，測量得到的聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時間是 t秒，距離 d 可以由下列公式計(jì)