【文章內(nèi)容簡介】 。 第三是中斷源增加：在 AT89C52申 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和（ ），也就是說， 同時可作為定時器針數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入和輸出占空比 50%的時鐘脈沖端口， 同時可作為定時器 /計數(shù)器 T2 捕獲厘新裝載觸發(fā)和方向 控制 端口。故AT89C52 除了具備 AT89C51 的定時器 /汁數(shù)器 T 和定時器 /計數(shù)器 Tl，還額外增加了一個定時器 /計數(shù)器 12。而定時器 /計數(shù)器 T2 的控制和狀態(tài)位單獨位于， I2CON、 T2MOD，江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 11 頁 共 44 頁 定時器 /計數(shù)器 12 在 16 位捕獲方式或自動重新裝載方式下的捕獲 /重載寄存器組是（ TCA02H、 RCAP2L）。 AT89C52 具有 40 個引腳， 主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能 。芯片引腳圖如圖 21 所示。 圖 21 AT89C52單片機芯片 根據(jù)系統(tǒng)設計要求，各接口功能 [911]如下： : 產(chǎn)生輸出一個脈沖信號。 INT0: 產(chǎn)生中斷請求，接前方測距電路。 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 12 頁 共 44 頁 INT1: 產(chǎn)生中斷請求，接前方測距電路。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 L298N 與單片機連接 : ：用于連接 IN1。 : 用于連接 IN2。 : 用于連接 ENA。 : 用于連接 IN3。 : 用于連接 IN4。 : 用于連接 ENB。 : 接報警電路 XTAL1：接外部晶振的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器時，引腳應接地。 XTAL2：接外部晶振的一個引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。 RST： AT89C52 的復 位信號輸入引腳，高電位工作，當要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間， AT89C52 便能完成系統(tǒng)復位的各項工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)。 復位電路 （ 1）單片機 AT89C52 作為主控芯片，控制整個電路的運行。單片機外圍需要一個復位電路，復位電路的功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 共 44 頁 復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復位。該設計采用含有電阻 的復位電路，復位電路可以有效的解決電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等引起的問題，在電源電壓瞬間下降時可以使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復位。復位電路如圖 22 所示。 圖 22 復位電路 （ 2） 復位是單片機的初始化操作，使 CPU 及各專用存儲器處于一個確定的初始狀態(tài)，其中把 PC 的內(nèi)容初始化為 0000H，使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序，除了系統(tǒng)的正常開機（上電）復位外，當程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)時，為擺脫困境，可按復位鍵進行復位，復位電路由片外和片內(nèi)兩部 分電路組成。 AT89C52的 RST 引腳為復位引腳，只要在 RST 引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，即可實現(xiàn)復位。復位通常有上電復位和按鍵復位兩種方法。本設計采用的是上電復位，開機時電容器是空的，上電后就對電容充電，充電電流，在電阻上形成正電壓， RST 引腳就處于高電平，就可以達到復位的目的。 在實際應用系統(tǒng)中，為了保證復位電路可靠工作，常將 RC 電路接施密特電路后再接入單片機復位端和外圍電路復位端。這特別適合于應用現(xiàn)場干擾大、電壓波動大的工作環(huán)境，并且，當系統(tǒng)有多個復位端時，能保證可靠地同步復位。 時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在惟一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作 。該時鐘電路由兩個電容和一個晶體振蕩器組成。 X1 是接外部晶體管的一個引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。輸出端為引腳 X2，在芯片的外部通過這兩個引腳接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振電路如圖 23 所示。 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 14 頁 共 44 頁 圖 23 晶振電路 電路中的 C3和 C4一般取 30PF左 右，而晶體振蕩器的頻率范圍通常是 ～ 12MHz，而電路中采用 12MHz，晶體振蕩器的頻率越高，振蕩頻率就越高。 超聲波發(fā)射電路和接受電路 本 設計采用的是 HCSRO4 超聲波測距模塊 [12]，它有發(fā)生電路和接受電路構(gòu)成。模塊性能穩(wěn)定，測度距離精確。能和國外的 SRF0 SRF02 等超聲波測距模塊相媲美。模塊精度高，盲區(qū)達到（ 2cm） ,有穩(wěn)定的測距功能。本模塊可提供全套測距程序： C51，PIC18F877，超聲波 LCD1602 顯示，超聲波 LCD12864 顯示，數(shù)碼管顯示，串口顯示等，測距參考程序。 HCSR04 主要技術(shù)參數(shù) （ 1）使用電壓： DC5V； （ 2）靜態(tài)電流：小于 2mA； （ 3）電平輸出：高 5V； （ 4）電平輸出：底 0V； （ 5）感應角度：不大于 15 度； （ 6）探測距離： 2cm450cm ； （ 7）高精度：可達 ； （ 8）接線方式： VCC、 trig（控制端）、 echo（接收端）、 GND 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 共 44 頁 HCSR04 工作原理 （ 1）采用 IO 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號； （ 2）模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方 波，自動檢測是否有信號返回； （ 3）有信號返回，通過 IO 輸出一高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間 。 顯示電路 顯示器是一個典型的輸出設備，而且其應用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結(jié)構(gòu)類型不同而已。最簡單的顯示器可以使 LED 發(fā)光二極管，給出一個簡單的開關(guān)量信息，而復雜的較完整的顯示器應該是 CRT 監(jiān)視器或者屏幕較大的 LCD 液晶屏。綜合課題的實際要求以及考慮單片機的接口資源，采用 工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符 。 1602 液 晶也叫 1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣 型液晶模塊它有若干個 5X7 或者 5X11 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以他不能顯示圖。 本設計中， 1602 用來顯示測試的距離， 1602 顯示電路如圖 24 所示 。 報警電路 報警電路的作用是當小車與障礙 物之間的距離達到初始設置距離的時候，蜂鳴器發(fā)出警報。報警電路由一個三極管、一個電阻和一個蜂鳴器組成的。當單片機 端口為低電平時，報警。 報警電路如圖 25 所示。 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 16 頁 共 44 頁 圖 24顯示電路 圖 25 系統(tǒng)報警電路 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 17 頁 共 44 頁 L298N 驅(qū)動電路 L298N 為 SGSTHOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅(qū)動芯片，內(nèi)部包含 4 信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動 2 個二相或 1 個四相步進電機，內(nèi)含二個 HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式 驅(qū)動器，接收標 TTL 邏輯準位信號，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的步進電機，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的 IO 端口來提供模擬時序信號。本設計是用 L298 芯片來驅(qū)動小車。 L298N 管腳圖如圖 26 所示。 圖 26 L298N管腳圖 單片機的 I/O 端口分別與 L298N 的 IN1， IN2， IN3， IN4 連接，接受脈沖信號。 1腳和 15 腳發(fā)射極分別引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 OUT1， OUT2，OUT3， OUT4 分別接電機的一相。 5 腳， 7 腳， 10 腳和 12 腳接輸入控制電平。 ENA，ENB 控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)，高電平有效。驅(qū)動電路圖如圖 27 所示。 圖 27驅(qū)動電路圖 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 18 頁 共 44 頁 系統(tǒng)原理 系統(tǒng)原理圖見附錄 1。 工作原理： 由單片機 AT89C52 編程產(chǎn)生方波信號，經(jīng)過 口連接到超聲波模塊發(fā)送超聲，再經(jīng)過放大電路，驅(qū)動超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，發(fā)射出的超聲波經(jīng)障礙物反射回來，經(jīng)過 口由超聲波接收頭接收信號。通過接收電路的檢波放大、積分整形以及一系列的處理，送至單片機。單片機利用聲波傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時間間隔計算出障礙物的距離，并由單片機控制顯示模塊，顯示出具 體的距離。 江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 19 頁 共 44 頁 第三章 系統(tǒng)軟件的設計 在系統(tǒng)硬件構(gòu)架了超聲波測距的基本功能之后，系統(tǒng)軟件所實現(xiàn)的功能主要是針對系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及數(shù)據(jù)的處理和應用。根據(jù)第二章所述系統(tǒng)硬件設計和所完成的功能 。 系統(tǒng)軟件實現(xiàn)功能 （ 1）信號控制。在系統(tǒng)硬件中，已經(jīng)完成了發(fā)射電路、接收電路、檢測電路、顯示電路、門限檢測的設計。在系統(tǒng)軟件中，要完成增益控制信號、門控信號、發(fā)射脈沖信號、峰值采集信號、遠近控制信號的時序及輸出。 （ 2）數(shù)據(jù)存儲。為了得到發(fā)射信號與接收回波間的時間差，要讀出此刻計數(shù)器的計數(shù)值 ， 然后存儲在 RAM 中，而且每次發(fā)射周期的開始，需要對計數(shù)器清零，以備后續(xù)處理。 （ 3） 信號處理。 RAM 中存儲的計數(shù)值并不能作為距離值直接顯示輸出，因為計數(shù)值與實際的距離值之間轉(zhuǎn)換公式為 ? ?NTVTVS ??????? （ 31） 其中， T 為發(fā)射信號到接收之間經(jīng)歷的時間， Tr 為方波信號作為計數(shù)脈沖時計數(shù)器的時間分辨率， N 為計數(shù)器的值。在這個部分中，信號處理包括計數(shù)值與距離值換算，二進制與十進制轉(zhuǎn)換。 （ 4） 數(shù)據(jù)傳輸與顯示。經(jīng)軟件處理得到的距離送顯示輸出， 用 1602 液晶表示。由于采用了單片機 AT89C52 并考慮整個系統(tǒng)的控制流程，整個系統(tǒng)軟件都有 AT89C52系列單片機匯編語言實現(xiàn)。由于距離值的得出及顯示是在中斷子程序中完成的，因此在初始化發(fā)射程序后進入中斷響應的等待。在中斷響應之后，原始數(shù)據(jù)經(jīng)計數(shù)值與距離值換算子程序，二進制與十進制轉(zhuǎn)換子程序后顯示輸出。整個系統(tǒng)軟件功能的實現(xiàn)可以分為主程序、中斷服務程序幾個主要部分。 主程序 主程序是單片機程序的主體，整個單片機端系統(tǒng)軟件的功能的實現(xiàn)都是在其中完成江蘇技術(shù)師范學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 20 頁 共 44 頁 的，程序首先完成初始化過程，然后是一個重復的控制發(fā) 射信號的過程，即調(diào)用發(fā)射子程序幾遍，而且每次發(fā)射周期結(jié)束都會判斷在發(fā)射信號后延時等待的過程中是否發(fā)生了中斷，即是否有回波產(chǎn)生來判斷程序得流程，有回波的話，再經(jīng)過測距的子程序流來計算距離，判斷所測距離是否在安全范圍內(nèi)，以驅(qū)動顯示和報警電路。主程序流程圖如圖31 所示。 開 始各 寄 存 器 初 始 化按 鍵 設 置 報 警 值超 聲 波 測 距測 試 距 離 小 于 設定 報 警 值報 警 小 車 停 止 前 進液 晶 顯 示小 車 繼 續(xù) 前進結(jié) 束YN 圖 31 主程序流程圖 上電后小車顯示 “ Aptitude Crash”“ worthy System”，按下功能鍵后開始設定報警距離值，設定在 10cm 以上比較好，設定時小車停止一切 動作，功能鍵按下一次后同時按 +，鍵設定值，設定好后按確定鍵，則設定值有效，功能鍵按下兩次后小車行駛并開始測距判斷，功能鍵按下三次后，顯示初始顯示狀態(tài)。 （ 1）脈沖的產(chǎn)生與超聲波發(fā)射。在脈沖產(chǎn)生前先對定時 /計數(shù)器 T0 進行初始化，在這里選擇的是工作方式 1 定時器模式，所以 TMOD 應該設定為 0x11，再開啟 T0 的同時開發(fā)發(fā)射超聲波脈沖。