【文章內(nèi)容簡介】 出；為高電平時， 555定時器清零，沒有輸出。 因而，將 4 腳與單片機(jī)的控制信號相接就可以控制發(fā)射電路。為保證555時基具有足夠的驅(qū)動能力，宜采用 +12V電源即 CCV =12V。 4腳為超聲波發(fā)射控制信號輸入端，由單片機(jī)進(jìn)行控制。 圖 超聲波發(fā)射電路圖 超聲波接收電路設(shè)計 超聲波接收模塊的作用是將反射的超聲波轉(zhuǎn)換成電壓信號并放大處理成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號 ， 然后輸出給下一級電路 。 超聲波接收器包括超聲波接收探頭、信號放大電路及波形變換電路三部分。超聲波探頭必須 采用與發(fā)射探頭對應(yīng)的型號，關(guān)鍵是頻率要一致， 否 則將因無法產(chǎn)生共振而影響接收效果，甚至無法接收。本設(shè)計采用 集成電路 CX20216芯片。 集成電路 CX20216是一款紅外線檢波接收的專用芯片 ， 它由前置放大器 、 限幅放大器 、 帶通濾波器 、 檢波器 、 積分器和整型電路組成 。 由于經(jīng)探頭變換后的正弦波電信號非常弱，因此必須經(jīng)放大電路放大。正弦波信號不能直接被單片機(jī)接收，必須進(jìn)行波形變換。按照上面所討論的原理，單片機(jī)需要的只是第一個回波的時刻。接收電路如圖 。超聲波在空氣中傳播時，其能量的衰減與距離成正比，即距離越近信號越 強(qiáng)，距離越遠(yuǎn)信號越弱，通常在 1mV～ 1V之間。不同接收探頭的輸出信號強(qiáng)度存在差異。由于輸入信號的范圍較大，對放大電路的增益提出了兩個要求：一是放大增益要大，以適應(yīng)小信號時的需要；二是放大增益要能變化，以適應(yīng)信號變化范圍大的需要。另外，由于輸入信號為正弦波，因此必須將放大電路設(shè)計成交流放大電路。 圖 超聲波 接收 模塊 電路 CX20216 常用于電視機(jī)紅外遙控接收器 。 考慮到紅外遙控常用的載波頻率 38 kHz 與測距的超聲波頻率 40 kHz 較為接近 ， 可以利用它制作超聲波檢測接收電路 。 如圖 4 所示 ， 超聲波 接收探頭 TCT4010R 將接收到的反射超聲波轉(zhuǎn)換成毫伏級電壓信號 ， 送入 CX20216 的 1 腳 ， CX20216的總放大增益約為 80 dB， 實(shí)際增益由 2 腳外接電阻 R2 和電容 C1 來決定 ， 電阻 R2 越小或電容 C1 越大 ， 增益越高 ， 但取值過大易造成頻率響應(yīng)變差 ， 本系統(tǒng)取電容為 1 μ F。 C2 為外接峰值檢波電容 ， C13 為外接積分電容 ， 調(diào)整 RP電位器使內(nèi)置帶通濾波器的中心頻率為 40 kHz ， 當(dāng)接收到與濾波器中心頻率相符的信號時 ， 其 7腳輸出一個低電平直接接到 STC12c5a60s2的 INT0 上 , 以觸發(fā)中斷 。 溫度測量電路設(shè)計 溫度對超聲波波速影響非常大，超聲波波度 c與環(huán)境溫度 ? 的關(guān)系有如下經(jīng)驗(yàn)公式： 331 .4 1 / 273c ??? (m/s)，所以溫度每變化 1℃，聲波的速度變化約為 /s 。當(dāng)溫度從 0～ 40℃變化時，將會產(chǎn)生大約 7％ 的聲速變化，在超聲波測距儀中，把聲速作為一個標(biāo)準(zhǔn)量，為了獲得較精確的聲速，引入溫度補(bǔ)償是必要的。本文采用了 DS1820進(jìn)行測溫。 DS18B20是 DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，電路連接非常簡單，但是必須保證時序與單片 機(jī)嚴(yán)格同步。溫度測量范圍是 55℃ +125℃，可編程為 912位 A/D轉(zhuǎn)換精度，未編程時默認(rèn)精度為 12 位，測量精度一般為 ℃，軟件處理后可達(dá) ℃。溫度輸出以 16 位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制數(shù)形式提供，低位在前，以 ℃ /LSB（最小可分辨信號）形式表達(dá)，高五位為擴(kuò)展符號位。轉(zhuǎn)換周期與轉(zhuǎn)換精度設(shè)定有關(guān)， 9位精度時，最大轉(zhuǎn)換時間為 ； 12位精度時，最大轉(zhuǎn)化時間為 750ms。 DS1820溫度傳感器有兩個晶振，低溫度系數(shù)晶振和高溫度系數(shù)晶振。低溫度系數(shù)晶振的震蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生 固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩率明顯改變，所產(chǎn)生信號作為計數(shù)器 2的脈沖輸入。計數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)制在 —55攝氏度所對應(yīng)的一個基數(shù)。計數(shù)器 1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時，溫度寄存器的值將加 1攝氏度，計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)至計數(shù)器 2計數(shù)到 0，停止溫度寄存器累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 實(shí)際測溫電路如圖 ，圖中 DS1820管腳 2與單片機(jī) ，單片機(jī)通過它以串口數(shù)據(jù)傳誦方式讀取測溫結(jié)果。 DS1820利用單線控制信號在總線上與單片機(jī)進(jìn)行通信。由于所用設(shè)備通過漏極開路端（ 2腳）連在總線上，控制線需要一個上拉電阻。 圖 溫度檢測模塊 聲光 報警 模塊設(shè)計 報警電路的主要作用是在汽車尾部與障礙物距離較近時進(jìn)行報警 。 根據(jù)實(shí)際情況 ， 當(dāng)汽車尾部與障礙物距離大于 5 m 時 , 可認(rèn)為是安全狀態(tài) ， 液晶顯示“ ― ― ” 標(biāo)志 ； 在 5 m 和 1 m 之間時認(rèn)為是正常的 ， 顯示實(shí)測距離 ； 小于 1 m 時 , 應(yīng)提醒司機(jī)注意 ， 系統(tǒng)發(fā)出聲音報警功能 ， 單片機(jī)向其端口發(fā)出 PWM脈沖 ，隨著距離的減小 ， 通過控制 PWM 脈沖的占空比使蜂鳴的頻率加劇小于 m 時 ， 要求聲光同時報警 ， 由于閃光頻率不能過高 ， 通過單片機(jī)另一個端口控制其閃亮報警電路如圖 ，采用單片機(jī)通過控制 引腳 (手動復(fù)位腳 )的電平來控 蜂鳴器和 LED燈 的工作。振蕩頻率為 800Hz。單片機(jī)的 555 電路根據(jù)測量結(jié)果，產(chǎn)生不同頻率的信號使報警電路發(fā)出不同長短報警聲。在揚(yáng)聲器發(fā)出報警聲時，時基電路 555 處于暫穩(wěn)態(tài)，此時電源向電容充電，從而使 555 結(jié)束暫穩(wěn)態(tài)回復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)輸出低電平，使揚(yáng)聲器停止發(fā)出報 警聲。 LED 指示燈由單片機(jī)管腳控制，高電平點(diǎn)亮，低電平熄滅，其閃爍頻率與聲音報警頻率相同。 圖 聲光報警模塊 顯示電路設(shè)計 超聲波測距儀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。顯示器件可選用 HJ1602A液晶 顯示器。 它 具有體積小 、 功耗低 、 顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn) 。HJ1602A 可以顯示 2 行 16個字符 ， 有 8 bit 數(shù)據(jù)總線 D0～ D7， RS、 R/W、 EN 三個控制端口 ， 工作電壓為 5 V， 并且?guī)в凶址麑Ρ榷日{(diào)節(jié)和背光顯示 。 第一行顯示 環(huán)境溫度 ， 第二行顯示 倒車?yán)走_(dá)測量距離 ， 液晶顯示電路 如圖 圖 液晶顯示電路 電源電路設(shè)計 +5V和 +12V 穩(wěn)壓電源 我們用到的穩(wěn)壓電源電路，能產(chǎn)生 +12v、 +5v和 5v共 3組輸出電壓 ,可供采用正、負(fù)工作電源的數(shù)字電路或微處理器集成電路使用。并且?guī)в谐潆娦铍姵刈鳛閭溆秒娫?，?dāng)單片機(jī)電源正常工作時，蓄電池處于浮充電狀態(tài)，時刻保持滿電狀態(tài)，當(dāng)緊急情況下，如果單片機(jī)電源不能夠正常工作，那么蓄電池提供 +5v的穩(wěn)定電源，直到電源故障解除為止。然后單片機(jī)電源恢復(fù)工作后再次對蓄電池充電。電 源電路圖如圖 ： 圖 電源電路 穩(wěn)壓電源電路 圖 是穩(wěn)壓 芯片 。 采用 7805 芯片 是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片 ， 它 的使用方便，用很簡單的電路即可以 實(shí)現(xiàn) 一個直流穩(wěn)壓電源 ,他的輸出電壓恰好為 5V，剛好是 51 系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓 。它 有很多的系列如 ka7805， ads7805， cw7805 等，性能有微小的差別 ,用的最多的還是 lm7805。 下面我簡單的介紹一下他的 3個引腳以及用它來構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。其中 1接整流器輸出的 +電壓，2為公共地 (也就是負(fù)極 )， 3就是我們需要的正 5V 輸出電壓 了 。 圖 芯片 穩(wěn)壓電路簡圖如 所示 圖 穩(wěn)壓電路 上圖中 R1 用 220Ω ， R2 用 680Ω 的這個是用來調(diào)節(jié)輸出電壓的。輸出電壓公式 Uo≈Ux x(1+R2/R1)，此穩(wěn)壓電路可在 5～ 12V穩(wěn)壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)輸出電壓連續(xù)可調(diào)節(jié)。此三端集成穩(wěn)壓集成電路 lm7805 最大輸入電壓為 35V，輸入輸出差需保持 2V 以上，這樣該電路中因?yàn)榉€(wěn)壓器的直流輸入電壓是正 14V，故該穩(wěn)壓電路的最大輸出電壓為正 12V。此電路的精度一般可達(dá)到 以上，用 lm7805 就能滿足一般需求了 器件說明 STC12C5A60S2 單片機(jī) STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D轉(zhuǎn)換 (250K/S),針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。 1).增強(qiáng)型 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051； 2).工作電壓： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V 單片機(jī)）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V 單片機(jī)） ； 3).工作頻率范圍： 0 35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz； 4).用戶應(yīng)用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié) ...... 5).片上集成 1280 字節(jié) RAM； 6).通用 I/O口（ 36/40/44 個），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng)I/O 口） 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，推挽 /強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開漏 每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到 20mA，但整個芯片最大不要超過55mA； 7).ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 ； 8).有 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM)； 9).看門狗 ； 10).內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時，復(fù)位腳可直接 1K電阻到地） ； 11).外部掉電檢測電路 :在 口有一個低壓門檻比較器 5V 單片機(jī)為 ，誤差為 +/5%, 單片機(jī)為 ，誤差為 +/3%； 12).時鐘源：外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5%到 +/10%以內(nèi) ) 1 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C振蕩器還是外部晶體/時鐘 。常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： 11MHz～ 單片機(jī)為： 8MHz～ 12MHz。精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn) ； 13).共 4 個 16 位定時器兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 /計數(shù)器 ,16 位定時器 T0和 T1，沒有定時器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器再加上 2路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2個 16位定時器 ； 14).2個時鐘輸出口，可由 T0的溢出在 ，可由 T1的溢出在； 15).外部中斷 I/O口 7路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊 ,Power Down 模式可由外部中斷喚醒 ,INT0/, INT1/, T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通過寄 存器設(shè)置到 ), CCP1/ (也可通過寄存器設(shè)置到 )； 16). PWM(2 路