【正文】 GNDGNDU1AT89S52 1MR310KR4100KR610KR51000pFC2C13124U2LM833N3124U3LM833NGND GNDGND+12 圖 43 接收電路放大部分電路圖 接收探頭 整形電路 放大濾波 電路 INT0 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 因?yàn)樗屯鶈纹瑱C(jī)的需是方波信號，而超聲波接收探頭接收信號后獲得的是正弦波信號，所以需要整形電路完成正弦 波到方波信號的轉(zhuǎn)換。電路中采用集成電壓比較器 LM311 將正弦波轉(zhuǎn)換為方波信號其輸出信號作為 D 觸發(fā)器的時鐘信號。在放大電路與電壓比較器之間連接一個變阻器，這是由于隨著超聲波傳播距離的增加，回波信號由于衰減變?nèi)?，近距離回波信號與遠(yuǎn)距離回波信號電壓相差很大，可通過調(diào)節(jié)變阻器來調(diào)節(jié)輸入信號電壓值。 回波信號經(jīng)放大電路放大后，由電壓比較器 LM311 將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，其輸出信號作為 D 觸發(fā)器的時鐘信號。 D 觸發(fā)器的 D 端接單片機(jī)的 管腳。平時該管腳置成高電平，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送完方波信號后，在允許外部中斷 0 中斷的同時，將 置成低電平；當(dāng)接收到回波信號，并將其轉(zhuǎn)換成 D 觸發(fā)器的時鐘信號后， D 管腳的低電平將通過 D 觸發(fā)器的 Q 端送出，作為單片機(jī)的外部中斷信號，實(shí)現(xiàn)對回波信號計(jì)時的目的。 同時，為了避免超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波直接傳到接收探頭，產(chǎn)生較大干擾，在放大電路前連接了一個雙向開關(guān) 4066， 4066 與單片機(jī)相連，由單片計(jì)控制它的開啟狀態(tài)。在單片機(jī) 腳發(fā)送方波信號時，單片機(jī)控制 4066 導(dǎo)通。這時，放大電路通過 4066 與地線連接，可有效屏蔽發(fā)射探頭直接傳過來的干擾信號。方波信號發(fā)送完成后，單片機(jī)控制 4066 斷開，放大電路 開始工作。 接收電路中只使用了其一路開關(guān)，單片機(jī) 腳接 4066 的 13 管腳，控制 2 管腳是否導(dǎo)通。 4066 管腳 1 接地，管腳 2 與接收電路放大輸入端相連。因此當(dāng)單片機(jī)發(fā)送方波時，控制 4066 導(dǎo)通，即 2 管腳導(dǎo)通，接收電路放大輸入端與地相連，可有效屏蔽從超聲波發(fā)射探頭直接到接收探頭的干擾信號。當(dāng)方波發(fā)送完成后， 4066 斷開，等待回波信號的通過 [18]。 顯示電路 12864LCD 顯示塊是所說的點(diǎn)陣液晶顯示模塊，就是由 12864 個液晶顯示點(diǎn)組成的一個 128 列 64 行的陣列，所以也就叫成了 12864。 每個顯示點(diǎn)都對應(yīng)著有一位二進(jìn)制數(shù)， 0 表示滅， 1 表示亮。存儲這些點(diǎn)陣信息的 RAM 被稱為顯示數(shù)據(jù)存儲器。如果要顯示某個圖形或漢字就是將相應(yīng)的點(diǎn)陣信息寫入到對應(yīng)的存儲單元中，圖形或漢字的點(diǎn)陣信息是由自己設(shè)計(jì)。這時候問題的關(guān)鍵是顯示點(diǎn)在液晶屏上的位置與其在存儲器中的地址之間的關(guān)系。 帶中文字庫的 12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864，內(nèi)置 8192 個 1616 點(diǎn)漢字，和 128 個 168 點(diǎn) ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 84 行 1616 點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示，低電壓低功耗是東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 圖 44 液晶接線圖 基本特性如下： （ 1）低電源電壓（ VDD： +~+） （ 2）顯示分辨率： 12864 點(diǎn) （ 3）內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個 1616 點(diǎn)陣漢字 (簡繁體可選 ) （ 4）內(nèi)置 128 個 168 點(diǎn)陣字符 （ 5） 2MHZ 時鐘頻率 （ 6）顯示方式： STN、半透、正顯 （ 7）驅(qū)動方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS （ 8）視角方向： 6 點(diǎn) （ 9）背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5~1/10 （ 10）通訊方式：串行、并口可選 （ 11）內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 （ 12）無需片選信號，簡化軟件設(shè)計(jì) （ 13）工作溫度： 0℃ ~+55℃ ，存儲溫度： 20℃ ~+60℃ 先給模塊加上工作電壓，再按照上圖的連接方法調(diào)節(jié) LCD 的對比度，使其顯示出黑 色的底影。此過程亦可以初步檢測 LCD 有無缺段現(xiàn)象。 P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL118XTAL219GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P_30EA_/VP31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40STC89S52 U1VCCP00P01P02P03P04P05P06P07VCCP20P21P22P23P25VSS1VCC2VO3RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714PSB15NC16RST17VOUT18VCC19GND2012864LCD1 2 3 4 5 6 7 8 9RS110KVCCVCCVCCGND GNDR410KR3P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07P20 P21 P22 P23 P25東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 表 41 模塊接口說明 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC +5V 電源正 3 V0 對比度（亮度）調(diào)整 4 RS(CS） H/L RS=H，表示 DB7DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=L，表示 DB7DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=H， E=H，數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0 R/W=L， E=H→L ， DB7DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式， L：串口方式 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效 18 VOUT LCD 驅(qū)動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V） 20 K VSS 背光源負(fù)端 由上表所示，我們可知 DB0~DB7 為液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)傳輸端口 ， 引腳 1 到引腳 3 是電源地、電源正極及對比度調(diào)整 。 如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將 PSB 接固定高電平 ； 模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空 ； 如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的 A、 K 連接到 VCC 及 GND 電源口。 帶中文字庫的 128640402B 每屏可顯示 4 行 8 列共 32 個 1616 點(diǎn)陣的漢字，每個顯示 RAM 可顯示 1 個中文字符或 2 個 168 點(diǎn)陣全高 ASCII 碼字符，即每屏最多可實(shí) 現(xiàn) 32 個中文字符或 64 個 ASCII 碼字符的顯示。帶中文字庫的128640402B 內(nèi)部提供 1282 字節(jié)的字符顯示 RAM 緩沖區(qū)（ DDRAM）。字符顯示是通過將字符顯示編碼寫入該字符顯示 RAM 實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)寫入內(nèi)容的不同，可分別在液晶屏上顯示 CGROM（中文字庫）、 HCGROM（ ASCII 碼字庫）及CGRAM（自定義字形）的內(nèi)容。三種不同字符 /字型的選擇編碼范圍為： 0000～0006H（其代碼分別是 0000、 000 000 0006 共 4 個）顯示自定義字型， 02H～7FH 顯示半寬 ASCII 碼字符， A1A0H～ F7FFH 顯示 8192 種 GB2312 中文字庫字東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 形。字符顯示 RAM 在液晶模塊中的地址 80H～ 9FH。字符顯示的 RAM 的地址與32 個字符顯示區(qū)域有著一一對應(yīng)的關(guān)系，其對應(yīng)關(guān)系如表 42 所示。 表 42 字符地址與屏幕對應(yīng)關(guān)系 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H 90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH 98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH 用帶中文字庫的 12864 顯示模塊時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 欲在某一個位置顯示中文字符時，應(yīng)先設(shè)定顯示字符位置，即先設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼。 顯示 ASCII 字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續(xù)字符時，只須設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動對地址加 1 指向下一個字符位置，否則，顯示的字符中將會有一個空 ASCII 字符位置。 當(dāng)字符編碼為 2 字節(jié)時，應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)。 模塊在接收指令前，向處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取BF 標(biāo)志時 BF 需為“ 0”，方可接受新的指令。如果在送出一個指令前不 檢查 BF標(biāo)志，則在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即等待前一個指令確定執(zhí)行完成。指令執(zhí)行的時間請參考指令表中的指令執(zhí)行時間說明。 電機(jī)驅(qū)動電路 直流電機(jī)是一種常用的機(jī)電轉(zhuǎn)換器件，常在自動控制系統(tǒng)中用做執(zhí)行元件。在直流電機(jī)控制中，主要涉及的控制有正、反轉(zhuǎn)控制與速度控制。正、反轉(zhuǎn)控制是改變直流工作電壓極性來實(shí)現(xiàn)的，而速度控制可使用 PWM 方式進(jìn)行控制，即在單位周期時間內(nèi)，調(diào)整通、斷電時間來實(shí)現(xiàn)。使用單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 脈沖可簡化硬件電路、節(jié)約成本。 L298N 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓 、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。該芯片采用 15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A；額定功率 25W。 1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 L298 可驅(qū)動 2 個電動機(jī)， OUT OUT OUT OUT4 之間可分別接電動機(jī)。 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 ENA， ENB 接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。內(nèi)含兩個 H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感性 負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用 L298N 芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。 圖 45 引腳圖 表 43 控制關(guān)系 電機(jī) 旋轉(zhuǎn)方式 控制端IN1 控制端IN2 控制端IN3 控制端IN4 輸入 PWM 信號改變脈寬可調(diào)速 調(diào)速端 A 調(diào)速端 B M1 正轉(zhuǎn) 高 低 / / 高 / 反轉(zhuǎn) 低 高 / / 高 / 停止 低 低 / / 高 / M2 正轉(zhuǎn) / / 高 低 / 高 反轉(zhuǎn) / / 低 高 / 高 停止 低 低 / / / 高 驅(qū)動兩臺直流電機(jī)時，分別為 M1 和 M2。引腳 A， B 可用于輸入 PWM 脈寬調(diào)制信號對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。如果無須調(diào)速可將兩引腳接 5V，使電機(jī)工作在最高速狀態(tài)，既將短接帽短接。實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就更容易了，通過單片機(jī)的 I/O 輸入改變芯片控制端的電平，輸入信號端 IN1 接高電平輸入端 IN2 接低電平，電機(jī)M1 正轉(zhuǎn)。如果信號端 IN1 接低電平， IN2 接高 電平，電機(jī) M1 反轉(zhuǎn)?？刂屏硪慌_電機(jī)是同樣的方式，輸入信號端