【正文】 6）調(diào)試程序源程序編制好以后，必須上機(jī)調(diào)試。通常在程序較復(fù)雜時(shí)，都要進(jìn)行這一步驟。 2）確定算法 根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的要求和指令系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇解決問(wèn)題的方法。目前，軟件開(kāi)發(fā)在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的地位變得越來(lái)越重要。振蕩及停振這兩個(gè)信號(hào)由電路轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，經(jīng)輸出級(jí)放大（晶體管或可控硅）后輸出 [10]。所以減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。溫度與聲速的關(guān)系如下表：表 38 超聲波波速與溫度的關(guān)系表 Table38 Ultrasonic wave and the temperature of the relationship溫度（℃） 30 20 10 0 10 20 30 100聲速（m／s） 313 319 325 323 338 344 349 386在這些因素中溫度影響最大，超聲波在空氣中的速度與溫度的關(guān)系表達(dá)式為C＝ [7],由泰勒公式可得到近似計(jì)算公式 C＝+。表 37 LM311 的引腳功能Table37 LM311 foot function腳號(hào) 腳名 功能 腳號(hào) 腳名 功能1 GND 接地 5 Blance 平衡2 Intput+ 正向輸入端 6 Blance/Strobe 平衡/選通3 Intput 反向輸入端 7 Output 輸出4 V 電源負(fù) 8 V+ 電源正③接收電路 由雙運(yùn)算放大器 TL082 和 LM311 電壓比較器組成的超聲波接收電路如下：TCT4016R3102C1 C2102C3104R110KR42K IC2LM311R71KR920KIC1TL082IC1TL082R310KR210K+5R81KR52K+5R6100KINT01 2U1A圖 317 超聲波接收電路 Fig317 Ultrasonic receiving circuit如圖所示，超聲波接收器接受到的微弱信號(hào)，經(jīng)過(guò)交流耦合到第一個(gè) IC1 放大，其放大倍數(shù)為：A1=100/2=50 ；放大信號(hào)再經(jīng)過(guò)交流耦合到第二個(gè) IC1 放大，其放大倍數(shù)為：A2=20/1=20；所以總增益為； A=A1*A2=1000。 超聲波接收電路在超聲波接收電路里，要用到 TL082 放大器和 LM311 比較器，下面，將一一介紹。 如 果 閾 值 輸 入 端 TH的 電 壓 大 于 2VCC/3， 同 時(shí) TR 端 的 電 壓 大 于 VCC/3， 則 C1 的 輸 出 為 0,C2 的 輸 出 為1， 可 將 RS 觸 發(fā) 器 置 0， 使 輸 出 為 0 電 平 。 555 定 時(shí) 器 的 功 能 主 要 由兩 個(gè) 比 較 器 決 定 。 555 定 時(shí) 器 成 本 低 ， 性 能 可 靠 ， 只 需 要 外 接 幾 個(gè) 電 阻 、 電 容 ， 就 可 以 實(shí) 現(xiàn) 多 諧振 蕩 器 、 單 穩(wěn) 態(tài) 觸 發(fā) 器 及 施 密 特 觸 發(fā) 器 等 脈 沖 產(chǎn) 生 與 變 換 電 路 。40KHZ 的超聲波信號(hào)是利用 555 時(shí)基電路振蕩產(chǎn)生的。當(dāng)超聲波發(fā)生器發(fā)射出超聲波，開(kāi)始計(jì)時(shí)，到超聲波經(jīng)空氣傳播至目標(biāo)，再反射回傳播至超聲波接收器，計(jì)時(shí)停止，測(cè)得的傳輸時(shí)間為 T，由下式可以求出聲波發(fā)射地與目標(biāo)之間的距離 S[6]。本系統(tǒng)的顯示器顯示的字符有兩種，一種是來(lái)自鍵盤，是操作員設(shè)定狀態(tài)下操作員鍵入的設(shè)定初始距離的數(shù)值；另一種是系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)到的溫度值和所測(cè)定的距離值。在靜態(tài)方式下，一般每段需要幾 mA。同樣，在下一瞬間，只顯示下一位 LED。本系統(tǒng)用的是動(dòng)態(tài)顯示方式，以下簡(jiǎn)單介紹。例如要使共陰極 LED 顯示字符“0”，則要求 a,b,c,d,e,f 各引腳為高電平，g 和 dp 為低電平就會(huì)顯示“0” 。1) 共陰極 LED 顯示器在共陰極結(jié)構(gòu)中，各段發(fā)光二極管的陰極連在一起。 LED 顯示部分LED 顯示器是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，其中七只發(fā)光二極管（a~g 七段）構(gòu)成字形型 “8”，另外還有一只發(fā)光二極管 dp 作為小數(shù)點(diǎn)。(4) 為保證鍵每閉合一次，CPU 只作一次處理，程序中需等閉合鍵釋放后才對(duì)其進(jìn)行處理。先對(duì)第一行輸出為低電平，其余三行為高電平，再將列值讀入到累加器 A 中，根據(jù)累加器 A 中的前四位是 0 還是 1 來(lái)確定按鍵是不是第一行。(2) 去除鍵抖動(dòng)。所謂鍵譯碼就是找出每個(gè)鍵值，然后根據(jù)鍵值進(jìn)而確定其是功能鍵還是數(shù)字鍵，并分別進(jìn)行處理。因此，本系統(tǒng)采用的是程序掃描法。2) 行列式鍵盤行列式鍵盤又叫矩陣式鍵盤，本系統(tǒng)用的是 44 的行列式鍵盤，行線經(jīng)線流電阻接+5V源上。這種現(xiàn)象會(huì)引起單片機(jī)對(duì)于一次鍵操作進(jìn)行多次處理，因此必須設(shè)法消除鍵通斷電時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象。非編碼鍵盤僅提供鍵開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其它工作都是用軟件來(lái)完成的，即依靠程序來(lái)識(shí)別閉合鍵，去抖動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序。此時(shí) PA 口地址是 A000H，PB 口地址 A001H，PC 口地址A002H，控制口地址 A003H。方式選擇控制字A 組方式00 方式 001 方式 11 方式 2端口 A1 輸入0 輸出PC7～PC41 輸入0 輸出B 組方式0 方式 01 方式 1端口 B1 輸入 0 輸出PC3～PC01 輸入0 輸出1 置位0 復(fù)位C 端口置位/復(fù)位控制字EA/VP31XTAL119 XTAL218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P30TXD 11RXD 10GND1U18051D03 Q0 2D14 Q1 5D27 Q2 6D38 Q3 9D413 Q4 12D514 Q5 15D617 Q6 16D718 Q7 19OE1 LE11U274LS373A010 A19A28 A37A46 A55A64 A73A825 A924A1021 A1123A122CS120 CS226 WE27OE22D0 11D1 12D2 13D3 15D4 16D5 17D6 18D7 19U36264123U3A74LS02D034 D133D232 D331D430 D529D628 D727PA0 4PA1 3PA2 2PA3 1PA4 40PA5 39PA6 38PA7 37PB0 18PB1 19PB2 20PB3 21PB4 22PB5 23PB6 24PB7 25PC0 14PC1 15PC2 16PC3 17PC4 13PC5 12PC6 11PC7 10RD5 WR36A09A18RESET35 CS68255U4圖 310 為 8255A 與 89C51 的連接電路Fig 3108255A and 89C51 single chine microcontroller junction circuit8255A 與 MCS51 系列單片機(jī)的連接是很方便的。4）8255A 控制字8255A 控制字用于確定各端口的工作方式及數(shù)據(jù)傳送方向。在 8 位的數(shù)據(jù)總線上既可以發(fā)送也可以接收數(shù)據(jù)（也就是說(shuō)是雙向傳送） 。這 8 位的數(shù)據(jù)端口既可用作輸入也可用作輸出。方式 0 通用控制字的格式如下。 2）外部接口部分外部接口部分是用于和外部設(shè)備進(jìn)行接口，包括 24 根外部接口線、緩沖器及控制邏輯。RESET 高電平時(shí)有效，其作用是清除控制寄存器，并將所有端口（A、B、C ）置為輸入方式。W A0、A1：端口選擇信號(hào)，這兩個(gè)輸入信號(hào)與 和 一起控制對(duì)三個(gè)端口和一個(gè)控RDW制寄存器的選擇。S ：讀信號(hào)，低電平有效。 PC0～PC7：C 口信號(hào)線。圖 388255 引腳圖Fig 38 The Pins of 8255 1）8255A 的引腳的功能： PA0～PA7：A 口的輸入輸出信號(hào)線。 8255A 可編程并行接口芯片8225A 是一個(gè)可編程外部設(shè)備接口（Programmable Peripheral Interface ）其功能是使一個(gè)通用的 I/O 設(shè)備接入微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)總線。6264 只是用 WR、RD 擴(kuò)展線而不使用 。 因此，P0 口實(shí)為分時(shí)復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線。通過(guò) 89C51 的 ALE 可實(shí)現(xiàn)對(duì)外總線的擴(kuò)展。所以需要接地址鎖存器。LE 是數(shù)據(jù)鎖存控制端，選通脈沖有效時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存。如圖 36 所示。6264 芯片的引腳如圖 36 所示。 擴(kuò)展電路的芯片1) 存儲(chǔ)器89C51 片內(nèi)含有 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，主要用作工作寄存器、堆棧、軟件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖器。對(duì)于簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理，用它存放運(yùn)算的中間結(jié)果，容量是夠用的。已知 1s=1000ms，1 ms=1000μs ，1μs=1000ns解： 本系統(tǒng)的時(shí)鐘周期 = 1 / 6M= s? 機(jī)器周期 = 12 = 由此知 1 秒運(yùn)行了 1/ =500000 次 機(jī)器周期。本設(shè)計(jì)使用振蕩頻率為 6MHZ 的石英晶體。如圖 34 所示，這就是單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路。為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)死機(jī)時(shí)自動(dòng)復(fù)位功能，需要在軟件設(shè)計(jì)中，單片機(jī) 端口不斷輸出脈沖信號(hào)（時(shí)間間隔小于 ） ，如果因某種原因，單片機(jī)進(jìn)入死循環(huán)，則 無(wú)脈沖輸出。電源正常時(shí)輸出保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)，0PF輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?。正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門狗輸出時(shí)，該端0D輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?。上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生 200ms 的復(fù)位脈沖（高電平） ；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。可由自動(dòng)復(fù)位和隨時(shí)手動(dòng)復(fù)位。F,R=。其中 R 的作用是加速?gòu)?fù)位。所以，如果單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)，則可通過(guò)復(fù)位使 CPU 重新啟動(dòng)。單片機(jī)復(fù)位時(shí) RST 輸入 24 個(gè)振蕩周期（兩個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。(2) ——外部中斷1，低電平有效，觸發(fā)方式同外部中斷0。3) 中斷系統(tǒng)MCS51系列單片機(jī)有5個(gè)中斷源，兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出中斷和一個(gè)串行口發(fā)送/接受中斷，這些中斷請(qǐng)求源分別由特殊功能寄存器 TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。MCS51系列單片機(jī)定時(shí)器中的計(jì)數(shù)器采用加1計(jì)數(shù)。(2) 定時(shí)器的工作方式定時(shí)器的工作方式有4種，由TMOD的M1M0兩位決定。(8) 一個(gè)可編程全雙工串行口。(4) RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。7) 其它引腳 ～：P3 口是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。P1 口可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 6) I/O 線—— P0 口單片機(jī)的雙向數(shù)據(jù)總線和低 8 位地址總線在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)實(shí)行分時(shí)操作，先用作地址總線，在 ALE 信號(hào)的下降沿，地址被鎖存，然后用作數(shù)據(jù)總線。 4) REST——復(fù)位信號(hào)輸入端 振蕩器工作時(shí)，該引腳上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。因此，它可以作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘信號(hào)或用于定時(shí)，但是要注意每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。內(nèi)部方式的定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。XTAL2 內(nèi)部振蕩器的反向放大器輸出端，是外界晶體的另一端。它的性能好的方面主要包括：片內(nèi)存儲(chǔ)容量和外部存儲(chǔ)器尋址范圍增大；I/O 口線數(shù)增加；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的數(shù)量和位數(shù)增加；中斷功能加強(qiáng)；設(shè)置了一個(gè)全雙工串行口，具有通信能力；指令系統(tǒng)增加了乘除等指令，并加強(qiáng)了位操作的功能等 [2]。鍵盤程序顯示程序溫度檢測(cè)程序接近開(kāi)關(guān)程序報(bào)警看門狗距離檢測(cè)程序初始化圖 22 軟件總體程序模塊圖Fig22 Overall software program modules map3 硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的功能能要求，該系統(tǒng)硬件部分主要由單片機(jī)中央處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、各個(gè)傳感器、人機(jī)接口等部分組成。5） 距離測(cè)量程序?qū)⒊暡▊鱽?lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到距離值。1） 初始化程序其中含單片機(jī)緩沖區(qū)初始化，8255 初始化，中斷初始化等。本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)具有簡(jiǎn)練、再定位、可擴(kuò)展、易讀寫等優(yōu)點(diǎn)。7）看門狗電路由 MAX813L 構(gòu)成，為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)死機(jī)時(shí)自動(dòng)復(fù)位功能。此部分也是由 8255A 可編程并行輸入/輸出芯片作為接口。這部分由 4*4 鍵盤組成。本系統(tǒng)選擇的單片機(jī)是 89C51 系列單片機(jī)，用來(lái)做為整個(gè)系統(tǒng)的中央控制，控制整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程。七段顯示器可以顯示超聲波測(cè)量出的數(shù)值，也可以顯示溫度傳感器所測(cè)量到的溫度。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的檢測(cè)來(lái)提示學(xué)員應(yīng)該注意障礙物。倘若這種系統(tǒng)能普及起來(lái)，駕校就可以格外多招學(xué)員，從而緩解人多駕校少的壓力，更能夠增加駕校的經(jīng)濟(jì)效益。 選題意義現(xiàn)代社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈，只有