【正文】 3腳與 GND 之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應靈敏。電容越大，靈敏度越高。 1 腳是接收信號輸 入端。內(nèi)部電路由前置放大器、自動偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成。但這個電信號非常微弱，必須經(jīng)過放大， CX20216A 芯片完成放大調(diào)制的功能。 安徽工業(yè)大學 超聲波測距系統(tǒng)的設計 第 28 頁 共 45 頁 197 4 L S 0 47 4 L S 0 4U 4 A35281 11 0461 0 0 0 歐 姆TR1 0R1 11 0 0 0 歐 姆V c cU 4 BU 4 CU 4 E7 4 L S 0 4U 4 D 圖 40khz 超聲波發(fā)射電路 接收電路的設計 檢測接收電路中的 CX20216A 芯片是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 33所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。上拉電阻 R R11 一方面可以提高反向器 74LS04 輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。如圖 : 圖 總體設計圖 該測距裝置是由超聲波模塊、單片機、和 LCD 顯示 電路組成。發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射回來后，由超聲波接收頭接收到信號，通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理，接收口 口即變?yōu)榈碗娖?，讀取單片機中定時器的值。 AT89C51 系統(tǒng)的中斷服務程序的入口地址即中斷矢量也是由硬件自動生成的，在中斷源與它所對應的中斷服務程序入口地址如圖 213所示 : 中斷源 中斷矢量 外部中斷 0 0003H 定時 /計數(shù)器 0 中斷 000BH 外部中斷 1 0013H 定時 /計數(shù)器 1 中斷 001BH 串行口中斷 0023H 定時 /計 數(shù)器 2 中斷 002BH 圖 中斷源及入口地址 安徽工業(yè)大學 超聲波測距系統(tǒng)的設計 第 26 頁 共 45 頁 第三章 系統(tǒng)硬件電路設計 超聲波測距系統(tǒng)電路總體設計方案 由單片機 AT89C51 編程產(chǎn)生 10US 以上的高電平，由 口輸出，就可以在接收口 （ Echo 引腳）等待高電平輸出。 中斷響應的條件 （ 1） 無同級或高級中斷正在處理； （ 2） 現(xiàn)行指令執(zhí)行到最后一個機器周期且已結(jié)束； 安徽工業(yè)大學 超聲波測距系統(tǒng)的設計 第 25 頁 共 45 頁 （ 3） 若現(xiàn)行指令為 RETI 或訪問特殊功能寄存器 IE 和 IP 的指令時，執(zhí)行完該指令且緊隨其后的另一條指令也已執(zhí)行完畢。任何一種中斷，不管是高級中斷還是低級中斷一旦得到響應，不會再被它的同級中斷源所中斷。 （ 2） 正在進行的低優(yōu)先級中斷服務程序能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷，實現(xiàn)兩級中斷嵌套?？梢詺w結(jié)為下面 3 條規(guī)則。兩級中斷嵌套的中斷過 程如圖 所示： 響 應 低 級 中 斷 請 求返 回 主 程 序響 應 高 級 中 斷 請 求返 回 低 級 中 斷 程 序低 級 中 斷 程 序C P U 執(zhí) 行 主 程 序繼 續(xù) 執(zhí) 行 主 程序C P U 執(zhí) 行 低 級 中 斷服 務 程 序C P U 執(zhí) 行 高 級 中 斷服 務 程 序 圖 中斷優(yōu)先級 由上圖可以看出，一個正在執(zhí)行的低優(yōu)先級中斷服務程序能被高優(yōu)先級的中斷請求所中斷，但不能被另一個優(yōu)先級的中斷請求中斷。功能與 EX1 相同。功能與 ET1 相同。當 EX1=0 時，屏蔽外部中斷 1 的中斷；當 EX1=1 時且 EA=1 時，開放外部中斷 1 的中斷。當 ET1=0 時，屏蔽 T1 的溢出中斷；當 ET1=1 且 EA=1 時，開放 T1 的溢出中斷。當 ES=0 時，屏蔽串行口中斷；當 ES=1 且 EA=1 開放 串行口中斷。當 EA=0 時，屏蔽所有的中斷；當 EA=1 時，開放所有的 中斷。在串行口允許接收時，每接收完一幀數(shù)據(jù)時， 由硬件自動置位 R1 為 響應中斷時，并不清除 R1 中 斷標志，也必須在 中斷服務程序中由軟件對 R1 清零。但 CPU 響應中斷時，并不清 楚 T1 中斷標志位，必須在中斷服務程序中由軟件對 T1 清零。功能與 TF0 類似 (2） SCON 中斷的各位地址及定義 如表 211 所示： 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位定義 SM1 SM0 SM2 REN TB8 RB8 T1 R1 表 211 SCON 定義及地址 T1： 串行口發(fā)送中斷請求標志位。定時 /計數(shù)器的核心為加法計數(shù)器，當 T0 發(fā)生定時或計數(shù)溢出時，由硬件置位 TF0，向 CPU 申請中斷， CPU 響應 中斷后，會自動清零 TF0。功能與 IE0 類似。在邊沿觸發(fā)方式中，為了保證 CPU 在兩個機器周期內(nèi)檢測到由高到底的負跳變，高電平和 低電 平的持續(xù)時間不得少于一個機器周期的時間。當 IT0=0 時，系統(tǒng)采用電平觸發(fā)方式， CPU 在每個機器周期的 S5P2 期間采樣，一旦 INT0 引腳上檢測到低電平，則認為 有中斷申請，隨即使 IE0 置位，向 CPU 申請中斷。其功能與 IT0 類同。 IT0=0，為電平觸發(fā)方式，低電平有效； IT0=1,為下降沿觸發(fā)方式。 (1） TCON 各位的地址及定義 如表 210 所示： 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位定義 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 表 210 TCON 定義及地址 IT0：選擇外部中斷 0 的中斷觸發(fā)方式。這 4 個寄存器是：定時 /計數(shù)器控制寄存器 (TCON)、串行口控制寄存器 (SCON)、中斷允許控制寄存器（ IE） 和中斷優(yōu)先級控制寄存器 (IP)。當串行口發(fā)送或接收完一幀數(shù)據(jù)時，由硬件自動置位 SCON 的 T1 和 R1，以此向 CPU 申請中斷； CPU 響應中斷后，硬件不能自動將 T1 或 R1 置零， 即 CPU 響應串行口中斷后不能自行撤出中斷請求信號，用戶必須使用軟件方法將 T1 或 R1 清零，來撤出中斷請求信號。 MCS51 單片機的內(nèi)部中斷包括定時 / 計數(shù)器 T0 和 T1 的溢出中斷，串行口的發(fā)送 /接收中斷。這兩種觸發(fā)方式可以通 過對特殊功能寄存器 TCON 編程來選擇。如輸入 /輸出的中斷請求、實時時間的中斷請求、掉電和設備故障的中斷請求都可以作為外部中斷源，從引腳 INT0 和 INT1 輸入。 中斷方式 AT89C51的中斷系統(tǒng)有兩種中斷方式，即外部中斷和內(nèi)部中斷。因此常采用專門的定時電路，當需要定時時， CPU 發(fā)出命令，啟動時鐘 電路開始計時，待達到規(guī)定時間后，時鐘電路發(fā)出中斷請求， CPU 響應中斷并加以 處理。 （ 3） 實時時鐘。 （ 2） 硬件故障。 （ 1） I/O 設備。 51 單片機的中斷系統(tǒng) 中斷源 AT89C51 單片機中斷系統(tǒng)一共具有 5 個中斷源，它們分別是： INT0、 INT T0、 T1 和串行口。 定時 /計數(shù)器初始化流程圖如下： 安徽工業(yè)大學 超聲波測距系統(tǒng)的設計 第 21 頁 共 45 頁 設 置 工 作 方 式 （ G A T E C / T T M O D ）設 置 加 1 計 數(shù) 器 初 值 （ C o u n t ）啟 動 定 時 / 計 數(shù) 器 （ T RX= 1 ）開 中 斷 （ E TA= 1 ， E A = 1 ） 圖 定時 /計數(shù)器初始化流程圖 假設 T0 工作于計數(shù)方式 1，計數(shù)值 N=1，即每當 T0 引腳輸入一個計數(shù)脈沖就 使加 1 計數(shù)器產(chǎn)生溢出，通?？梢允褂眠@種方法擴展中觀。 定時 /計數(shù)器的初始化 因為 AT89C51 單片機的定時 /計數(shù)器既能定時又能計數(shù)，且有 4 中工作方式， 所以在使用定時 /計數(shù)器前必須對其進行初始化， 即設置其工作方式。如果停止 工作，只需要送入一個把 T1 設置為方式 3 的方式控制字就可以了。此時由于 T1 的運行控制位 TR1 及計數(shù)溢出標志位 TF1 已被 定時 /計數(shù)器 T0 借用而沒有計數(shù)溢出標志位可共使用，因此只能把計數(shù)溢出直接 送給串行口，作為串行口的波特率發(fā)生器使用，以確定串行通行的速率。由于 TL0 既能做定時器使用，也可以做計數(shù)器使用，而 TH0 只能做定時器使用，因此在工作方式 3 下，定時 /計數(shù)器 T0 可構(gòu)成兩個獨立的定時器或 1 個定時器， 1 個計數(shù)器。而且由于 T0 的控制位已被 TL0 獨占，因此只好借用 T1 的控制位 TR1 和 TF11 以計數(shù)溢出去置位 TF1，還占用 T1 的中斷源。 T0 的控制位和引腳信號全歸 TL0 使用，其功能和操作與方式 1 或方式 0 完全相同，而且工作時的邏輯結(jié)構(gòu)也及其相似。 (1) T0 的方式 3 工作模式 安徽工業(yè)大學 超聲波測距系統(tǒng)的設計 第 20 頁 共 45 頁 T0 定時 /計數(shù)器工作在方式 3 時 T0 被拆成兩個獨立的 8 位加 1 計數(shù) 器 TL0 和TH0。這樣省去了方式 0、方式 1 必須要通過軟件給加 1 計數(shù)器重新 賦值的麻煩，提高了計數(shù)精確度。在該方式 下， 16 位加 1 計數(shù)器被分為兩個 8 位寄存器 TL0 和 TH0，其中 TL0 作為加 1 計數(shù) 器， TH0 作為加 1 計數(shù)器 TL0 的初值預置寄存器，并始終保持為初值常數(shù)。在方式 1 工作方式下，當作為計數(shù)器使用時，計數(shù)范圍是 1~65536，當作為定時器使用時， 定時器的定時時間為 Td=(65536Count)*Tcy, 如果晶振頻率 Fosc=12MHZ，則定時范圍為1~65536. 方式 2 上述的方式 1 和方式 0 具 有共同的特點，即當加 1 計數(shù)器發(fā)生溢出后，自動 處于 0 狀態(tài)，如果要實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)或周期定時，就需要程序不斷反復給加 1 計數(shù) 器賦初值，這就影響了計數(shù)或定時精度，并給程序設計增添了麻煩，而方式 2 具 有初值自動重新裝載功能。 T0 和 T1 的方式0 工作模式完全一致，工作在方式 0 時，定時時間為 Td=(8192x)*Fosc=12MHZ，即機器周期為 1us，則定時范圍為 1~8192us. 方式 1 當 TMOD 中的 M1M0=01 時，定時 /計數(shù)器選定工作方式 1 工作，方式 1 和方式 0 的工作 模式大致相同，所不同的是方式 1 的 TH 和 TL 兩個寄存器的 8 位都是有效的， TH 和TL 構(gòu)成了 16 位定時 /計數(shù)器，定時時間和計數(shù)方式與方式 0 不同。下面對各種工作方式的使用方法和特點一一加以解釋。 M1M0=00 工作方式 0（ 13 位方式） M1M0=01 工作方式 1（ 16 位方式） 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位定義 TF1 TR1 TF0 TR0 IE0 IT1 IE0 IT0 功能 T1 請求 有 /無 T1 工作 啟 /停 T0 請求 有 /無 T0 工作 啟 /停 INT1 請求 有 /無 INT1 觸發(fā)方式 下沿 /低電平 INT0 請求 有 /無 INTO 觸發(fā)方式 下沿 /低電平 安徽工業(yè)大學