【正文】 temp_data=temp_d。 void conversion(uint temp_data) { uchar ge_data,shi_data,bai_data 。 顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 顯示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，將由超聲波模塊所測的數(shù)據(jù)按個位，十位，百位分離開來。break。p2_2=0。 p2_0=1。break。p2_2=1。 p2_0=1。break。p2_2=1。 p2_0=0。 //寫入定時器 0 初始值 TL0=0x77。將 P0 與 LCD 的數(shù)據(jù)線相連，傳送所顯示數(shù)據(jù)，將 ~ 口與 LCD 的控制線相連，選定由第幾個數(shù)碼管顯示。 //關(guān)閉外部中斷 } 167。 //取出定時器的值 succeed_flag=1。 外部中斷 0，用做判斷回波電平 INTO_() interrupt 0 //外部中斷是 0 號 { outeH =TH1。在系統(tǒng)主程序中，發(fā)射的4OKHz 脈沖信號遇到障礙物反射后，經(jīng) 接收檢測電路產(chǎn)生外中斷信號至單片機(jī)。 } 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 } 167。 conversion(a)。 //沒有回波則清零 test = !test。 //與低 8 位合并成為 16 位結(jié)果數(shù)據(jù) distance_data=distance_data*。 //測量結(jié)果的高 8 位 distance_data=8。 //關(guān)閉定時器 1 EX0=0。 //開總中斷 while(TH1 30)。 //計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志 TR1=1。 //定時器 1 清零 TL1=0。 //清測量成功標(biāo)志 EX0=1。 //產(chǎn)生一個 20us 的脈沖，在 Trig 引腳 while(Echo==0)。 //超聲波輸入端 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 delay_20us()。 while(1) //程序循環(huán) { EA=0。回響信號的脈沖寬度與所測的距離成正比。 超聲波發(fā)射接收程序 由單片機(jī) 端口輸出 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號，模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個40kHz 周期電平并檢測回波。 //關(guān)閉外部中斷 EA=1。 //由高電平變低電平，觸發(fā)外部中斷 ET0=1。 //定時器 0，定時器 1， 16 位工作方式 TR0=1。 Trig=0。 flag=0。 P2M0 = 0XFF。 P0M0 = 0XFF。 //將 io 口設(shè)置為推挽輸出 P1M1 = 0。 uchar CONT_1。定時器 0 中斷 ,用做顯示。 初始化程序 0，定時器 1， 16 位工作方式。 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu) 5361AS 三位共陰極數(shù)碼管的顯示模 塊 有 顯示子程序； HCSR04 超聲波測距模塊，分為超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序； 、按鍵處理以及各個子程序的調(diào)度管理等部分； C 語系統(tǒng)采用 AT89S52 的內(nèi)時鐘： 12MHz； ， C 語言相比匯編有許多的優(yōu)勢；編譯器使用 Keil ? Version2 進(jìn)行程序編譯， Keil 功能強(qiáng)大使用方便。對其中主要硬件單元 ： 發(fā)射電路、接收電路、 報警 電路以及顯示電路的設(shè)計(jì)給出原理圖并進(jìn)行了分析。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 38 發(fā)光二極管的驅(qū)動電路 167。 因此，只要以 輸出高電平作為驅(qū)動信號。 167。蜂鳴器需 要的驅(qū)動電流較大（ 50~100mA），所以這里的驅(qū)動電路以低電平有效，且外接三極管作為功率驅(qū)動器件，如圖 36 所示。 167。 報警電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器以及發(fā)光二極管作為報警器件。動態(tài)掃描顯示時刷新頻 率最好大于50HZ， 即沒顯示一輪的時間不超過 20ms，每個數(shù)碼管顯示時間不能太長也不能太短，時間太長會影響刷新率，導(dǎo)致總體顯示呈現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象，時間太短發(fā)光二極管的電流導(dǎo)通時間也就短，會影響總體的顯示亮度。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，只要掃描顯示速度夠快，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。 本系統(tǒng)采 用 動 態(tài)顯示。缺點(diǎn)是需要的硬件電路較多 (每一個數(shù)碼管都需要一個鎖存器 )，同時由于所有數(shù)碼管都處于被點(diǎn)亮狀態(tài)，所以需要的電流很大，當(dāng)數(shù)碼管的數(shù)量增多時，對電源的要求也就隨之增高。當(dāng)數(shù)碼管處于靜態(tài)顯示方式時，所有位選線 (數(shù)碼管的公共端 )連接在一起，而各個數(shù)碼管的段選線 (數(shù)碼管上各筆段的引出線 )是相互分離的。 靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示某一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。數(shù)碼管有微功耗、體積小、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。 LED 數(shù)碼管的顯示 本設(shè)計(jì)顯示部分采用三位共陰極數(shù)碼管顯示所測距離值。同理，根據(jù)組成0～ 9 這 10 個字形的要求可以列出 8421BCD 七段譯碼器的真值表，共陽極的是低電平有效，共陰極的反之，共陽極數(shù)碼管的真值表如表 31 所示。 abfcgdea bcdefghh.++ (共陽極 ) abfcgdea bcdefghh.（共陰極） 圖 35 數(shù)碼管引腳圖 數(shù)碼管譯碼原理 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 當(dāng)輸入 BCD 碼 (以 A、 B、 C、 D 表示 )，輸出是數(shù)碼管各段的驅(qū)動信號 (以Fa～ Fg表示 )，也稱 4— 7 譯碼器。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管 .數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點(diǎn)顯示） 。每個數(shù)碼管可顯示 0～ 9 十個數(shù)字，數(shù)碼管（ 寸和 寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光的顏色不同略有差別，通常約為 2～ 每個發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在 5～ 10mA。顯示譯碼器的輸出級的電路結(jié)構(gòu)形式與所選用顯示器的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)相匹配，否則不僅不能正常工作，甚至?xí)?dǎo)致器件損壞。它既可以用半導(dǎo)體三極管驅(qū)動，也可以直接用 TTL 與非門驅(qū)動。 2. 半導(dǎo)體顯示器 某些特殊的半導(dǎo)體材料，例如用磷砷化鎵作成的 PN 結(jié)，當(dāng)加正向電壓時，可以將電能轉(zhuǎn)化成光能，從而發(fā)出清晰悅目的光線。 液晶是一種介于晶體和液體之間的有機(jī)化合物，常溫下既有液體的流動性和連續(xù)性，又有晶體的某些光學(xué)特性。 167。液晶屏。 顯示電路設(shè)計(jì) 顯示器是一個典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)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)類型不同而己。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 根據(jù)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要，接收傳感器輸出電壓很小 (數(shù)十毫 伏 )，故分別取?? KR 12 ； ?? KR 2020 ； ?? KRp 1 ， 即放大電路將輸入信號放大 200 倍。 23RRUUAiouf ??? (35) 利用反相比例放大器可實(shí)現(xiàn)對交直流輸入信號的放大，且電路結(jié)構(gòu)簡單，只需要調(diào)節(jié) 2R 和 3R 阻值即可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)。 io URRU 23?? (34) 上式表明，輸出電壓與輸入電壓成比例運(yùn)算關(guān)系，式中的負(fù)號表示 oU 與iU 反相。 ，即凈輸入電流 I? 0，如把它理想化，則有 0?I ，但不是斷開，故常稱為虛斷。 由電路的 基本知識 有如下公式。 L S 2U C M 4 02314111T L 0 8 2R2R3RpV C C V C CU0UiIfIi 圖 34 超聲波接收電路框圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 電路如圖 33 所示，考慮到超聲換能器的輸出電阻比較大 (一般數(shù)百兆歐姆以上 )，因此前置放大器必須有足夠大的輸入阻抗 (Input Impedance))； 同時，換能器 的輸出電壓很小 (數(shù)十毫伏 )，這就要求前置放大電路有很高的精度、很小的輸入偏置電壓 (Input Offset Voltage)。所以需要一個前置放大電路將這一微小交變電壓信號充分放大，同時考慮可能出現(xiàn)干擾信號，放大有用信號的同時加入濾波電路，驅(qū)動后面的比較器輸出電位跳變，作為確定接收到的時刻。 超聲波的接收電路設(shè)計(jì) 接收換能器晶片接收到超聲波垂直作用后，因諧振而形成逐步加強(qiáng)的機(jī)械振動。為了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設(shè)計(jì)方法。 ，因而不可避免地存在發(fā)射和反射之間的夾角，其大小為 2 a ，當(dāng) a 很小的時候，可直接按式 2/CVts?進(jìn)行距離的計(jì)算；當(dāng)夾角很大的時候，必須進(jìn)行距離的修正，修正的公式為： 2cos tcS ??? ? (31) 實(shí)際的調(diào)試過程中，要十分注意發(fā)射和接收探頭在電路板上的安裝位置，這是因?yàn)槊恳环N超聲波發(fā)射、接收頭都有一個有效測量夾角，這里用到的發(fā)射、接收頭有效測量夾角為 45176。穩(wěn)定準(zhǔn)確的超聲波傳播速度是保證測量精度的必要條件，波的傳播速度取決于傳播媒質(zhì)的特性。 ，所以實(shí)際測量時，不一定是第一個回波的過零點(diǎn)觸發(fā) 。 存在 4 個因素限制了該系統(tǒng)的最大可測距離：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射回波和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。 超聲波發(fā) 射器的注意事項(xiàng) 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射超聲波的同時開始計(jì)時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物反射后立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時。另外考慮實(shí)際發(fā)射傳感器的最大輸入電壓為 20Vpp，以及單片機(jī)正常工作輸出最大電壓 5V，傳感器發(fā)射信號的功率直接決定發(fā)射探頭發(fā)出超聲信號的遠(yuǎn)近，所以考慮電壓的同時應(yīng)該考慮如何提高其功率，才能使得發(fā)射電路更合理。本系統(tǒng)采用間斷多脈沖發(fā)射，系統(tǒng)自動識別被測距離遠(yuǎn)近，設(shè)置發(fā)射脈沖個數(shù)。間斷地激發(fā)換能器晶片振動。 通常發(fā)射電路按發(fā)射方式分為 ： 單脈沖發(fā)射、多脈沖發(fā)射和連續(xù)發(fā)射。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 由于超聲波是換能器壓電晶片振動時推動附近的空氣發(fā)出的疏密波，其“波形”應(yīng)與晶片振動規(guī)律相同。 發(fā)射電路輸出波形分析 為獲得高分辨力， 發(fā)射電路設(shè)計(jì)應(yīng)保證發(fā)射的超聲波波形有良好的重復(fù)性 ； 此外，所發(fā)射的超聲波應(yīng)盡量單純，即發(fā)射波的各個振動應(yīng)近似為同一頻率的振動，以便接收時可采用帶通濾波器消除干擾和每次都接收到同一個振動波峰。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計(jì)算得到距離。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號。 40 kHz 左右的方波脈沖信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：采用硬件如由 555 振蕩產(chǎn)生或軟件如單片機(jī)軟件編程輸出，本系統(tǒng)采用后者。 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 引腳功能： 為超聲波發(fā)射端口； 為超聲波測試端口（用 LED 顯示時候有回波）； 為超聲波回波接受端口； 位蜂鳴器報警端口； 為發(fā)光二極管報警端口； P0 為 LCD 顯示端口； 為顯示位控制端口； 167。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 一個單片機(jī)最小系統(tǒng)需 要一個電鍵、一個 10uF 電容、一個 10k 電阻組成復(fù)位電路；兩個 30pF 電容和一個 12Mhz 的晶振組成時鐘電路?，F(xiàn)代社會中嵌入式系統(tǒng)無處不在，早已被應(yīng)用在國防、國民經(jīng)濟(jì)、以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用可以使傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)升級成為智能化的電子產(chǎn)品，使其成為具有“生命”的現(xiàn)代化智能系統(tǒng)。從此，計(jì)算機(jī)技術(shù)在兩個重要領(lǐng)域 —— 通用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域都得到了極其重要的發(fā)展 ,并 正在深深地改變著我們的社會。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述 單片機(jī)是一個單芯片形態(tài)、面向控制對象的嵌入式應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 超聲波自動測距系統(tǒng)原理框圖如圖 31 所 示。同時單片機(jī)控制器內(nèi)部 T0 計(jì)數(shù)器開始記數(shù)。 其設(shè)計(jì)方案如下所示： 口給 HCSR04 超聲波測距的 TRIG 輸出 20us 的高電平測距觸發(fā)信號；模塊自動發(fā)送 8 個