【正文】 技術， 2021， 3639 [5]佟云峰，時鐘芯片 DS12887 在單片機系統(tǒng)中的應用 [J].昆明冶金高等?？茖W校學報， 2021， 4647 [6]Kim EJ, Yanagida Y, Haruyama T, for afetoprotein coupled with a disposable amperometric glucose oxidase sensor amp?？朔擞梢环N傳感器所構成測距系統(tǒng)的不足，并測量距離更準確的估計。 5 結論 該設計從分析，和實物設計從理論上誤差精確到了 cm 級，在適用距離上和精確度上比超聲測距有一定的優(yōu)勢。由第一部分分析，測量最大距離和精度都和發(fā)射器調制頻率成反比，選用器材應選用發(fā)射器調制頻率適當大的發(fā)射器。j125。當 3個按鍵中任何一個按鍵按下時，與非門的輸出都為高電平，從而使單片機產生中斷。 BIT( RXC ) ) )； dataLen = UDR； for( i = 0； i dataLen； i ++ ) { while( !( UCSRA amp。=0X80； //關閉第四位數(shù)據 } UART 操作的基本函數(shù) UART初 始化及收 /發(fā)操作程序如下所示： /******************** 串口 初始化 ***************************/ //UART0 initialisation // desired baud rate: 9600 // actual: baud rate:9615 (%) // char size: 8 bit // parity: Disabled 18 void uart0_init(void) { UCSRB = 0x00； //設 定波特率 UCSRA = 0x00； UCSRC = 0x86； UBRRL = 0x00； //設定波特率低位 UBRRH = 0x00； //設定波特率高位 UCSRB = 0x98； } /******************** 串口 發(fā)送程序 ***********************/ void USART_Transmit(uchar x) { while(!(USRamp。=0X20； //關閉第二位數(shù)據 PORTA|=0X40； //顯示第三位數(shù)據 PORTC= disdata[2]； Delay(10)； //延時 1ms PORTAamp。r_trap )； } /*********************模擬轉換完成中斷 ************************/ pragma interrupt_handler ad_handler:15 void ad_handler(void) { addata=ADC2； PIRTB=addata； ADCSR |=BIT(ADSC)； //啟動下一次轉換 } LED 動態(tài)掃描顯示模塊 17 ATmega16單片機的 PA4~PA7為位控口， PC口為段控口輸出， LED動態(tài)掃描顯示子程序如下所示 /******************** LED 動態(tài)掃描顯示 **********************/ Void LEDSCAN(*disdata) { PORTA|=0X10； //顯示第一位數(shù)據 PORTC= disdata[0]； Delay(10)； //延時 1ms PORTAamp。 A/ D 轉換的程序如下 : /************************** 定時器 /計數(shù)器初始化 *****************/ void timer2_init(void) { TCCR2 = 0x00； //停止 ASSR = 0x00； //設置異步模式 OCR2 = 0x7D； TCCR2 = 0x04； //開始 } /************************** 啟動 A/D轉換 *********************/ pragma interrupt_handler timer2_ovf_isr:5 void timer2_ovf_isr(void) { TCNT2 = 0x83； //加載計數(shù)值 delay_counter ++； //用于毫秒級延時 pwm_ctrler( amp。=~BIT(PB2)； GIMSK=0x40； //開外部中斷 0 MCUCR=0x30； //設置上升中斷觸發(fā) SREG=0x80； //開中斷 while(1) //等待中斷 { KEYPRESSED ( )； WDR( )； } } 設定輸入 / 輸出引腳 ATmega16單片機 C口的 8個端口作為數(shù)據輸出使用 ,同時將 A口的 PA0引腳設定為模擬電壓輸入。=~BIT(PB0)； //設置鍵盤輸入，無上拉 DDRBamp。主程序流程圖及按鍵流圖如圖 13和圖 14所示。然后，當 ATmega16單片機接收到紅外接收電路傳輸?shù)碾妷盒盘柡?，?A/D轉換程序，將片外的模擬信號轉換為單片機可識別的數(shù)字信號，并經電壓 — 距離轉換子程序，將變化的電壓轉換為距離。 3 紅外測距的軟件設計 系統(tǒng)軟件結構框圖 在整個系統(tǒng)運行過程中。在更新應用 Flash 存儲區(qū)時引導 Flash區(qū) (Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn)了 RWW 操作。片內 ISP Flash 允許程序存儲器通過 ISP 串行接口，或者通用編程器進行編程，也可以通過運行于 AVR 內核之中的引導程序進行編程。 工作于空閑模式時 CPU 停止工作，而 USART、兩線接口、 A/D 轉換器、 SRAM、 T/C、 SPI 端口以及中斷系統(tǒng) 繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉換時的開關噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴展 Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。這種結構大大提高了代碼效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍的數(shù)據吞吐率。 ATmega16 AVR 內核具有豐富的指令集和 32 個通用工作寄存器。 ATmega16 單片機 （ 1） ATmega16芯片介紹： ATmega16 是基于增強的 AVR RISC 結構的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。 在紅外測距系統(tǒng)中，我們采用 LED共陽型接法， LED動態(tài)顯示測量儀器與障礙物之間的距離，當測量儀器移動時，隨著距離的變化， LED顯示值隨之變化。 11 圖 12 LED 動態(tài)顯示電路 （ 2） 電路工作原理： 單片機應用系統(tǒng)中常使用 LED作為顯示器 ,在需多位 LED顯示時 ,為了簡化電路 ,降低成本 ,常將所有門的選線并聯(lián)在一起 ,由一個 8位 I/O口控制 ,而共陰 (陽 )I/O線受控制 ,實現(xiàn)各部分時選通。因為要求輸出電壓為 5V，所以選擇 7805集成穩(wěn)壓器。輸入端電容 C3用來減小輸入電壓中的波紋。因此，必須進行穩(wěn)壓，目前，中小功率設備中廣泛采用的穩(wěn)壓電源有并聯(lián)型穩(wěn)壓電源、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源、集成穩(wěn)壓電路及開關型穩(wěn)壓電路。電子設備一般都需要穩(wěn)定的電源電壓。 b) 單相半波整流電容濾波電路如圖所示，由于電容兩端電壓不能突變，因而負載兩端的電壓也不會突變，使輸出電壓得以平滑，達到濾波目的。 以上分析可知，橋式整流電路的整流平均值比半波整流時增加 1倍，即 22 UUU ???? 通過負載電阻的直流也增加 1倍，即 1200 RURUIL ?? 因為每兩個二極管 串聯(lián)輪換半個周期，因此，每個二極管中流過的平均電流只有負載電流的一半，即 LVD RUII 00 ?? 整流二極管承受的最大反向電壓 22UUBRM ? 因為單相橋式整流電路在變壓器次級電壓相同情況下，輸出電壓平均值高，脈動系數(shù)小，雖然二極管用了 4個，但小功率二極管體積小，價格低廉，因此全波橋式整流得到廣泛應用。 圖 8 鍵盤 圖 9 電源 9 （ 2）電路工作原理：該電路為交直轉換電源電路，首先，由變壓器將市電 220V交流電變成 9V的交流電，再經單相橋式整流電路將 交流電變?yōu)樗枰?直流 電 ，后再經 濾波 電路、 7805穩(wěn)壓器 把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流 5V電壓輸出 ，供整個紅外測距模塊使用。 電源 （ 1）電路組成：該 穩(wěn) 壓電源由 變壓電路、 整流 電路、濾波電路 和穩(wěn)壓 電路四 大部分組成 。電路如圖 8所示。電路如圖 7所示： 圖 7 報警電路 （ 2）電路工作原理：紅外接收傳感器接收到反射回來的紅外光，通過光強轉換的電壓可判斷出測距儀與障礙物之間的距離，當測距儀與障礙物之間的距離到達很短時，通過 軟件編程實現(xiàn)，由 Atmega16 8 單片機給報警電路的輸入口輸出一個電壓信號，這時 PNP 三極管導通，有電流流過揚聲器，使揚聲器發(fā)出報警信號。 若要獲得閉環(huán)電壓放大倍數(shù)，由電壓放大倍數(shù)定義可得： 10 1 RRuu FIuf ???? 若 0?FR 則 Iuu?0 即輸出電壓與輸入電壓相等，相位相同，此時同相比例運算電路稱為電壓跟隨器。與集成運放本身的參數(shù)無關。 輸入信號加在集成運放同相輸入斷的電路稱為同相比例運算電路，在紅外接收驅動電路中就采用同相比例運算進行兩級放大。 圖 5 紅外接收電路 （ 3）運算放大電路定量分析：我們采用負反饋模擬運算放大電路，是因為負反饋具有提高增益穩(wěn)定性、展寬放大器通頻帶與減少非線性失真和噪音三大優(yōu)點，并且負反饋還有對相應的輸出量進行自動調節(jié)作用。電流經由 LM358 兩級放大后 ,在輸出端可以得到一個 0～ 3V 的模擬電壓 ,作 ATmega16單片機 PC4的模擬輸入量。電路圖如圖 5所示 。 紅外接收驅動電路設計為兩極放大是因為在許多情況下，輸入信號是很微弱的，要把這樣微弱的信號放大到足以帶動負載，僅用一級電路放大定是做不到的，必須經多級放大，以滿足放大倍數(shù)和其他性能方面的要求。當控制管腳 Vin 有信號輸入時 ,控制電路的三極管導通 ,同時整個電路導通 ,紅外發(fā)光二極管 D1 發(fā)射出紅外光。電路原理如圖 4所示： 圖 4 紅外發(fā)射電路 5 （ 2）電路工作原理：在共射放大電路中，紅外發(fā)光二極管 D1接于共射放大電路的集電極，與基極和發(fā)射極相接的二極管起溫度補償作用。 2 測距硬件設計 系統(tǒng)硬件結構電路圖 整個紅外測距系統(tǒng)由 ATmega16芯片、紅外發(fā)射驅動電路、紅外接收驅動電路、下載接口、鍵盤、報警電路與 LED顯示器構成。 超聲測距的優(yōu)點：對色彩光照不敏感，能識別透明物體（玻璃、拋光體）、對光線磁場不敏感，只要不堵塞，傳感器都可測量，可在較差環(huán)境下使用；缺點精度較低、成本高。其組成框圖如圖 2所示： 圖 2 功能框圖 紅外測距與超聲測距的優(yōu)缺點及應用 紅外測距的優(yōu)點：便宜、易制、安全、性能優(yōu)良、易于推廣；缺點方向性差、 距離近。 ，則 mr 103 68m a x ??? ?? cmr 610 ?????? ??????? 圖 1 原理結構圖 紅外線測距的基本結構 ATmega16芯片 內有 8通道、具有 10 位精度的 A/D轉