【正文】 錯誤。 在本電路的調(diào)試中 如果一直發(fā)射超聲波在 7 腳將會有周期的低電平產(chǎn)生。 測試結(jié)果為了保證實(shí)際制作出來的汽車防撞報(bào)警系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行 我們對各 個(gè)功能模塊和程序運(yùn)用仿真軟件 protus 進(jìn)行了仿真測試。我們將編輯好的匯編語言程序編譯連接并生成 hex 文件 并將 hex 文件下載到單片機(jī)中。 第二步 聯(lián)系程序的實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)試程序。 我把軟件調(diào)試過程分為兩步 第一步 使用軟件調(diào)試程序。這是保證單片機(jī)正確運(yùn)行的必不可少的步驟。動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行的在電路的輸入端加入合適的信號按信號的流向用示波器順序檢測各測試點(diǎn)的輸出信號若發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象應(yīng)分析其原因并排除故障再進(jìn)行調(diào)試直到滿足要求。通過更換器件或調(diào)整電路參數(shù)使電路直流工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。第二步靜態(tài)調(diào)試。將電路通電觀察有無異?，F(xiàn)象例如有無器件冒煙現(xiàn)象有無異常氣味手摸集成電路外封裝是否發(fā)燙等。當(dāng)一次發(fā)射、接受、顯示的過程完后系統(tǒng)將延遲 100ms 重新讓T1 置初值 再次啟動 T1 以溢出 進(jìn)入下一次測溫。此時(shí)當(dāng)主程序進(jìn)入等待 當(dāng)?shù)竭_(dá)65ms 時(shí) T1 溢出進(jìn)入 T1 中斷服務(wù)子程序 T1 中斷服務(wù)子程序中將啟動一次新的超聲波發(fā)射 此時(shí)將在 引腳上開始產(chǎn)生 40KHZ 的方波 同 時(shí)開啟定時(shí)器 T0 計(jì)時(shí)為了避免折射波的繞射需要延時(shí) 1ms 后再開 INT0 中斷允許 INT0 中斷允許上電開遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 16 始打開后若此時(shí) (INT0)引腳出現(xiàn)低電平則代表收到回波信號。主程序流程圖如圖 41 所示。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 14 圖 37 聲音報(bào)警模塊 總體電路設(shè)計(jì) 通過對整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì) 由此可以基本確定本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體電路的基本框圖，見附錄 。聲音報(bào)警的電路連接如圖 37 所示。儀表板上有指示燈指示設(shè)備的溫度在溫度達(dá)標(biāo)時(shí)有指示燈和聲音報(bào)警。此電源模塊電路利用 LM7805 芯片不僅生成了穩(wěn)壓電源 并且并聯(lián)了一個(gè)限流電阻和一個(gè)檢測作用方便迅速發(fā) 現(xiàn)電源供給問題所在。 圖 35 LED 顯示模塊 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 13 電源模塊 電源模塊電路采用 LM7805 三端穩(wěn)壓集成電路 用 LM7805 三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少 電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路使用起來可靠、方便而且價(jià)格便宜。數(shù)碼管分為共陰數(shù)碼管和共陽數(shù)碼管 本系統(tǒng)中使用共陰數(shù)碼管其工作原理是公共端接地低電位然后給 abcdefgh 每段賦予高電位 就可顯示不同的數(shù)值顯示。與數(shù)碼管相比顯得更專業(yè)、美觀。將單片機(jī)的 口與 DS18B20 數(shù)據(jù)線相連就可以實(shí)現(xiàn)溫度測量 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 12 圖 34 溫度測 量電路圖 LED 顯示模塊 本設(shè)計(jì)顯示模塊使用 LCD 顯示所測距數(shù)值 TC1602 顯示的容量為 2 行 16 個(gè)字。這里用的主要元器件是美國Dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。若頻率有一些誤差可調(diào)節(jié)芯片引腳 5 的外接電阻 ，將濾波器的中心頻率設(shè)置在 40KHZ 就可達(dá)到理想的效果。工作過程是 接收到的回波信號先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器將信號調(diào)整到合適幅值的矩形脈沖由濾波器進(jìn)行頻率選擇、 濾除干擾信號 再經(jīng)整形送到輸出端 7 腳。所以本設(shè)計(jì)中采用它來做接收電路。CX20216 是一款應(yīng)用廣泛的紅外線檢波接受的專用芯片 其具有功能強(qiáng)、性能優(yōu)越、遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 11 外圍接口簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。超聲波接受換能器將得到的一個(gè)負(fù)脈沖送給單片機(jī)的(INT0)引腳 便產(chǎn)生一個(gè)中斷。 圖 32 超聲波發(fā)射電路圖 超聲波接收模塊 超聲波換能器發(fā)射的超聲波信號在空氣 中傳播遇到溫度高于標(biāo)準(zhǔn)溫度的物體就會返回 超聲波接收模塊是為了將反射回波順利接收到超聲波接收換能器進(jìn)行轉(zhuǎn)換成電信號并對此電信號進(jìn) 行放大、濾波、整形等處理。 發(fā)射部分的電路如圖 32 所示。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)軟件編程控制。 超聲波發(fā)射模塊 超聲波發(fā)射部分是為了讓超聲波發(fā)射換能器能向外界發(fā)出 40KHZ 左右的方波脈沖信號。進(jìn)行相關(guān)處理后輸入單片機(jī)的 INTO 腳產(chǎn)生中斷 計(jì)算中間經(jīng)歷的時(shí)間同時(shí)再根據(jù)具體的溫度計(jì)算相應(yīng)的聲速根據(jù)式 (12)就可得出相應(yīng)的溫度。 圖 31 系統(tǒng)框圖 整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī) AT89S512 控制 超聲波傳感器采用收發(fā)分體式分別是一支超聲波發(fā)射 換能器和一支超聲波接收換能器。 本設(shè)計(jì)中將電路分為以下幾個(gè)主要的組成部分，分別是超聲波發(fā)射超聲波接收溫度測量顯示和報(bào)警電源等硬件電路部分以及相應(yīng)的軟件部分構(gòu)成。 圖 24 CA20216 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 9 3 可燃性氣體泄漏報(bào) 警器的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 可燃性氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)總方案 本設(shè)計(jì)是以 AT89S51 單片機(jī)控制的可燃性氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)。經(jīng) CX20216 處理后的脈沖信號由 7 管腳輸出給 AT89S51 進(jìn)行譯碼處理。 R2 為帶通濾波器中心頻率 f0 的外部電阻。但取值過大時(shí)將造成頻率響應(yīng)變差 為10uF?？傇鲆娲笮∮?2 管腳外接的 R1.。 圖 23 74HC04 管腳圖 CX20216 芯片 CX20216 內(nèi)部由前置電路將接收到的信號轉(zhuǎn)換成 CX20216 可以接收的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號送到 CX20216 的 1 管腳。 表 23 數(shù)碼管靜態(tài)顯示表 顯示字符 dp g f e d c b a 十六進(jìn)制數(shù) 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0C0H 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0F9H 2 1 0 1 0 0 1 0 0 0A4H 3 1 0 1 1 0 0 0 0 0B0H 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 7 1 1 1 1 1 0 0 0 0F8H 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H A 1 0 0 0 1 0 0 0 88H B 1 0 0 0 0 0 1 1 83H C 1 1 0 0 0 1 1 0 0C6H D 1 0 1 0 0 0 0 1 0A1H E 1 0 0 0 0 1 1 0 86H F 1 0 0 0 1 1 1 0 8EH 74HC04 芯片 CMOS六反相器 . 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 8 LSTTL 邏輯 IC 功耗減少很多 2V 到 6V LSTTL 邏輯信號， VIL=(Max)， VIH=2V(Min) CMOS邏輯輸入， 1μ AatVOL， VOH 如圖 23 所示。靜態(tài)顯示時(shí)取 10mA 為宜動態(tài)掃描顯示可加大脈沖電流但一般不超過 40mA。本次設(shè)計(jì)所用的 LED 數(shù)碼管顯示器為共陰極。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)發(fā)光二極管點(diǎn)亮相應(yīng)的段被顯示。數(shù)碼管有共陽極和共陰極兩種。數(shù)碼管常用的有另外兩根管腳為一個(gè)數(shù)碼管的公共端 兩根之間相互連通如圖 22 所示 : 圖 22 LED 的引腳和電路原理圖 數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件 它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的。 8 段數(shù)碼管又稱為 8 字型數(shù)碼管 分為 8 段 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 P10根管腳 每一段有一根管腳。 8 位數(shù)碼管 8 段數(shù)碼管屬于 LED 發(fā)光器件的一種。 圖 21 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 各芯片功能及工作原理 在本設(shè)計(jì)中用到了 74HC04 芯片、 CX2021 芯片、晶振芯片。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 21 所示， 18 引腳和 19 引腳接時(shí)鐘電路， XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端， 在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入， XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸出。 1 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。 當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， PSEN 將不被激活。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。這一位置 “ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ALE 脈沖將會跳過。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。看門狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 表 22 P3 口的第二功能 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 5 RST: 復(fù)位輸入。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如表22 所示。對 P3 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 4 表 21 P1 口的第二功能 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個(gè) TTL 邏輯電平。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 21 所示。對 P1 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。對 P0 端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 AT89S51 單 片機(jī)引腳說明 VCC : 電源 GND: 地 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 AT89S51具有如下特點(diǎn)：（ 1） 40 個(gè)引腳 4KBytesFlash 片內(nèi)程序存儲器；（ 2） 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器 RAM（ 3） 32 個(gè)外部雙向輸入、輸出 I/O 口（ 4） 5 個(gè)中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷（ 5） 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器（ 6） 2 個(gè)全雙工串行通信口看門狗 WDT 電路片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。片內(nèi) 4Kbytes ISP (In – system programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器。 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 3 2 硬件簡介 本設(shè)計(jì)采用以 AT89S51 單片機(jī)為核心芯片的電路來實(shí)現(xiàn)主要由 AT89S51 芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位 電路、 LED 顯示、超聲波傳感器 5 部分組成。則有關(guān)系式： vts 21? (11) 在精度的要求較高的情況下 需要考慮溫度對超聲波傳播速度的影響按式 (12)對超聲波傳播速度加以修正 以減小誤差。根據(jù)測試傳輸時(shí)間可以得出溫度。其原理是超聲波傳感器發(fā)射一定頻率的超聲波借助空氣媒質(zhì)傳播到達(dá)測量目標(biāo)或障礙物后反射回來經(jīng)反射后由超聲波接收器接收脈沖其所經(jīng)歷的時(shí)間即往返時(shí)間。半導(dǎo)體陶瓷式氣體傳感器測氣體的方法有很多種：如溫度檢測法、相位檢測法、溫度幅值檢測法。在電路中發(fā)射端輸出一系列脈沖方波 脈沖寬度越大輸出的個(gè)數(shù)越多能量越大所能檢測到的溫度越高。當(dāng)它的兩級外加脈沖信號其頻率等于壓電晶體的固有振蕩頻率時(shí)壓電晶體將會發(fā)生共振并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波。它是利用壓電晶體的諧振來工作的。 半導(dǎo)體陶瓷 式氣體傳感器原理 半導(dǎo)體陶瓷式氣體傳感器分機(jī)械方式和電氣方式兩類它實(shí)際上是一種換能器在發(fā)射端它把電能或熱能轉(zhuǎn)換成熱能接收端則反之。德國和法國等歐洲國家也對毫米波雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行了研究：如奔馳汽車公司遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文 2 和英國勞倫斯電子公司聯(lián)合研制的可燃性氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)，僅探測本車道內(nèi)車輛的信息從而可避免旁車道上目標(biāo)物的影響；戴姆勒 克萊斯勒公司的防撞結(jié)構(gòu)主要是兩個(gè)測距儀和一個(gè)影像系統(tǒng)她能夠測出安全距離發(fā)現(xiàn)前方有障礙物計(jì)算機(jī)能夠自動。利用信息感知、動態(tài)辨識、控制技術(shù)的方法提高安全性是先進(jìn)防火報(bào)警器與安全系統(tǒng) (AVCSS)的主要研究內(nèi)容。與其他傳感器相比，機(jī)器視覺具有檢測信息量大的特點(diǎn)，單純以當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)條件出發(fā)解決容易導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差，根據(jù)計(jì)算著火點(diǎn)與目標(biāo)的相對位移并用自適應(yīng)濾波對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以減少環(huán)境的不穩(wěn)定性造成的測量誤差。其中智能防火系統(tǒng)涉及到計(jì)算機(jī)測量與控制、計(jì)算機(jī)視覺、傳感器數(shù)據(jù)融合等諸多領(lǐng)域。二十世紀(jì)八十年代以后展開的關(guān)于智能防火報(bào)警系統(tǒng)的研究被認(rèn)為是解決各種火災(zāi)問題的一個(gè)很好的途徑。從上世紀(jì) 80 年代，由當(dāng)時(shí)的 4 位、 8 位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的 32 位 300M 的高速單片機(jī)。single chip microputer。 關(guān)鍵詞 ： 報(bào)警器；可燃性氣體；氣體傳感器；單片機(jī) 遼寧石油化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院論文