【正文】 _Set[2]。2Hz 中斷服務(wù)程序的流程圖如圖 ： 另外，語音播放程序還需要在 FIQ 的 TimerA 中斷當(dāng)中，調(diào)用語音 播放的中斷服務(wù)程序；由于比較簡(jiǎn)單，這里就不多作介紹，用戶可以查看相關(guān)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，原理上都是一樣的。 圖 為語音播放程序的流程圖： 圖 語音播放程序流程圖 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 IRQ5 的 2Hz 中斷服務(wù)程序當(dāng)中，對(duì)一個(gè)用于計(jì)數(shù)（時(shí)）的變量進(jìn)行累加，以配合語音播放程序當(dāng)中對(duì)兩次播放的時(shí)間間隔的判斷。所以，中斷的初始化操作，也就是將當(dāng)前中戶的中斷設(shè)置情況寫入變量： R_InterruptStatus 當(dāng)中即可。 圖 EXTI 外部中斷流程圖 語音播放程序 全方案采用 A2021 的語音壓縮算法，播放 A2021 格式的語音資源，作為語音 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 提示的功能；為了讓系統(tǒng)在語音播放期間，其它的中斷能照常工作；因此在每一次語音播放前，進(jìn)行中斷的初始化操作，實(shí)際上是利用了 SACM 語音庫當(dāng)中使用到的一個(gè)中斷設(shè)置 變量： R_InterruptStatus 。 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 16Hz 中斷流程圖 EXT1 外部中斷程序 當(dāng)回波觸發(fā)控制器的外部中斷后，程序會(huì)轉(zhuǎn)到 EXT1 外部中斷服務(wù)子程序中，讀取測(cè)量結(jié)果，并作數(shù)據(jù)的初步處理。 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 超聲波測(cè)距子函數(shù)流程圖 16Hz 時(shí)基中斷處理程序 16Hz 的時(shí)基中斷處理程序里，主要進(jìn)行檢查上次測(cè)量是否超時(shí)，若超時(shí)便會(huì)轉(zhuǎn)到超時(shí)處理程序；然后進(jìn)行下一次的測(cè)量啟動(dòng)，即再次發(fā)送 20 個(gè) 40KHz 方波脈沖。四次測(cè)量全部完成后，再對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行處理、換算。用戶需要先調(diào)用測(cè)距初始化函InitMeasure()，再調(diào)用該函數(shù) BeginMeasure()即可進(jìn)行一次測(cè)距操作，函數(shù)返回值為測(cè)量結(jié)果。其中等待 4ms的原因：壓電式的電聲傳感器存在余波干擾，而有部份聲波會(huì)沿電路板直接傳到接收頭，經(jīng)接收電路的放大后，系統(tǒng)就有可能把它誤認(rèn)為是反射回來的回波信號(hào)。每一次測(cè)距要進(jìn)行四次測(cè)量，這四次的測(cè)量結(jié)果需要經(jīng)過處理后才可得到最終的測(cè)距返回值，而四次測(cè)量的控制以及測(cè)量結(jié)果的處理都是在這個(gè)函數(shù)中完成的 ，具體的處理方法：每一次測(cè)距中的四次測(cè)量的間隔時(shí)間用 16Hz的時(shí)基中斷來控制；每一次測(cè)量，先發(fā)射 20個(gè) 40KHz脈沖（參見 16Hz中斷），然后使能測(cè)量時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)到 4ms時(shí)，打開 EXT1外部 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 中斷，等待回波反射到接收頭。 圖 主程序流程圖 測(cè)距控制程序 Demo程序中，超聲波測(cè)距的功能函數(shù)流程圖見圖 。 主程序：主控程序負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程。 中斷程序：主要指 文件，包括超聲波測(cè)距的中斷服務(wù)代碼，以及用于顯示刷新的 IRQ4 中斷服務(wù)程序。 軟件結(jié)構(gòu) 本方案的軟件系統(tǒng)主要包含下列模塊： 超聲波測(cè)距程序：負(fù)責(zé)超聲波測(cè)距的控制、結(jié)果計(jì)算等 ，另外有部分代碼在中斷服務(wù)程序中，主要碼在 以及 文件。接收到回波信號(hào)后，馬上讀取計(jì)數(shù)器中的數(shù)值，此數(shù)據(jù)即為需要測(cè)量的時(shí)間差數(shù)據(jù)。同時(shí)發(fā)射信號(hào)前要打開計(jì)數(shù)器，進(jìn)行計(jì)時(shí)；等計(jì)時(shí)到達(dá)一定值后再開啟檢測(cè)回波信號(hào)，以避免余波信號(hào)的干擾。 超聲波測(cè)距時(shí)，需要測(cè)的是開始發(fā)射到接收到信號(hào)的時(shí)間差，在上圖中就可看出，需要檢測(cè)的有效信號(hào)為反射物反射的回波信號(hào)，故要盡量避免檢測(cè)到余波信號(hào)，這也是超聲波檢測(cè)中存在最小測(cè)量盲區(qū)的主要原因。 圖中可見，接收回路中測(cè)得的超聲波信號(hào)共有兩個(gè)波束，第一個(gè)波束為余波信號(hào)， 即超聲波接收頭在發(fā)射頭發(fā)射信號(hào)（一組 40KHz的脈沖）后，馬上就接收到了超聲波信號(hào)，并持續(xù)一段時(shí)間。 超聲波測(cè)距模組信號(hào)： 圖 為超聲波模組上三極管 Q1 的集電極處測(cè)量的波形圖，此時(shí) J2 跳線短接，使 Q1 始終導(dǎo)通；而傳感器距目標(biāo)面的距離為 2 米。這里聲波傳播的介質(zhì)為空氣，采用不可見的超聲波。假如聲波在介質(zhì)中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間可以測(cè)量得到，那么就可以計(jì)算出從聲波到目標(biāo)的距離。如圖 所示： 專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 顯示電路 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 6章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距原理 超聲波脈沖法測(cè)距原理： 聲波在其傳播介質(zhì)中被定義為縱波。 J J J4 分別接三個(gè)超聲波測(cè)距模組的 J8 接口。 IOB2 接 PLUS_B，作為回波信號(hào)的檢測(cè)輸入，不過經(jīng)過 CD4052 的選通，接到哪一個(gè)模組，由 IOB0 和 IOB1的輸出決定；同樣 COM_EN 為超聲波測(cè)距模組的信號(hào)發(fā)射使能控制，接到SPCE061A 的 IOB3。 圖 超聲波測(cè)距模組接口 轉(zhuǎn)接板電路 前面已簡(jiǎn)單介紹了轉(zhuǎn)接板的作用，這里介紹一下它的原理圖，如圖 所示。 圖 測(cè)距模式選擇跳線 超聲波測(cè)距模組接口 本方案采用的三個(gè)超聲波測(cè)距模組都是利用其 J8 接口，每個(gè)模組接出兩個(gè)控制、檢測(cè)端口，然后會(huì)通過 CD4052 模擬開關(guān)進(jìn)行選通，所以在實(shí)際使用當(dāng)中，是分時(shí)地對(duì)每一個(gè)模組進(jìn)行 操作。跳線選擇 LOW 時(shí)為近距測(cè)量模式，選擇 HIG 時(shí)為中距測(cè)量模式；選擇 SET 時(shí)為距離可調(diào)模式。當(dāng)用戶使用 61 板為其供電時(shí)，要把 VCC 與 VCC_5V短接（本方案的用法）；而使用外部電源時(shí) 要把 VCC 與 VCC_IN 短接。在放大器與比較器之間用 PNP 三極管（ 8550）作為通路選擇，本方案需要將此通路選擇跳線短接上，即把 J2 短接，固定使三極管導(dǎo)通即可。 PLUS_EN1 是超聲波信號(hào)發(fā)射的使能控制端口，當(dāng)該端口接低 電平時(shí)，模組將不能發(fā)射超聲波信號(hào)，即40KHz 的方波。其他特性請(qǐng)參考 SPY0030的數(shù)據(jù)手冊(cè)。圖中的 SPY0030 是凌陽公司的產(chǎn)品。 放音模塊 語音提示。 下圖為 61 板上的電源模塊圖。 圖 SPCEA061A最小系統(tǒng) 本系統(tǒng)，有關(guān) SPCE061A 單片機(jī)最小系統(tǒng)的各個(gè)模塊都做在 61 板中，讀者 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 可以查閱 61 板的電路原理圖。在顯示控制方面，系統(tǒng)分別利用 IOA IOA IOA10 三個(gè)端口控制三個(gè)發(fā)光二極管。 另外，超聲波測(cè)距模組采用的是脈沖測(cè)量法，其實(shí)是測(cè)量發(fā)射超聲波的時(shí)刻與接收到反射回波信號(hào)的時(shí)刻之間的時(shí)差，利用超聲波在空氣中傳播速度已知的條件，計(jì)算出被測(cè)目標(biāo)與傳感器之間的距離。系統(tǒng)組成以下圖所示： 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 SPCE061A 單片機(jī)作為主控芯片，通過 I/O 端口來控制 CD4052，以選擇不同的傳感器通道；本方案采用 IOB0 和 IOB1 控制 CD4052 的 A0 和 A1，而 IOB2 作為檢測(cè)超聲波模組返回的信號(hào)， IOB3 作為控制超聲波模組發(fā)射超聲波信號(hào)的使能控制端口。例如，若模擬開關(guān)的供電電源 VDD=＋5V， VSS=0V，當(dāng) VEE=－ 5V 時(shí)，只要對(duì)此模擬開關(guān)施加 0～ 5V的數(shù)字控制信號(hào)，就可控制幅度范圍為－ 5V～＋ 5V 的模擬信號(hào)。 “ /E” 是禁止端，當(dāng) “ /E” =1 時(shí)，各通道均不接通。 CD4052 相當(dāng)于一個(gè)雙刀四擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的 2 位地址碼 A0、 A1 來決定。本方案設(shè)計(jì)，會(huì)涉及到多路傳感器選通控制，所以為了可靠地實(shí)現(xiàn)硬件的連接，需要制作一個(gè)利用模擬開關(guān)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)接板。模組測(cè)距模式（測(cè)量距離范圍）選擇跳線 J1 如圖 所示： 圖 模組測(cè)距模式選擇跳線 使用方式： 使用時(shí)，用戶需把前面的電源輸入跳線 J模式選擇跳線 J1 設(shè)置好后，還要把跳線 J2 短接起來，然后利用排線把 J8 與 SPCE061A 的 IOB 口低八位端口相接，即可使用了。而針對(duì)前兩種測(cè)量模式，提供了不同參數(shù)的范例程序，跳線選擇不同的模式時(shí)，要選用相對(duì)應(yīng)的程序進(jìn)行測(cè)量；跳線選擇 LOW 時(shí)為近距測(cè)量模式，選擇 HIG 時(shí)為中距測(cè)量例程，選擇 SET 時(shí)為距離可調(diào)模式；凌陽科技大學(xué)計(jì)劃網(wǎng) 站上提供了短距測(cè)量模式和中距測(cè)量模式的完整源程序。 模組外接電源接口（ J7）以及供電方式選擇跳線（ J9）如圖 所示： 圖 模組外接電源接口及供電方式選擇跳線 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 測(cè)距模式選擇 : 聲波測(cè)距時(shí)，超存在余波干擾問題，所以針對(duì)不同測(cè)距范圍會(huì)有不同的處理方法。 電源輸入 : 模組提供了兩種電源輸入方式，一為用 61 板通過 10PIN 排線為模組供電（ 61板上 J5 選擇 5V要求最好不要低于 ），此時(shí)要把 J9 跳到 5V 的一端；另一為直接為模組供電，通過模組上的電源輸入口 J7 引入，此時(shí)需要把 J9 跳線跳到 IN的一端。提供給模組的電源必須在 以上，而且盡量保持電源電壓的穩(wěn)定。下圖 為超聲波測(cè)距模組的結(jié)構(gòu)框圖： 圖 超聲波測(cè)距模組結(jié)構(gòu)圖 ?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 主要功能 : 三種測(cè)距模式選擇跳線 J1（短距、中距、可調(diào)距）： 1. 短距： 10cm~80cm 左右（根據(jù)被測(cè)物表面材料決定）； 2. 中距： 80cm~400cm 左右（根據(jù)被測(cè)物表面材料決定）； 3. 可調(diào)：范圍由可調(diào)節(jié)參數(shù)確定； 使用方法： 一般應(yīng)用時(shí)，只需要用 10PIN 排線把 J8 與 SPCE061A 的 IOB 低八位接口接起來，同時(shí)設(shè)置好 J J J2 跳線就完成硬件的連接了。61 板上的主要功能模塊如下： .. SPCE061A 單片機(jī)最小系統(tǒng)外圍電路模塊； .. 電源輸入模塊； .. 音頻電路（包含 MIC 輸入、 DAC 音頻功放輸出）模塊； .. 按鍵模塊； .. I/O 端口接口模塊； .. 調(diào)試、下載接口模塊； 下圖為 61 板的實(shí)物圖 。 SPCE061A 精簡(jiǎn)開發(fā)板 SPCE061A 精簡(jiǎn)開發(fā)板（簡(jiǎn)稱 61 板），是以凌陽 16 位單片機(jī) SPCE061A 為核心的精簡(jiǎn)開發(fā)－仿真－實(shí)驗(yàn)板，大小相當(dāng)于一張撲克牌，是 “ 凌陽科技大學(xué)計(jì)劃 ”專為大學(xué)生、電子愛好者等進(jìn)行電子實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子制作及電子競(jìng)賽所設(shè)計(jì)的，也可作為單片機(jī)項(xiàng)目初期研發(fā)使用。 下圖為 SPCE061A 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 。 SPCE061 芯片特性 SPCE061 簡(jiǎn)介 SPCE061A 是凌陽科技研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款十六位單片機(jī)，具有易學(xué)易用、效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。另外，為了使這三個(gè)傳感器模塊能夠組合在一起，并且可靠的工作，還需要一個(gè)轉(zhuǎn)接板，可以利用 4052 模擬開關(guān)器件制作； 需要外接三個(gè)發(fā)光二極管。而連續(xù)播放提示的間隔，要大于或等于 3 秒，以免過于頻繁的播報(bào)語音。