【正文】 院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁共 39 頁 3 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 安裝步驟 檢查硬件： 一個完整的電路圖所需要的元器件有很多，當(dāng)然，質(zhì)量也有所不同，所以得先檢查元器件的好壞，用適當(dāng)?shù)臋z測方法一一檢測，期間必須仔細(xì)認(rèn)真，以防因元器件過差導(dǎo)致的電路運(yùn)行不了。打開電源，定時器 T1 計(jì)數(shù)器 T0 到下一個周期的 定時器， T0、 T1 分別定時和 計(jì)數(shù)，然后報警。 開 始定 時 器 初 始 化開 中 斷 ， 啟 動 定 時 器檢 測 P 1 . 0 是 否 為 高 電平 ， 等 T 0 、 T 1 中 斷 請 求P 1 . 0 是 高 電 平 ？向 P 1 . 1 發(fā) 送 2 秒 的 高 電 平 脈沖 ， 進(jìn) 行 報 警是否開 始定 時 器 T 0 初 始 化開 中 斷 ， 啟 動 定 時 器 T 0硬 件 定 時 等 中 斷 T F 0定 時 1 0 0 m s 到 ？到 0 0 0 B H 執(zhí) 行 中 斷 服 務(wù) 程 序是否T 0 賦 初 值 ， 向 T 1 的 計(jì)數(shù) 端 P 3 . 5 發(fā) 送 脈 沖 圖 定時器程序流程圖 圖 T0 中斷程序流程圖 開 始定 時 器 T 1 初 始 化開 中 斷 ， 啟 動 定 時 器 T 1硬 件 計(jì) 數(shù) 等 中 斷 T F 1計(jì) 數(shù) 3 0 0 0 0 次 是 否 到到 0 0 1 3 H 執(zhí) 行 中 斷 服 務(wù) 程 序是否P 3 . 3 發(fā) 出 一 個 脈 沖 觸 發(fā)報 警 電 路 圖 T1 中斷程序流程圖 T0 和 T1 分別是定時器和 計(jì)數(shù)器，定時器 T0 定時 100ms 時 ， T1 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次，此陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁共 39 頁 時，定時器 T0 中斷服務(wù)程序 ZDT0 定時器 T0 定時循環(huán)到下一個定時，當(dāng)再次滿 100ms 定時的時候 ， T1 計(jì)數(shù)器 再 計(jì)數(shù)一次，以此類推直到 T1 計(jì)數(shù)器 滿足 計(jì)數(shù) 30000，計(jì)數(shù)器 T1 到中斷 服務(wù) 程序 ZDT1，它的功能是 從 單片機(jī) 引腳 發(fā)送一個脈沖觸發(fā)定時報警電路， 由 報警電路 發(fā)出 定時報警聲音，使學(xué)生意識到學(xué)習(xí)有 50 分鐘的時間，需要休息一下，然后保護(hù)學(xué)生視力的目的。 單 片 機(jī) 初 始 化開 始 學(xué) 習(xí)學(xué) 習(xí) 計(jì) 時 開 始光 線 強(qiáng) 度 檢 測 坐 姿 檢 測是 否 正 常 是 否 超 時 是 否 正 確蜂 鳴 器 提 示調(diào) 整 正 確繼 續(xù) 學(xué) 習(xí)蜂 鳴 器 提 示 取 消是是是否否否 圖 主程序流程圖 定時器程序流程圖 圖 是 定時器 T0 的中斷程序流程圖，圖 是 計(jì)數(shù)器 T1 終端服務(wù)流程圖，其程序設(shè)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁共 39 頁 計(jì)原理如下： 單片機(jī)控制電路 的 由 89C52 單片機(jī)的 和 即 T0 和 T1 定時 /計(jì)數(shù)器通過單片機(jī)的匯編語言來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榱鞒虉D不能反映概念 的同時，所以距離、光和時間的三個確定沒有順 序。具體過程： STC89C52 單片機(jī)首先得初始化 。 本次設(shè)計(jì)思路 是 先 確定主程序，然后根據(jù)硬件電路的功能設(shè)計(jì)子程序模塊，最后將模塊中的主要模塊嵌入到主程序中。源程序見附錄 。又由于在開發(fā)與測試匯編的這一過程中所需要的時間很多也很辛苦，因此這就要求我們必須選擇好每一部分需要用什么匯編方式，這樣就可以提高效率。這個的優(yōu)點(diǎn)是，可以彌補(bǔ) c 語言的缺點(diǎn)，匯編它完成不了的一些必要操作，因?yàn)槌绦驅(qū)r間的要求特別的嚴(yán)格，而匯編可以滿足他的需求，利用嵌匯來編寫。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁共 39 頁 2 軟件設(shè)計(jì) 由于簡單的程序可以用匯編明顯提高執(zhí)行速度，但 在大型程序開發(fā)時，需要考慮多方面因素，工程開發(fā)周期等需要合理選擇編程語言，所以本文主要采用單片機(jī) C 語言來完成軟件設(shè)計(jì)和程序代碼的編寫，程序簡單易懂，可執(zhí)行性強(qiáng)。 第 15腳：背光源正極。 第 6腳：使能端 EN，當(dāng) EN 端由 1至 0時，液晶模塊中的命令開始被運(yùn)行。其中 RS 與 R/W 的關(guān)系決定了當(dāng)時狀態(tài)。 第 4腳： RS是寄存器選擇，高電平表示數(shù)據(jù)寄存器，低電平表示指令寄存器。 第 2腳： 5V正電源為 VCC。 1234567891 01 11 21 31 41 51 6G N DV C CR SR WE NP 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7V C CG N DKAD 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0E NR WR SV OV C CV S SL C D1 6 0 2 圖 液晶模塊連接圖 1602引腳 1602的引腳如表 。第 7 腳到第 14 腳是液晶的數(shù)據(jù) /地址 8 位總線，接到了單片機(jī)的陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁共 39 頁 P0口上。第 5腳是液晶的讀寫控制腳， 接到了單片機(jī)的 P14腳上。第 3 腳通過一個 10K的電位器連接到地端，可通過調(diào)節(jié)該電位器來調(diào)節(jié)液晶的對比度。 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 1）顯示容量： 16 2 個字符 2）芯片工作電壓： ～ 3）工作電流： () 4）模塊最佳工作電壓： 5）字符尺寸： (W H)mm 本液晶模塊的電路的連接圖如圖 所示。第二步，把取得的漢字子模數(shù)據(jù)保存在液晶存儲器里面。當(dāng)在內(nèi)部沒有適合的漢字庫的液晶類型顯示器想要表達(dá)漢字的時候，第一步就是要獲得想要的漢文或者圖形的子模數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)顯示采用了工業(yè)字符型液晶模塊 1602，可顯示 2 行 16 個字符，能方便顯示英文字母大小寫、阿拉伯?dāng)?shù)字和常用符號等，通過自定義還可 顯示簡單的漢字。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁共 39 頁 開 始使 能 芯 片將 值 送 入 指 定 寄 存 器輸 入 通 道 控 制 字產(chǎn) 生 時 鐘 信 號讀 取 2 字 節(jié) 數(shù) 據(jù)結(jié) 束字 節(jié) 數(shù) 據(jù) 校 驗(yàn) 圖 ADC0832 數(shù)據(jù) 的 讀取程序流程 1602 液晶顯示器是一種顯示器件，具有體積小、輕重量和低功耗等特點(diǎn)。由于 ADC0832 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間僅為 32us，所以采樣頻率的 A/D 轉(zhuǎn)換可以很快，這樣才能保證 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的某些 場合的實(shí)時性要求。 ADC0832 讀取數(shù)據(jù)的程序流程圖 。同時，芯片開始轉(zhuǎn)換工作， 處理器向芯片的 CLK 輸入時鐘脈沖， DO/DI 端采用雙端輸入通道 功能選擇的數(shù)據(jù)信號。 當(dāng) ADC0832 沒有 工作 時 的 CS 輸入 是高電平，這時芯片不能使用 ， CLK 和 DO/DI 電平可以是任意的。 6） DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 4） GND 芯片參考 0 電位（地）。 2） CH0 模擬輸入通道 0，或 者 作為 IN+/使用。C to +85176。C to +70176。學(xué)習(xí)和使用 ADC0832 可以讓 我們了解到 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于提高供應(yīng)鏈管理的技術(shù)水平。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁共 39 頁 Q1P N PFMV C C 圖 蜂鳴器報警發(fā)聲電路 單片機(jī)對 ADC0832 的控制原理 ADC0832 是一個 8 位分辨率，雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 。 如圖 所示，晶體管主要用于驅(qū)動。因此，定時器 /計(jì)數(shù)器輸入脈沖和機(jī)器周期 一模一樣 ， 是時鐘頻率的 1 / 12。當(dāng)定時器使用時，輸入端的輸入端的脈沖數(shù)是固定的，并且可以計(jì)算出固定時間的長度。因此檢測從 1 跳到 0 需要 2 個機(jī)器周期，所以外部信號的最大計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)頻率為 1 / 24。如果一臺機(jī) 器周期采樣值為 1，下一臺機(jī)器周期采樣值為 0，則計(jì)數(shù)器加 1。如果晶體是 12MHz，計(jì)數(shù) 周期 ： T=1/（ 12106） Hz1/12=1μs 當(dāng)定時器 /計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)，由引腳 T0 和 T1 對 外部信號 計(jì)數(shù)， 外部脈沖的下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)。很明顯，定時器的定時與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)?？刂谱衷?相應(yīng)的特殊功能寄存器中，通過對其特殊功能寄存器的設(shè)置，可以方便地選擇合適的工作方式。 89C52 單片機(jī)的有兩個可編程定時器 /計(jì)數(shù)器。 定時報警電路 報警電路分為單片機(jī)控制電路和報警電路。 若有較強(qiáng)的光照射在光敏電阻上時，光敏電阻的阻值變低，輸出高電平，這個是模擬信號，它經(jīng)過 ADC0832 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號然后經(jīng) 過反向器傳給89C52，傳過去的信號是低電平，說明光線輸出正常時輸出的信號為低電平；當(dāng)光較弱時光敏電阻阻值無窮大，此時是低電平，相同的經(jīng)過反向器作用輸出電壓為高電平。它的功能是完成由光敏電阻控制 的電路發(fā)出脈沖僅當(dāng)條件滿足時，這個脈沖作用 在 89C52 單片機(jī) 端口上，通過檢測陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁共 39 頁 端口是不是 高電平，通過中斷控制 口給出滿足探測電路的脈沖，然后由發(fā)聲電路聲音提醒學(xué)生認(rèn)為光線太暗，需要調(diào)節(jié)燈光亮度，從而保護(hù)學(xué)生視力。此時，超聲波接收探頭 將會 很難接收到回波信號 [10]。超聲波頻率越高 的話 ，衰減率 隨之 越高，超聲波傳播距離越短，這說明超聲衰減特性直接影響到超聲波傳感器的有效距離。 4）衰減 超聲波在 空氣 在空氣中傳播隨著距離變長而減弱 。 C = + （米 /秒）， T 為溫度（ C），也就是說， 周圍溫度變化 時 聲音傳播的速度是不同的。這些因素決定了理想的超聲檢測環(huán)境是在開放的地方，測試對象必須是反射 超聲 波 [9]。因?yàn)椴?、棉?毛等都可以吸收超聲波， 就很難用超聲波 來檢測。 2）反射 為了檢測一個對象是否存在，超聲波可以在對象上 得到反射。 這個相對較低的傳輸速度，波長是非常短的，這意味著該分辨率的距離和方向可以得到。電磁波的傳播速度為 3 108米 /秒，但 在空氣中的聲波傳播速度 卻 很慢，約 344m／ s（ 20176。它有折射和反射現(xiàn)象，并且 在傳播 過程中 是有所衰減 的。當(dāng)距 離小于設(shè)定距離時，報警電路被觸發(fā)工作，并且聲音提醒學(xué)生坐直， 達(dá)到保護(hù)學(xué)生視力的目的?；夭ㄐ盘柕拿}沖陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁共 39 頁 寬度和 所測量的距離 是 成正比 的 。 如圖 所示， 只需要提供一個脈寬 10us 以上的觸發(fā)信 號，該模塊將發(fā)出 8 個 40kHz的 周期電平 和回波檢測。 基本工作原理：利用 IO 端口觸發(fā)位置， 給其 至少 為 10us 高電平信號；模塊 自動地 發(fā)送40kHz 方波 ，并自動檢測是不是 有信號 回來 ； 有信號回來的話 ，通過 IO 端口 輸出高電平，高電平持續(xù) 的 時間 就 是超聲波 從 發(fā)射 到回來的時間 。 P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R E S E TP 3 . 0 / R X DP 3 . 1 / T X DP 3 . 2 / I N T 0P 3 . 3 / I N T 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 5 / T 1P 3 . 6 / W RP 3 . 7 / R DG N DV C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7E AA L EP S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0X T A L 2X T A L 1G N DC 23 0 PC 33 0 PX 1G N DG N D14 0V C CV c cC 1 1 0 u fR 4 1 0 kv c c123456789 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 超聲波測距報警電路 超聲波的工作原理 超聲波模塊使用 的 HCRS04 超聲波，此模塊可以提供非接觸式距離傳感功能范圍是2cm400cm， 測距 的 精度可達(dá) 3mm。由于我們的程序存儲在了單片機(jī)內(nèi)部，所以 EA 要接高電平，保證單片機(jī)是從內(nèi)部讀取程序去執(zhí)行的。 由于 STC89C52 的 P0 口是漏極 開路輸出，因此在 P0口接了一個 10K 的排阻 R1，使得P0 口可以作為普通的 I/O 口使用，本設(shè)計(jì)用 P0 口來做液晶的數(shù)據(jù)口。 最后一個是電源部分，采用 5V 的 USB 直接供電，可采用手機(jī)充電器、電腦 USB 口、移動電源等設(shè)備進(jìn)行供電。利用電容電壓不能突變的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電， RESET 腳將會出現(xiàn)高電平，并且這個高電平持續(xù)的時間由電路的 RC 值來決定。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時候，晶振電路越靠近單片機(jī)越好。電容的作用在這里是陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁共 39 頁 起振作用，能