【正文】 間 隔時(shí)間用 16Hz的時(shí)基中斷來(lái)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外部中斷，等待回波反射到接收頭。 各 模塊程序說(shuō)明 超聲波測(cè)距程序 主程序流程圖以及相關(guān)的程序流程圖如圖 超聲波倒車?yán)走_(dá) １９ 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 。 系統(tǒng)程序：主要指 文件，包含系統(tǒng)端口初始化、測(cè)量結(jié)果處理、以及顯示刷新程序。 語(yǔ)音播放程序：語(yǔ)音播放控制，主要代碼在 ，而語(yǔ)音中斷服務(wù)程序在 文件中，但為了使語(yǔ)音播放程序在初始化時(shí)不影響用戶的其它中斷，在 中還有一個(gè)中斷初始化程序。為避免測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差，程序中對(duì)測(cè)距數(shù)據(jù)的處理方法是：每進(jìn)行一次測(cè)距，利用時(shí)基中斷測(cè)量 4 次，即取得 4 組數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后得到這一次測(cè)距值。 采用外部中斷對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)（回波信號(hào)送到單片機(jī)的為一序列方波脈沖）。 軟件控制脈沖發(fā)射、檢測(cè)回波信號(hào)： 程序設(shè)計(jì)時(shí)需要采用脈沖測(cè)量法，由 SPCE061A 控制模組發(fā)生 40KHz 的脈沖信號(hào)，每次測(cè)量發(fā)射的脈沖數(shù)至少要 12 個(gè)完整的 40KHz 脈沖（程序中為 20 個(gè)左右）。另一個(gè)波束為有效信號(hào)，即經(jīng)過(guò)被測(cè)物表面反射的回波信號(hào)。 圖 超聲波信號(hào)測(cè)量圖 圖中的波形為示波器抓拍圖， 1 通道為 Q1 集電極測(cè)得波形，即上方的波形；通道 2為發(fā)射端測(cè)得波形。 假設(shè)室溫下聲波在空氣中的傳播速度是 ，測(cè)量得到的聲波從聲源到達(dá)目標(biāo)然后返回聲源的時(shí)間是 t秒，距離 d 可以由下列公式計(jì)算： d=33550(cm/s)t( s) 因?yàn)槁暡ń?jīng)過(guò)的距離是聲源與目標(biāo)之間距離的兩倍，聲源與目標(biāo)之間的距離應(yīng)該是 d/2。這就是本系統(tǒng)的測(cè)量原理。當(dāng)聲波受到尺寸大于其波長(zhǎng)的目標(biāo)物體阻擋時(shí)就會(huì)發(fā)生反射；反射波稱為回聲。 圖 轉(zhuǎn)接板電路原理 顯示電路 顯示電路較為簡(jiǎn)單，直接使用三個(gè) I/O 口控制三個(gè)發(fā)光二極管。 CD4052 的另外一端，接出 COM_EN1/2/3 分別接三個(gè)超聲波倒車?yán)走_(dá) １６ 模組的發(fā)射使能，另外還用三個(gè) 10K 的電阻下拉到地，以保證沒(méi)有選通的模組不會(huì)發(fā)射出超聲波信號(hào)。 圖中 J1 直接與 61 板的 J6 相接，即與 61 板的 IOB 口低八位接口相接，可知圖中的 VDD為 61 板供電，即 5V；而 A0 和 A1 分別接 SPCE061A 的 IOB0 和 IOB1，以控制 CD4052 的兩個(gè)地址位，以控制通道的選通。超聲波測(cè)距模組的 J8 接口如所 圖 示；圖中的 VCC_5 在本方案當(dāng)中由 61 板供電，即 5V。本方案采用可調(diào)方式，即選擇 SET 的模式，并將調(diào)節(jié)模組上的電位器，將比較電壓調(diào)至 ~（保證模組測(cè)距能在 ~ 的范圍都能正常工作即可）。 圖 外部單獨(dú)電源輸入接口及選擇跳線 超聲波倒車?yán)走_(dá) １５ 超聲波測(cè)距模式選擇跳線 模組提供了測(cè)距模式選擇跳線 J1，可以選擇短距測(cè)量模式、中距測(cè)量模式，或距離可調(diào)模式。 圖 超聲波回波接受處理電路 超聲波測(cè)距模組電源接口 J7為超聲波測(cè)距模組的外部電源接口，最高電壓不要超過(guò) 12V， J9為電源選擇跳線， VCC_5即為由 61 板通過(guò) 10PIN 排線引入模組的電源； VCC 即為模組的放大器、調(diào)理電路供電電源。 超聲波倒車?yán)走_(dá) １４ 圖 超聲波諧振頻率發(fā)生電路、調(diào)理電路 超聲波回波接受處理電路 超聲波接收處理部分電路前級(jí)采用 NE5532 構(gòu)成 10000 倍放大器，對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大；后級(jí)采用 LM311 比較器對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，比較電壓為 LM311 的 3管腳處，可由 J1 跳線選擇不同的比較電壓以選擇不同的測(cè)距模式。 圖 放音模塊電路圖 超聲波測(cè)距模組電路原理 超聲波諧振頻率發(fā)生電路，調(diào)理電路 NE555 和電容電阻組成的電路產(chǎn)生 40KHz 的方波，以使超聲波傳感器產(chǎn)生諧振；而后面的 CD4049 則對(duì) 40KHz 頻率信號(hào)進(jìn)行調(diào)理。和 LM386 相比， SPY0030 還是比較有優(yōu)勢(shì)的，比如 LM386 工作電壓需在 4V以上，而 SPY0030 僅需 (兩顆電池 )即可工作； LM386 輸出功率 100mW 以下， SPY0030 約700mW。放音利用的是 SPCE061A 內(nèi)部的 DAC，電路如圖 所示。 超聲波倒車?yán)走_(dá) １３ 圖 電源模塊 由于本系統(tǒng)需要的端口高電平為 5V，所以圖 當(dāng)中的 J5 跳線需要跳到 1和 2 上。 電源模塊 SPCE061A 的內(nèi)核供電為 ，而 I/O 端口可接 也可以接 5V，所以在電源模塊（ 61板上）中有一個(gè)端口電平選擇跳線，如圖中的 J5，但是為了本系統(tǒng)可以可靠的工作，需要給61 板外接 5V 的電源，并將 61 板的端口電平選 擇為 5V，即 J5 用跳線帽將 V5 和 VDDH 短接。 超聲波倒車?yán)走_(dá) １２ 第五章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) SPCE061A SPCE061A SPCE061A 最小系統(tǒng)包括 SPCE061A 芯片及其外圍基本模塊，外圍基本模塊有：晶振輸入模塊（ OSC）、鎖 相環(huán)外圍電路（ PLL）、復(fù)位電路（ RESET）、指示燈（ LED）等，如下圖所示。而為了保證測(cè)量的可靠，檢測(cè)回波信號(hào)時(shí)，采用 SPCE061A 的外部中斷對(duì)回波的上升沿進(jìn)行檢測(cè)，而且利用定時(shí)器 B進(jìn)行計(jì)時(shí)。這樣通過(guò) CD4052 的通道切換，就可以利用較少的端口來(lái)完成多個(gè)模組的切換使用了。 CD4052 的真值表 INPUTS CHANNEL ON E A1 A0 L L L L H L L H H X L H L H X Y0AZA:Y0BZB Y1AZA:Y1BZB Y2AZA:Y2BZB Y3AZA:Y3BZB none ， 超聲波倒車?yán)走_(dá) １０ 圖 CD4052 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 CD4052 的引腳圖 超聲波倒車?yán)走_(dá) １１ 第四章 系統(tǒng)總體方案介紹 本系統(tǒng)以 SPCE061A 為核心，使用凌陽(yáng)科技教育推廣中心的 61 板，三個(gè)超聲波測(cè)距模組依次排布，組成線陣的傳感器陣列 ；另外，接有轉(zhuǎn)接板、發(fā)光二極管顯示模塊。此外， CD4051 還設(shè)有另一個(gè)電源端 VEE，以作為電平位移時(shí)使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的 CMOS 電路所提供的數(shù)字信號(hào)能直接控制這種多路開關(guān)，并使這種多路開關(guān)可傳輸峰－峰值達(dá) 15V 的交流信號(hào)。其真值表見下表。超聲波測(cè)距模組在使用時(shí)，只需要兩個(gè)端口就可完成測(cè)距，一個(gè)控制超聲波的發(fā)射，一個(gè)是檢測(cè)超聲波信號(hào)的接收信號(hào)；而在超聲波測(cè)距模組中，這兩個(gè)信號(hào)都為數(shù)字信號(hào)，對(duì)模擬開關(guān)的要求并不嚴(yán)格，所以選用 CD4052 作為模擬開關(guān)器件。使用時(shí)J2 跳線和 J8 跳線的連接方法如下圖 所示： 圖 J2 跳線和 J8 接口的位置示意圖 超聲波倒車?yán)走_(dá)