【正文】 片、時鐘電路、復(fù)位電路、LED顯示、超聲波傳感器5部分組成。給單片機一定的周期。復(fù)位電路采用簡易的開關(guān)復(fù)位電路，主要由電阻R2，電容C7，開關(guān)K2組成，分別接至AT89C51的RST復(fù)位輸入端。片內(nèi)4KBytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。主要特性： ? 8031 CPU與MCS51 兼容 ? 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán)) ? 全靜態(tài)工作：0Hz33MHz ? 三級程序存儲器保密鎖定 ? 128*8位內(nèi)部RAM ? 32條可編程I/O線 ? 兩個16位定時器/計數(shù)器 ? 6個中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 AT89S51單片機功能特性概述AT89S51提供以下標準功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89S51單片機引腳說明AT89S51單片機的主要管腳有：XTAL1(19管腳)和XTAL2(管18腳)為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。采用低電平復(fù)位。在本設(shè)計中用P0。用p2端口(~)控制數(shù)碼管顯示的位選。 圖21 AT89S51引腳圖：接地：正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi)EPROM寫程序時，接+5V電源。：時鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端，是外接晶體的另一端。RST/VPP(PIN1):復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。:連接AT89SISP紅外解碼芯片。AT89S51的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在18腳和19腳外接石英晶體(2MHz12MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10pF30pF。：ALE是允許地址鎖存輸出/編程脈沖輸入引腳。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。PSE：復(fù)位。 復(fù)位電路單片機AT89S51作為主控芯片，控制整個電路的運行。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。復(fù)位電路如圖22示： 圖22 復(fù)位電路圖復(fù)位是單片機的初始化操作，使CPU及各專用存儲器處于一個確定的初始狀態(tài)，其中把PC的內(nèi)容初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，除了系統(tǒng)的正常開機(上電)復(fù)位外，當(dāng)程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)時，為擺脫困境，可按復(fù)位鍵進行復(fù)位，復(fù)位電路由片外和片內(nèi)兩部分電路組成。復(fù)位通常有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方法。復(fù)位電路工作原理：當(dāng)按下S1時電容C7短路，R2為防止電容放電，RST此時為高電平；不按S1時，由于電容通交流阻直流，RST仍為低電平。芯片在本設(shè)計設(shè)計中起到了關(guān)鍵作用。只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會使晶片產(chǎn)生機械變形振動，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。晶體振蕩電路連接圖如圖23所示。第2管腳：VDD接5V正電源。第4管腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第7～14管腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第16管腳：BLK背光電源負極，接GND。TC1602液晶模塊內(nèi)帶標準字庫，內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經(jīng)存儲了192個57點陣字符，32個510點陣字符。如表1所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是0B（41H），顯示時模塊(xian shi mo kuai)把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。LED發(fā)光器件一般常用的有兩類：數(shù)碼管和點陣。其中P為小數(shù)點。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。共陰極LED顯示管的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。同樣，共陽極LED顯示管的發(fā)光二極管的陽極接在一起，通常此共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。LED數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，—2V，額定電流為10mA，最大電流為40mA。如表21所示。?寬工作溫度范圍：55℃125℃。 CX20106芯片 CX20106內(nèi)部由前置電路將接收到的信號，轉(zhuǎn)換成CX20106可以接收的標準數(shù)字信號，送到CX20106的1管腳?？傇鲆娲笮∮?管腳外接的R1.。但取值過大時將造成頻率響應(yīng)變差。經(jīng)CX20106處理后的脈沖信號由7管腳輸出給AT89S51進行譯碼處理。CX20106內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖26所示。該裝置將單片機的實時控制及數(shù)據(jù)處理功能與超聲波的測距技術(shù)相結(jié)合，可檢測汽車運行中與前方障礙物的距離，通過LED顯示裝置顯示距離，并由蜂鳴器根據(jù)距離遠近發(fā)出警告聲。系統(tǒng)框圖如圖31所示。超聲波信號通過超聲波發(fā)射換能器發(fā)射到空氣中，遇被測物反射后回聲波被超聲波接收換能器接收。報警系統(tǒng)根據(jù)LED顯示的距離發(fā)出報警。40KHZ左右的方波脈沖信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：采用硬件如555振蕩產(chǎn)生或軟件。由于單片機端口輸出功率不夠，40KHZ方波脈沖信號分成兩路送給一個由74HLS04組成的推挽式[4]電路進行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠，滿足測量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器以聲波形式發(fā)射到空氣中。圖中輸出端上拉電阻R16,R17一方面可以提高反向器74HLSO4輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。本設(shè)計中采用的是索尼公司生產(chǎn)的集成芯片CX20106。接收模塊的電路如圖 33所示。CX20106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、性能優(yōu)越、外圍接口簡單、成本低等優(yōu)點。所以本設(shè)計中采用它來做接收電路。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，由濾波器進行頻率選擇、濾除干擾信號，再經(jīng)整形，送到輸出端7腳。若頻率有一些誤差，,將濾波器的中心頻率設(shè)置在40KHZ就可達到理想的效果。為提高系統(tǒng)的精確度，本設(shè)計采用了溫度補償功能。其具有精度高、智能化、體積小、線路簡單等特點。 GNDVCCP11GND123DQVDDDS18B20U5圖34 溫度測量電路圖 LED顯示模塊本設(shè)計顯示模塊采用LCD顯示所測距數(shù)值。液晶顯示屏有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、適用方便等諸多優(yōu)點。從價格上考慮本設(shè)計采用數(shù)碼管顯示。單片機通過P0口輸出數(shù)字80的二進制代碼，給數(shù)碼管賦予了段值，再通過P2端口將數(shù)碼管位選通，數(shù)碼管就可以顯示出出設(shè)定的安全距離80㎝。顯示如圖35所示：圖35 LCD顯示電路圖 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)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。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)了一個限流電阻和一個發(fā)光二極管，當(dāng)有電流流過時，發(fā)光二極管發(fā)光；無電流時，二極管滅。如圖36所示。儀表板上有指示燈指示車輛與障礙物的距離，在車輛與障礙物十分接近時有指示燈和聲音報警。聲音報警的電路連接圖如圖37所示。圖38 總體電路圖第4章 軟件設(shè)計 主程序流程設(shè)計本系統(tǒng)采用匯編語言編程，系統(tǒng)程序包括主控程序、T1中斷服務(wù)子程序、INT0中斷服務(wù)子程序、測溫子程序、距離計算子程序、顯示子程序、延時子程序和報警子程序設(shè)計等。上電開始超聲波測距L=80cm數(shù)碼管顯示斷電結(jié)束顯示報警是否復(fù)位無復(fù)位圖41 主程序流程圖 系統(tǒng)初始化后就啟動定時器T1從0開始計數(shù)。將提出中斷請求進入INT0中斷服務(wù)子程序，在INT0中斷服務(wù)子程序中將停止定時器T0計時，讀取定時器T0時間值到相應(yīng)的存儲區(qū)，同時設(shè)置接收成功標志；主程序一旦檢測到接收成功標志，將調(diào)用溫測子程序，采集超聲波測距時的環(huán)境溫度，并換算出準確的聲速，存儲到RAM存儲單元中；單片機再調(diào)用距離計算子程序進行計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離；此后主程序調(diào)用顯示子程序進行顯示；若超過設(shè)定的最小報警距離還將啟動揚聲器報警。如果猶豫障礙物過遠超出量程以致在T0溢出時尚未接收到回波則顯示“ERROR”重新回到主程序流程進入新一輪測試。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。第二步，靜態(tài)調(diào)試。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)計要求。動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的，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，再進行調(diào)試，直到滿足要求。這是保證單片機正確運行的必不可少的步驟。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。第二步，聯(lián)系程序的實際運行情況調(diào)試程序。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文件下載到單片機中。 測試結(jié)果為了保證實際制作出來的汽車防撞報警系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠地運行，我們對各個功能模塊和程序運用仿真軟件protus進行了仿真測試。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。這是剛用CX20106時的一個常見錯誤。在測試過程中的總結(jié)：定時器T1之所以是65ms溢出是因為它是16位定時/計數(shù)器。本設(shè)計中40