【正文】 ，成本低廉，可以實(shí)現(xiàn)一般的控制功能的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)代人類生活大部分電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。c、顯示技術(shù)：數(shù)據(jù)處理，數(shù)碼管顯示測(cè)出與物體之間的距離。40第二章 總體方案 方案選擇 采用單片機(jī)來控制超聲波測(cè)距，信號(hào)線發(fā)射到與超聲波發(fā)射器相連的信號(hào)端，超聲波發(fā)射器向既定方向發(fā)射，在發(fā)射的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物將產(chǎn)生回波。相位檢測(cè)法雖然精度高，但檢測(cè)范圍有限，聲波幅值檢測(cè)法易受反射波的影響。其原理為：檢測(cè)從發(fā)射傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時(shí)間t，這個(gè)時(shí)間就是渡越時(shí)間，然后求出距離l。超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。 超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì): 超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘340米（15℃時(shí)）。超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離如下： 如圖21為測(cè)距原理[4]圖21測(cè)距原理因?yàn)棣?2角度較小,可以忽略不計(jì)，所以L≈S。HCSR04集成的發(fā)射電路模塊發(fā)出超聲波，遇到障礙物產(chǎn)生回波，被接收電路模塊接收，STC89C52單片機(jī)統(tǒng)計(jì)出聲波傳輸所用時(shí)間，經(jīng)過溫度補(bǔ)償溫，計(jì)算出正確的待測(cè)距離，同時(shí)ISD1730A根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行組合播報(bào)當(dāng)前測(cè)試距離，并且由數(shù)碼管顯示。控制核心部分選擇實(shí)用的STC89C52單片機(jī)即可滿足計(jì)算和控制要求。語音播報(bào):ISD1730A是華邦公司新推出的語音芯片，用來替代已經(jīng)停產(chǎn)的ISD1400 系列及ISD2500 系列芯片。根據(jù)我們經(jīng)營 ISD 系列芯片多年的經(jīng)驗(yàn)來看，ISD1700 的音質(zhì)也較14及25系列有明顯的提高ISD1700 系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，該芯片提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（vAlert ）,雙運(yùn)作模式（獨(dú)立amp。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。第三章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) STC89C52單片機(jī)的功能及特點(diǎn)　　 STC89C52單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘/機(jī)器周 期可以任意選擇。 ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無需專用編程器，無 需專用仿真器，可通過串口（RxD/,TxD/）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片 具有 EEPROM 功能 具有看門狗功能 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載，對(duì)端口 P0 寫入 每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 寫入“1”時(shí)，可 以作為高阻抗輸入。此時(shí)，P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。P1 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電 流（ ） 。表 XX 和 P2 端口（～，21～28 引腳） ：P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“MOVX DPTR”指令）時(shí)，P2 送出高 8 位地址。 在對(duì) Flash ROM 編程和程序校驗(yàn)期間，P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。P3 做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一 個(gè)電流（ ） 。 P3 口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示： 表XX P3口引腳復(fù)用功能 復(fù)用功能 RST（9 引腳） ：復(fù)位輸入?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 引腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。在Flash編程時(shí)，此引腳（ ROG）也用作編程輸入脈沖。特別強(qiáng)調(diào)在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。這 一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOV 指令時(shí)有效。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。當(dāng) STC89C52RC 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，SEN在每個(gè)機(jī)器周 期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)SEN將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，A必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令A(yù)應(yīng)該接 VCC。 XTAL1（19 引腳） ：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 圖31 STC89C52引腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路. 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路介紹52單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用10~30uF，51單片機(jī)最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 ms。工作靜態(tài)電流：小于2mA。感應(yīng)角度：不大于15度。高精度：可達(dá)3mm。模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過IO輸出一高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間．測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2。圖34 時(shí)序圖超聲波傳感器的發(fā)射電路主要由方波發(fā)生芯片，40kHz的晶振和MAX232芯片構(gòu)成，單片機(jī)給方波發(fā)生芯片觸發(fā)信號(hào)后，方波發(fā)生芯片開始工作，產(chǎn)生40kHz的方波信號(hào)，電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)振蕩器的高電壓，進(jìn)而產(chǎn)生所需的40kHz的超聲波。將接收到的波形經(jīng)過整形、積分、檢波、濾波和限幅放大等實(shí)現(xiàn)接收超聲波的功能。放大后的交流信號(hào)送入比較器后輸出一個(gè)方波信號(hào)，并使觸發(fā)器觸發(fā)，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。圖36超聲波接收電路圖 DSB18B20溫度傳感器 實(shí)物與引腳定義 圖37 DS18B20實(shí)物圖表31 DS18B20各引腳描述管腳號(hào)符號(hào)功 能1GND電源地2DQ數(shù)據(jù)輸入輸出3VDD電源可選DS18B20數(shù)字溫度計(jì)以9位數(shù)字量的形式反映器件的溫度值，通過一根單線接口發(fā)送和接收信息，因此在單片機(jī)和DS18B20之間僅需一條連接線（加上地線）。 DS18B20主要特性獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊簡單的多點(diǎn)分布應(yīng)用 無需外部器件可通過數(shù)據(jù)線供電 零待機(jī)功耗 測(cè)溫范圍55℃～+125℃。嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。 特點(diǎn)： 可處理多達(dá)255段以上信息 多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種錄放時(shí)間 工作電壓：,最高不能超過6V 工作電流：20mA 用戶可利用震蕩電阻來自定芯片的采樣頻率，芯片的采樣率可以通過外部振蕩電阻來調(diào)節(jié)：表32 采樣頻率與振蕩電阻的關(guān)系采樣頻率12KHz8KHz4KHz振蕩電阻60kΩ80kΩ100kΩ120kΩ160kΩ主控單片機(jī)主要通過四線（SCLK ，MOSI，MISO，/SS ）SPI協(xié)議對(duì)ISD1730 進(jìn)行串行通信。為了兼容獨(dú)立按鍵模式，一些SPI命令：PLAY ，REC，ERASE，F(xiàn)WD，RESET和GLOBAL_ERASE的運(yùn)行類似于相應(yīng)的獨(dú)立按鍵模式的操作。此外，還有一些命令可以訪問APC寄存器，用來設(shè)置芯片模擬輸入的方式。ISD1700 作為從機(jī)，幾乎所有的操作都可以通過這個(gè)SPI協(xié)議來完成。另外，SET_PLAY，SET_REC，SET_ERASE 命令允許用戶指定錄音、放音和擦除的開始和結(jié)束地址。 ISD1700 系列的SPI串行接口操作遵照以下協(xié)議： ．一個(gè)SPI處理開始于/SS 管腳的下降沿。 ．?dāng)?shù)據(jù)在SCLK 的上升沿鎖存在芯片的MOSI管腳，在SCLK 的下降沿從MISO管腳輸出，并且首先移出低位。 . 一個(gè)SPI處理在/SS 變高后啟動(dòng)。 圖39 語音播報(bào)電路數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。~‘位碼’，即連接SM410564的‘S1，S2，S3，S4’分別控制每一位的亮滅。圖310 顯示電路圖電子信息工程系畢業(yè)論文第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)主要有主程序、超聲波發(fā)生程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。 超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距的原理為超聲波發(fā)生器T在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接收到。距離的計(jì)算公式為：L=s/2=(ct)/2 其中，L為被測(cè)物與測(cè)距儀的距離，s為聲波的來回的路程，c為聲速，t為聲波來回所用的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在INT0或INT1端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，（這也就是超聲波測(cè)距會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因）后，才打開外中斷1接收返回的超聲波信號(hào)。測(cè)出距離后結(jié)果將傳給LCD數(shù)碼顯示約5s，同時(shí)測(cè)量距離送語音模塊播報(bào)。為了有利于程序結(jié)構(gòu)化和容易計(jì)算出距離，主程序采用C語言編寫。超聲波發(fā)生子程序較簡單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器T0停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值1。 語音模塊子程序