【正文】 、矩陣鍵盤 鍵盤為 44 的矩陣鍵 盤，每個按鍵功能和與單片機連接端口如下： P10P11P12P13P14P15P16P17 P10P11P12P13P14P15P16P17S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBS8SWPBS9SWPBS10SWPBS11SWPBS12SWPBS13SWPBS14SWPBS15SWPBS16SWPB鍵盤模塊 圖 11 西華大學電子技術課程設計說明書 、液晶 D07D18D29D310D411D512D613D714BLA15BLK16VSS1VDD2VL3R/S4R/W5E6L1GNDVCCGND2KR1P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22123456789RP1Header 9VCCP00P01P02P03P04P05P06P07LCD1602顯示模塊GNDVCC 圖 使用 1602型液晶，在不同的狀態(tài)下顯示不同的內(nèi)容： 初始化： 預設距離： 測量中： 測量失?。? 圖 12 西華大學電子技術課程設計說明書 、閃爍燈 D2470R9VCCP35 圖 、程序燒寫模塊 1 23 45 67 8ISP1ISP 4X2RXDTXD VCCGND下載模塊231564S17SWDPDT 圖 、蜂鳴器模塊 VCCGND蜂鳴器模塊B11KR11P36321Q18550 圖 13 西華大學電子技術課程設計說明書 、穩(wěn)壓電源 采用 7805穩(wěn)壓芯片，增加了電源的穩(wěn)定性，降低功耗 GND1IN3OUT2OUT4U4REG1117512J3470R8104C10D1470uFC8470uFC9VCCGND電源模塊 圖 、測距模塊 （ 1） 工作原理 圖 a. 采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號； b. 模塊自動發(fā)送 8個 40KHZ 的方波，自動檢測是否有信號返回； c. 有信號返回時，通過 IO 口 ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。 （ 2） 引腳定義 VCC 供 5V電源， TRIG 觸發(fā)控制，信號輸入， ECHO 回響信號輸出， OUT 開關量輸出（當報警模塊使用）， GND 為地線。一旦檢測到回波，信號則輸出回響信號。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。由以上所述系統(tǒng)硬件設計和各個電路功能，系統(tǒng)軟件需要實現(xiàn)以下功能： 信 號控制。在系統(tǒng)軟件設計中只需完成發(fā)射脈沖信號及輸出顯示。測距系統(tǒng)中需要得到發(fā)射信號與接收回波的時間差，需要讀出計時器的計數(shù)值，然后存儲在 RAM 中，而且每次發(fā)射周期的開始，需要對計數(shù)器清零，以備后續(xù)處理。 RAM 中存儲的計數(shù)值并不能作為距離值直接顯示出來，有這個時間后，可以通過程序來計算出來。經(jīng)過軟件處理得到的距離值需要十進制的數(shù)碼管方式。程序可以由匯編和 C來編寫，匯編語言雖然有很高的效率和精確度，但使用起來比較難以掌握，本文主要采用 C語言程序來完成各個功能。主程序首先對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置 T0 工作模式為 16位的定時器模式，及計數(shù)初值，然后使超聲波發(fā)射出一串 40kHZ 的方波。當所測距離超出設置的最大距 16 西華大學電子技術課程設計說明書 離后報警器會報警。一旦接收到超聲波返回信號后（ INT0 引 腳出現(xiàn)低電平），就立即進入中斷程序。流程圖如圖 15： 結(jié)束 系統(tǒng)初 始化 計算測量結(jié)果 調(diào)用測距子程序 調(diào)用顯示子程序 開始 17 西華大學電子技術課程設計說明書 圖 超聲波延時子程序 在傳感器以脈沖發(fā)射方式工作下，電壓很高的發(fā)射電脈沖在激勵傳感器的同 時也進入接收部分，此時，在短時間內(nèi)放大器的放大倍數(shù)會降低，甚至沒有放大作用，這種現(xiàn)象成為阻塞。根據(jù)阻塞區(qū)內(nèi)的缺陷回波高度對缺陷進行定量會使結(jié)果偏低，甚至不能發(fā)現(xiàn)障礙物，這是需要注意的。 延時子程序的作用就是在超聲波發(fā)射的同時延遲一些時間，在打開中斷，為了就是防止在超聲波發(fā)射時接收器就收到發(fā)射波，這樣就會產(chǎn)生錯誤，產(chǎn)生比較嚴重的誤差，所以要延遲一定的時 間。若能將超聲波電路用金屬殼屏蔽起來，可以提高抗干擾能力。 硬件調(diào)試中，首先是線路的檢查。檢查無誤后，再次就是上電檢查，在正式上電前，用萬用表測量一下電源與地是否短路，短路的話，要耐心檢查、 排除故障。最后是對發(fā)射和接收電路，用函數(shù)發(fā)生器吧 40kHZ的方波直接加到發(fā)射電路的輸入端后，用示波器檢測超聲波發(fā)射的換能器，檢差是不是有方波信號，再用函數(shù)發(fā)生器對超聲波接收的換能器直接加 40kHZ 的方波信號，用示波器對接收電路輸出端進行檢測。 19 西華大學電子技術課程設計說明書 硬件測試好后，便可將程序編譯下載到單片機試運行。根據(jù)所設計的電路參數(shù)和程序，測距儀能測的范圍為 ～ ，測距儀最大誤差不超過 1cm。圖 17為在 keil_uVision3 里編譯的情況： 圖 20 西華大學電子技術課程設計說明書 測試波形 圖 1 19 中的波形為示波 器抓拍的發(fā)射和接收電路中所得的波形圖，上方的波形為發(fā)射電路中所得的波形圖，下方的波形為接收電路中在 cx20206的 1引腳處測得波形。另一個波束為有效信號，即經(jīng)過被測物表面反射的回波信號。 測試中 儀器儀表 所用儀器儀表如 表 表序號 名稱 型號 品牌 數(shù)量 備注 1 直尺 / / 1 精度： 2 萬用表 / / 1 3 數(shù)字示波器 GDS2062 1 數(shù)據(jù)分析 基于上面設計的硬件電路和軟件，焊接好電路后，經(jīng)過調(diào)試，對系統(tǒng)進行測試，測試的距離數(shù)據(jù)如表 2。 表 單位： cm 實際距離 5 10 20 21 25 30 35 40 50 60 測量距離 5 9 20 20 25 31 34 38 49 60 誤 差 0 1 0 1 0 1 1 2 1 0 實際距離 70 89 94 105 115 120 140 180 195 200 測量距離 71 90 91 109 118 118 140 183 194 200 誤 差 1 1 3 4 3 2 0 3 1 0 22 西華大學電子技術課程設計說明書 超聲波測距誤差分析 超聲波測距在 實際應用也有局限性，其中對超聲波測距的精度要求挺高。本系統(tǒng)最大測距誤差在 3cm左右，測距的盲區(qū)為 5cm。 表 3 列出了不同溫度下的超聲波聲速。 表