【正文】 programming mentality to plete system39。s basic function through software and hardware39。Because the ultrasonic sensor is produces the electric current through the vibration,produces the electric current is weak,therefore we need the amplifying circuit。s interrupt and the time function,may facilitate the function which realizes conceives. Keyeords:Ultrasonic。它的出現(xiàn)及發(fā)展使計算機技術從通用型數(shù)值計算領域進入到智能化的控制領域。 嵌入式系統(tǒng)無疑是當前最熱門、最具有發(fā)展前景的 IT 應用之一。嵌入式系統(tǒng)一般應用于對實時響應要求較高的設備中，單片機作為嵌入式系統(tǒng)的核心部件，其應用使電子系統(tǒng)的智能化出現(xiàn)了 意想不到的效果，常常無需對硬件資源做任何改動，只需更新系統(tǒng)軟件就能使系統(tǒng)功能升級。 （ 1）軍事裝備：各種武器控制（火炮控制、彈道控制、炮彈引信等），坦克、艦船、轟炸等各種電子裝備，雷達、電子對抗、軍事通訊裝備等。 （ 3）工業(yè)控制：各種智能儀器儀表、數(shù)控裝置 、可編程控制器、分布式控制系統(tǒng)、工業(yè)機器人、機電一體化設備、汽車電子設備等。 （ 5）辦公用品：復印機、打印機、傳真機、掃描儀、手機、個人數(shù)字助理（ PDA）、變頻空調設備、通信終端、程控變換機、網(wǎng)絡設備等。 單片機應用系統(tǒng)的設計包括單片機基本擴展、外圍電路設計和程序 設計、單片機應用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)可靠性設計、電磁兼容性設計等內容。例如，液面測量就是一種距離測量，傳統(tǒng)的電極法是采用差位分布電極，通過給電或脈沖來檢測液面，電極長期浸泡于水中或其他液體中，極易被腐蝕、電解，失去靈敏性。 超聲波測距電路可以由傳統(tǒng)的模擬或者數(shù)字電路構建，但是基于這些傳統(tǒng)電路構建的系統(tǒng)往往可靠性差，調試困難，可擴展性差，所以基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)被廣泛的應用。 超聲波測距系統(tǒng)原理 超聲波傳感器 超聲波傳感器主要有電致伸縮和磁致伸縮兩類，電致伸縮采用雙壓電陶瓷晶片制成，具有 可逆特性。也就是說，若在壓電晶片兩邊加以頻率為的交流電電壓時，它就會產(chǎn)生同頻率的機械振動，這種機械振動推動空氣的張弛，當落在音頻范圍內時便會發(fā)出聲音。 超聲波傳感器結構如下： 圖 元件內部結構 圖 超聲波外部結構 超聲波測距原理 在超聲探測電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數(shù)與被測距離成正比。本測量電路采用第二種方案。如果測距精度 要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕Ｕ?。因為超聲波在標準空氣中的傳播速度?米 /秒，由單片機負責計時，單片機使用 晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達到毫米級。 圖 系統(tǒng)硬件框圖 單片機主機系統(tǒng)電路 最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng) 引腳功能： P0 口用來送顯示信號給 LCD 的數(shù)據(jù)為， P20~P22 送命令到LCD 控制 LCD 的顯示方式。 AT89S51 的介紹 AT89S51 的管腳圖 （ 1）主要性能 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 ?1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz 三級加密程序存儲器 32 個可編程 I/O 口線 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 八個中斷源 全雙工 UART 串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時器 ?雙數(shù)據(jù)指針 掉電標識符 （ 2）管腳說明 VCC?:?電源 GND:?地 P0?口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下，P0 具有內部上拉電阻。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。對 P1?端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 此外，定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。 P2?口： P2?口是一個具有內部上拉電阻的 8?位雙向 I/O?口， P2?輸出緩沖器能驅動 4?個 TTL?邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在這種應用中，P2?口使用很強的內部上拉發(fā)送 1。 在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。對 P3?端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用 。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 RST:?復位輸入?？撮T狗計時完成后， RST?腳輸出 96?個晶振周期的高電平。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。然而，特別強調，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。這一位置“ 1”， ALE?僅在執(zhí)行 MOVX?或 MOVC 指令時有效。這個 ALE?使能標志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。當 AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。為使能從 0000H?到 FFFFH 的外部程序存儲器 讀取指令， EA 必須接 GND。 在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端?？梢圆捎密浖a(chǎn)生 40KHz 的超聲波信號，通過輸出引腳輸入至驅動器，經(jīng)過動器驅動后推動探頭產(chǎn)生超聲波。第二種方法是利用超聲波專用發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號，并直接驅動超聲波換能器 產(chǎn)生超聲波。本次我們采用第二種方法產(chǎn)生超聲波，非門可以選用 CD4069，具體電路如圖： 圖 超聲波發(fā)送電路 從圖中可知，由單片機控制輸出低電平到 555 的復位腳控制 555 電路輸出 40KHz 的頻率，當輸入的信號為高電平時，上面經(jīng)過兩級反向 CSB40T 的 1 引腳為高電平，下面經(jīng)過一級反向后為低電平；當輸入信號為低電平時，正好相反，實現(xiàn)了振蕩的信號驅動 CSB40T，只要控制信號接近 40KHz，就能產(chǎn)生超聲波。由于超聲波接收探頭的信號非常弱，所以必須用放大器放大，放大后的正弦波不能被微處理器處理，所以必須經(jīng)過波形變換。 CX20216 是日本索尼公司的產(chǎn)品， 采用單列 8 引腳的直插式封裝，內部包含自動偏置控制電路、前置放大電路、帶通濾波、峰值檢波、積分比較器、斯密特整形輸出電路，配合少量外接元件就可以對 38KHz左右的信號的接收與處理，該芯片內部如下圖所示： CX20216 內部結構 CX20216 構成本次設計接收電路如下圖： 圖 超聲波接收電路 使用 CX20216A 集成電路對接收探頭受到的信號進行放大、濾波。以下是 CX20216A 的引腳注釋。 2 腳：該腳與地之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡，它們是負反饋串聯(lián)網(wǎng)絡的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。但 C 的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為 R ， C 1μ F。 4 腳：接地端。例如，取 R 200kΩ時， f0≈ 42kHz，若取 R 220kΩ，則中心頻率 f0≈ 38kHz。 7 腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。 物理學告訴我們 ，超聲波在空氣中的傳播速度為：，由此可見，超聲波的速度和溫度密切關系，即溫度每增加 1176。 DS18B20 是美國 DALLS公司推出的 DS1820 的替代產(chǎn)品，具有 1 12 位的轉換精度，未編程時默認的精度是 12 位，測量精度一般為 176。 C，溫度輸出以 16 位符號擴展的二進制數(shù)形式提供，低位在先，以 176。其中高五位為擴展符號位。 DS18B20 引腳判斷方法是：字面朝人，從左到右依次是 1 （ GND）、 2（輸入 /輸出）、 3（ VDD）。 LCD 顯示電路 本設計采用 LCD 液晶顯示屏顯示。它具有 16 個引腳，其正面左起為第一腳，如下圖所示： 第一腳 GND：接地。 第三腳 VO：對比度調整端。 第四腳 RS:寄存器選擇信號線。 第六腳 E：使能端，當 E 由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r執(zhí)行命令。 第十五腳 BLA:背光電源正極輸入端。 圖 LCD 顯示電路 操作控制表 操作 讀狀態(tài) 寫指令 讀數(shù) 據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS 0， RW 1， E 1 RS 0， RW 0， D0~7 指令碼， E H 脈沖 RS 1， RW 1， E 1 RS 1， RW 0， D0~7 數(shù)據(jù)， E H 脈沖 1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM 已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(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 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符 圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。A’。 顯示模式設置： 初始化 0011 0000 [0x38]設置 16 2 顯示， 5 7 點陣， 8 位數(shù)據(jù)接口； 顯示開關及光標設置： 初始化 0000 1DCB D 顯示 1 有效 、 C 光標顯示 1 有效 、 B 光標閃爍 1 有效 0000 01NS N 1 讀或寫一個字符后地址指針加 1 amp。光標減 1 ， S 1 且 N 1 當寫一個字符后，整屏顯示左移 s 0 當寫一個字符后，整屏顯示不移動 數(shù)據(jù)指針設置： 數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 027H， 4067H 其他設置： 01H 顯示清屏，數(shù)據(jù)指針 0，所有顯示 0 ； 02H 顯示回車，數(shù)據(jù)指 0 。其電路圖如圖 3所示。 圖 電源電路 220V 交流電通過電源變壓器變換成交流低壓電源，再經(jīng)過橋式整流電路D1~D4Version2 進行 程序編譯， Keil 功能強大使用方便。述了各個模塊的關系： 圖 系統(tǒng)軟件方框圖 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)主程序流程包括各模塊的初始化、超聲波發(fā)射、判斷超聲波回波是否收到、定時器 1 溢出的處理、數(shù)據(jù)處理和顯示等。其工作時序包括：初始化時序、寫時序和讀時序。 圖 LCD 顯示程序流程圖 外部中斷