【正文】 管顯示直接數(shù)據(jù)，易懂，而且程序設(shè)計比較簡單。采用四位共陽極數(shù)碼管，動態(tài)掃描。 小車電機驅(qū)動電路的選擇 方案一：采用三極管組成的分立式 H橋電路。 實際使用的時候，用分立 元 件制作 H橋式是很麻煩的 。 L298N 是專用的驅(qū)動集成電路，屬于 H橋集成電路，其輸出電流大，功率大，可以驅(qū)動感性負(fù)載，如大功率直流電機，步進(jìn)電機等特別是器輸入端可以與單片機之間相連，從而很方便地受單片機控制，可以之間驅(qū)動兩個直流電機，并可以實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)。 遙控器的選擇 紅外遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。 方案二：采用有 2262 和 2272 組成的四路遙控器 市場有銷售的四路這樣的遙控器，不過價格較為昂貴。 通過單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，實現(xiàn)解碼， 予以控制。 11 第四章 硬件電路的設(shè)計 硬件系統(tǒng)主要有超聲波數(shù)據(jù)采集模塊、紅外遙控接收模塊、小車驅(qū)動模塊、距離顯示模塊、報警模塊和主控器組成。 AT89S52 是一個低功耗高性能單片機， 40個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， AT89S52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 I/O 端口的編程實際上就是根據(jù)應(yīng)用電路的具體功能和要求對 I/O 寄存器進(jìn)行編程。對于用作輸入的端口可以不考 慮方向初始化，因為 I/O 的復(fù)位缺省值為輸入； (4) 用作輸入的 I/O 管腳，如需上拉，再通過輸入上拉使能寄存器為其內(nèi)部配置上拉電阻； (5) 最后對 I/O 端口進(jìn)行輸出 (寫數(shù)據(jù)輸出寄存器 )和輸入 (讀端口 )編程，完成對外圍電路的相應(yīng)功能。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：接外部晶振的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。具體的硬件原理圖如圖 ： 13 EA/VPP31X119X218RESET9RD/P3717WR/P3616P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PRDG30P31/TXD11P30/RXD10VCC40GND20JP6AT89C52GNDVCCP10P11P12P13P14P15INT0VCCP30RSTP16P20P21P22P23P24P25P26P27INT1P00P01P02P03P04P05P06P07P31P34P35P36P37P1712345678JP5Header 812345678JP312345678JP4XTAL1XTAL212345678JP2Header 8單片機系統(tǒng) 圖 最小系統(tǒng)硬件原理圖 超聲波測距模塊 本系統(tǒng)采用 深圳市捷深科技 生產(chǎn) URF04 模塊 ， 本模塊性能穩(wěn)定，測度距離精確。模塊高精度， 盲區(qū)（ 2cm）超近 。 超聲波發(fā)射電路如圖 所示： 12U1AHCC4069UBF34U1BHCC4069UBF10 11U1EHCC4069UBF12 13U1FHCC4069UBF56U1CHCC4069UBF8 9U1DHCC4069UBFT1KR8Res21KR6VCCVCC102C11104C1010ufC12P30超聲波發(fā)射電路 圖 超聲波發(fā)射圖 15 超聲波接收電路如圖 所示： P321 2 3 4 5 6 7 8JP1LS1RR3200KR5220KR41ufC13C14330pFC9104*2C8VCC超聲波接收電路 圖 超聲波接收電路 超聲波模塊與單片機接口電路如圖 ： 1234JP7VCCP30INT01234JP8VCCP30INT0模塊連接口 圖 超聲波與單片機接口電路 超聲波測距顯示模塊 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯 示。具體的的硬件電路如圖 所示： 16 1KR111KR12VCC VCC112a11f102938b7e1d2dp3c4g546*1LEDa bcdefg1KR101KR9VCCVCC3 41 21 2 34dpR19470R17470R20470R14470R15470R18470R13470R16470a b c d e f g dpP10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17P34 P35P36 P37Q39013Q29013C3B2E1Q49013Q5901312345678P2Header 812345P1Header 5P10P11P12P13P14P15P16P17P34P35P36P37VCC 圖 超聲波測距報警模塊 采用一個蜂鳴器，由 輸出一定頻率的信號，在連接到蜂鳴器之前，經(jīng)過一個三極管 9012 的放大。 L298N 是 SGS 公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含二個 H 橋的高電壓大電 流橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號，可驅(qū)動 46 伏、 2 安培以下的電機，工作溫度范圍從－ 25 度到 130 度。 17 圖 L298N內(nèi)部的 內(nèi)部邏輯圖 L298N 引腳圖如圖 所示。 18 表 L298N引腳功能說明 引腳 名稱 功能說明 1； 15 SenseA。 Out2 1Y 1Y2輸 出端 4 VS 功率電源電壓，此引腳與地必須連接 100nF電容器 5； 7 Input1。EnableB TTL電平兼容輸入 1EN、 2EN使能端，低電平禁止輸出 8 GND 地 9 VSS 邏輯電源電壓，此引腳與地必須連接 100nF電容器 10； 12 Input3。 Out4 2Y 2Y2輸出端 本系統(tǒng)所設(shè)計的基于 L298N 電機驅(qū)動電路如 圖 所示。 如圖 所示， 1838 接 AT89S52 的 （外中斷 0)。 19 紅外遙控接收電路VCC1 2 3IOGND VDDu8 1838R8100INT1 圖 紅外遙控接收模塊 遙控接收使用紅外接收模塊 1838 的外形封裝如圖 ： 圖 遙控接收使用紅外接收模塊 1838的外形封裝 紅外接收頭的主要參數(shù)如下： 工作電壓： ～ 工作電流： ～ 接收頻率： 38kHz 峰值波長： 980nm 靜態(tài)輸出：高電平 輸出低電平：≤ 輸出高電平：接近工作電壓 20 第五章 軟件設(shè)計 程序設(shè)計方案 超聲波測距程序設(shè)計方案 主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序 、報警子程序 及顯示子程序等部分 組成 。根據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計和所完成的功能，系統(tǒng)軟件 需要實現(xiàn)以下功能： (1) 信號控制 在系統(tǒng)硬件中，已經(jīng)完成了發(fā)射電路、接收電路、檢測電路、顯示電路、門限檢測的設(shè)計。 (2) 數(shù)據(jù)存儲 為了得到發(fā)射信號與接收回波間的時間差，要讀出此刻計數(shù)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。在這個部分中，信號處理包括計數(shù)值與距離值換算，二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換。由于采用了單片機AT89S52 并考慮整個系統(tǒng)的控制流程，整個系統(tǒng)軟件都有 AT89S52 系列單片機匯編語言實現(xiàn)。在中斷響應(yīng)之后，原始數(shù)據(jù)經(jīng)計數(shù)值 與距離值換算子程序，二進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序后顯示輸出。 超聲波測距顯示程序設(shè)計 21 動態(tài)顯示是多個數(shù)碼管交替顯示，利用人的視覺暫留作用使人看到多個數(shù)碼管同時顯示。在動態(tài)顯示程序中，各個位的延時時間長短是非常重要的，如果延時時間長，則會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；如果延時時間太短 ，則會出現(xiàn)顯示暗且有重影。把上面的流程以一定的速度循環(huán)執(zhí)行就可以顯示出 “ 12” ，由于交替的速度非?？?，人眼看到的就是連續(xù)的 “12” 。具體的程序流程圖如圖 所示 。引導(dǎo)碼由 的載波和 的載波關(guān)斷波形所構(gòu)成，以作為用戶碼、數(shù)據(jù)碼以及他們的反碼的先導(dǎo)。0 和 1 的波形如圖 ： 圖 遙控器“ 0”和“ 1” 用戶碼和鍵數(shù)據(jù)碼的發(fā)送均是低位在前， 高位在后。如果鍵按下超過 108ms 仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（ 9ms）和結(jié)束碼（ ）組成。如果從 低電平過后，開始延時， 以后，若讀到的電平為低，說明該位為 “0” ，反之則為 “1” ，為了可靠起見，延時必須比 長些，但又不能超過 ,否則如果該位為 “0” ，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?+） /2= 最為可靠，一般取 左右均可。使小車工作于不同的運動狀態(tài)。 表 ENA ENB IN1 IN2 IN3 IN4 小車運動狀態(tài) 1 1 1 0 1 0 前進(jìn) 1 1 0 1 0 1 后退 1 1 0 0 1 0 前左轉(zhuǎn) 1 1 1 0 0 0 前右轉(zhuǎn) 1 1 0 0 0 1 后左轉(zhuǎn) 1 1 0 1 0 0 后右轉(zhuǎn) X X 0 0 0 0 停止 控制電路 程序流程 主程序初始化后采用按鍵查詢的方式判斷遙控器是否有鍵按下，根據(jù)接收到不同碼率，識別出不同的鍵值，再根據(jù)不同的鍵值執(zhí)行相應(yīng)的命令，使小車運動于不同的狀態(tài)。 圖 控制電路程序流程圖 26 結(jié) 論 本設(shè)計采用 8 位微處理器 AT89S52 為主控制器，通過超聲波傳感器采集距離信息，并通過主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和控制，同時通過紅外遙控器對小車的運動狀態(tài)加以控制。 AT89S52單片機為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。 總而言之，本文的創(chuàng)新點和取得的主要成果是： （ 1） 具有模塊化的特點。超聲波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是采集距離信息，并根據(jù)不同的信息發(fā)出不同頻率的聲音；控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制小車，通過紅外遙控器向控制器發(fā)送控制命令，以達(dá)到手動控制小車的目的。 （ 2）具有多 用化的特點。具有很高的移植應(yīng)用價值。要想通過測量超聲波傳播時間確定距離，聲速 C必須恒定，實際上聲速隨介質(zhì)、溫度、壓力等變化而變化。 （ 2）可以進(jìn)一步改進(jìn)接收電路，提高接收電路的反應(yīng)速度；對于發(fā)射電路，可以直接采用硬件電路發(fā)生脈沖等。超聲波測量在國防，航空航天，電力，石化，機械，材料等眾多領(lǐng)域具有廣泛的作用，它不但可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，保障安全，還可起到節(jié)約能源，降低成本的作用。近十幾年來，由于微機技術(shù)，現(xiàn)代電子技術(shù)，信號處理技術(shù)以及超聲波產(chǎn)生和接收新技術(shù)的發(fā)展，突破了常規(guī)超聲檢測的限制，進(jìn) 一步開拓了其適用范圍，超聲波測距技術(shù)將會有更大的發(fā)展