【正文】 ，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。 表 反相器 74LS04 參數(shù) 最大額定值 電源電壓 to + DC 輸入電壓 to Vcc+ 直流輸出電壓 to Vcc+ 鉗位二極管電流 177。25mA 功耗 600mW 發(fā)射電路主要由反相器 74LS04 和超聲波發(fā)射換能器 T 構成，如圖 所示，單片機 端口輸出的 40kHz 的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一 路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。 上位電阻 R R3 一方面可以提高反向器 74LS04 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，縮短其自由振蕩時間?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38kHz與測距的超聲波頻率 40kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路。適當更改電容 C16的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。 CX20216A的引腳注釋： 1腳 IN：超聲波信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為 40kΩ。增大電阻 R或減小 C，將使負反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù) 增大。 3腳 C0：該腳與 GND之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動大，易造成誤動作，推薦參數(shù)為 F。 5腳 RC0：該腳與電源端 VCC接入一個電阻，用以設置帶通濾波器的中心頻率 f0， 15 阻值越大，中心頻率越低。 6腳 C：該腳與 GND之間接入一個積分電容，標準值為 330pF，如果該電容取得 太大，會使探測距離變短。 8腳 RC1：電源正極， ～ 5V。 R1 和 C1 控制 CX20216A內(nèi)部的放大增益， R2 控制帶通濾波器的中心頻率。其余元件按圖 4 取值。當超聲波接收頭接收到 40kHz 方波信號時，將會將此信號通過 CX20216A 驅(qū)動放大送入單片機的外部中斷 0口。 圖 超聲波接收電路 16 顯示單元電路 顯示單元部分采用 12864液晶模塊 。 帶中文字庫的 12864液晶是一種具有 4位 /8位并行、 2線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示 模塊 ；其顯示分辨率為 128 64。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、 方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。 12864液晶模塊 可完成圖形顯示。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 表 12864 液晶基本特性 低電源電壓 VDD： ++ 顯示分辨率 12864 點 內(nèi)置漢字字庫 8192 個 1616 點陣漢字 內(nèi)置 128 個 168 點陣字符 時鐘頻率 2MHz 顯示方式 STN、半透、正顯 驅(qū)動方式 1/32DUTY； 1/5BIAS 視角方向 6 點 背光方式 側部高亮白色 LED 通訊方式 串行、并口可選 負壓 內(nèi)置 DCDC 轉換電路 片選信號 無需片選信號 工作溫度 0℃ +55℃ 存儲溫度 20℃ +60℃ 12864 液晶基本特性如圖 所示。 圖 R1 R14使電平至高。其中并行模式下，管腳 4為顯示數(shù)據(jù)；管腳 4為低電平時，管腳 714顯示指令；管腳 5和 E都為高電平時數(shù)據(jù)被讀取到管腳 714；管腳 5為低電平且 E由高電平變?yōu)榈碗娖綍r管腳 714的數(shù)據(jù)寫入 IR或ER。功能多音質(zhì)好應用范圍廣性能穩(wěn)定是 WT588D系列語音單片機的特長，同時具有MP3控制模式、按鍵控制模式、按鍵組合控制模式、并口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制 I/O口擴展輸出模式。只需通過適當?shù)脑L問地址就可以實現(xiàn)語音播報，使用方便，語音播報電路設計如圖 。 電源電路設計 對于電源器件我們在開關電源和線性電源之間選擇。 下面我們對兩種電源做個比較。線性電源的工作方式，使他從高壓變低壓必須有將壓裝置，一般的都是變壓器，也有別的像 KX電源，再經(jīng)過整流輸出直流電壓。他也有他的優(yōu)點：紋波小，調(diào)整率好，對外干擾小。 開關電源。 由于單片機工作時需要的 +5V電壓。電壓變化如圖 ： 圖 電壓變化圖 由于接通電源瞬間，電容 C來不及充電，電容器兩端電壓 out為低電平，小于（ 1/3）Vcc，故高電平觸發(fā) 端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出 out為高電平，放電管 VT截止。充電時間常數(shù) : T充 =（ R1＋ R2） C () 不難理解接通電源后，電 路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉，則輸出可得矩形波。 圖 7805的電源電路圖， 這是一個輸出正 5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。 20 圖 電源電路圖 21 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設計 超聲波測距儀的軟件設計主要有主程序、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。 超聲波測距儀的算法分析 超聲波測距的原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物 體后反射回來 [9]，就被超聲波接收器 R 所接收到。距離的計算公式為： d=s/2=(c? t)/2 （ ） 其中， d 為被測物與測距儀的距離， s 為聲波的來回的路程， c 為聲速， t 為聲波來回所用的時間。當收到超聲波 反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。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。 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初 始化，設置定時器 T0 工作模式為 16 位定時計數(shù)器模式。然 后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，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)，需要延時約 （這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因）后，才打開外中斷 1 接收返回的超聲波信號。 測出距離后結果將傳給 LCD 數(shù)碼顯 示約 5s，同 時測量距離送語音模塊播報。為了有利于程序結構化和容易計算出距離，主程序采用 C 語言編寫。 子程序的 作用是通過 端口發(fā)送 2 個左右超聲波脈沖信號（頻率約 40kHz 的方波） ，脈沖寬度為 12μ s 左右，同時把計數(shù) 器 T0 打開進行計時。 N Y 圖 定時中斷服務子程序 開始 結束 定時中斷入口 停止發(fā)射 發(fā)射超聲波 定時器初始化 發(fā)射完否？ 24 圖 外部中斷服務子程序 超聲波測距儀主程序利用外中斷 1 檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 INT1 引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 1 關閉，并將測距成功標志字賦值 2 以表示此次測距不成功。下面將通過 proteus軟件進行仿真調(diào)試。 Proteus 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種 虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片 。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中， 也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境 ，如 Keil C51 uVision2 等軟件?？傊?，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 仿真調(diào)試結果 本系統(tǒng) 采用了 401 CX2021 404 4069 芯片及其其他電子器件 ，由于部分芯片在庫里找不到，所以只能 部分仿真。 圖 仿真電路 27 圖 發(fā)射電路仿真波形 如圖所示，第一，二行為加在超聲波探頭上的波形，第三行為振蕩器產(chǎn)生的 40kHz的超聲波波形。但是對設計有一個很好的理論基礎。以數(shù)字的形式顯示測量距離。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。 超聲波測距儀硬件電路的設計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。采用 12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。顯示電路采用簡單實用的 128 64液晶模塊。超聲波測距儀主程序利用外中斷 1檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 INT1引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號， 則定時器 T0溢出中斷將外中斷 1關閉，并將測距成功標志字賦值 2以表示此次測距不成功。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在 INT1端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片 機響應外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務子程序，讀取時間差，計算距離。_nop_()。 sbit CS=P2^1。//時鐘 sbit DAT=P2^3。//忙信號 //*函數(shù)名： void send_(uchar add) //功能：發(fā)碼播放， add 為語音地址 *// sbit DQ = P2^6。 uchar temp_data[2]={0x00,0x00}。 uchar code ditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04, 0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09}。 //顯示開關標記 //*位定義 /*// sbit csb=P3^6。 sbit yellow=P2^4。 bit flag_1=0。 uint speed=340。 uint temp。 uchar high_time,low_time,flag=0,tc=2。 uchar tc_say=0。 define uchar unsigned char define uint unsigned int /*12864LCD 引腳定義 */ sbit LCD_CS=P1^0。 //液晶讀 /寫控制 sbit SCLK=P1^2。 {_nop_()。_nop_(