【正文】 接通而實現(xiàn)的 ， 復位電路圖如圖 所示 。 圖 復位電路 時鐘電路設計 時鐘電路用于 產(chǎn)生 MCS51 單片機工作時所需要的時鐘控制信號 [8]。 MCS51 單片機的內(nèi)部電路在時鐘信號控制下，嚴格地按時序執(zhí)行指令進行工作。而時序所研究的是指令執(zhí)行中各個信號在時間上的關系 ，本設計 時鐘電路圖如圖 所示 。 圖 時鐘電路 超聲波收發(fā)電路的設計 本設計采用 US020超聲波測距模塊進行距離 測量 ， US020包括 4個 Pin接口，其中 2號Trig端口和 3號 Echo端口 連接單片機 AT89S52的 。 當開始測距時，單片機通過 Trig端口輸入一個 10uS以上的高電平，可觸發(fā)模塊測距。 當測距10 結束時， 3號 Echo端口 會 輸出一個高電平，電平寬度為超聲波往返時間之和。 根據(jù)這個時間可以計算出障礙物的距離。 US020 超聲波測距模塊簡介 超聲波測距模塊 概述 US020 超聲波測距模塊可實現(xiàn) 2cm~7m 的非接觸測距功能，供電電壓為 5V，靜態(tài)功耗低于 3mA，支持 GPIO（通用輸入 /輸出 ） 通信模式，內(nèi)帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠 [9]。 如表 所示 表 US020 模塊參數(shù) 電氣參數(shù) US020 超聲波測距模塊 工作電壓 DC 5V 靜態(tài)電流 3mA 工作溫度 0~+70 度 輸出方式 GPIO 感應角度 小于 15 度 探測距離 2cm700cm 探測精度 +1% 本模塊有 4Pin 接口， 4pin 接口為 間距的彎排針，如圖 所示 。 圖 4pin 接口 從左到右依次編號 1， 2， 3， 4。 它們的定義如下： 1 號 pin：接 VCC 電源（直流 5V） 。 2 號 pin：接外部電路的 Trig 端，向此管腳輸入一個 10uS 以上的高電平，可觸發(fā)模塊11 測距。 3 號 pin：接外部電路的 Echo 端，當測距結束時，此管腳會輸出一個高電平，電平寬度為超聲 波往返時間之和。 4 號 pin：接外部電路的地。 模塊測距的時序如圖 所示。 圖 US020測距時序圖 圖 表明：只需要在 Trig 管腳輸入一個 10uS 以上的高電平，系統(tǒng)便可發(fā)出 8 個40KHz 的超聲波脈沖，然后檢測回波信號。當檢測到回波信號后，通過 Echo 管腳輸出。 根據(jù) Echo 管腳輸出高電平的持續(xù)時間可以計算距離值。即距離值為： (高電平時間*340m/s)/2[13][15]。 超聲波測距模塊 US020 與單片機的具體連接電路圖如圖 所示。 圖 超聲波測距電路 LCD 顯示電路的設計 LCD1602 液晶是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的 點陣 型液晶模塊。它由若干個 5X7 或者 5X11 等 點陣 字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有12 一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，它顯示的內(nèi)容為16X2， 即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊 （顯示字符和數(shù)字）。 設計采用 LCD1602 液晶可以實時顯示測量距離，它與單片機 P0 和 P2 口相 連接 ，單片機 根據(jù)所測得的距離數(shù)據(jù)通過編程在 LCD1602 實時 顯示，隨著 測量 距離的改變 ， LCD1602 顯示測得的距離 數(shù)值 也會隨著改變 ，與單片機的 電路連接圖 如圖 所示 。 圖 LCD 顯示電路 其中各 引腳功能說明 如表 所示 表 引腳功能說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 13 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負極。 1602LCD 的指令說明及時序 1602LCD 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 所示 。 表 指令說明 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H， 光標復位到地址 00H 位置。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S： 屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效 6，低電平則無效。 14 指令 4：顯示 開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N； 低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F； 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置。 指令 8： DDRAM 地址設置。 指令 9：讀忙 信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 無線收發(fā)模塊的設計 本設計 要求實現(xiàn)無線收發(fā)功能，結合各方面資料，最后 選用了 Nordic公司生產(chǎn)的無線射頻模塊 NRF905。 NRF905是單片射頻收發(fā)芯片，工作于 433MHz的 ISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。芯片能耗非常低，以 10dBm 的功率發(fā)射時，工作電流僅有 30mA，接收時工作 電流只有 ，多種低功率工作模式，待機模式下電流僅為 ，節(jié)能設計更方便。其 Shock Burst技術可在通訊時自動生成前導碼和 CRC校驗位。 NF905適用于多種無線通信的場合，如無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、報警及安全系統(tǒng)、家庭自動化、遙感監(jiān)測、無線門禁系統(tǒng)等。 具體參數(shù)和功能說明如下。 ，圖 NRF905管腳圖 。 15 圖 NRF905管腳圖 NRF905各引腳說明及功能如表 。 表 NRF905引腳功能說明 管腳 名稱 管腳功能 說明 1 VCC 電 源 電源 +~ DC 2 TX_EN 數(shù)字輸入 TX_EN=1 TX 模式； TX_EN=0 RX 模式 3 TRX_CE 數(shù)字輸入 使能芯片發(fā)射或接 收 4 PWR_UP 數(shù)字輸入 芯片上電 5 uCLK 時鐘輸出 本模塊該腳廢棄不用，向后兼容 6 CD 數(shù)字輸出 載波檢測 7 AM 數(shù)字輸出 地址匹配 8 DR 數(shù)字輸出 接 收 或發(fā)射數(shù)據(jù)完成 9 MISO SPI 接口 SPI 輸出 10 MOSI SPI 接口 SPI 輸入 11 SCK SPI 時鐘 SPI 時鐘 12 CSN SPI 使能 SPI 使能 13 GND 地 接地 14 GND 地 接地 說明 （ 1） VCC 腳接電壓范圍為 3V~ 之間，不能在這個區(qū)間之外，超過 將會燒毀模塊。推薦電壓 作業(yè)。 （ 2） 除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V單片機 IO 口直接相連，無需電平轉換。當然對 3V 左右的單片機更加適用了。 （ 3） 硬件上面沒有 SPI 的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機 IO 口模擬 SPI 不需要單片機 SPI 模塊介入，只需添加代碼模擬 SPI 時序即可。 （ 4） 13 腳、 14 腳為接地腳，需要和母板的邏輯 地連接起來。 （ 5） 排針間距為 100mil，標準 DIP 插針，如果需要其他封裝接口，比如密腳插針，或者其他形式的接口，可以聯(lián)系公司定做。 （ 6） 與 51 系列單片機 P0 口連接時候，需要加 10K 的上拉電阻，與其余口連接不需16 要。 （ 7） 其他系列的單片機，如果是 5V 的，請參考該系列單片機 IO 口輸出電流大小，如果超過 10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊！如果是 的，可以直接和NRF905 模塊的 IO 口線連接。 NRF905 單片機無線收發(fā)器工作在 433/868/915MHz 的 ISM 頻 段，由一個完全集成的頻率調(diào)制器、一個帶解調(diào)的接收器、一個功率放大器、一個晶體振蕩器和一個調(diào)節(jié)器組成。Shock Burst 工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導碼和 CRC，可以容易通過 SPI 接口進行編程配置，電流消耗很低，在發(fā)射功率為 +10dBm 時發(fā)射電流為 30mA 接收電流為 ，進入 POWERDOWN 模式可以很容易實現(xiàn)節(jié)電。 表 NRF905 模塊性能參考數(shù)據(jù) 參數(shù) 數(shù)值 單位 最低工作電壓 V 最大發(fā)射功率 10 dBm 最大數(shù)據(jù)傳輸率曼切斯特編碼 50 Kbps 輸出功率為 10dBm 時工作電流 9 mA 接收模式時工作電流 mA 典型靈敏度 100 dBm POWERDOWN 模式時工作電流 uA NRF905 工作模式由 TRX_CE、 TX_EN、 PWR_UP 的設置來設定 ，表 為工作模式說明 。 表 工作模式 PWR_UP TRX_CE TX_EN 工作模式 0 X X 掉電和 SPI 編程 1 0 X Standby 和 SPI 編程 1 1 0 Shock Burst RX 1 1 1 Shock Burst TX NRF905 一 共有四種工作模式，其中有兩種活動 RX/TX 模式和兩種節(jié)電模式，其中活17 動模式為 Shock Burst RX 和 Shock Burst TX；節(jié)電模式為掉電和 SPI 編程、 Standby 和 SPI編程。 模式 Shock Burst TM 收發(fā)模式下，使用片內(nèi)的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器進入，但高速發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關的所有告訴信號處理都在片內(nèi)進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用（低速微處理器也能進 行高速射頻發(fā)射）；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高， Shock Burst TM 技術同時也縮小了整個系統(tǒng)的平均工作電流。 在 Shock Burst TM 收發(fā)模式下， RF905 自動處理字頭的 CRC 校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和 CRC 校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和 CRC 校驗碼，當發(fā)送過程完成后， DR 引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。 （ 1） Shock Burst TX 發(fā)送流程 典型的 NRF905 發(fā)送流程分以下幾個步驟： ① 當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)射時，通過 SPI 接 口，按時 序把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)送傳給 NRF905， SPI 接口的速率在通信協(xié)議和器件配置時確定； ② 微控制器置高 TRX_CE 和 TX_EN，激發(fā) NRF905 的 Shock Burst TM 發(fā)送模式； ③ NRF905 的 Shock Burst TM 發(fā)送：射頻寄存器自動開啟； 數(shù)據(jù)打包（加字頭和 CRC校驗碼）；發(fā)送數(shù)據(jù)包； 當數(shù)據(jù)發(fā)送完成，數(shù)據(jù)準備好引腳被置高； ④ AUTO_RETRAN 被置高， NRF905 不斷重發(fā)，直到 TRX_CE 被置低； ⑤ 當 TRX_CE 被置低， NRF905 發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式，注意： Shock Burst TM 工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過程開始無論 TRX_EN 和 TX_EN 引腳是高或低，發(fā)送過程都會被處理完，只有在前一個數(shù)據(jù)包被發(fā)送完畢， NRF905 才能接 收 下一個發(fā)送數(shù)據(jù)包。 （ 2） Shock Burst RX 接收流程 典型的 NRF905 接收 流程分以下幾個步驟： ① 當 TRX_CE 為高、 TX_EN 為低時， NRF905 進入 Shock Burst TM 接收模式； ② 650us 后， NRF905 不斷檢測，等待接收數(shù)據(jù)； ③ 當 NRF905 檢測到同一頻段的載波時，載波檢測引腳被置高； ④ 當接收到一個相當匹配的地址， AM 引腳被置高； 18 ⑤ 當一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢， NRF905 自動移去字頭、地址和 CRC 校驗位，然后把 DR 引腳置高； ⑥ 微控制器把 TRX_CE 置低， NRF905 進入空閑模式； ⑦ 微控制器通過 SPI 口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)； ⑧ 當所有的數(shù)據(jù)接收完畢， NRF905 把 DR 引腳和 AM 引腳置低； ⑨ NRF905 此時可以進入 Shock Burst TM 接收模式、 Shock Burst TM 發(fā)送模式或關機模 式。 當正在接收一個數(shù)據(jù)包時， TRX_CE 或 TX_EN 引腳的狀態(tài)發(fā)生改變， NRF905 立即把其工作模式改變，數(shù)據(jù)包則丟失。當微處理器接到 AM 引腳的信號之后，其就知道 NRF905正在接收數(shù)據(jù)包， 其可以決定是讓 NRF905 繼續(xù)接收該數(shù)據(jù)包還是進入 另 一個工作模式。 NRF905 的節(jié)能模式包括關機模式和節(jié)能模式。在關機模式， NRF905 的工作電流最小，一般為 。進入關機模式后， NRF905 保持配置字中的內(nèi)容，但不會接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)?？臻e模式有利于減小工作電流，其從空閑模式到發(fā)送模式或接收模式的啟動時間也比較短。在空閑模式下， NRF905 內(nèi)部的部分晶體振蕩器處于工作狀態(tài)。 NRF905 模塊 所有配置字都是通過 SPI 接口送給 NRF905。 SIP 接口的工作方式可通過 SPI 指令進行設置。當 NRF905 處于空閑模式或關機模式時， SPI 接口可以保持在工作狀態(tài)。 （ 1） SPI 接口寄存器配置 SPI 接口由狀態(tài)寄存器、射頻配置寄存器、發(fā)送地址寄存器發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器和接收數(shù)據(jù)寄存器 5 個寄存器組成。狀態(tài)寄存器包含數(shù)據(jù)準備好引腳狀態(tài)信息和地址匹配引腳狀態(tài)信息；射頻配置寄存器包含收發(fā)器配置信息，如頻率和輸出功能等；發(fā)送地址寄存器包含接收機的地址和數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)；發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器包含待發(fā)送的數(shù)據(jù)包的信息，如字節(jié)數(shù)等；接收數(shù)據(jù)寄存器包含要接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)等信息。 SPI 接口由 5 個內(nèi)部寄存器組成執(zhí)行寄存器的回讀模式來 確認寄存器的內(nèi)容。 （ 2） SPI 指令設置 當 CSN 為低時 ， SPI 接口開始等待一條指令 ， 任何一條新指令均由 CSN 的由高到低的轉換開始。用于 SPI 接口的有用命令見下表 所示。 19 表 SPI 串行接口指令設置 SPI 串行接口指令 指令名稱 指令格式 操作 W_CONFIG(WC) 0000AAAA 寫配置寄存器 AAAA 指出寫操作的開始字節(jié)字節(jié)數(shù)量取決于 AAAA 指出的開始地址 R_CONFIG(RC) 0001AAAA 讀配置寄存器 AAAA 指出寫操作的開始字節(jié)字節(jié)數(shù)量取決于 AAAA 指 出的開始地址 W_TX_PAYLOA D(WTP) 00100000 寫 TX 有效數(shù)據(jù) 132 字節(jié)讀操作全 部從字節(jié) 0 開始 R_TX_PAYLOA D(RTP) 00100001 讀 TX 有效數(shù)據(jù) 132 字節(jié)讀操作全 部從字節(jié) 0 開始 W_TX_ADDRES S(WTA) 00100010 寫 TX 地址 14 字節(jié)寫操作全部從字節(jié) 0 開始 R_TX_ADDRES S(RTA) 00100011 讀 TX 地址 14 字節(jié)寫操作全部從字節(jié) 0 開始 R_RX_PAYLOA D(RRP) 00100100 讀 RX 有效數(shù)據(jù) 132 字節(jié)讀操作全部從