單片機接口技術(shù)：超聲波測距儀設(shè)計

1、單片機接口技術(shù)：超聲波測距儀設(shè)計 本學(xué)期開設(shè)的本學(xué)期開設(shè)的“單片機接口技術(shù)單片機接口技術(shù)”為為54學(xué)時，是集成電路設(shè)計專學(xué)時，是集成電路設(shè)計專業(yè)學(xué)生的一門重要的專業(yè)課。業(yè)學(xué)生的一門重要的專業(yè)課。 集成集成0905模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子電路模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電子電路CAD、單片、單片機應(yīng)用等課程，單片機接口技術(shù)是一門實踐性、應(yīng)用性以及綜合性較機應(yīng)用等課程，單片機接口技術(shù)是一門實踐性、應(yīng)用性以及綜合性較強的專業(yè)課，課程共設(shè)置了兩個項目：一是圍繞強的專業(yè)課，課程共設(shè)置了兩個項目：一是圍繞STC89C51單片機開發(fā)單片機開發(fā)超聲波測距儀，將鍵盤、顯示技術(shù)、超聲波測距儀，將鍵盤、顯示

2、技術(shù)、DS18B20溫度采集、溫度采集、DS1302時鐘時鐘芯片、芯片、AT24C02存儲等功能綜合在超聲波測距儀這個綜合性的設(shè)計任存儲等功能綜合在超聲波測距儀這個綜合性的設(shè)計任務(wù)中，從功能分析、方案論證、產(chǎn)品選型、單元電路設(shè)計、焊接、程務(wù)中，從功能分析、方案論證、產(chǎn)品選型、單元電路設(shè)計、焊接、程序代碼編寫、軟硬件調(diào)試等實踐環(huán)節(jié)完成鍛煉項目開發(fā)能力。二是用序代碼編寫、軟硬件調(diào)試等實踐環(huán)節(jié)完成鍛煉項目開發(fā)能力。二是用凌陽凌陽SPCE061A開發(fā)板實現(xiàn)對語音控制電風(fēng)扇的設(shè)計。對電子類學(xué)生開發(fā)板實現(xiàn)對語音控制電風(fēng)扇的設(shè)計。對電子類學(xué)生來說，無論是為了以后專業(yè)工作的需要，或是為了以后專業(yè)課學(xué)習(xí)的來說，

3、無論是為了以后專業(yè)工作的需要，或是為了以后專業(yè)課學(xué)習(xí)的方便，都應(yīng)該學(xué)習(xí)本課程。方便，都應(yīng)該學(xué)習(xí)本課程。課程介紹課程介紹項目一：基于項目一：基于STC89C51單片機的超聲波測距儀的設(shè)計單片機的超聲波測距儀的設(shè)計設(shè)計要求：利用超聲波換能器和單片機設(shè)計一種非接觸式測距儀，具有溫度補償、設(shè)計要求：利用超聲波換能器和單片機設(shè)計一種非接觸式測距儀，具有溫度補償、測量準(zhǔn)確、性能可靠性等優(yōu)點。設(shè)計任務(wù)：測量準(zhǔn)確、性能可靠性等優(yōu)點。設(shè)計任務(wù)：1、鍵盤及顯示模塊設(shè)計。、鍵盤及顯示模塊設(shè)計。2、DS18B20溫度采集模塊設(shè)計。溫度采集模塊設(shè)計。3、DS1302時鐘模塊設(shè)計。時鐘模塊設(shè)計。4、AT24C02數(shù)據(jù)存儲

4、模塊設(shè)計。數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計。5、超聲波發(fā)射、接收模塊設(shè)計。、超聲波發(fā)射、接收模塊設(shè)計。項目二：基于項目二：基于SPCE061A單片機的語音控制電風(fēng)扇的設(shè)計。設(shè)計任務(wù)：單片機的語音控制電風(fēng)扇的設(shè)計。設(shè)計任務(wù)：1、熟練使用凌陽、熟練使用凌陽SPCE061A十六位單片機開發(fā)系統(tǒng)。十六位單片機開發(fā)系統(tǒng)。2、系統(tǒng)能夠識別開機、關(guān)機、語音報溫等控制命令。、系統(tǒng)能夠識別開機、關(guān)機、語音報溫等控制命令。3、外圍電路，如：鍵盤輸入、溫度采集、數(shù)碼顯示、繼電器控制等硬件電路的設(shè)、外圍電路，如：鍵盤輸入、溫度采集、數(shù)碼顯示、繼電器控制等硬件電路的設(shè)計。計。4、相應(yīng)程序代碼的編寫。、相應(yīng)程序代碼的編寫。重點、難點：重

5、點、難點：項目開發(fā)的過程：設(shè)計方案論證，硬件電路設(shè)計，軟件程序代碼編寫，調(diào)試。項目開發(fā)的過程：設(shè)計方案論證，硬件電路設(shè)計，軟件程序代碼編寫，調(diào)試。 項目一：超聲波測距儀的設(shè)計 一、功能要求一、功能要求 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器；通常用于小距離檢測、障礙物檢測等。 超聲波測距器可應(yīng)用于汽車倒車。建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長度、物體厚度等的測量。其測量范圍

6、為，測量精度為1cm。測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰、穩(wěn)定地顯示測量結(jié)果。設(shè)計要求：利用超聲波換能器和單片機設(shè)計一種非接觸式測距設(shè)計要求：利用超聲波換能器和單片機設(shè)計一種非接觸式測距儀，該裝置的測量距離為儀，該裝置的測量距離為20CM-4M，并且具有溫度補償、測，并且具有溫度補償、測量準(zhǔn)確、性能可靠性等優(yōu)點。量準(zhǔn)確、性能可靠性等優(yōu)點。1、掌握超聲波傳感器的工作原理并設(shè)計超聲波發(fā)射器與接收、掌握超聲波傳感器的工作原理并設(shè)計超聲波發(fā)射器與接收器的工作電路。器的工作電路。2、測量距離為、測量距離為20CM-4M，測量誤差，測量誤差1CM。3、溫度補償范圍：、溫度補償范圍：-20 - 100C。

7、4、實時顯示實測距離、時間、溫度。、實時顯示實測距離、時間、溫度。5、具有存儲功能，能查詢歷史紀(jì)錄。、具有存儲功能，能查詢歷史紀(jì)錄。二、方案論證二、方案論證n由于超聲波指向性強，能量消耗慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而由于超聲波指向性強，能量消耗慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離設(shè)計比較方便，計超聲波經(jīng)常用于距離的測量。利用超聲波檢測距離設(shè)計比較方便，計算處理也比較簡單，并且在測量精度方面也能達(dá)到使用的要求。算處理也比較簡單，并且在測量精度方面也能達(dá)到使用的要求。n超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是使用電氣方式產(chǎn)生超聲波；另超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：

8、一類是使用電氣方式產(chǎn)生超聲波；另一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括電壓型、電動型等；機一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括電壓型、電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距離測量方面功率和聲波各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距離測量方面較為常用的是壓電式超聲波換能器。較為常用的是壓電式超聲波換能器。n根據(jù)設(shè)計要求并綜合各方面因素，本例決定采用根據(jù)設(shè)計要求并綜合各方面因素，本例決定采用AT89C52單片機作為單片機作為主控器，用動態(tài)掃描法

9、實現(xiàn)主控器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器完成。超聲波測距器系統(tǒng)設(shè)計框圖如下：的定時器完成。超聲波測距器系統(tǒng)設(shè)計框圖如下：二、方案論證二、方案論證圖圖1 系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖超聲波超聲波發(fā)射器發(fā)射器信信 號號 整整 形形40KHz振蕩振蕩頻率頻率單單片片機機控控制制超聲波超聲波接收器接收器信信 號號 放放 大大電平轉(zhuǎn)換電路電平轉(zhuǎn)換電路門控門控信號信號溫度測量器溫度測量器鍵盤顯示電路鍵盤顯示電路時鐘、存儲電路時鐘、存儲電路三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計硬件電路主要分為以下硬件電路主要分為以下7個部分：個部分：鍵盤及顯示電路鍵盤及

10、顯示電路2超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路3超聲波檢測接收電路超聲波檢測接收電路4時間測量電路時間測量電路6單片機系統(tǒng)電路單片機系統(tǒng)電路1溫度測量電路溫度測量電路5存儲電路存儲電路71. 單片機系統(tǒng)電路單片機系統(tǒng)電路 單片機采用單片機采用89C5189C51或其兼容系列。系統(tǒng)或其兼容系列。系統(tǒng)采用采用12MHZ12MHZ高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時鐘頻率，并減小測量誤差。單片機用端時鐘頻率，并減小測量誤差。單片機用端口控制輸出超聲波換能器所需的口控制輸出超聲波換能器所需的40kHz40kHz方波方波信號，利用外中斷信號，利用外中斷0 0口監(jiān)測超聲波接收電路口監(jiān)測超聲波

11、接收電路輸出的返回信號。輸出的返回信號。三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計8位位CPU4kbytes 程序存儲器程序存儲器(ROM) (52為為8K)256bytes的數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)52有有384bytes的的RAM）32條條I/O口線口線111條指令，大部分為單字節(jié)指令條指令，大部分為單字節(jié)指令21個專用寄存器個專用寄存器2個可編程定時個可編程定時/計數(shù)器計數(shù)器5個中斷源，個中斷源，2個優(yōu)先級個優(yōu)先級 （52有有6個）個） 一個全雙工串行通信口一個全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為64kB外部程序存儲器尋址空間為外部程序存儲器尋址空間為64kB邏輯操作位尋

12、址功能邏輯操作位尋址功能雙列直插雙列直插40PinDIP封裝封裝 單一單一+5V電源供電電源供電1）片內(nèi)資源）片內(nèi)資源2 2）80C5180C51的引腳封裝的引腳封裝總線型總線型非總線型非總線型3） 時鐘電路時鐘電路 （a a）內(nèi)部時鐘電路；（）內(nèi)部時鐘電路；（b b） HMOSHMOS型外部振蕩源型外部振蕩源 (C) CHMOS(C) CHMOS型外部振蕩源型外部振蕩源 XTAL1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩 器的反向放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的反向放大器的輸入端。當(dāng)采用外部

13、振蕩器時，該引腳接收振蕩 器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部振蕩器的輸入端。器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部振蕩器的輸入端。XTAL2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在單片機內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振 蕩器的反向放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸空。蕩器的反向放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸空。n單片機內(nèi)部的時間單位單片機內(nèi)部的時間單位q振蕩頻率振蕩頻率fosc = 石英晶體頻率或外部輸入時鐘頻率石英晶體頻率或外部輸入時鐘頻率 振蕩周期振蕩周期= 振蕩頻率的倒數(shù)振蕩頻率的倒數(shù)q機器周期機器周期 機器周期是單片機應(yīng)用中

14、衡量時間長短的最主要的單位機器周期是單片機應(yīng)用中衡量時間長短的最主要的單位 在多數(shù)在多數(shù)51系列單片機中：系列單片機中：q指令周期指令周期 執(zhí)行一條指令所需要的時間執(zhí)行一條指令所需要的時間 單位：機器周期單位：機器周期 51單片機中：單周期指令、雙周期指令、四周期指令單片機中：單周期指令、雙周期指令、四周期指令3） 時鐘電路時鐘電路 RST/VPD:是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持保持2個機器周期的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。個機器周期的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳的第二功能是備用電源的輸入端。引腳的第二功能是備用電源的輸入端。

15、上電復(fù)位上電復(fù)位按鍵復(fù)位按鍵復(fù)位4、單片機系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)4） 復(fù)位電路復(fù)位電路 4、單片機系統(tǒng)、單片機系統(tǒng)5） 存儲器選擇存儲器選擇 外部程序存儲器控制信號外部程序存儲器控制信號EAnEA=0：n訪問外部程序存儲器。訪問外部程序存儲器。nEA=1：n訪問片內(nèi)與片外程序存儲訪問片內(nèi)與片外程序存儲器。器?！鞠葍?nèi)后外先內(nèi)后外】Y122.1184C915PC810uFS1SW-PBALEWRRDRXDTXDINT0EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P02

16、37P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U189S52VCCPSENP10P11P12P13P14P15P16P17T0T1INT1P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27VCCR610KR4101R510KC1015PX1X26） 最小系統(tǒng)最小系統(tǒng) 在計算機控制系統(tǒng)中，除了與生產(chǎn)過程進行信息傳遞的在計算機控制系統(tǒng)中，除了與生產(chǎn)過程進行信息傳遞的過程輸入輸出設(shè)備以外，還有與操作人員

17、進行信息交換的常過程輸入輸出設(shè)備以外，還有與操作人員進行信息交換的常規(guī)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。鍵盤是一種最常用的輸入設(shè)備規(guī)輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。鍵盤是一種最常用的輸入設(shè)備, ,它它是一組按鍵的集合，從功能上可分為數(shù)字鍵和功能鍵兩種，是一組按鍵的集合，從功能上可分為數(shù)字鍵和功能鍵兩種，作用是輸入數(shù)據(jù)與命令，查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)作用是輸入數(shù)據(jù)與命令，查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實現(xiàn)簡單的人機對話。簡單的人機對話。 鍵盤接口電路可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。鍵盤接口電路可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。編碼鍵盤采用硬件編碼電路來實現(xiàn)鍵的編碼，每按下一個鍵，編碼鍵盤采用硬件編碼電路來實現(xiàn)鍵的

18、編碼，每按下一個鍵，鍵盤便能自動產(chǎn)生按鍵代碼。編碼鍵盤主要有鍵盤便能自動產(chǎn)生按鍵代碼。編碼鍵盤主要有BCDBCD碼鍵盤、碼鍵盤、ASCIIASCII碼鍵盤等類型。非編碼鍵盤僅提供按鍵的通或斷狀態(tài)碼鍵盤等類型。非編碼鍵盤僅提供按鍵的通或斷狀態(tài), , 按鍵代碼的產(chǎn)生與識別由軟件完成。按鍵代碼的產(chǎn)生與識別由軟件完成。2. 鍵盤及顯示電路鍵盤及顯示電路2.1 鍵盤電路鍵盤電路 2.1.1 2.1.1 鍵盤的抖動干擾鍵盤的抖動干擾 由于機械觸點的彈性振動，按鍵在按下時不會馬上穩(wěn)由于機械觸點的彈性振動，按鍵在按下時不會馬上穩(wěn)定地接通而在彈起時也不能一下子完全地斷開，因而在定地接通而在彈起時也不能一下子完全

19、地斷開，因而在按鍵閉合和斷開的瞬間均會出現(xiàn)一連串的抖動，這稱為按鍵閉合和斷開的瞬間均會出現(xiàn)一連串的抖動，這稱為按鍵的抖動干擾，其產(chǎn)生的波形如圖按鍵的抖動干擾，其產(chǎn)生的波形如圖3 3所示，當(dāng)按鍵按下所示，當(dāng)按鍵按下時會產(chǎn)生前沿抖動，當(dāng)按鍵彈起時會產(chǎn)生后沿抖動。這時會產(chǎn)生前沿抖動，當(dāng)按鍵彈起時會產(chǎn)生后沿抖動。這是所有機械觸點式按鍵在狀態(tài)輸出時的共性問題，抖動是所有機械觸點式按鍵在狀態(tài)輸出時的共性問題，抖動的時間長短取決于按鍵的機械特性與操作狀態(tài)，一般為的時間長短取決于按鍵的機械特性與操作狀態(tài)，一般為1010100ms100ms，此為鍵處理設(shè)計時要考慮的一個重要參數(shù)。，此為鍵處理設(shè)計時要考慮的一個重

20、要參數(shù)。前 沿 抖 動后 沿 抖 動圖 6-2 按 鍵 的 抖 動 干 擾閉 合 穩(wěn) 定釋 放 穩(wěn) 定鍵 按 下鍵 釋 放 2.1.2 2.1.2 抖動干擾的消除抖動干擾的消除 按鍵的抖動會造成按一次鍵產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)被按鍵的抖動會造成按一次鍵產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)被CPUCPU誤讀幾次。誤讀幾次。為了使為了使CPUCPU能正確地讀取按鍵狀態(tài)，必須在按鍵閉合或斷開時，能正確地讀取按鍵狀態(tài)，必須在按鍵閉合或斷開時，消除產(chǎn)生的前沿或后沿抖動，去抖動的方法有消除產(chǎn)生的前沿或后沿抖動，去抖動的方法有硬件方法硬件方法和和軟件方軟件方法法兩種。兩種。 1 1硬件方法硬件方法 硬件方法是設(shè)計一個濾波延時電路或單穩(wěn)態(tài)電

21、路等硬件電路硬件方法是設(shè)計一個濾波延時電路或單穩(wěn)態(tài)電路等硬件電路來避開按鍵的抖動時間。圖來避開按鍵的抖動時間。圖4 4是由是由R R2 2和和C C組成的濾波延時消抖電路，組成的濾波延時消抖電路，設(shè)置在按鍵設(shè)置在按鍵S S與與CPUCPU數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D Di i之間。按鍵之間。按鍵S S未按下時，電容兩端電未按下時，電容兩端電壓為壓為0 0，即與非門輸入，即與非門輸入V Vi i為為0 0，輸出，輸出V Vo o為為1 1。當(dāng)。當(dāng)S S按下時，由于按下時，由于C C兩兩端電壓不能突變，充電電壓端電壓不能突變，充電電壓V Vi i在充電時間內(nèi)未達(dá)到與非門的開啟在充電時間內(nèi)未達(dá)到與非門的開啟電壓，

22、門的輸出電壓，門的輸出V Vo o將不會改變，直到充電電壓將不會改變，直到充電電壓V Vi i大于門的開啟電大于門的開啟電壓時，與非門的輸出壓時，與非門的輸出V Vo o才變?yōu)椴抛優(yōu)? 0， 這段充電延遲時間取決于這段充電延遲時間取決于R R1 1、R R2 2和和C C值的大小，電路設(shè)計時只要使值的大小，電路設(shè)計時只要使之大于或等于之大于或等于100ms100ms即可避開按鍵抖動的影響。同理，按鍵即可避開按鍵抖動的影響。同理，按鍵S S斷開時，斷開時，即使出現(xiàn)抖動，由于即使出現(xiàn)抖動，由于C C的放電延遲過程，也會消除按鍵抖動的影響的放電延遲過程，也會消除按鍵抖動的影響 圖中，圖中，V V1

23、1是未施加濾波電路含有前沿抖動、后沿抖動的波形，是未施加濾波電路含有前沿抖動、后沿抖動的波形，V V2 2是施加濾波電路后消除抖動的波形。是施加濾波電路后消除抖動的波形。2 2軟件方法軟件方法 軟件方法是指編制一段時間大于軟件方法是指編制一段時間大于100ms100ms的延時程序，在第一次檢的延時程序，在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行這段延時子程序使鍵的前沿抖動消失后再檢測測到有鍵按下時，執(zhí)行這段延時子程序使鍵的前沿抖動消失后再檢測該鍵狀態(tài)，如果該鍵仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為該鍵已穩(wěn)定按下，該鍵狀態(tài)，如果該鍵仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為該鍵已穩(wěn)定按下，否則無鍵按下，從而消除了抖動的影響。同理，

24、在檢測到按鍵釋放后，否則無鍵按下，從而消除了抖動的影響。同理，在檢測到按鍵釋放后，也同樣要延遲一段時間，以消除后沿抖動，然后轉(zhuǎn)入對該按鍵的處理。也同樣要延遲一段時間，以消除后沿抖動，然后轉(zhuǎn)入對該按鍵的處理。圖圖4 4 濾波延時消抖電路濾波延時消抖電路2RV5+1R1V2V圖 5 - 3 濾波延時消抖電路SiVoV( D i )( D i ) 2.1.3 2.1.3 查詢法接口電路查詢法接口電路 現(xiàn)以現(xiàn)以3 3個按鍵為例，圖個按鍵為例，圖5 5即為獨立式鍵盤查詢法接口電路。按即為獨立式鍵盤查詢法接口電路。按鍵鍵S S0 0、S S1 1、S S2 2分別通過上拉電阻與分別通過上拉電阻與CPUCP

25、U的數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)線D D0 0、D D1 1、D D2 2相連，當(dāng)相連，當(dāng)按鍵按鍵S Si i閉合時，數(shù)據(jù)線直接接地，因而閉合時，數(shù)據(jù)線直接接地，因而CPUCPU讀入讀入D Di i=0=0；當(dāng)按鍵；當(dāng)按鍵S Si i斷斷開時，數(shù)據(jù)線通過上拉電阻接到正電源，因而開時，數(shù)據(jù)線通過上拉電阻接到正電源，因而CPUCPU讀入讀入D Di i=1=1。 該接口電路實現(xiàn)的功能為：查詢檢測是否有鍵按下，如有鍵閉該接口電路實現(xiàn)的功能為：查詢檢測是否有鍵按下，如有鍵閉合，則消除抖動，再判斷鍵號，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。其程序合，則消除抖動，再判斷鍵號，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。其程序流程如圖流程如圖6 6所示。所示。

26、 采用查詢法時，必須保證采用查詢法時，必須保證CPU每隔一定時間主動地去掃描按每隔一定時間主動地去掃描按鍵一次，該掃描時間間隔應(yīng)小于兩次按鍵的時間間隔，否則會有鍵一次，該掃描時間間隔應(yīng)小于兩次按鍵的時間間隔，否則會有按鍵不響應(yīng)的情形。顯然這種方式占用按鍵不響應(yīng)的情形。顯然這種方式占用CPU時間比較多。時間比較多。圖圖5 5 獨立式鍵盤結(jié)構(gòu)原理獨立式鍵盤結(jié)構(gòu)原理圖 5-4 獨立式鍵盤結(jié)構(gòu)原理D0V5+D1D2S0S1S2圖圖6 6 獨立式鍵盤查詢法程序流程圖獨立式鍵盤查詢法程序流程圖開 始有 鍵 閉 合 否 ?NY延 時 1 0 0 m s消 除 鍵 抖 動有 鍵 閉 合 否 ?NYNYNYNY

27、D0= 0 ?D1= 0 ?D2= 0 ?S0鍵 功 能 程 序S2鍵S1鍵序程能功序程能功圖 5 - 5 獨 立 式 鍵 盤 查 詢 法 程 序 流 程 圖 在計算機控制中，顯示裝置是一個重要組在計算機控制中，顯示裝置是一個重要組成部分，主要用來顯示生產(chǎn)過程的工藝狀況與成部分，主要用來顯示生產(chǎn)過程的工藝狀況與運行結(jié)果，以便于現(xiàn)場工作人員的正確操作。運行結(jié)果，以便于現(xiàn)場工作人員的正確操作。常用的顯示器件有顯示記錄儀、發(fā)光二極管顯常用的顯示器件有顯示記錄儀、發(fā)光二極管顯示器示器LED、液晶顯示器、液晶顯示器LCD、大屏幕顯示器和、大屏幕顯示器和圖形顯示器終端圖形顯示器終端CRT。2.2 顯示電路

28、顯示電路n顯示記錄儀顯示記錄儀-是以模擬方式連續(xù)顯示和記錄過程參數(shù)的動態(tài)變化，但其價是以模擬方式連續(xù)顯示和記錄過程參數(shù)的動態(tài)變化，但其價格都很貴，在目前的計算機控制系統(tǒng)中已很少采用。格都很貴，在目前的計算機控制系統(tǒng)中已很少采用。n LED數(shù)碼管數(shù)碼管-由于具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、由于具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、可靠性高等優(yōu)點，目前已被微型計算機控制系統(tǒng)及智能化儀表廣泛采用?？煽啃愿叩葍?yōu)點，目前已被微型計算機控制系統(tǒng)及智能化儀表廣泛采用。nLCD-則以其功耗極低的特點，占據(jù)了從電子表到計算器，從袖珍儀表到則以其功耗極低的特點，占據(jù)了從電子表到計算器

29、，從袖珍儀表到便攜式微型計算機等應(yīng)用場合。便攜式微型計算機等應(yīng)用場合。nCRT終端終端-CRT終端以其圖文并茂的直觀生動畫面，可以顯示生產(chǎn)過程中終端以其圖文并茂的直觀生動畫面，可以顯示生產(chǎn)過程中的各種畫面及報表，如生產(chǎn)流程圖、顯示報警圖、趨勢曲線圖、狀態(tài)和回路的各種畫面及報表，如生產(chǎn)流程圖、顯示報警圖、趨勢曲線圖、狀態(tài)和回路查詢圖等查詢圖等,在在很多微型計算機控制系統(tǒng)中，特別在很多微型計算機控制系統(tǒng)中，特別在DDC，SCC以及以及DCS控制控制系統(tǒng)中，大都采用系統(tǒng)中，大都采用CRT操作臺進行監(jiān)視和控制。操作臺進行監(jiān)視和控制。2.2.1 LED 顯示器工作原理顯示器工作原理 LEDLED（發(fā)光二

30、極管（發(fā)光二極管Light Emitting DiodeLight Emitting Diode的英的英文縮寫）是利用文縮寫）是利用PNPN結(jié)把電能轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光結(jié)把電能轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光器件，根據(jù)制造材料的不同可以發(fā)出紅、黃、綠、器件，根據(jù)制造材料的不同可以發(fā)出紅、黃、綠、白等不同色彩的可見光來。白等不同色彩的可見光來。LEDLED的伏安特性類似于的伏安特性類似于普通二極管，正向壓降約為普通二極管，正向壓降約為2 2伏左右，工作電流一伏左右，工作電流一般在般在10 -20 mA10 -20 mA之間較為合適。之間較為合適。 LED顯示器有多種結(jié)構(gòu)形式，單段的圓形或方形顯示器有多種結(jié)構(gòu)

31、形式，單段的圓形或方形LED常用來顯常用來顯示設(shè)備的運行狀態(tài)，示設(shè)備的運行狀態(tài)，8段段LED可以顯示各種數(shù)字和字符，所以也稱為可以顯示各種數(shù)字和字符，所以也稱為LED數(shù)碼管，其外形如圖數(shù)碼管，其外形如圖2所示。所示。8段段LED在控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣在控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛，其接口電路也具有普遍借鑒性。因此，我們介紹泛，其接口電路也具有普遍借鑒性。因此，我們介紹8段段LED數(shù)碼管數(shù)碼管顯示器。顯示器。 8段段LED顯示器的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖顯示器的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖7所示。所示。12345678910abcdefgdpCOM(c) 共陽極(b) 共陰極(a) 段排列COMabcdefgdpab

32、cdefgdpgfCOMa be dCOMc dp圖 6-1 8段LED顯示器的結(jié)構(gòu)原理 一個一個8 8段段LEDLED顯示器的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖顯示器的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖7 7所示。它所示。它是由是由8 8個發(fā)光二極管組成，各段依次記為個發(fā)光二極管組成，各段依次記為a a、b b、c c、d d、e e、f f、g g、dp dp ，其中，其中dpdp表示小數(shù)點（不帶小數(shù)點的稱為表示小數(shù)點（不帶小數(shù)點的稱為7 7段段LEDLED）。）。8 8段段LEDLED顯示器有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別顯示器有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖（如圖（b b）、（）、（c c）所示。）所示。 共陰極共陰

33、極LEDLED的所有發(fā)光管的陰極并接成公共端的所有發(fā)光管的陰極并接成公共端COMCOM，而，而共陽極共陽極LEDLED的所有發(fā)光管的陽極并接成公共端的所有發(fā)光管的陽極并接成公共端COMCOM。當(dāng)共陰。當(dāng)共陰極極LEDLED的的COMCOM端接地，則某個發(fā)光二極管的陽極加上高電平端接地，則某個發(fā)光二極管的陽極加上高電平時，則該管有電流流過因而點亮發(fā)光；當(dāng)共陽極時，則該管有電流流過因而點亮發(fā)光；當(dāng)共陽極LEDLED的的COMCOM端接高電平，則某個發(fā)光管的陰極加上低電平時，則該管端接高電平，則某個發(fā)光管的陰極加上低電平時，則該管有電流流過因而點亮發(fā)光。有電流流過因而點亮發(fā)光。 8 8段段LEDLE

34、D通過不同段點亮?xí)r的組合，可以顯示通過不同段點亮?xí)r的組合，可以顯示0909、AFAF等十六進等十六進制數(shù)。顯然，將單片機的數(shù)據(jù)輸出口與制數(shù)。顯然，將單片機的數(shù)據(jù)輸出口與LEDLED各段引腳相連，控制輸出各段引腳相連，控制輸出的數(shù)據(jù)就可以使的數(shù)據(jù)就可以使LEDLED顯示不同的字符。通常把控制顯示不同的字符。通常把控制LEDLED數(shù)碼管發(fā)光顯數(shù)碼管發(fā)光顯示字符的示字符的8 8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼或者字符譯碼，如圖位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼或者字符譯碼，如圖8 8所示。所示。DDDDDDDD01234567圖6-2 8段LED顯示器段選碼原理圖COMabcdefgdp2.2.2 LED顯示器顯示方式顯示器

35、顯示方式 在計算機控制系統(tǒng)中，常利用在計算機控制系統(tǒng)中，常利用n n個個LEDLED顯示器構(gòu)成顯示器構(gòu)成n n位顯示。位顯示。通常把點亮通常把點亮LEDLED某一段的控制稱為段選，而把點亮某一段的控制稱為段選，而把點亮LEDLED某一位的某一位的控制稱為位選或片選。根據(jù)控制稱為位選或片選。根據(jù)LEDLED顯示器的段選線、位選線與控顯示器的段選線、位選線與控制端口的連接方式不同，制端口的連接方式不同，LEDLED顯示器有靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示兩顯示器有靜態(tài)顯示與動態(tài)顯示兩種方式，下面以種方式，下面以4 4個共陰極個共陰極LEDLED的組合為例進行說明。的組合為例進行說明。1 1、靜態(tài)顯示、靜態(tài)顯示2

36、 2、動態(tài)顯示、動態(tài)顯示2.2.2.1 靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式4 4個個LEDLED組合的靜態(tài)顯示電路如圖組合的靜態(tài)顯示電路如圖9 9所示所示 圖 7-5LED靜態(tài)顯示方式abcdefgdpabcdefgdpabcdefgdpabcdefgdpGNDCOMCOMCOMCOMI/O(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4) 圖圖9 LED9 LED靜態(tài)顯示方式靜態(tài)顯示方式 例題例題1 1：說明：說明4 4個共陰極個共陰極LEDLED靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示34563456數(shù)字的工作過程。數(shù)字的工作過程。 例題分析：看圖例題分析：看圖9 9，當(dāng)所有，當(dāng)所有COMCOM端連接在一起并接地時，首先由端連接在

37、一起并接地時，首先由I/OI/O口（口（1 1）送出數(shù)字）送出數(shù)字3 3的段選碼的段選碼4FH4FH即數(shù)據(jù)即數(shù)據(jù)0100111101001111到左邊第一個到左邊第一個LEDLED的段的段選線上，陽極接受到高電平選線上，陽極接受到高電平“1 1”的發(fā)光管的發(fā)光管g g、d d、c c、b b、a a段因為有電段因為有電流流過則被點亮，則結(jié)果為左邊第一個流流過則被點亮，則結(jié)果為左邊第一個LEDLED顯示顯示3 3；接著由；接著由I/OI/O口（口（2 2）送出數(shù)字送出數(shù)字4 4的段選碼的段選碼66H 66H 即數(shù)據(jù)即數(shù)據(jù)0110011001100110到左邊第二個到左邊第二個LEDLED的段選線

38、上，的段選線上，陽極接受到高電平陽極接受到高電平“1 1”的共陰極發(fā)光管的共陰極發(fā)光管g g、f f、c c、b b段則被點亮，則結(jié)段則被點亮，則結(jié)果為左邊第二個果為左邊第二個LEDLED顯示顯示4 4；同理，由；同理，由I/OI/O口（口（3 3）送出數(shù)字）送出數(shù)字5 5的段選碼的段選碼6DH6DH即即0110110101101101到左邊第三個到左邊第三個LEDLED的段選線上，由的段選線上，由I/OI/O口（口（4 4）送出數(shù)字）送出數(shù)字6 6的段選碼的段選碼7DH7DH即即0111110101111101到左邊第四個到左邊第四個LEDLED的段選線上，則第三、四的段選線上，則第三、四個

39、個LEDLED分別顯示分別顯示5 5、6 6。2.2.2.2 動態(tài)顯示方式動態(tài)顯示方式abcdefgd pabcdefgd pabcdefgd pabcdefgd pC O MC O MC O MC O MI/O (1)D 0D 1D 2D 3I/O (2)圖 7-6 LED動 態(tài) 顯 示 方 式LEDLED動態(tài)顯示電路如圖動態(tài)顯示電路如圖1010所示所示 圖圖10 LED10 LED動態(tài)顯示方式動態(tài)顯示方式 例題例題2 2：說明：說明4 4位共陰極位共陰極LEDLED動態(tài)顯示動態(tài)顯示34563456數(shù)字的工作過程數(shù)字的工作過程 例題分析：看圖例題分析：看圖1010，n首先由首先由I/OI/O

40、口（口（1 1）送出數(shù)字）送出數(shù)字3 3的段選碼的段選碼4FH4FH即數(shù)據(jù)即數(shù)據(jù)0100111101001111到到4 4個個LEDLED共同的段選共同的段選線上，線上，n接著由接著由I/OI/O口（口（2 2）送出位選碼）送出位選碼01110111到位選線上，其中數(shù)據(jù)的高到位選線上，其中數(shù)據(jù)的高4 4位為位為無效的無效的，唯有送入左邊第一個，唯有送入左邊第一個LEDLED的的COMCOM端端D D3 3為低電平為低電平“0 0”，因此只有該，因此只有該LEDLED的發(fā)光管因陽極接受到高電平的發(fā)光管因陽極接受到高電平“1 1”的的g g、d d、c c、b b、a a段有電流流過而被點亮，段有

41、電流流過而被點亮，也就是顯示出數(shù)字也就是顯示出數(shù)字3 3，而其余，而其余3 3個個LEDLED因其因其COMCOM端均為高電平端均為高電平“1 1”而無法點亮；顯而無法點亮；顯示一定時間后，示一定時間后，n再由再由I/OI/O口（口（1 1）送出數(shù)字）送出數(shù)字4 4的段選碼的段選碼66H66H即即 0110011001100110到段選線上，接著由到段選線上，接著由I/OI/O口口（2 2）送出點亮左邊第二個）送出點亮左邊第二個LEDLED的位選碼的位選碼10111011到位選線上，此時只有該到位選線上，此時只有該LEDLED的發(fā)光管因陽極接受到高電平的發(fā)光管因陽極接受到高電平“1 1”的的g

42、 g、f f、c c、b b段有電流流過因而被點亮，段有電流流過因而被點亮，也就是顯示出數(shù)字也就是顯示出數(shù)字4 4，而其余，而其余3 3位位LEDLED不亮；不亮；n如此再依次送出第三個如此再依次送出第三個LEDLED、第四個、第四個LEDLED的段選與位選的掃描代碼，就能一一分的段選與位選的掃描代碼，就能一一分別點亮各個別點亮各個LEDLED，使，使4 4個個LEDLED從左至右依次顯示從左至右依次顯示3 3、4 4、5 5、6 6。2.2.3 LCD顯示器顯示方式顯示器顯示方式字符型液晶顯示器硬件電路參考原理圖硬件電路參考原理圖#define uchar unsigned char #de

43、fine uint unsigned intsbit LCD_RS =P03; /RS 1:DATA 0 :COMMANDsbit LCD_RW =P04; /R/W 1:READ0 :WRITEsbit LCD_E =P05; /E 1:ENABLE#define LCD_ch P2/-void delay(uint i) while(i-); 1） LCD線路連接、聲明線路連接、聲明/*寫指令進入寫指令進入LCD1602*/void LCD_command() LCD_RS=0; LCD_RW=0; LCD_E=0; delay(200); /延時大約延時大約2ms LCD_E=1;/*把

44、數(shù)據(jù)寫入把數(shù)據(jù)寫入LCD1602*/void LCD_data() LCD_RS=1; LCD_RW=0; LCD_E=0; delay(200); LCD_E=1;/-void Init_LCD(void) /*初始化液晶初始化液晶*/ LCD_ch=0 x01; /清屏清屏 LCD_command(); LCD_ch=0 x38; /8位數(shù)據(jù)，兩行顯示，位數(shù)據(jù)，兩行顯示，5*7點陣點陣 LCD_command(); LCD_ch=0 x0c; /開顯示，關(guān)光標(biāo)，關(guān)閃爍開顯示，關(guān)光標(biāo)，關(guān)閃爍LCD_command();LCD_ch=0 x06; /讀寫數(shù)據(jù)后讀寫數(shù)據(jù)后AC自動增一，畫面不動自

45、動增一，畫面不動 LCD_command();/* 將數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)ch顯示在第顯示在第i行第行第j列列 */void LCD_dis(uchar i,uchar j,uchar ch) uchar addr; if(i=0) addr = 0 x80+j; /設(shè)置為第一行設(shè)置為第一行 else addr = 0 xc0+j; /設(shè)置為第二行設(shè)置為第二行 LCD_ch=addr; LCD_command(); /先寫地址先寫地址 LCD_ch=ch; LCD_data(); /后送數(shù)據(jù)后送數(shù)據(jù) #include /包含包含52單片機頭文件單片機頭文件#include /包含包含LCD頭文件頭文件u

46、nsigned char x = I am a student;/-void main() /主函數(shù)主函數(shù) unsigned int i; Init_LCD(); /首先初始化各數(shù)據(jù)首先初始化各數(shù)據(jù) while(1) for(i=0;i&1D1324561081112913U2741643. 超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射電路原理圖如下圖。發(fā)射電路主要由超聲波發(fā)射電路原理圖如下圖。發(fā)射電路主要由555振蕩電路和反向器振蕩電路和反向器CD4069和超聲波換能器構(gòu)成，單片機和超聲波換能器構(gòu)成，單片機端口控制端口控制555輸出的輸出的40kHz方波信號一路經(jīng)一級反向器后送方波信號一

47、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，用這種推挽形式將方波信號超聲波換能器的另一個電極，用這種推挽形式將方波信號加到超聲波換能器兩端可以提高超聲波的發(fā)射速度。輸出加到超聲波換能器兩端可以提高超聲波的發(fā)射速度。輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。兩個上拉電端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。兩個上拉電阻一方面可以提高反向器阻一方面可以提高反向器CD4069輸出高電平的驅(qū)動能力；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，以縮短其自另一方面可以增加超聲波換能器的阻

48、尼效果，以縮短其自由振蕩的時間。由振蕩的時間。 三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 用于驅(qū)動超聲波傳感器的用于驅(qū)動超聲波傳感器的40KHz的方波由一片的方波由一片NE555搭成的多搭成的多諧振蕩器生成，受控于控制器的諧振蕩器生成，受控于控制器的PLUS_EN信號；信號； 555芯片工作電芯片工作電壓為壓為12V，CD4069芯片工作電壓為芯片工作電壓為12V， 40KHz的方波經(jīng)，的方波經(jīng)， CD4049調(diào)理后，成為振幅調(diào)理后，成為振幅24V的方波，提高發(fā)射功率。的方波，提高發(fā)射功率。圖圖2 555構(gòu)成的多諧振蕩器電路構(gòu)成的多諧振蕩器電路3.1 555振蕩電路振蕩電路圖圖3 555芯片芯片3腳的輸出波形腳

49、的輸出波形 22327 . 0CRRttTPLPH3221.4311402PHPLfKHzTttRRC 壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，它有兩個壓的。超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。當(dāng)它的兩極加脈沖信號，其頻電晶片和一個共振板。當(dāng)它的兩極加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它是一生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩極間未加外電

50、壓，當(dāng)個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩極間未加外電壓，當(dāng)共振板接收道超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將共振板接收道超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器了。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有器了。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。超聲波發(fā)射換能不同，使用時應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。超聲波發(fā)射換能器上標(biāo)有字母器上標(biāo)有字母T，而接收換能器上標(biāo)有字母，而接收換能器上標(biāo)有字母R。超聲波換能器結(jié)構(gòu)圖超聲波換能器結(jié)構(gòu)圖 3.2 超聲波換能器的工作原理超聲波換能器的工作原理表表1 T/

51、R401 T/R40的特征參數(shù)圖的特征參數(shù)圖型號型號T/R40-16T/R40-16中心頻率中心頻率40401KHz1KHz發(fā)射電壓發(fā)射電壓大于大于115DB115DB接收靈敏度接收靈敏度大于大于-64DB/V/ubar-64DB/V/ubar-6DB-6DB指向指向50deg50deg電容電容2400240025%25%允許輸入電壓允許輸入電壓20V20V3.2 超聲波換能器的工作原理超聲波換能器的工作原理 1.1 1.1 超聲波檢測接收電路超聲波檢測接收電路1 1 集成電路集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅

52、外遙芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率控常用的載波頻率38kHz與測距的超聲波頻率與測距的超聲波頻率40kHz較較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路，如圖為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路，如圖所示。實驗證明，用所示。實驗證明，用CX20106A接收超聲波（無信號的接收超聲波（無信號的輸出高電平）具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。輸出高電平）具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當(dāng)?shù)馗碾娙葸m當(dāng)?shù)馗碾娙軨4的大小，可以改變接收電路的靈敏的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。度和抗干擾能力。三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計4 超聲波檢測接收電路超聲波檢測

53、接收電路CX20106A內(nèi)部電路圖內(nèi)部電路圖超聲波檢測接收電路超聲波檢測接收電路 4.2 4.2 超聲波檢測接收電路超聲波檢測接收電路2 24.2 4.2 超聲波檢測接收電路超聲波檢測接收電路2 2 發(fā)射頭發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射后，反射到接收頭，發(fā)射頭發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射后，反射到接收頭，而接收到的波形幅度非常小，所以在回波處理電路中，把接收到的而接收到的波形幅度非常小，所以在回波處理電路中，把接收到的波形放大了波形放大了10000倍，用的倍，用的LM324搭成的兩級交流放大電路。經(jīng)放搭成的兩級交流放大電路。經(jīng)放大后的波形送入檢波電路大后的波形送入檢波電路 ，射隨后經(jīng)，射隨后經(jīng)L

54、M324比較器；經(jīng)比較器調(diào)比較器；經(jīng)比較器調(diào)理后的波形成為方波，可送給理后的波形成為方波，可送給STC89C51的的EXT1外部中斷。在模外部中斷。在模塊電路的設(shè)計中一定要注意，超聲波發(fā)射頭和接收頭之間的干擾；塊電路的設(shè)計中一定要注意，超聲波發(fā)射頭和接收頭之間的干擾；一般壓電式的超聲波換能器都會存在余波的干擾，發(fā)射頭和接收頭一般壓電式的超聲波換能器都會存在余波的干擾，發(fā)射頭和接收頭間要有間要有20cm的距離；而在發(fā)射頭發(fā)射超聲波后的的距離；而在發(fā)射頭發(fā)射超聲波后的3ms內(nèi)，接收頭內(nèi)，接收頭會一直接收到發(fā)射頭傳過來的非反射波，這是干擾波，在軟件處理會一直接收到發(fā)射頭傳過來的非反射波，這是干擾波，

55、在軟件處理的時候一定要注意清除掉此類的干擾。的時候一定要注意清除掉此類的干擾。5 溫度測量電路溫度測量電路 目前目前,溫度測量方法很多，溫度傳感器也非常普遍。實驗采用溫度測量方法很多，溫度傳感器也非常普遍。實驗采用DS18B20芯片的芯片的“一線式一線式”溫度傳感器。該傳感器只需占用微處溫度傳感器。該傳感器只需占用微處理器的一個普通端口，并且多個傳感器可以并聯(lián)在一起使用理器的一個普通端口，并且多個傳感器可以并聯(lián)在一起使用,適用適用于多點溫度檢測系統(tǒng)于多點溫度檢測系統(tǒng),節(jié)約了大量系統(tǒng)資源。節(jié)約了大量系統(tǒng)資源。 美國美國Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS182

56、0是世界上是世界上第一片支持第一片支持 一線總線一線總線接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-BOARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)在，新一代的新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟、更靈活?？梢猿浞职l(fā)揮體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。可以充分發(fā)揮“一線總線一線總線”的優(yōu)

57、點。目前的優(yōu)點。目前DS18B20批量采購價格僅批量采購價格僅10元左右。元左右。 DS18B20的外形及管腳排列如下圖的外形及管腳排列如下圖 ：三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計5.1 外形及引腳排列圖外形及引腳排列圖 DS18B20引腳定義：引腳定義： (1)DQ為數(shù)字信號輸入為數(shù)字信號輸入/輸出端；輸出端；(2)GND為電源地；為電源地； (3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。5.2 DS18B20的主要特性的主要特性 （1 1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：，在寄生電源方式下可由）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：，在寄生電源方式下

58、可由數(shù)據(jù)線供電。數(shù)據(jù)線供電。 （2 2）獨特的單線接口方式，）獨特的單線接口方式，DS18B20DS18B20在與微處理器連接時僅需要在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20DS18B20的雙向通訊。的雙向通訊。 （3 3）DS18B20DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20DS18B20可以并聯(lián)在唯一的可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。 （4 4）DS18B20DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形

59、如一只三極管的集成電路內(nèi)。換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 （5 5）測溫范圍）測溫范圍5555125125，在，在-10-10+85+85時精度為時精度為0.50.55.2 DS18B20的主要特性的主要特性 （6 6）可編程的分辨率為）可編程的分辨率為9 91212位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.50.5、0.250.25、0.1250.125和和0.06250.0625，可實現(xiàn)高精度測溫。，可實現(xiàn)高精度測溫。 （7 7）在）在9 9位分辨率時最多在內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，位分辨率時最多在內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，1212位分辨率時位分辨率時最多在最多在750ms75

60、0ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （8 8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線一線總線”串行傳送串行傳送給給CPUCPU，同時可傳送，同時可傳送CRCCRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 （9 9）負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不）負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。能正常工作。 5.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻位光刻ROM、溫度傳感器、非、溫度傳感器、非易失的溫度報警觸