基于單片機(jī)的超聲波測距器的設(shè)計

word文檔可自由復(fù)制I編輯畢業(yè)論文（設(shè)計） 題目：基于單片機(jī)的超聲波測距器的設(shè)計基于單片機(jī)的超聲波測距器的設(shè)計摘要本文闡述了超聲波測距的原理，介紹如何用AT89C52單片機(jī)實現(xiàn)超聲波測距，分析各個部分的工作原理，并給出了原理圖和源程序。此設(shè)計電路由超聲波傳感器、單片機(jī)、發(fā)射/接收電路和LED顯示器組成。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波被廣泛應(yīng)用于距離的測量。利用超聲波檢測比較迅速、方便，計算簡單，已做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用要求，測量時與被測物體無直接接觸等，這些優(yōu)點使其廣泛應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地等場合。關(guān)鍵詞：超聲波測距單片機(jī)DesignofUltrasonicRangeFinderBasedonSCMAbstractThispaperexpoundstheprincipleofultrasonicranginganddescribeshowtouseAT89C52SCMrealizingultrasonicranging.Italsoanalysisoftheworkingprincipleofeachpartandgivestheprinciplediagramandthesourceprogram.Theultrasonicrangingiscomposedbyultrasonicsensors,SCMcircuit,launch/receivingcircuitandLEDdisplay.Duetothestronglydirectivity,slowlyenergyconsumptionandlongtransmissiondistanceinamedium,thusultrasoniciswidelyusedindistancemeasurement.Ultrasonicisquickly,convenient,simplecalculationandachievesreal-timecontrol.Anditcanalsoreachtheindustrialpracticalrequirementsinthemeasurementprecisionandwithoutdirectlycontactedwithobjecttobetested.AllTheseadvantagesmakeitwidelyusedinreverseradar,constructionsiteandsoon.UltrasonicrangingbasedontheAT89C52SCMeasilyovercomeshortcomings,andisusedveryextensive.Keywords:Ultrasonicwave;Rangefinding;One-chipcomputer目錄TOC\o"1-3"\f\h\z\u摘要 IAbstract II第一章緒論 41.1設(shè)計項目概述 41.2設(shè)計要求 41.3超聲波測距原理 4第二章超聲波測距器硬件系統(tǒng)設(shè)計 62.1超聲波傳感器 62.2總體方案設(shè)計 82.3超聲波發(fā)射電路設(shè)計 92.4超聲波接收電路的設(shè)計 102.5顯示電路的設(shè)計 11第三章單片機(jī)AT89C52 133.1AT89C52單片機(jī)的構(gòu)成 133.2AT89C52單片機(jī)的工作原理 143.3AT89C52單片機(jī)特性 15第四章軟件設(shè)計 174.1程序設(shè)計總體分析 174.2程序流程圖 184.3電路程序設(shè)計 184.4電路焊接與整機(jī)調(diào)試 19結(jié)論 22致謝 23參考文獻(xiàn) 24第一章緒論1.1設(shè)計項目概述由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波被廣泛應(yīng)用于距離的測量。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便，計算簡單，已做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用要求，測量時與被測物體無直接接觸等，這些優(yōu)點使其廣泛應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，例如液位測量、精深測量等場合。目前國內(nèi)一般實用專用集成電路設(shè)計超聲波測距器，但是成本高，沒有顯示，操作不便，操作使用不方便，創(chuàng)展不靈活?；趩纹瑱C(jī)的超聲波測距易克服了上述缺點，應(yīng)用非常廣泛。1.2設(shè)計要求設(shè)計一個超聲波測距器，可以應(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、管道長度的測量等場合。具體要求如下：(1)測量范圍在0.5-2.00m，測量精度1cm。(2)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。1.3超聲波測距原理采用單片機(jī)作為主控制器，用LED數(shù)碼管作為顯示儀器來顯示所測的距離。由單片機(jī)發(fā)射和接受超聲波信號，再經(jīng)過單片機(jī)計算輸出顯示被測距離，即超聲波發(fā)生器T在某一時刻發(fā)出一段超聲波信號，當(dāng)超聲波遇到障礙物（被測物體）后返回被接收器R接受。測距的原理如圖1.1。RTT2RTT2T1圖1.1測距的原理這樣只要計算出發(fā)射超聲波和接收到超聲波之間的時間，就可以計算出超聲發(fā)射器與反射物體的距離。距離計算公式為：其中：d為被測物與測距器的距離s為聲速的來回路程c為聲速t為聲波來回所用的時間超聲波是指頻率高于20KHZ的機(jī)械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲波和接收超聲波，完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣稱之為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器兩種，但是一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器利用壓電效應(yīng)的原理將超聲波和電能相互轉(zhuǎn)換，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉(zhuǎn)換為超聲波，而在收到回波的時候，則將超聲振動轉(zhuǎn)換為電信號。超聲波測距的原理一般采用渡越時間法。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的生源與障礙物之間的距離，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量，因為超聲波在標(biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為332.45m/s。單片機(jī)使用12MHZ晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論可以達(dá)到毫米級。單片機(jī)單片機(jī)顯示模塊超聲波接收器R超聲波發(fā)生器T電源電路圖1.2基于單片機(jī)的超聲波測距器系統(tǒng)框圖第二章超聲波測距器硬件系統(tǒng)設(shè)計2.1超聲波傳感器超聲波傳感器是根據(jù)超聲波的特性而研制成的傳感器。超聲波是一種機(jī)械波，其振動頻率高于聲波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生。超聲波的頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，方向性好、能夠成為射線而定向傳播。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)換，即在發(fā)射超聲波的時候，轉(zhuǎn)換電能，發(fā)射超聲波，在收到回波的時候，則將超聲波振動轉(zhuǎn)換為電信號。超聲波發(fā)生器一般分為兩類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，另一類使用機(jī)械的方式產(chǎn)生超聲波。超聲波測距器屬于近距離測量，可以采用常用的壓電式超聲波換能器來實現(xiàn)。2.1.1超聲波傳感器結(jié)構(gòu)超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多作探測作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭、斜探頭、表面波探頭、蘭姆波探頭、雙探頭等。超聲波傳感器結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。超聲探頭的核心是其外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，使用前必須預(yù)先了解它的性能。共振板共振板壓電晶片電極圖2.1超聲波傳感器結(jié)構(gòu)圖2.216mm分體超聲波收發(fā)器超聲波傳感器超聲波探頭2.1.2超聲波傳感器工作原理壓電型超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理，壓電效應(yīng)有逆效應(yīng)和順效應(yīng)，由于超聲波傳感器是一種可逆元件，超聲波發(fā)送器就是利用壓電逆效應(yīng)的原理。在壓電元件上施加電壓，元件隨之變形，即稱應(yīng)變，壓電逆效應(yīng)如圖2.3所示。如果在圖a所示的已被極化的壓電陶瓷上加一個圖b所示極性的電壓，壓電陶瓷的極化正電荷與外部正電荷相互排斥，同時，外部負(fù)電荷與極化負(fù)電荷相互排斥。由于相互排斥的作用，壓電陶瓷的厚度變小，長度伸長。若外部施加相反極性的電壓，如圖c所示那樣，則壓電陶瓷厚度變厚，長度縮短。圖2.3壓電逆效應(yīng)圖超聲波傳感器采用的是雙晶振子，即把雙壓電陶瓷片以相反極化方向背向粘在一起，則在長度方向上，一片伸長，另一片縮短。在雙晶振子的兩面涂敷薄膜電極，其上面用引線通過金屬板接到一個電極端，下面用引線直接接到另一個電極端。雙晶振子為正方形，正方形的左右兩邊由圓弧形凸起部分支撐著。這兩處的支點就成為振子振動的節(jié)點。金屬板的中心有圓錐形振子。發(fā)送超聲波時，圓錐形振子有較強(qiáng)的方向性，因而能高效率地發(fā)送超聲波；接收超聲波時，超聲波的振動集中于振子的中心，所以，能產(chǎn)生高效率的高頻電壓。采用雙晶振子的超聲波傳感器,若在發(fā)送器的雙晶振子(諧振頻率為40kHz)上施加40kHz的高頻電壓，壓電陶瓷片就根據(jù)所加的高頻電壓極性伸長與縮短，于是就能發(fā)送40kHz頻率的超聲波。超聲波以疏密波形式傳播，傳送給超聲波接收器。超聲波接收器是利用壓電效應(yīng)的原理，即在壓電元件的特定方向上施加壓力，元件就發(fā)生應(yīng)變，則產(chǎn)生一面為正極，另一面為負(fù)極的電壓。若接收到發(fā)送器發(fā)送的超聲波，振子就以發(fā)送超聲波的頻率進(jìn)行振動，于是，就產(chǎn)生與超聲波頻率相同的高頻電壓，當(dāng)然這種電壓是非常小的，必須采用放大器放大。圖2.4傳感器的方向性2.2總體方案設(shè)計單片機(jī)采用AT89C52，系采用12MHZ高精度晶振得到較為穩(wěn)定的時鐘頻率以減小測量誤差。用單片機(jī)P1.0端口輸出40KHZ方波信號，再經(jīng)過放大電路，驅(qū)動超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射回來后，由超聲波接收頭接收到信號，通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理,送至單片機(jī)，利用外中斷0檢測接收返回的超聲波信號。單片機(jī)利用聲波的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時間間隔計算出障礙物的距離,并由單片機(jī)控制七段數(shù)碼管顯示出來。其時序圖如圖2.5所示。圖2.5時序圖單片機(jī)在T0時刻發(fā)射方波，同時啟動定時器開始計時，當(dāng)收到回波后，產(chǎn)生一負(fù)跳變到單片機(jī)中斷口，單片機(jī)響應(yīng)中斷程序，定時器停止計數(shù)。計算時間差，即可得到超聲波在媒介中傳播的時間t，由此便可計算出距離。該測距裝置是由超聲波傳感器、單片機(jī)、發(fā)射/接收電路和LED顯示器組成。傳感器輸入端與發(fā)射接收電路相連,接收電路輸出端與單片機(jī)相連接,單片機(jī)的輸出端與顯示電路輸入端相連接。2.3超聲波發(fā)射電路設(shè)計超聲波發(fā)射采用推挽形式將P1.0端口發(fā)出的方波加到超聲波換能器兩端以提高超聲波發(fā)射的強(qiáng)度。發(fā)射電路主要有74HC04和超聲波換能器構(gòu)成用單片機(jī)P1.0端口輸出40KHZ方波信號一路經(jīng)一級反向后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向后送到超聲波換能器的另一個電極。圖2.6為發(fā)射電路。圖2.6超聲波發(fā)射電路2.4超聲波接收電路的設(shè)計超聲波接收采用的是常用于電視紅外遙控接收器的芯片CX20106A。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38KHZ與測距超聲波頻率40KHZ較為接近，可以利用它作為超聲波檢測電路。實驗證明其具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)改變超聲波接收探頭兩端電容的大小，可以接收電路的靈敏度和抗干擾能力。其中，CXA20106A為紅外線接收專用芯片，可以用于超聲波的接收.。各引腳說明如表2.2。表2.2CXA20106A各引腳說明引腳號說明1超聲信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。2該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)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。增大電阻R1或減小C1,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C1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R1=4.7Ω，C1=1μF。3該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)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3.3μf。4接地端。5該腳與電源間接入一個電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200kΩ時，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。6該腳與地之間接一個積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF，如果該電容取得太大，會使探測距離變短。7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。8電源正極，4.5～5.5V。圖2.8為接收電路。圖2.8超聲波接收電路2.5顯示電路的設(shè)計 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)數(shù)碼管由7個發(fā)光二極管組成,行成一個日字形,它門可以共陰極,也可以共陽極，通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字,這就是它的工作原理。數(shù)碼管按各發(fā)光二極管電極的連接方式分為共陽數(shù)碼管和共陰數(shù)碼管兩種。數(shù)碼管符號和引腳如圖2.9(a),共陽數(shù)碼管內(nèi)部連接如圖2.9(b)，共陰數(shù)碼管內(nèi)部連接如圖2.9（c）。圖2.9數(shù)碼管數(shù)碼管要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，可以分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩類。(1)動態(tài)顯示：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp“的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM由位選通控制電路控制，位選通由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但是能夠節(jié)省大量的I/O端口，功耗更低。(2)靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個89c52單片機(jī)可用的I/O端口才32，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。此設(shè)計顯示電路采用簡單實用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P0口，位碼輸出端口分別為單片機(jī)的P2.1、P2.3、P2.5、P2.7口。為了減少硬件開銷，提高系統(tǒng)可靠性并降低成本，此超聲波測距的單片機(jī)控制系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示，并且軟件消影。顯示電路如圖2.10。圖2.10數(shù)碼管顯示電路圖第三章單片機(jī)AT89C523.1AT89C52單片機(jī)的構(gòu)成AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89C52單片機(jī)引腳圖如圖3.1。圖3.1AT89C52單片機(jī)引腳圖3.2AT89C52單片機(jī)的工作原理單片機(jī)是通過執(zhí)行程序來工作的，機(jī)器執(zhí)行不同程序就能完成不同的運算任務(wù)。因此，單片機(jī)執(zhí)行程序的過程實際上也體現(xiàn)了單片機(jī)的基本工作原理。為此，先從指令程序談起。1.單片機(jī)的指令系統(tǒng)和程序編制前面已經(jīng)介紹，指令是一種可以供機(jī)器執(zhí)行的控制代碼，故它又稱為指令碼(InstructionCode)。指令碼由操作碼(OperationCode)和地址碼(AddressCode)構(gòu)成：操作碼用于指示機(jī)器執(zhí)行何種操作；地址碼用于指示參加操作的數(shù)在哪里。其格式為：操作碼地址碼指令碼的二進(jìn)制形式既不便于記憶，又不便于書寫，故人們通常采用助記符形式來表示，表3.1所列。表3.1指令的三種形式指令的二進(jìn)制形式指令的十六進(jìn)制形式指令的匯編形式01110100data174data1MOVA,#data1;A←data100100100data224data2ADDA,#data2;A←data1+data210000000111111080FESJMP$;停機(jī)2.單片機(jī)執(zhí)行程序的過程程序通常是順序執(zhí)行的，因此程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數(shù)器PC（包含在CPU中），在開始執(zhí)行程序時，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，PC在中的內(nèi)容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。3.3AT89C52單片機(jī)特性3.3.1AT89C52標(biāo)準(zhǔn)功能(1)與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容(2)8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器(3)1000次擦寫周期(4)全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz(5)三級加密程序存儲器(6)32個可編程I/O口線(7)三個16位定時器/計數(shù)器(8)八個中斷源(9)全雙工UART串行通道(10)低功耗空閑和掉電模式(11)掉電后中斷可喚醒(12)看門狗定時器(13)雙數(shù)據(jù)指針(14)掉電標(biāo)識符3.3.2管腳說明(1)VCC:電源(2)GND:地(3)P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。(4)P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸出口使用。作輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如表3.2所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。表3.2P1口第二功能引腳號第二功能P1.0T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）(5)P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR）時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX@RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。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。(6)P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89C52特殊功能（第二功能）使用，如表3.3所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。表3.3P3口第二功能引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT0(外部中斷0)P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)(7)RST:復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。(8)ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。(9)PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89C52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機(jī)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。(10)EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。(11)XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。(12)XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。第四章軟件設(shè)計4.1程序設(shè)計總體分析超聲波測距器軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。超聲波主程序首先對系統(tǒng)初始化，設(shè)置定時器的初值和工作方式，使總中斷允許位EA=1，并給顯示端口清零。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發(fā)，需延時0.1ms（這也就是測距器會有一個最小可能測距的原因）后，才能打開外中斷0接收返回的超聲波信號。由于采用12MHZ的晶振，機(jī)器周期為1us，當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按下式計算即可測得被測物體與測距器之間的距離，設(shè)計時取20攝氏度時的聲速344m/s，則有：，（其中T0為計數(shù)器T0的計數(shù)值）。4.2程序流程圖超聲波測距器程序流程圖如圖4.1所示。系統(tǒng)初始化開始系統(tǒng)初始化開始發(fā)射超聲波脈沖接收超聲波脈沖計算距離顯示結(jié)果圖4.1超聲波測距器程序流程圖4.3電路程序設(shè)計#include<reg51.h>#include<math.h>/*主程序*/voidmain(){ inti; init_CTC(); /*初始化定時器*/ init_INT(); /*初始化外部中斷*/ CLflag=1; /*測量標(biāo)志*/ for(i=6;i>4;i--) disp[i]=0xff; cshu=0; /*傳數(shù)*/ delay(200);/*延時*/; IE=0x80; /*開中斷*/ ET1=1;ET0=1; TR1=0;TR0=0; TL1=T12us;TH1=T12us; while(1) { CLflag=0; cshu=0; EX0=0; TH1=T12us; TL1=T12us; TL0=0;TH0=0; /*定時器0的初始時間*/ VOLCK=0; TR1=1; /*啟動定時器1，發(fā)送信號*/ while(cshu<3); /*發(fā)1個脈沖串*/ TR1=0; TR0=1; /*啟動定時器0，開始記時*/ EX0=1; display(); }}4.4電路焊接與整機(jī)調(diào)試超聲波測距器的制作和調(diào)試，其中超聲波發(fā)射和接收采用Φ16的超聲波換能器TCT40-16F1（T發(fā)射）和TCT40-16S1（R接收），中心頻率為40kHz，安裝時應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距4～8cm，其余元件無特殊要求。若能將超