單片機(jī)接口技術(shù)：超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)接口技術(shù)：超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì) 本學(xué)期開設(shè)的本學(xué)期開設(shè)的“單片機(jī)接口技術(shù)單片機(jī)接口技術(shù)”為為54學(xué)時(shí)，是集成電路設(shè)計(jì)專學(xué)時(shí)，是集成電路設(shè)計(jì)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(jī)應(yīng)用等課程，單片機(jī)接口技術(shù)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性以及綜合性較機(jī)應(yīng)用等課程，單片機(jī)接口技術(shù)是一門實(shí)踐性、應(yīng)用性以及綜合性較強(qiáng)的專業(yè)課，課程共設(shè)置了兩個(gè)項(xiàng)目：一是圍繞強(qiáng)的專業(yè)課，課程共設(shè)置了兩個(gè)項(xiàng)目：一是圍繞STC89C51單片機(jī)開發(fā)單片機(jī)開發(fā)超聲波測(cè)距儀，將鍵盤、顯示技術(shù)、超聲波測(cè)距儀，將鍵盤、顯示

2、技術(shù)、DS18B20溫度采集、溫度采集、DS1302時(shí)鐘時(shí)鐘芯片、芯片、AT24C02存儲(chǔ)等功能綜合在超聲波測(cè)距儀這個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)任存儲(chǔ)等功能綜合在超聲波測(cè)距儀這個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)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(jì)、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(jì)、焊接、程序代碼編寫、軟硬件調(diào)試等實(shí)踐環(huán)節(jié)完成鍛煉項(xiàng)目開發(fā)能力。二是用序代碼編寫、軟硬件調(diào)試等實(shí)踐環(huán)節(jié)完成鍛煉項(xiàng)目開發(fā)能力。二是用凌陽(yáng)凌陽(yáng)SPCE061A開發(fā)板實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音控制電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。對(duì)電子類學(xué)生開發(fā)板實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音控制電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。對(duì)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(xiàng)目一：基于項(xiàng)目一：基于STC89C51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：利用超聲波換能器和單片機(jī)設(shè)計(jì)一種非接觸式測(cè)距儀，具有溫度補(bǔ)償、設(shè)計(jì)要求：利用超聲波換能器和單片機(jī)設(shè)計(jì)一種非接觸式測(cè)距儀，具有溫度補(bǔ)償、測(cè)量準(zhǔn)確、性能可靠性等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)任務(wù)：測(cè)量準(zhǔn)確、性能可靠性等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)任務(wù)：1、鍵盤及顯示模塊設(shè)計(jì)。、鍵盤及顯示模塊設(shè)計(jì)。2、DS18B20溫度采集模塊設(shè)計(jì)。溫度采集模塊設(shè)計(jì)。3、DS1302時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)。時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)。4、AT24C02數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

4、模塊設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)。5、超聲波發(fā)射、接收模塊設(shè)計(jì)。、超聲波發(fā)射、接收模塊設(shè)計(jì)。項(xiàng)目二：基于項(xiàng)目二：基于SPCE061A單片機(jī)的語(yǔ)音控制電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的語(yǔ)音控制電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)：1、熟練使用凌陽(yáng)、熟練使用凌陽(yáng)SPCE061A十六位單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)。十六位單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)。2、系統(tǒng)能夠識(shí)別開機(jī)、關(guān)機(jī)、語(yǔ)音報(bào)溫等控制命令。、系統(tǒng)能夠識(shí)別開機(jī)、關(guān)機(jī)、語(yǔ)音報(bào)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(jì)。計(jì)。4、相應(yīng)程序代碼的編寫。、相應(yīng)程序代碼的編寫。重點(diǎn)、難點(diǎn)：重

5、點(diǎn)、難點(diǎn)：項(xiàng)目開發(fā)的過程：設(shè)計(jì)方案論證，硬件電路設(shè)計(jì)，軟件程序代碼編寫，調(diào)試。項(xiàng)目開發(fā)的過程：設(shè)計(jì)方案論證，硬件電路設(shè)計(jì)，軟件程序代碼編寫，調(diào)試。 項(xiàng)目一：超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì) 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(jì)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(jī)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(dòng)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(cè)、障礙物檢測(cè)等。 超聲波測(cè)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(chǎng)的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長(zhǎng)度、物體厚度等的測(cè)量。其測(cè)量范圍

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

7、4、實(shí)時(shí)顯示實(shí)測(cè)距離、時(shí)間、溫度。、實(shí)時(shí)顯示實(shí)測(cè)距離、時(shí)間、溫度。5、具有存儲(chǔ)功能，能查詢歷史紀(jì)錄。、具有存儲(chǔ)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(qiáng)，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(qiáng)，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(cè)量。利用超聲波檢測(cè)距離設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。利用超聲波檢測(cè)距離設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也比較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到使用的要求。算處理也比較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)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(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括電壓型、電動(dòng)型等；機(jī)一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括電壓型、電動(dòng)型等；機(jī)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(cè)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(cè)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(jì)要求并綜合各方面因素，本例決定采用根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，本例決定采用AT89C52單片機(jī)作為單片機(jī)作為主控器，用動(dòng)態(tài)掃描法

9、實(shí)現(xiàn)主控器，用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器完成。超聲波測(cè)距器系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下：的定時(shí)器完成。超聲波測(cè)距器系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)框圖系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖超聲波超聲波發(fā)射器發(fā)射器信信 號(hào)號(hào) 整整 形形40KHz振蕩振蕩頻率頻率單單片片機(jī)機(jī)控控制制超聲波超聲波接收器接收器信信 號(hào)號(hào) 放放 大大電平轉(zhuǎn)換電路電平轉(zhuǎn)換電路門控門控信號(hào)信號(hào)溫度測(cè)量器溫度測(cè)量器鍵盤顯示電路鍵盤顯示電路時(shí)鐘、存儲(chǔ)電路時(shí)鐘、存儲(chǔ)電路三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路主要分為以下硬件電路主要分為以下7個(gè)部分：個(gè)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(cè)接收電路超聲波檢測(cè)接收電路4時(shí)間測(cè)量電路時(shí)間測(cè)量電路6單片機(jī)系統(tǒng)電路單片機(jī)系統(tǒng)電路1溫度測(cè)量電路溫度測(cè)量電路5存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路71. 單片機(jī)系統(tǒng)電路單片機(jī)系統(tǒng)電路 單片機(jī)采用單片機(jī)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(shí)鐘頻率，并減小測(cè)量誤差。單片機(jī)用端時(shí)鐘頻率，并減小測(cè)量誤差。單片機(jī)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(hào)，利用外中斷信號(hào)，利用外中斷0 0口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路口監(jiān)測(cè)超聲波

11、接收電路輸出的返回信號(hào)。輸出的返回信號(hào)。三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)8位位CPU4kbytes 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器(ROM) (52為為8K)256bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)專用寄存器個(gè)專用寄存器2個(gè)可編程定時(shí)個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源，個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)個(gè)優(yōu)先級(jí) （52有有6個(gè)）個(gè)） 一個(gè)全雙工串行通信口一個(gè)全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為外部程序存儲(chǔ)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(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 （a a）內(nèi)部時(shí)鐘電路；（）內(nèi)部時(shí)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(jī)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(jī)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(shí)，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(shí)，該引腳接收振蕩 器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部振蕩器的輸入端。器的信號(hào)，即把此信號(hào)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(jī)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(jī)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(shí)，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(shí)，此引腳應(yīng)懸空。n單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)間單位單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)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(shí)鐘頻率石英晶體頻率或外部輸入時(shí)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(jī)器周期機(jī)器周期 機(jī)器周期是單片機(jī)應(yīng)用中

14、衡量時(shí)間長(zhǎng)短的最主要的單位機(jī)器周期是單片機(jī)應(yīng)用中衡量時(shí)間長(zhǎng)短的最主要的單位 在多數(shù)在多數(shù)51系列單片機(jī)中：系列單片機(jī)中：q指令周期指令周期 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間 單位：機(jī)器周期單位：機(jī)器周期 51單片機(jī)中：?jiǎn)沃芷谥噶睢㈦p周期指令、四周期指令單片機(jī)中：?jiǎn)沃芷谥噶?、雙周期指令、四周期指令3） 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 RST/VPD:是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持保持2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，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(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)4） 復(fù)位電路復(fù)位電路 4、單片機(jī)系統(tǒng)、單片機(jī)系統(tǒng)5） 存儲(chǔ)器選擇存儲(chǔ)器選擇 外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)EAnEA=0：n訪問外部程序存儲(chǔ)器。訪問外部程序存儲(chǔ)器。nEA=1：n訪問片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)訪問片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，除了與生產(chǎn)過程進(jìn)行信息傳遞的在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，除了與生產(chǎn)過程進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)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(shí)現(xiàn)鍵的編碼，每按下一個(gè)鍵，編碼鍵盤采用硬件編碼電路來實(shí)現(xiàn)鍵的

18、編碼，每按下一個(gè)鍵，鍵盤便能自動(dòng)產(chǎn)生按鍵代碼。編碼鍵盤主要有鍵盤便能自動(dòng)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(shí)別由軟件完成。按鍵代碼的產(chǎn)生與識(shí)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(dòng)干擾鍵盤的抖動(dòng)干擾 由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性振動(dòng)，按鍵在按下時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性振動(dòng)，按鍵在按下時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通而在彈起時(shí)也不能一下子完全地?cái)嚅_，因而在定地接通而在彈起時(shí)也不能一下子完全

19、地?cái)嚅_，因而在按鍵閉合和斷開的瞬間均會(huì)出現(xiàn)一連串的抖動(dòng)，這稱為按鍵閉合和斷開的瞬間均會(huì)出現(xiàn)一連串的抖動(dòng)，這稱為按鍵的抖動(dòng)干擾，其產(chǎn)生的波形如圖按鍵的抖動(dòng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生前沿抖動(dòng)，當(dāng)按鍵彈起時(shí)會(huì)產(chǎn)生后沿抖動(dòng)。這時(shí)會(huì)產(chǎn)生前沿抖動(dòng)，當(dāng)按鍵彈起時(shí)會(huì)產(chǎn)生后沿抖動(dòng)。這是所有機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵在狀態(tài)輸出時(shí)的共性問題，抖動(dòng)是所有機(jī)械觸點(diǎn)式按鍵在狀態(tài)輸出時(shí)的共性問題，抖動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短取決于按鍵的機(jī)械特性與操作狀態(tài)，一般為的時(shí)間長(zhǎng)短取決于按鍵的機(jī)械特性與操作狀態(tài)，一般為1010100ms100ms，此為鍵處理設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的一個(gè)重要參數(shù)。，此為鍵處理設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的一個(gè)重

20、要參數(shù)。前 沿 抖 動(dòng)后 沿 抖 動(dòng)圖 6-2 按 鍵 的 抖 動(dòng) 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(dòng)干擾的消除抖動(dòng)干擾的消除 按鍵的抖動(dòng)會(huì)造成按一次鍵產(chǎn)生的開關(guān)狀態(tài)被按鍵的抖動(dòng)會(huì)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(shí)，能正確地讀取按鍵狀態(tài)，必須在按鍵閉合或斷開時(shí)，消除產(chǎn)生的前沿或后沿抖動(dòng)，去抖動(dòng)的方法有消除產(chǎn)生的前沿或后沿抖動(dòng)，去抖動(dòng)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(jì)一個(gè)濾波延時(shí)電路或單穩(wěn)態(tài)電

21、路等硬件電路硬件方法是設(shè)計(jì)一個(gè)濾波延時(shí)電路或單穩(wěn)態(tài)電路等硬件電路來避開按鍵的抖動(dòng)時(shí)間。圖來避開按鍵的抖動(dòng)時(shí)間。圖4 4是由是由R R2 2和和C C組成的濾波延時(shí)消抖電路，組成的濾波延時(shí)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(shí)，電容兩端電未按下時(shí)，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(shí)，由于按下時(shí)，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(shí)間內(nèi)未達(dá)到與非門的開啟在充電時(shí)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(huì)改變，直到充電電壓將不會(huì)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(shí)，與非門的輸出壓時(shí)，與非門的輸出V Vo o才變?yōu)椴抛優(yōu)? 0， 這段充電延遲時(shí)間取決于這段充電延遲時(shí)間取決于R R1 1、R R2 2和和C C值的大小，電路設(shè)計(jì)時(shí)只要使值的大小，電路設(shè)計(jì)時(shí)只要使之大于或等于之大于或等于100ms100ms即可避開按鍵抖動(dòng)的影響。同理，按鍵即可避開按鍵抖動(dòng)的影響。同理，按鍵S S斷開時(shí)，斷開時(shí)，即使出現(xiàn)抖動(dòng)，由于即使出現(xiàn)抖動(dòng)，由于C C的放電延遲過程，也會(huì)消除按鍵抖動(dòng)的影響的放電延遲過程，也會(huì)消除按鍵抖動(dòng)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(dòng)、后沿抖動(dòng)的波形，是未施加濾波電路含有前沿抖動(dòng)、后沿抖動(dòng)的波形，V V2 2是施加濾波電路后消除抖動(dòng)的波形。是施加濾波電路后消除抖動(dòng)的波形。2 2軟件方法軟件方法 軟件方法是指編制一段時(shí)間大于軟件方法是指編制一段時(shí)間大于100ms100ms的延時(shí)程序，在第一次檢的延時(shí)程序，在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行這段延時(shí)子程序使鍵的前沿抖動(dòng)消失后再檢測(cè)測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行這段延時(shí)子程序使鍵的前沿抖動(dòng)消失后再檢測(cè)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(dòng)的影響。同理，

24、在檢測(cè)到按鍵釋放后，否則無鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。同理，在檢測(cè)到按鍵釋放后，也同樣要延遲一段時(shí)間，以消除后沿抖動(dòng)，然后轉(zhuǎn)入對(duì)該按鍵的處理。也同樣要延遲一段時(shí)間，以消除后沿抖動(dòng)，然后轉(zhuǎn)入對(duì)該按鍵的處理。圖圖4 4 濾波延時(shí)消抖電路濾波延時(shí)消抖電路2RV5+1R1V2V圖 5 - 3 濾波延時(shí)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(gè)按鍵為例，圖個(gè)按鍵為例，圖5 5即為獨(dú)立式鍵盤查詢法接口電路。按即為獨(dú)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(shí)，數(shù)據(jù)線直接接地，因而閉合時(shí)，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(shí)，數(shù)據(jù)線通過上拉電阻接到正電源，因而開時(shí)，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(shí)現(xiàn)的功能為：查詢檢測(cè)是否有鍵按下，如有鍵閉該接口電路實(shí)現(xiàn)的功能為：查詢檢測(cè)是否有鍵按下，如有鍵閉合，則消除抖動(dòng)，再判斷鍵號(hào)，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。其程序合，則消除抖動(dòng)，再判斷鍵號(hào)，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(shí)，必須保證采用查詢法時(shí)，必須保證CPU每隔一定時(shí)間主動(dòng)地去掃描按每隔一定時(shí)間主動(dòng)地去掃描按鍵一次，該掃描時(shí)間間隔應(yīng)小于兩次按鍵的時(shí)間間隔，否則會(huì)有鍵一次，該掃描時(shí)間間隔應(yīng)小于兩次按鍵的時(shí)間間隔，否則會(huì)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(shí)間比較多。時(shí)間比較多。圖圖5 5 獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)原理獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)原理圖 5-4 獨(dú)立式鍵盤結(jié)構(gòu)原理D0V5+D1D2S0S1S2圖圖6 6 獨(dú)立式鍵盤查詢法程序流程圖獨(dú)立式鍵盤查詢法程序流程圖開 始有 鍵 閉 合 否 ?NY延 時(shí) 1 0 0 m s消 除 鍵 抖 動(dòng)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(dú) 立 式 鍵 盤 查 詢 法 程 序 流 程 圖 在計(jì)算機(jī)控制中，顯示裝置是一個(gè)重要組在計(jì)算機(jī)控制中，顯示裝置是一個(gè)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(yùn)行結(jié)果，以便于現(xiàn)場(chǎng)工作人員的正確操作。運(yùn)行結(jié)果，以便于現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)態(tài)變化，但其價(jià)是以模擬方式連續(xù)顯示和記錄過程參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，但其價(jià)格都很貴，在目前的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中已很少采用。格都很貴，在目前的計(jì)算機(jī)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(jiǎn)單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、配置靈活、顯示清晰、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，目前已被微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及智能化儀表廣泛采用。可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，目前已被微型計(jì)算機(jī)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(diǎn)，占據(jù)了從電子表到計(jì)算器，從袖珍儀表到則以其功耗極低的特點(diǎn)，占據(jù)了從電子表到計(jì)算器

29、，從袖珍儀表到便攜式微型計(jì)算機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)合。便攜式微型計(jì)算機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)合。nCRT終端終端-CRT終端以其圖文并茂的直觀生動(dòng)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(dòng)畫面，可以顯示生產(chǎn)過程中的各種畫面及報(bào)表，如生產(chǎn)流程圖、顯示報(bào)警圖、趨勢(shì)曲線圖、狀態(tài)和回路的各種畫面及報(bào)表，如生產(chǎn)流程圖、顯示報(bào)警圖、趨勢(shì)曲線圖、狀態(tài)和回路查詢圖等查詢圖等,在在很多微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，特別在很多微型計(jì)算機(jī)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(tái)進(jìn)行監(jiān)視和控制。操作臺(tái)進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)，示設(shè)備的運(yùn)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L(zhǎng)ED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(yáng)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(gè)一個(gè)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(gè)發(fā)光二極管組成，各段依次記為個(gè)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(diǎn)（不帶小數(shù)點(diǎn)的稱為表示小數(shù)點(diǎn)（不帶小數(shù)點(diǎn)的稱為7 7段段LEDLED）。）。8 8段段LEDLED顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，分別顯示器有共陰極和共陽(yáng)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(yáng)極共陽(yáng)極LEDLED的所有發(fā)光管的陽(yáng)極并接成公共端的所有發(fā)光管的陽(yáng)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(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極加上高電平端接地，則某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極加上高電平時(shí)，則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光；當(dāng)共陽(yáng)極時(shí)，則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光；當(dāng)共陽(yáng)極LEDLED的的COMCOM端接高電平，則某個(gè)發(fā)光管的陰極加上低電平時(shí)，則該管端接高電平，則某個(gè)發(fā)光管的陰極加上低電平時(shí)，則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光。有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光。 8 8段段LEDLE

34、D通過不同段點(diǎn)亮?xí)r的組合，可以顯示通過不同段點(diǎn)亮?xí)r的組合，可以顯示0909、AFAF等十六進(jìn)等十六進(jìn)制數(shù)。顯然，將單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口與制數(shù)。顯然，將單片機(jī)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，常利用在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，常利用n n個(gè)個(gè)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(diǎn)亮通常把點(diǎn)亮LEDLED某一段的控制稱為段選，而把點(diǎn)亮某一段的控制稱為段選，而把點(diǎn)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(dòng)態(tài)顯示兩顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式，下面以種方式，下面以4 4個(gè)共陰極個(gè)共陰極LEDLED的組合為例進(jìn)行說明。的組合為例進(jìn)行說明。1 1、靜態(tài)顯示、靜態(tài)顯示2

36、 2、動(dòng)態(tài)顯示、動(dòng)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(gè)個(gè)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(gè)共陰極個(gè)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(shí)，首先由端連接在

37、一起并接地時(shí)，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(gè)到左邊第一個(gè)LEDLED的段的段選線上，陽(yáng)極接受到高電平選線上，陽(yáng)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?yàn)橛须姸我驗(yàn)橛须娏髁鬟^則被點(diǎn)亮，則結(jié)果為左邊第一個(gè)流流過則被點(diǎn)亮，則結(jié)果為左邊第一個(gè)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(gè)到左邊第二個(gè)LEDLED的段選線

38、上，的段選線上，陽(yáng)極接受到高電平陽(yáng)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(diǎn)亮，則結(jié)段則被點(diǎn)亮，則結(jié)果為左邊第二個(gè)果為左邊第二個(gè)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(gè)到左邊第三個(gè)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(gè)到左邊第四個(gè)LEDLED的段選線上，則第三、四的段選線上，則第三、四個(gè)

39、個(gè)LEDLED分別顯示分別顯示5 5、6 6。2.2.2.2 動(dòng)態(tài)顯示方式動(dòng)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(dòng) 態(tài) 顯 示 方 式LEDLED動(dòng)態(tài)顯示電路如圖動(dòng)態(tài)顯示電路如圖1010所示所示 圖圖10 LED10 LED動(dòng)態(tài)顯示方式動(dòng)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(dòng)態(tài)顯示動(dòng)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(gè)個(gè)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(gè)，唯有送入左邊第一個(gè)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(yáng)極接受到高電平的發(fā)光管因陽(yáng)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(diǎn)亮，段有

41、電流流過而被點(diǎn)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(gè)個(gè)LEDLED因其因其COMCOM端均為高電平端均為高電平“1 1”而無法點(diǎn)亮；顯而無法點(diǎn)亮；顯示一定時(shí)間后，示一定時(shí)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(diǎn)亮左邊第二個(gè)）送出點(diǎn)亮左邊第二個(gè)LEDLED的位選碼的位選碼10111011到位選線上，此時(shí)只有該到位選線上，此時(shí)只有該LEDLED的發(fā)光管因陽(yáng)極接受到高電平的發(fā)光管因陽(yáng)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(diǎn)亮，段有電流流過因而被點(diǎn)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(gè)如此再依次送出第三個(gè)LEDLED、第四個(gè)、第四個(gè)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(diǎn)亮各個(gè)別點(diǎn)亮各個(gè)LEDLED，使，使4 4個(gè)個(gè)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(jìn)入寫指令進(jìn)入LCD1602*/void LCD_command() LCD_RS=0; LCD_RW=0; LCD_E=0; delay(200); /延時(shí)大約延時(shí)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(diǎn)陣點(diǎn)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(dòng)增一，畫面不動(dòng)自

45、動(dòng)增一，畫面不動(dòng) 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(jī)頭文件單片機(jī)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(jī)和超聲波換能器構(gòu)成，單片機(jī)端口控制端口控制555輸出的輸出的40kHz方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送方波信號(hào)一

47、路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推挽形式將方波信號(hào)超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推挽形式將方波信號(hào)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(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。兩個(gè)上拉電端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。兩個(gè)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(dòng)能力；輸出高電平的驅(qū)動(dòng)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(shí)間。由振蕩的時(shí)間。 三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 用于驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器的用于驅(qū)動(dòng)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(hào)；信號(hào)； 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(gè)壓的。超聲波換能器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極加脈沖信號(hào)，其頻電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它是一生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩極間未加外電

50、壓，當(dāng)個(gè)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(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將共振板接收道超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)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(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。超聲波發(fā)射換能不同，使用時(shí)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(hào)型號(hào)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(cè)接收電路超聲波檢測(cè)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(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅

52、外遙芯片，常用于電視機(jī)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(cè)距的超聲波頻率與測(cè)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(cè)接收電路，如圖為接近，可以利用它制作超聲波檢測(cè)接收電路，如圖所示。實(shí)驗(yàn)證明，用所示。實(shí)驗(yàn)證明，用CX20106A接收超聲波（無信號(hào)的接收超聲波（無信號(hào)的輸出高電平）具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。輸出高電平）具有很高的靈敏度和較強(qiáng)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(jì)4 超聲波檢測(cè)接收電路超聲波檢測(cè)

53、接收電路CX20106A內(nèi)部電路圖內(nèi)部電路圖超聲波檢測(cè)接收電路超聲波檢測(cè)接收電路 4.2 4.2 超聲波檢測(cè)接收電路超聲波檢測(cè)接收電路2 24.2 4.2 超聲波檢測(cè)接收電路超聲波檢測(cè)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(jí)交流放大電路。經(jīng)放搭成的兩級(jí)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(jì)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(jì)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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(shí)候一定要注意清除掉此類的干擾。的時(shí)候一定要注意清除掉此類的干擾。5 溫度測(cè)量電路溫度測(cè)量電路 目前目前,溫度測(cè)量方法很多，溫度傳感器也非常普遍。實(shí)驗(yàn)采用溫度測(cè)量方法很多，溫度傳感器也非常普遍。實(shí)驗(yàn)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(gè)普通端口，并且多個(gè)傳感器可以并聯(lián)在一起使用理器的一個(gè)普通端口，并且多個(gè)傳感器可以并聯(lián)在一起使用,適用適用于多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)于多點(diǎn)溫度檢測(cè)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(guó)美國(guó)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(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)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(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。可以充分發(fā)揮體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活?？梢猿浞职l(fā)揮“一線總線一線總線”的優(yōu)

57、點(diǎn)。目前的優(yōu)點(diǎn)。目前DS18B20批量采購(gòu)價(jià)格僅批量采購(gòu)價(jià)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(jì)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(hào)輸入為數(shù)字信號(hào)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(shí)接地）。為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)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(dú)特的單線接口方式，）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與一條口線即可實(shí)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(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20DS18B20可以并聯(lián)在唯一的可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)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(cè)溫范圍）測(cè)溫范圍5555125125，在，在-10-10+85+85時(shí)精度為時(shí)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(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為位，對(duì)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(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 （7 7）在）在9 9位分辨率時(shí)最多在內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，位分辨率時(shí)最多在內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，1212位分辨率時(shí)位分辨率時(shí)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(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線一線總線”串行傳送串行傳送給給CPUCPU，同時(shí)可傳送，同時(shí)可傳送CRCCRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 （9 9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)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(bào)警觸