毕业设计论文单片机红外汽车测速(编辑修改稿)

毕业设计论文单片机红外汽车测速(编辑修改稿)内容摘要：

d， ALE/PROG， RSEN 和 EA/Vpp （ 1） RST/Vpd（ 9）。 当振荡器工作时，在此引 脚上出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。 （ 2） ALE/PROG（ 30）。 当访问外部存储器时，地址锁存 ALE 信号的输出用于锁存低8 位地址信息。 即使不访问外部存储器， ALE 端仍以不变的频率周期性地发生正脉冲信号。 此信号的频率为振荡器的 1/6。 但是要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将少发出一个 ALE 信号。 因此假若要将 ALE 信号直接作为时钟信号，那么程序中必须不出现访问外部数据存储器的指令，否则将不能将 ALE 作为时钟信号。 ALE 端可以驱动（吸收或输出电流） 8 个 LSTTL 电路。 （ 3） PSEN（ 29）。 该端输出外部程序存储器读选通信号。 当 CPU 从外部程序存储器取指令（或数据）期间，在 12 个振荡周期内将会出现 2 次 PESN 信息（低电平）。 （ 4） EA/Vpp（ 31） 访问外部程序存储器控制端。 当 EA 端保持高电平时，单片机复位后访问内部程序存储器，当 PC 值超过 4KB（对 8051/8751）或 8KB（对 8052/8752）时，将自动转向执行外部程序存储器程序。 当 EA 端保持低电平时，则只访问外部程序存储器，而不管内部是否有程序存储器。 对于 EPROM 型单片机，在 EPROM 编程期间，该引脚用于施加 EPROM 编程电压。 4．输入 /输出引脚 （ 1） ~(39~32)。 P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 口。 在访问外部存储器时可作为地址（低 8 位） /数据分时复用总线使用。 当 P0 作为地址 /数据分时复用总线使用时，在访问存储器期间它能激活内部的上拉电阻。 在 EPROM 型单片机编程时， P0 接受指令，而在验证程序时，则输出指令。 验证时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收点流的方式驱动 8 个 LSTTL 电路。 （ 2） ~(1~8)。 P1 是一个内部带上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口。 在对 EPROM型单片机编程和验证程序时，它接收 低 8 位地址。 P1 能驱动（吸收或输出电流） 4 个 LSTTL电路。 （ 3） ~(21~28)。 P2 是一个内部带上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口。 在访问外部存储器时，它送出高 8 位地址。 在对 EPROM 型单片机编程和验证程序期间，它接收高 8位地址。 P2 可以驱动（吸收或输出电流） 4 个 LSTTLL 电路 （ 3） ~(10~17)。 P3 是一个内部带上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口。 P3 能驱动（吸收或输出电流） 4 个 LSTTL 电路。 P3 口每个引脚分别具有第二功能， 如 表 31 所示 xx 大学学士学位 8 表 31 P3 各口线 的第二功能 口线 第二功能 RXD(串行口输入 ) TXD（串行口输出） TNT0(外部中断 0 外部输入 ) TNT1（外部中断 1 外部输入） T0（定时器 /计数器 0 外部输入） T1（定时器 /计数器 1 外部输入） WR（外部数据存储器写选通） WD（外部数据存储器读选通） 整形滤波电路 [2] 施密特触发器介绍 施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状 态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。 门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。 施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。 在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。 正向阈值电压与负向阈值 电压之差称为回差电压。 它是一种阈值开关电路，具有突变输入 ——输出特性的门电路。 这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。 利用施密特触发器状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。 输入的信号只要幅度大于 vt+，即可在施密特触发器的输出端得到同等频率的矩形脉冲信号。 当输入电压由低向高增加，到达 V+时，输出电压发生突变，而输入电压 Vi 由高变低，到达 V，输出电压发生突变，因而出现输出电压变化滞后的现象，可以看出对于要求一定延 迟启动的电路，它是特别适用的 . 从传感器得到的矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。 当传输线上的电容较大时，波形的上升沿将明显变坏；当传输线较长，而且接受端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象；当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号时，信号上将出现附加的噪声。 无论出现上述的那一种情况，都可以通过用施密特反相触发器整形而得到比较理想的矩形脉冲波形。 只要施密特触发器的 vt+和 vt设置得合适，均能受到满意的整形效果。 单片机红外测速设计 9 施密特触发器的应用 施密特触 发器的应用 ： 1. 波形变换 可将三角波、正弦波等变成矩形波。 2. 脉冲波的整形 数字系统中，矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，可用施密特触发器整形后，获得较理想的矩形脉冲。 3. 脉冲鉴幅 幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。 下面重点说一下施密特触发器的对脉冲波的整形作用。 在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变 ： （ 1） 输入信号是由直流分量和正弦分量叠加而成的，只要输入信号的幅度大于VT+，即可在施密特触发 器的输出端得到同频率的矩形脉冲信号。 （ 2） 当传输线上电容较大时，波形的上升沿和下降沿将明显变化。 （ 3） 当传输线较长，而且接收端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时，在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象。 无论出现上述的哪一种情况，都可以通过施密特触发器整形而获得比较理想的矩形脉冲波形。 74LS14 介绍 在本系统中选用了由 TTL电路集成的施密特触发器 74LS14。 74LS14 是一个 6 反向器， 引脚定义如图 ： A 端为输入端， Y 端为输出端，一片芯片一共 6 路，即 1， 3， 5， 9，11， 13 为输入端， 2， 4， 6， 8， 10， 12 为输出端，输出结果与输入结果反向。 即如果输入端为高电平， 那么输出为低电平。 如果输入低电平，输出为高电平 74LS14 具有以下特点： （ 1）输入信号边沿的变化即使非常缓慢，电路也能正常工作。 （ 2）对于阈值电压和滞回电压均有温度补偿。 （ 3）带负载能力和抗干扰能力都很强。 74LS14 主要参数如表 32 所示： 表 32 74ls14d 主要参数的典型值 器件型号 延迟时间（ ns） 每门功耗（ mW） VT+（ V） VT－ （ V） Δ VT（ V） 74LS14 15 xx 大学学士学位 10 数码管显示电路 [3] 七段 LED 数码管 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。 数码管的分类 ： （ 1） 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）。 （ 2） 按能显示多少个 “8”可分为 1 位、 2 位、 4 位等等数码管。 （ 3） 按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。 共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到 +5V，当某一字段发光二 极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮 ， 共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极 (COM)的数码管。 共阴数码管在应用时应将公共极 COM 接到地线 GND 上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。 通常七段 LED 数码显示器有 8 个发光二级管，其中 7 个发光二级管构成一个 “8”字， 1个发光二级管用于显示小数点，这 8 个笔段分别用 a~h 表示。 七段 LED 数码显示器与单片机的并行 接 口很简单，只要将 1 个 8 位并行输 出 (口必须带输出锁存）与显示器 8 个引脚相连即可。 但要注意输出口的实际驱动能力，必要时应加驱动电路。 每个发光二级管均有其额定工作电流（ 5~10mA),所以实际使用时在每个发光二级管回路中应该接限流电阻，使其工作在额定电流范围内。 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。 ① 静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。 静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O 端口进行驱动，或者使用如 BCD 码二 十进制译码 器译码进行驱动。 静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O 端口多，如驱动 5个数码管静态显示则需要 58＝ 40 根 I/O 端口来驱动，要知道一个 89S51 单片机可用的 I/O 端口才 32 个呢：），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。 ② 动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 通过分时轮流控制各个数码管的的 COM 端，就使各个 数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。 在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为 1～ 2ms，由于人的视觉暂单片机红外测速设计 11 留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的 I/O 端口，而且功耗 更低。 本此设计采用串并转换电路 74LS164 为静态显示电路。 LED 数码显示器的显示段码 8 位并行输出口输出不同的数据即可显示不同的字符，通常将控制发光二极管的一个字节数据称为段码。 共阳极结构 与共阴极的显示器其段码互补。 如一个字节中的最高位对应 h 笔段、最低位对应 a 笔段，则显示字符与对应的段码如表 33 所示 表 33 七段 LED 数码管显示器的段码 显示字符 共阳极段码 共阴极段码 字型 共阳极段码 共阴极段码 0 COH 3FH A 88H 77H 1 F9H 06H B 83H 7CH 2 A4H 5BM C C6H 39H 3 BOH 4FH D A1H 5EH 4 99H 66H E 86H 79H 5 92H 6DH F 8EH 71H 6 82H 7DH P 8CH 73H 7 F8H 07H U C1H 3EH 8 80H 7FH Y 91H 6E 9 90H 6FH 黑 FFH 00H 74LS164 显示接口芯片 [4] 在本次设计中就选择了 74LS164 作为显示接口芯片。 在单片机系统中，如果并行口的IO 资源不够，而串行口又没有其他的作用， 那么我们可以用 74LS164 来扩展并行 IO 口，节约单片机资源。 74LS164 是一个串行输入并行输出的移位寄存器。 并带有清除端。 其中：Q0— Q7 并行输出端。 A,B 串行输入端。 MR 清除端，为 0 时，输出清零。 CP 时 钟输入端。 如图 所示。 xx 大学学士学位 12 图 74LS164 引脚图 当清除端（ CLEAR）为低电平时，输出端（ QA－ QH）均为低电平。 串行数据输入端（ A， B） 可控制数据。 当 A、 B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（ CLOCK）脉冲上升沿作用下 Q0 为低电平。 当 A、 B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在 CLOCK 上升沿作用下决定 Q0 的状态。 硬件接口电路如图 所示 图 LED 显示接口电路 红外发射接收电路 [5] 红外线特点 红外线是国外著名科学家赫 歇尔在一次科学实验中发现的，他发现在太阳的可见光线以外存在着一种神奇的光线，人的肉眼无法看见这种光线，但它的物理特性与可见光线极为相似，有着明显的热辐射。 由于它位于可见光中红光的外侧，故而称之为红外线，红外线的波长范围很宽，介于 ——1000 微米之间，在红外线中，波长较短的为近红外线，波长最长的一段红外线 为远红外线。 红外光线。