超声波测距系统设计总体传感器与检测技术课程设计报告(编辑修改稿)

超声波测距系统设计总体传感器与检测技术课程设计报告(编辑修改稿)内容摘要：

断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 4 第 3 章 硬件电路设计 单片机最小系统 单片机最小系统主要采用的单片机是 AT89S51。 AT89S51 是 具有低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含有 4Kbytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ EPROM）和 128bytes 的随机存取数据存储器 (RAM)，片内置通用 8 位中央处理器（ CPU）和 Flash 存储单元，其引脚图如图 2 所示。 AT89S51 主要性能参数  与 MCS—51 产品指令系统完全兼容；  4K 字节可以重复擦写 Flash 闪速存储器；  1000 次擦写周期；  全静态操作： 0Hz—24Hz；  三级加密程序存储器；  128*8 字节内部 RAM；  32 个可编程 I/O 口线；  5 个中断源；  可编程串行 UART 通道；  低功耗空闲和掉电模式。 AT89S51 功能特性概述  4k 字节 Flash 闪速存储器；  128 字节内部 RAM；  32 个 I/O 口线；  两个 16 位定时器 /计时器；  一个 5 向量两级中断结构；  一个全双工串行口通信；  片内振荡器及时钟电路。 5 图 2 AT89S51 单片机 单片机最小系统组成 单片机最小系统主要由 AT89S51 单片机、外部振荡电路、复位电路和 +5V电源组成，如图 3 所示。 在外部振荡电路中，单片机的 XTAL1 和 XTAL2 管脚分别接至由 12MHZ 晶振和两个 30PF 电容构成的振荡 电路两侧，为电路提供正常的时钟脉冲。 在复位电路中，单片机 RESET 管脚一方面经 10uF 的电容接至电源正极实现上电自动复位，另一方面经开关 s 接电源，其主要功能除了使系统初始化之外，还有当程序出错或者操作错误使系统处于死锁状态时，也需要按复位键重新启动。 因此，复位电路是单片机系统中不可缺少的一部分。 图 3 单片机最小系统 6 超声波发射电路 超声波换能器的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。 反相器74LS04 参数如表 1 所示。 表 1 反相器 74LS04 参数 最大额定值 电源电压 到 + DC 输入电压 到 Vcc+ 直流输出电压 到 Vcc+ 钳位二极管电流 177。 20mA 直流输出电流，每个引脚（输出） 177。 25mA 功耗 600mW 发射电路主要由反相器 74LS04 和超声波发射换能器 T 构成，如图 4 所示，单片机 端口输出的 40kHz 的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声 波的发射强度。 图 4 超声波发射电路 7 超声波 检测 接收电路 超声波接收电路 CX20xx6A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。 超声波接收 电路如图 5所示。 CX20xx6A引脚功能如下： 1脚 IN：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为 40kΩ。 2脚 AGC：该脚与 GND之间连接 RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。 增大电阻 R或减小 C，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。 但 C的改变会影响到频率特性。 3脚 C0：该脚与 GND之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为。 4脚 GND：接地端。 5脚 RC0：该脚与电源端 VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心率， 阻值越大，中心频率越低。 6脚 C：该脚与 GND之间接入一个积分电容，标准值为 330pF，如果该电容值 太大会使探测距离变短。 7脚 OUT：遥控命令输出端，它是集电极开路的输出方式，因此该引脚必须 接上一个上拉电阻到电源端，没有接收信号时该端输出为高电平，有信号时则会下降。 8脚 RC1：电源正极， ～ 5V。 图 5 超声波检测接收电路 8 显示单元电路 在单片机应用系统中，发光二极管 LED显示器常用两种驱动方式：静态显示驱动和动态显示驱动。 所谓静态显示驱动，就是给要点亮的 LED通以恒定的电流即每一位 LED显示器各引脚都要占用单独的具有锁存功能的 I/O接口。 单 片机只需要把要显示的字形段码发送到接口电路并保持不变即可，如果要显示新的数据，再发送新的字形段码。 因此，使用这种方法单片机中 CPU开销小，但这种驱动方法需要寄存器、译码器等硬件设备。 当需要显示的位数增加时，所需的器件和连线也相应增加，成本也增加。 而所谓动态显示驱动就是给欲点亮的 LED通以脉冲电流，即采用分时的方法，轮流控制各个显示器的 COM端，使各个显示器轮流点亮，这时 LED的亮度就是通断的平均亮度。 考虑各种因素，本设计选用动 态驱动显示，其显示电路如图 6所示。 图 6 显示单元电路 语音播报电路 WT588D系列语音单片机是广州唯创科技有限公司联合台湾华邦共同研发出来的集单片机和语音电路于一体的可编辑语音芯片。 功能多音质好应用范围广性能稳定是 WT588D系列语音单片机的特 长，弥补了以往各类语音芯片应用领域狭小的缺陷， MP3控制模式、按键控制模式、按键组合控制模式、并口控制模式、一线串口控制模式、三线串口控制模式以及三线串口控制 I/O口扩展输出模式，让应用人员能将产品投放在几乎可以想象得到的场所。 WT588D是一款功能强大的可重复擦除烧写的语音单片机芯片。 WT588D让语音芯 片不再为控制方式而寻找合适的外围单片机电路，高度集成的单片机技术 9 足于取代复杂的外围控制电路。 配套 WTAPP上位机操作软件可随意更换WT588D语音单片机芯片的任何一种控制模式，把信息下载到 SPIFlash上即可。 软件操作方式简洁易懂，撮合了语音组合技术，大大减少了语音编辑的时间。 其中 KIA1117芯片为 WT588D的 VCC管脚（存储器电源输入脚） ， 提供。 可控制的语音地址位能达到 220个。 每个地址位里能加载可组合语音为 128段语音。 只需通过适当的访问地址就可以实现语音播报，使用方便，语音播报电 路设计如图 7所示。 图 7 WT588D语音播报电路。