基于單片機和超聲波模式的測距系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 D0數據15BLA背光源正極8D1數據16BLK背光源負極表22：引腳接口說明表第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數據線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。 LCD1602的指令說明及時序1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表23所示：表23 控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發生存貯器地址0001字符發生存貯器地址8置數據存貯器地址001顯示數據存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數器地址10寫數到CGRAM或DDRAM）10要寫的數據內容11從CGRAM或DDRAM讀數11讀出的數據內容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令 DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址 BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數據。指令11：讀數據。與HD44780相兼容的芯片時序表如表24所示：表24 基本操作時序表讀狀態輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0—D7=狀態字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數據輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0—D7=數據寫數據輸入RS=H，R/W=L，D0—D7=數據，E=高脈沖輸出無： 讀操作時序圖 寫操作時序圖 1602LCD的RAM地址映射及標準字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。 1602LCD內部顯示地址 DS18B20溫度傳感器簡介DS18B20數字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農業大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。 DS18B20的主要特性(1)適應電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數 據線供電(2)獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊(3)DS18B20支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫(4)DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(5)溫范圍－55℃～+125℃，在10～+85℃時精度為177。℃(6)可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實現高精度測溫(7)在9位分辨率時最多在 ，12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數字，速度更快(8)測量結果直接輸出數字溫度信號，以一 線總線串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力(9)負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發熱而燒毀， 但不能正常工作。 DS18B20的外形和內部結構DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發的溫度報警觸發器TH和TL、配置寄存器。： DS18B20外形及管腳DS18B20溫度值格式：這是12位轉化后得到的12位數據，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1， 溫度。 例如+125℃的數字輸出為07D0H，+℃的數字輸出為0191H，℃的數字輸出為FE6FH，55℃的數字輸出為FC90H 。溫度值格式表如表25所示： 表25 DS18B20溫度值格式表3．硬件電路設計 單片機最小系統單片機系統的設計一般都是在最小系統的基礎上擴展而來的。所謂最小系統，是指一個單片機真正能運行的最小配置系統。對于片內集成有程序存儲器和數據存儲器的51單片機只要接上電源、復位電路、晶振和電容就構了可以穩定運行的最小系統。: 最小系統電路本設計采用宏晶科技的STC89C52單片機，內部集成了數據存儲器RAM和程序存儲器Flash，接上電源、晶振等就可以構成最小系統。最小系統除MCU外，還包括一下幾部分：（1）時鐘部分，此部分由晶振和電容CC2構成，單片機的時鐘電路采用內部振蕩方式，將引腳XTALl和XTAL2間跨接晶體振蕩器和微調電容，與芯片內部振蕩器構成穩定的自激振蕩器。電容器Cl和C2主要作用是輔助振蕩器起振，且其大小對振蕩頻率有微調作用，典型值30pF；振蕩頻率主要由石英晶振頻率決定。，典型值為6MHz、12MHz、20MHz、11．0592MHz、24MHz、32 MHz、40MHz等。本設計晶振選用12MHz。（2）復位電路部分，此部分由電阻RR輕觸開關、電容C3構成。: 復位電路此外由于STC89C52的P0口為漏極輸出，所以用作輸出時必須外部加上拉電阻，在設計中采用排阻代替分立電阻。超聲波發射電路采用單片機軟件編程產生40KHz的方波脈沖信號，經驅動電路驅動后推動超聲波傳感器產生40KHz超聲波。驅動電路是由兩個三極管組成的互補功率放大電路組成。： 發射模塊電路在超聲波電路里，電阻R14和電容C4串聯后接入輸入信號，由電阻R11輸出信號。在脈沖數字電路中，因RC與脈寬tw的關系不同而區分微分電路和耦合電路。只要脈沖寬度tw(510)RC,在tw時間內，電容C已完成充電或放電（約需3RC）,輸出端就能輸出正負尖脈沖，才能成為微分電路。因而，電路的充電時間常數RC必須滿足RC() tw,這是微分電路的必要條件。超聲波接收電路采用SONY公司的CX20106A集成電路，對接收探頭接收到的信號進行放大、濾波。它是一款紅外線檢波接收的專用芯片，有較強的抗干擾性和靈敏度。常用于電視機紅外遙控接收器。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的抗干擾能力。適當改變C4的大小，可改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。使用CX20106A集成電路對接收探頭受到的信號進行放大、濾波。其總放大增益80db。以下是CX20106A的引腳注釋。1腳：超聲信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。2腳：該腳與地之間連接RC串聯網絡，它們是負反饋串聯網絡的一個組成部分，改變它們的數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,將使負反饋量增大，放大倍數下降，反之則放大倍數增大。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，推薦選用參數為R1=，C1=1μF。3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動大，易造成誤動作。4腳：接地端。5腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設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腳： 該腳與地之間接一個積分電容，標準值為330pF，如果該電容取得太大，會使探測距離變短。7腳：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，有信號時則產生下降。8腳：電源正極，～5V。： 接收模塊電路：超聲波模塊接法：VCC 模塊正極，接5V電源正極；G