内容发布更新时间 : 2024/5/20 12:00:13星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

P0.2: 用于显示输出，接显示器。 P0.3: 用于显示输出，接显示器。 P0.4: 用于显示输出，接显示器。 P0.5: 用于显示输出，接显示器。 P0.6: 用于显示输出，接显示器。 P0.7: 用于显示输出，接显示器。 P2.7: 接报警电路。 P2.0: 接报警电路。 P2.1: 接报警电路。

XTAL1：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，引脚应接地。 XTAL2：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。

RST：AT89C51 的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片要复位时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51 便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。

3.2 超声波测距发射电路的设计

发射电路主要由反向器74ls04和超声波发生器T构成，单片机P2.5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发生器的一个电极，另一路经两级反向器送到超声波的另一个电极。用这种推挽形式将方波信号加到超声波发生器两端，可以提高超声波的发射强度。电路设计如图3-3所示。

9

U5123456781312151431191891716P10P11P12P13P14P15P16P17INTOINTDT1T0EAVPPX1X2RESETRDWRAT89C51RXDTXDALEPPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728U4B12345671A1Y2A2Y3A3YGNDVCC6A6Y5A5Y4A4Y141312111098R2VCC1KVCC74LS04R1VCC1KT1

图3.3

3.2反相器74LS04简介

反向器74LS04是6非门，其工作电压为5V，他的内部含有6个CMOS反相器，74LS04的作用就是反相把1变成0。

下表3-1是其工作范围的分布情况，图3-4为引脚图介绍。

表3-1执行工作的极限值

符号 VCC TA IOH IOL 参量 电源电压 工作温度范围 最小值 4.75 0 最大值 5.25 75 单位 V °C mA 最大输出电流 最小输出电流 8 -0.4 mA

图3-4 74LS04引脚图

10

3.3超声波测距接收电路的设计

超声波探头必须采用与发射探头对应的型号，关键是频率要一致，本设计采用TCT40－16T/R，否则将因无法产生共振而影响接收效果，甚至无法接收。由于经探头变换后的正弦波电信号非常弱，因此必须经放大电路放大。正弦波信号不能直接被单片机接收，必须进行波形变换。按照上面所讨论的，单片机需要的只是第一个回波的时刻。接收电路的设计采用CX20106A，这是一款红外线检波接收的专用芯片。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与测距超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波发射电路。

下面对红外遥控接收器集成电路CX20106A做一个简要的介绍。

CX20106A是日本索尼公司生产的彩电专用红外遥控接收器，采用单列8脚直插式，超小型封装。CX20106A的基本性能如下：(1）电源电压典型值5V，最大17V。(2）电源电流1.1～2.5mA(典型值为1.8mA)。(3）输出低电平0.2V。(4）电压增益77～79dB。(5）输入阻抗为27kΩ。(6）滤波器中心频率f0为30～60kHz。其内部结构如下图3-5所示，各引脚功能如下表3-2所示。

检波器及 前置放大 限幅放大 宽频带滤波器 比较器 整形 滞后比较器 + —— ABLG IN C1 C2 GND fo C3 OUT Vcc 1 红外信号输入端 2 增益 调节端 3 4 5 6 7 8 检测端 地 带通滤波器调积分端 信号 输出端 电源端 图3-5 CX20106A内部结构图 表3-2 CX20106A 引脚功能

11

引脚 名称 1 2 IN C1 信号输入端 功能 RC网络连接端，该端与地串接一RC网络，以确定前置放大器的频率特性与增益。R阻值大，C容量小，增益低；反之则高但C不宜过大，否则瞬态响应速度会降低。 检波电容连接端，该端与地接检波电容，电容量大，则为平均值检波，瞬态响应灵敏度低；电容值小，则为峰值检波，瞬态响应灵敏度高，但检波输出的脉宽变动大。 3 C2 4 5 GND 接地端 f0 带通滤波器中心频率设置端，通过该脚与电源正端接一电阻R来确定f0，当R=200千欧时，中心频率f0=40KHZ；当R=220千欧时，中心频率f0=38KHZ。 积分电容连接端，该脚所接积分电容标准值为330PF，当电容值增大时，则外部滤波干扰增强，而且输出脉冲的低电平持续时间增加。 6 7 8 C3 OUT 信号输出端，该端口为集电极开路输出，当该脚与电源正端接一22千欧的电阻时，输出脉冲低电平的标准值约为0.2V VDD 电源正端，接+5V CX20106A的内部主要包括前置放大器，限幅放大，带通滤波，峰值检波，积分滤波及波形整形电路等。基本原理如下：接收换能器把超声波回波转换为相应频率的数字编码脉冲调幅波，并由1脚进入集成放大器的正相输入端。2脚是放大器的反相输入端，外接RC负反馈网络，可以决定和调节放大器的频率特性和电压增益，当电阻值小或者电容值大时，电压增益高，通频带窄；反之，电压增益低，通频带宽。在放大器输入端设置有ABLC电路（即自动偏压电路或者自动电平控制电路，它可使放大及限幅电路输出电平稳定的编码信号），可自动调整放大器的偏置电压，使放大器的输出电平稳定。然后，信号进入限幅放大器，可以滤除杂乱的寄生调幅和其他干扰，输出包络脉冲顶部平直的编码脉冲调幅波。信号再进入带通滤波器，滤除频率范围30-50KHZ以外的干扰信号。5脚外接电阻。调节其阻值可调节带通滤波器的中心频率值。然后信号进入峰值检波器，对编码脉冲的调幅波进行振幅检波，解调出数字编码脉冲信号，3脚外接电容是峰值检波器的滤波电容。检波出的信号再送到整形电路中进行波形转换与整形，最后由7脚输出数字编码脉冲信号，送至CPU去识别，处理。6脚外接积分电容，可以滤除已调波的载波频率分量。而由检波器输出的数据编码信号，CPU不能识别，故在检波器后设置由积分电路和磁滞回线型比较器组成的整形电路，整形电路是一种波形变换电路，它可将检波器输出的宽度编码脉冲整形变换为CPU所能识别的数字信号。而实用的波形整形电路是积分电路

12

和施密特比较器组成的电路。接收电路如图3-6所示，

CX2016A1234567C8TX1TX3T2跳线孔1+跳线孔TX41C5C6C7100pFR3R4TX51K5100pF100pFR5100pF1KTX2超声波接收传感器跳线孔8跳线孔VCC跳线孔1K

图3-6超声波接收电路图

3.4 显示模块方案的设计

显示模块的设计可采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，

减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波所需的40KHz方波信号，利用外

中断0口检测超声波接受电路输出的返回信号。显示电路采用简单实用的共阳LED数码管，位码用PNP三极管驱动。本设计的显示电路原理图如下图3-7所示。

13