发布时间 : 星期三 文章毕业论文，基于单片机的超声波检测系统更新完毕开始阅读f3109a67f5335a8102d22045
XXX大学学士学位论文
3.2.2 复位电路
在单片机系统里面，单片机是需要复位电路的，其中有两种复位信号：上电复位信号POR和上电清除信号PUC。复位电路的作用就是当系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才能撤销复位信号，以防止电源开关或电源插头分一合过程中引起的抖动而影响复位。可以采用R-C复位电路，也可以采用复位芯片实现复位。
R-C复位电路很经济，但可靠性不高，用复位芯片MAX809实现的复位电路具有很高的可靠性，但成本会很高，因此本设计选用简单的R-C复位电路。采用100KΩ电阻和电容值为10uF的有极性电容来实现。其中10uF电容可以减小电源的干扰，还能实现滤波，减小输入端的干扰。复位电路如图3-15所示，其中SW1是手动复位按钮开关，待每次需要时可以手动复位。
图3-15 上电复位电路
10μFSW1C17++3.3V
R9100KΩ另外该系统还设置了重置电路，显示每次测量完成后是否继续测量，如图3-16，若继续测量则接通SW2，利用单片机的一般I/O口P1.4来作为启动按键，由于P1.4可以作为中断口使用，这里设计为低电平触发方式，需要将该管脚拉高。
图3-16 上电清除电路
24 佳木斯大学信息电子技术学院 +3.3VR1110KΩSW2XXX大学学士学位论文
3.2.3 温度补偿电路
在超声波测量的一系列应用中，所使用的最基本手段首推超声时差测量，其次是时域上接收信号幅度和宽度特性的测量及频域上频谱特性的测量等等，超声波测量正是通过这些基本手段来完成待测非电量测量的。多数情况下，影响测量精度的最主要参数是声速，在不同的媒质中声速差异很大，气体中声速约为数百米每秒，液体中声速约为一千多米每秒，而在固体中则为数千米每秒。影响声速的因素也很多，但对于同种介质，声速主要取决于温度、压力、粘度。因此对测量液体比重来说，同等条件下最关键的因素也就是温度参数了。这也正是温度补偿电路存在的原因。
本系统选用美国达拉斯公司生产的数字式温度传感器DS18B20作为测温元件，DS18B20是“一线总线”接口的温度传感器，“一线总线”结构具有简洁、经济的特点，可使用户轻松地组建传电路，从而为测量系统的构建引入全新的概念。DS18B20的测量范围为-55～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度为0.5℃。现场温度可直接通过“一线总线”以数字方式传输，大大提高了设计系统的抗干扰性。DS18B20适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。它工作在3～5.5V的电压范围，采用多种封装形式，从而使系统设计更灵活、方便；设计分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20芯片的电路连接如图3-17所示，电源正极端经整流二极管IN4007接入电路，起到稳定电压的作用，温度测量数据经2脚的QD传输。
DS18B20的核心功能部件是数字式温度传感器，出厂分辨率默认设置为12位分辨率，对应0.0625℃。温度信息的低位、高位字节内容还包括了符号为S和二进制小数部分，具体形式如表3-1所示。由此，可得DS18B20的输出值与温度的二进制和十六进制的关系表，见表3-1。可见，其测量范围为-55℃～125℃。
图3-17 温度补偿电路 25 佳木斯大学信息电子技术学院 IN4007+5VDS18B20 32GNDVCCQDR104.7KΩ1XXX大学学士学位论文
表3-1 DS18B20输出值与温度的关系表
温度（°C） 数字输出（二进制） 数字输出（十六进制） +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H +25.0625 0000 0001 1001 0001 0191H +10.125 0000 0000 1010 0001 00A2H +0.5 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H -0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H -10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH -25.0625 1111 1110 0110 1111 FF6FH -55 1111 1100 1001 0000 FC920H 对测量结果的存放格式也有相应的规定，以方便在实际中来调用，其中低位和高位都有相应的格式。每个DS18B20都有一个唯一的64位ROM编码，它存放在64位激光ROM中。代码的前8位是单线产品系列编码，接着的48位是唯一的产品序列号，最后8位是前56位编码的CRC校验值，由CRC的等效多项式函数CRC=x8+x5+x4+1产生。主机可通过“读ROM命令”读取64位ROM的前56位，然后也按照此多项式函数计算出CRC值，并把它与读出的存放着DS18B20激光ROM内的CRC值进行比较，从而决定ROM的数据是否已被主机正确接收。如表3-2所示：
表3-2 转换结果的存放格式
位别
低位字节 高位字节
存放格式
23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4 MSB LSB S S S S S 26 25 24 MSB LSB
3.2.4 显示电路
1602是工业字符型液晶，能够同时显示32个字符。1602液品模块内部的字符发生存储器己经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H)，显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如’A’。
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表3-3操作控制表
操作 输入
读状态
RS=0,RW=1,E=1
写指令 RS=0,RW=0, D0～7=指令码，
E=H脉冲
读数据
RS=1,RW=1,E=1
写数据 RS=1,RW=0, D0～7=数据，E=H脉冲
注：为了方便，表中皆以1表示高电平，0表示低电平。
1602采用标准的16脚接口。第1脚：VSS为电源地；第2脚：VDD接5V电源正极；第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接电源正极时对比度最弱，接电源负极时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10KΩ的电位器调整对比度)；第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器；第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作；第6脚：E端为使能端；第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端；第15-16脚：空脚或背灯电源；15脚背光正极；16脚背光负极。见表3-4。
表3-4 1602接口信号说明
编号
1 2 3 4 5 6 7 8 符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1
引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压信号 数据/命令选择端(H/L) 读/写选择端(H/L)
使能信号 Data I/O Data I/O
编号 9 10 11 12 13 14 15 16 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK
引脚说明 Data I/O Data I/O Data I/O Data I/O Data I/O Data I/O 背光源正极 背光源负极
为了使系统更方便直观的读取数据，在电路中加入了液晶显示电路，如图3-18所示。图中VCC选用+5V电压，VL通过10KΩ电位器接地；数据/命机的P5.7；读/写选择端R/W直接接地；使能端E接单片机的P5.5；背光源正极电源对电压要求比较高，因此此端口的+5V电压通过整流二极管接入，背光源负极直接接地。
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