紅外線距離測量儀設(shè)計

1、<p>　畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）題 目：紅外線距離測量儀設(shè)計系 (部)：信息工程系專 業(yè)：電氣自動化班 級：XXXXX學(xué) 生：XXX學(xué) 號：XXXXXXX指導(dǎo)教師：XXX 職稱：講師</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　紅外線距離測量是針對當(dāng)前公路、街道、停車場、車

2、庫等越來越擁擠，加上存在視覺盲區(qū)，無法看見車后的障礙物，司機(jī)在倒車時很容易刮傷汽車，甚至發(fā)生事故的情況而出現(xiàn)的一種旨在倒車防護(hù)的汽車防撞系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在汽車以較低的速度進(jìn)行倒車的過程中，識別出車后部的障礙物，并能夠測量車與障礙物之間的距離，在車輛與障礙物發(fā)生碰撞前，發(fā)出聲光報警，提醒司機(jī)剎車。本設(shè)計從實驗研究分析的角度，分析了紅外線測距原理以及國內(nèi)外此類汽車倒車存在的問題，提出了目前最簡單、實用的一種紅外線車輛倒車距離測量實現(xiàn)方案，即

3、基于AT89C52單片機(jī)為核心的紅外線測距倒車測量方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機(jī)；紅外線；傳感器；A/D轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　作 者：XXX</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：XXX</b></p><p><b>　　ABSTRACT</b&g

4、t;</p><p>　　Infrared vehicle astern distance measurement is in view of the current road, streets, parking lot, garage, etc more and more crowded, plus exist visual blind area, can't see the car after the

5、 obstacle, the driver in the reverse is easy to scratch the car, and even the case of an accident and the emergence of an aimed at astern protective car collision avoidance system. The system can in the car at a relative

6、ly low speed of reversing the process, a recognition of the obstacles, and can be used to</p><p>　　Keywords: SCM; Infrared; sensor；A/D Change </p><p>　　Author:XXX

7、 </p><p>　　Guiding Teacher: XXX</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 引 言1</p><p>　　第二章 硬件介紹2</p><p>　　2.1紅外線概述紅外線概述2<

8、/p><p>　　2.1.1紅外線簡介紅外線簡介2</p><p>　　2.1.2紅外傳感器的分類3</p><p>　　2.1.3紅外傳感器的應(yīng)用5</p><p>　　2.2 AT89C52單片機(jī)的概述6</p><p>　　2.3 TLC1549簡介9</p><p>　　第三章

9、紅外測距的工作原理與基本結(jié)構(gòu)11</p><p>　　3.1紅外測距發(fā)射與接收器件簡介11</p><p>　　3.2紅外線測距的工作原理12</p><p>　　3.3紅外測距系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)12</p><p>　　第四章 紅外線測距的硬件設(shè)計15</p><p>　　4.1紅外測距的實現(xiàn)構(gòu)想15<

10、;/p><p>　　4.2系統(tǒng)和硬件結(jié)構(gòu)電路圖15</p><p>　　4.3各硬件的電路設(shè)計16</p><p>　　第五章 紅外測距的軟件設(shè)計18</p><p>　　5.1系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)框圖18</p><p><b>　　誤差分析19</b></p><p>

11、;<b>　　總 結(jié)20</b></p><p><b>　　致 謝21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：22</b></p><p><b>　　第一章 引 言</b></p><p>　　隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，城市汽車數(shù)量迅速

12、增加。尤其是近幾年來，我國開始進(jìn)入私家車時代，汽車的數(shù)量更是逐年增加，造成公路、街道、停車場、車庫等越來越擁擠。汽車駕駛員越來越擔(dān)心車的安全了，其中倒車就是一個典型問題。由于存在視覺盲區(qū)，無法看見車后的障礙物，司機(jī)在倒車時很容易刮傷汽車，甚至發(fā)生事故。為了減少因此帶來的損失，需要有一種專門的輔助裝置幫助司機(jī)安全倒車。目前用于輔助司機(jī)倒車的裝置主要有：語音告警裝置、后視系統(tǒng)以及倒車紅外線測距等。語音告警裝置用于播放提示語以提醒車后的行人注

13、意避讓正在倒車的汽車。這種裝置價格便宜，使用方便，其缺點是只能對車后的行人起告警作用，對于其他障礙物則不起作用，所以其應(yīng)用范圍有限。后視系統(tǒng)是由視頻捕捉裝置和視頻播放裝置組成，通過后視系統(tǒng)司機(jī)可以直觀地看到車后的障礙物，消除視覺盲區(qū)。由于這類裝置的價位較高，目前還沒有普遍推廣使用。本文設(shè)計分析的基于STC89C52單片機(jī)和紅外線倒車測距系統(tǒng)，即是根據(jù)這一實際情況而應(yīng)運而生的，具有非常高的性價比。系統(tǒng)運用微計算機(jī)技術(shù)與紅外線的測距技術(shù)、傳

14、感器技術(shù)等的交叉融合，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的，并根據(jù)其距離遠(yuǎn)近實時發(fā)出報警。但其主流產(chǎn)品僅僅</p><p><b>　　第二章 硬件介紹</b></p><p>　　2.1紅外線概述紅外線概述</p><p>　　2.1.1紅外線簡介紅外線簡介 </p><p>　　近二十年來，紅外輻射技術(shù)已成為一門迅速發(fā)展的新興技

15、術(shù)科學(xué)。它已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，科研，軍事，醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。紅外輻射技術(shù)是發(fā)展測量技術(shù)、遙感技術(shù)和空間科學(xué)技術(shù)的重要手段。 </p><p>　　紅外輻射俗稱紅外線，又稱紅外光，它是一種人眼看不見的光線。但實際上它和其他任何光線一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)。任何物體，只要它的濕度高于絕對零度，就有紅外線向周圍空間輻射。它的波長介于可見光和微波之間，它的波長范圍大致在0.75µM~1000µM的頻譜

16、范圍之內(nèi)。相對應(yīng)的頻率大致在4×1014~3×1011HZ之間，紅外線與可見光、紫外線、χ射線、γ射線和微波、無線電波一起構(gòu)成了整個無限連續(xù)的電磁波譜，在紅外技術(shù)中，一般將紅外輻射分為四個區(qū)域，即近紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)和極遠(yuǎn)紅外區(qū)。0.77µM~3µM為近紅外區(qū)，3µM~30µM為中紅外區(qū)，30µM~1000µM為遠(yuǎn)紅外區(qū)。這里所說的遠(yuǎn)近是指紅外輻射在

17、電磁波譜中與可見光的距離。</p><p>　　紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外輻射的能量就越強(qiáng)。研究發(fā)現(xiàn)，太陽光譜各種單色光的熱效應(yīng)從紫色光到紅色光是逐漸增大的，而且最大的熱效應(yīng)出現(xiàn)在紅外輻射的頻率范圍內(nèi)，因此人們又將紅外輻射稱為熱輻射或熱射線。 </p><p>　　紅外線在通過云霧等充滿懸浮離子的物質(zhì)時不易發(fā)生散射，有較強(qiáng)的穿透能力，還具有抗干擾

18、能力強(qiáng)、易于產(chǎn)生、對環(huán)境影響小、不會干擾臨近的無線電設(shè)備的特點，因而被廣泛應(yīng)用。 </p><p>　　目前紅外發(fā)射器件（紅外發(fā)光二極管）發(fā)出的是峰值波長0.88µM~0.94µM之間的近紅外光，紅外接收器件（光敏二極管、光敏三極管）的受光峰值波長為0.88µM~0.94µM之間，恰好與紅外發(fā)光二極管的光峰值波長相匹配。 </p><p>　　紅外光

19、具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性。能全部吸收投射到它表面的紅外輻射的物體稱為黑體；能全部反射的物體稱為鏡體；能部分反射、部分吸收的物體稱為灰體。嚴(yán)格地講，在自然界中，不存在黑體鏡體和透明體。</p><p><b>　　紅外遙控的優(yōu)點： </b></p><p>　　采用紅外線發(fā)光二極管，結(jié)構(gòu)簡單，易于小型化，且成本底。 </p><p>

20、;　　紅外線調(diào)制簡單，依靠調(diào)制信號編碼可實現(xiàn)多路控制。 </p><p>　　紅外線不能通過阻擋物，不會產(chǎn)生信號串?dāng)_等誤動作。 </p><p>　　功率消耗小，反映速度快。</p><p>　　對環(huán)境無污染，對人、物無損害。 </p><p>　　抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠。</p><p>　　紅外輻射的基本定律 &

21、lt;/p><p>　　2.1.2紅外傳感器的分類 </p><p><b>　　一、熱傳感器 </b></p><p>　　熱傳感器是利用入射紅外輻射引起傳感器的溫度變化，進(jìn)而使有關(guān)物理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過測量有關(guān)物理參數(shù)的變化來確定紅外傳感器所吸收的紅外輻射。 熱探測器的主要優(yōu)點是相應(yīng)波段寬，可以在室溫下工作，使用簡單。但是，熱傳感器相

22、應(yīng)時間較長，靈敏度較低，一般用于低頻調(diào)制的場合。 熱傳感器主要類型有：熱敏傳感器型，熱電偶型，高萊氣動型和熱釋放電型四種。 </p><p>　　1、熱敏電阻型傳感器 </p><p>　　熱敏電阻是由錳、鎳、鈷的氧化物混合后燒解而成的，熱敏電阻一般制成薄片狀，當(dāng)紅外輻射照射在熱敏電阻上，其溫度升高，電阻值減少。測量熱敏電阻值變化的大小，即可得知入射的紅外輻射的強(qiáng)弱，從而可以判斷產(chǎn)生紅外

23、輻射物體的溫 </p><p>　　熱電偶型傳感器 熱電偶是由熱電功率差別較大的兩種材料構(gòu)成。當(dāng)紅外輻射到這兩種金屬材料構(gòu)成的閉合回路的接點上時，該接點溫度升高。而另一個沒有被紅外輻射輻照的接點處于較低的溫度，此時，在閉合回路中將產(chǎn)生溫差電流。同時回路中產(chǎn)生溫差電勢，溫差電勢的大小，反映了接點吸收紅外輻射的強(qiáng)弱。 利用溫差電勢現(xiàn)象制成的紅外傳感器稱為熱電偶型紅外傳感器，因其時間常數(shù)較大，相應(yīng)時間較長，動

24、態(tài)特性較差，調(diào)制頻率應(yīng)限制在10HZ以下。</p><p>　　2、萊氣動型傳感器 </p><p>　　高萊氣動型傳感器是利用氣體吸收紅外輻射后，溫度升高，體積增大的特性，來反映紅外輻射的強(qiáng)弱。它有一個氣室，以一個小管道與一塊柔性薄片相連。薄片的背向管道一面是反射鏡。氣室的前面附有吸收模，它是低熱容量的薄膜。紅外輻射通過窗口入射到吸收模上，吸收模將吸收的熱能傳給氣體，使氣體溫度升高，氣

25、壓增大，從而使柔鏡移動。在室的另一邊，一束可見光通過柵狀光欄聚焦在柔鏡上，經(jīng)柔鏡反射回來的柵狀圖像又經(jīng)過柵狀光欄投射到光電管上。當(dāng)柔鏡因壓力變化而移動時，柵狀圖像與柵狀光欄發(fā)生相對位移，使落到光電管上的光量發(fā)生改變，光電管的輸出信號也發(fā)生變化，這個變化量就反映出入射紅外輻射的強(qiáng)弱。這種傳感器的特點是靈敏度高，性能穩(wěn)定。但響應(yīng)時間性長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，強(qiáng)度較差，只適合于實驗室內(nèi)使用。</p><p>　　3、熱釋電型傳感

26、器 </p><p>　　熱釋電型傳感器是一種具有極化現(xiàn)象的熱晶體或稱“鐵電體”。鐵電體的極化強(qiáng)度（單位面積上的電荷）與溫度有關(guān)。當(dāng)紅外線輻射照射到已經(jīng)極化的鐵電體薄片表面上時，引起薄片溫度升高，使其極化強(qiáng)度降低，表面電荷減少，這相當(dāng)于釋放一部分電荷，所以叫做熱釋電型傳感器。如果將負(fù)載電阻與鐵電體薄片相連，則負(fù)載電阻上便產(chǎn)生一個電信號輸出。輸出信號的大小，取決于薄片溫度變化的快慢，從而反映入射的紅外輻射的強(qiáng)

27、弱。由此可見，熱釋電型紅外傳感器的電壓響應(yīng)率正比于入射輻射變化的速率。當(dāng)恒定的紅外輻射照射在熱釋電傳感器上時，傳感器沒有電信號輸出。只有鐵電體溫度處于變化過程中，才有電信號輸出。所以，必須對紅外輻射進(jìn)行調(diào)制（或稱斬光），使恒定的輻射變成交變輻射，不斷的引起傳感器的溫度變化，才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生，并輸出交變的信號。</p><p><b>　　光子傳感器</b></p><p

28、>　　光子傳感器是利用某些半導(dǎo)體材料在入射光的照射下，產(chǎn)生光子效應(yīng)，使材料電學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。通過測量電學(xué)性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強(qiáng)弱。利用光子效應(yīng)所制成的紅外傳感器。統(tǒng)稱光子傳感器。光子傳感器的主要特點靈敏度高，響應(yīng)速度快，具有較高的響應(yīng)頻率。但其一般須在低溫下工作，探測波段較窄。 </p><p>　　按照光子傳感器的工作原理，一般可分為內(nèi)光電和外光電傳感器兩種，后者又分為光電導(dǎo)傳感器、光生伏特傳感

29、器和光磁電傳感器等三種。 </p><p>　　1、光電導(dǎo)傳感器(PC器件)</p><p>　　當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料表面上時，半導(dǎo)體材料中有些電子和空穴可以從原來不導(dǎo)電的束縛狀態(tài)變?yōu)槟軐?dǎo)電的自由狀態(tài)，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電率增加，這種現(xiàn)象叫光電導(dǎo)現(xiàn)象。利用光電導(dǎo)現(xiàn)象制成的傳感器稱為光導(dǎo)傳感器，如硫化鉛、硒化鉛、銻化銦、碲隔汞等材料都可制光電導(dǎo)傳感器。使用光電導(dǎo)傳感器時，需要制冷和加一定

30、的偏壓，否則會使響應(yīng)率降低，噪聲大，響應(yīng)波段窄，以致使紅外線傳感器損壞。</p><p>　　2、光生伏特傳感器（PU器件）</p><p>　　當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)上時，在結(jié)內(nèi)電場的作用下，自由電子移向N區(qū)，如果PN結(jié)開路，則在PN結(jié)兩端便產(chǎn)生一個附加電勢，稱為光生電動勢。利用這個效應(yīng)制成的傳感器或PN結(jié)傳感器。常用的材料為砷化銦、銻化銦、碲化汞、碲錫鉛等幾種。<

31、/p><p>　　3、光磁電傳感器（PEM器件）</p><p>　　當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料表面上時，半導(dǎo)體材料中有些電子和空穴將向內(nèi)部擴(kuò)散，在擴(kuò)散中若受強(qiáng)磁場的作用，電子與空穴則各偏向一方，因而產(chǎn)生開路電壓，這種現(xiàn)象稱為光磁電效應(yīng)。利用此效應(yīng)制成的紅外傳感器，叫做光磁電傳感器。</p><p>　　光磁電傳感器不需致冷，響應(yīng)波段可達(dá)7µM左右，時間常

32、數(shù)小，響應(yīng)速度快，不用加偏壓，內(nèi)阻極低，噪聲小，有良好的穩(wěn)定性和可靠性。但其靈敏度低，低噪聲前置放大器制作困難，因而影響了使用。 </p><p>　　2.1.3紅外傳感器的應(yīng)用 </p><p>　　紅外技術(shù)是最近幾十年中發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。它已在科技、國防和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　紅外傳感器的應(yīng)用

33、主要體現(xiàn)在以下幾個方面： </p><p>　　紅外輻射計：用于輻射和光譜輻射測量 </p><p>　　搜索和跟蹤系統(tǒng)：用于搜索和跟蹤紅外目標(biāo)，確定其空間位置并對其運動進(jìn) 行跟蹤。 </p><p>　　熱成像系統(tǒng)：能形成整個目標(biāo)的紅外輻射分布圖像。 </p><p>　　紅外測距系統(tǒng)：實現(xiàn)物體間距離的測量。 </p>

34、<p>　　通訊系統(tǒng)：紅外線通信作為無線通信的一種方式。 </p><p>　　6. 混合系統(tǒng)：是指以上各類系統(tǒng)中的兩個或多個的組合。</p><p>　　2.2 STC89C52單片機(jī)的概述</p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Rea

35、d Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。STC89C52是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用STC高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，STC的STC89C52是一種高效微控制器，STC89C52是它的一種精簡版本。STC89C52單片

36、機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　8KB可改編程序Flash存儲器 </p><p>　?。山?jīng)受1，000次的寫入/擦除周期） </p><p>　　全靜態(tài)工作：0Hz～24MHz </p><p>　　三級

37、程序存儲器保密 </p><p>　　128 X 8字節(jié)內(nèi)部RAM </p><p><b>　　可編程I/O線 </b></p><p>　　2個16位定時器/計數(shù)器 </p><p><b>　　6個中斷源 </b></p><p><b>　　可編程串行通道&

38、lt;/b></p><p><b>　　片內(nèi)時鐘振蕩器 </b></p><p>　　另外，STC89C52是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計的，其工作頻率可下降到0 Hz，并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式——空閑方式（Idle Mode）和掉電方式（Power Down Mode）。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時器/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。

39、在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。</p><p><b>　　主電源引腳</b></p><p>　　.Vcc 電源引腳</p><p><b>　　.GND 接地端</b></p><p>　　外接晶體引

40、腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　.XTAL1 接外部晶體的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時，該引腳接收振蕩器的信號，既把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　.XTAL2 接外部晶體的另一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)懸浮不連接。</p>

41、;<p>　　.控制或與其它電源復(fù)用引腳RST、ALE//PROG、/PESN和/EA/Vpp</p><p>　　.RES 復(fù)位輸入端。當(dāng)振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　.ALE//PROG 當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率（此頻率

42、為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（/PROG）。</p><p>　　如果需要的話，通過對專用寄存器（SFR）區(qū)中8EH單元的D0位置數(shù)，可禁止ALE操作。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條MOVX或MOVC指令期間，ALE才會被激活。另外，該引

43、腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，該設(shè)定禁止ALE位無效。</p><p>　　(c)./PSEN 程序存儲允許（/PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)AT89C51/LV51由外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效（既輸出2個脈沖）。但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　(d)./EA/

44、Vpp 外部訪問允許端。要使CPU只訪問外部程序存儲器（地址為0000H～FFFFH），則/EA端必須保持低電平（接到GND端）。然而要注意的是，如果保密位LB1被編程，復(fù)位時在內(nèi)部會鎖存/EA端的狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)/EA端保持高電平（接Vcc端）時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。 </p><p>　　在Flash存儲器編程期間，該引腳也用于施加12V的編程允許電源V

45、pp（如果選用12V編程）。</p><p>　　輸入/輸出引腳P0.0~P0.7、P1.0~P1.7、P2.0~P2.7和P3.0~P3.7</p><p>　　.P0端口（P0.0～ P0.7） P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入，對端口寫1時，又可作高阻抗輸入端用。</p><p>　　在訪問外部程

46、序和數(shù)據(jù)存儲器時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 </p><p>　　(b).P1端口（P1.0～ P1.7） P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對

47、端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。作輸入口時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　在對Flash編程和程序驗證時，P1接收低8位地址。</p><p>　　(c).P2端口 （P2.0～P2.7） P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口

48、寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P2作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX @DPIR指令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX @RI指令）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問

49、期間不會改變。</p><p>　　在對Flash編程和程序驗證期間，P2也接收高位地址和一些控制信號。</p><p>　　(d).P3端口（P3.0～P3.7） P3 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。P3作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些

50、被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　2.3 TLC1549簡介</p><p>　　TLC1549C、TLC1549I和TLC1549M是一個10位開關(guān)電容器，逐次逼近型的AD轉(zhuǎn)換器。這個芯片有2個數(shù)字輸入端，1個三態(tài)輸出口(CS)，1個I/O CLOCK端口和1個數(shù)字輸出端（DATA OUT）,可以實現(xiàn)一個三總線接口到總控制器的串行口的數(shù)據(jù)傳輸。

51、  內(nèi)部具有自動采樣保持、可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍、抗噪聲干擾功能, 而且開關(guān)電容設(shè)計使在滿刻度時總誤差最大僅為±1 LSB ( 4.8 mV) , 因此可廣泛應(yīng)用于模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換電路。</p><p><b>　　引腳功能： </b></p><p>　　ANA

52、LOG IN：模擬信號輸入。電源阻抗應(yīng)該小于1K 歐。外部電源到該引腳的電流應(yīng)大于 </p><p><b>　　10mA。 </b></p><p>　　CS ：片選。CS 從高電平到低電平跳變可以復(fù)位內(nèi)部計數(shù)器并在一個最大的啟動時間加上兩個內(nèi)部時鐘的下降沿時間內(nèi)控制和使能DATA OUT、I/O CLOCK。在一個啟動時間加上兩個內(nèi)部時鐘的下降沿時間內(nèi)CS 從低電

53、平到高電平可以禁止I/O CLOCK。 </p><p>　　DATA OUT ：當(dāng)CS 為高時AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果為高阻抗，當(dāng)CS 為低時AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果有效。在有效C 下，該引腳輸出值為上次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位（MSB）的數(shù)字量。在下一個時鐘下降沿輸出次高位數(shù)字量，以此順序輸出直到第9 個下降沿輸出最低有效位（LSB），在第10 個時鐘下降沿，該引腳被拉低以確保串行數(shù)據(jù)口傳輸超過10 個時鐘周期。 </p>

54、;<p>　　GND ：該引腳和內(nèi)部電路的地相連，除非有特殊要求，所有的地都和該引腳相連。 </p><p>　　I/O CLOCK：輸入/輸出時鐘口。該引腳作為串行時鐘的輸入口有以下三個功能： </p><p>　?。?） 在第三個時鐘下降沿時，模擬輸入電壓開始給陣列電容充電一直到第10 個時鐘下降沿。 </p><p>　?。?） 之前轉(zhuǎn)換結(jié)果的9

55、個剩余位隨著該引腳在DATA OUT引腳上逐位輸出。 </p><p>　?。?） 在第10個時鐘下降沿，該引腳可以控制轉(zhuǎn)換結(jié)果傳輸?shù)絻?nèi)部控制器。 </p><p>　　REF+ ：正參考電壓的值（通常接VCC）接到REF+引腳上。最大輸入電壓的范圍是REF+電壓和REF-電壓的差值。 </p><p>　　REF- ：負(fù)參考電壓的值（通常接地）接到REF-引腳上。

56、 </p><p>　　VCC ：正電源電壓。 </p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　第三章 紅外測距的工作原理與基本結(jié)構(gòu) </p><p>　　3.1紅外測距發(fā)射與接收器件簡介</p><p>　　紅外線測距是利用紅外光來傳送控制指令信號，因此，作為紅外測距中的

57、紅外光發(fā)射器件的紅外發(fā)光二極管和紅外光接收器件的紅外光敏管，是構(gòu)成紅外測距系統(tǒng)的基本器件。</p><p><b>　　紅外線發(fā)射器件</b></p><p>　　1.紅外線發(fā)射器件的結(jié)構(gòu)與分類</p><p>　　紅外線發(fā)射器件是最長用的為紅外發(fā)光二極管，它與普通發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu) 原理以及制作工藝基本相同，是只有一個PN結(jié)的半導(dǎo)體器件，只是所

58、有的材料不同，制造紅外發(fā)光二極管砷化鉀，砷鋁鉀等，其中應(yīng)用最多的是砷化鉀。 紅外發(fā)光二極管一般采用環(huán)氧樹脂，玻璃，塑料等封裝，除白色透明材料封裝外，還可見到用藍(lán)色透明材料封裝的。紅外發(fā)光二極管按發(fā)光功率的大小，可分為小功率、中功率、大功率三種。另外，紅外發(fā)光二極管除頂面發(fā)光型外，還有側(cè)面發(fā)光型。小功率管一般采用全塑封裝，也有部分是采用陶瓷底座，頂端用玻璃或環(huán)氧樹脂透鏡封裝的，中大功率管一般采用帶螺紋金屬底座，以便安裝散熱片。隨著發(fā)光功率

59、得提高，相應(yīng)體積的管子也增大。</p><p>　　2.紅外發(fā)光二極管測試方法</p><p>　　用萬用表R×1K檔測量，正向電阻在30K?左右，反向電阻在200K?以上的管子是好的。反向電阻越大，漏電流越小，質(zhì)量越好。若反向電阻只有幾十K?，說明管子質(zhì)量不好，但可使用。若管子的正向的反向電阻都為無窮大或為零，說明管子是廢品，不能使用；還可以先把紅外發(fā)光二極管接到電路中，接通電

60、源后再用手機(jī)的攝像頭對準(zhǔn)紅外發(fā)光管。可以看到管子發(fā)出淡粉色的光，則紅外發(fā)光二極管好使。</p><p>　　二．.紅外光敏二極管</p><p>　　1.紅外光敏二極管原理與分類</p><p>　　我們知道半導(dǎo)體具有光電效應(yīng)，即用光照半導(dǎo)體，可使半導(dǎo)體的電阻率發(fā)生變化。利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)可以制成光電二極管，不同的半導(dǎo)體材料對不同波長的入射光的響應(yīng)是不同的。光敏二

61、極管有頂面受光和側(cè)面受光兩種形式。它也是采用塑料、玻璃、環(huán)氧樹脂等材料封裝。</p><p>　　2.光敏二極管的簡單測試</p><p>　　一般用萬用表R X 1K檔，光敏二極管的正向電阻較普通二極管大些，約十幾K?左右，反向電阻隨光照變化。無光照時（用物體將管子擋住，不讓光照射），反向電阻接近無窮大，說明漏電流大。管子的反向電阻至少應(yīng)在500K?以上，有光照射時（在較強(qiáng)日光或燈光下）

62、，反向電阻越小越好，一般應(yīng)在20K?以下。若有光照射時反向電阻為窮大或為零，說明管子是壞的。光敏二極管的引線較長的一根是正極。</p><p>　　3.2紅外線測距的工作原理</p><p>　　在過去幾年中，Sharp開發(fā)了很多種紅外距離傳感器。這些傳感器不但體積小，功耗也很低。這篇文章就簡單的介紹一下這些傳感器的不同點，使用方法，接口方法以及一些使用上的小技巧。</p>

63、<p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　Sharp的紅外傳感器都是基于一個原理，三角測量原理。紅外發(fā)射器按照一定的角度發(fā)射紅外光束，當(dāng)遇到物體以后，光束 會反射回來，如圖1所示。反射回來的紅外光線被CCD檢測器檢測到以后，會獲得一個偏移值L，利用三角關(guān)系，在知道了發(fā)射角度a，偏移距L，中心矩X，以 及濾鏡的焦距f以后，傳感器到物體的距離D就可以通過幾何關(guān)系計算出

64、來了。</p><p>　　3.3紅外測距系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　該系統(tǒng)主要由紅外發(fā)距離傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路，STC89C52芯片、LCD顯示電路等組成。其組成框圖3-1如圖所示：</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　其工作原理為：紅外距離傳感器根據(jù)測量的距離輸出相應(yīng)的電壓值，

65、A/D轉(zhuǎn)換電路的工作，將轉(zhuǎn)換結(jié)果通過單片機(jī)處理后送到LCD顯示屏，顯示被測距離。 最后如果測量距離小于30cm則報警。</p><p>　　第四章 紅外線測距的硬件設(shè)計</p><p>　　4.1紅外測距的實現(xiàn)構(gòu)想</p><p>　　為了實現(xiàn)紅外測距，在硬件設(shè)計中，我們直接采用了紅外測距傳感器。該傳感器距離測量精確，而且受外界影響很少。</p>&

66、lt;p>　　我們采用LCD顯示屏動態(tài)顯示變化中的距離， LCD顯示器與STC89C52芯片的P0口與P2.0-2.2接口相接，在紅外測距模塊運動過程，STC89C52芯片內(nèi)部會將電壓模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為可顯示的數(shù)字量，然后通過LCD顯示器顯示出。報警電路與STC89C52芯片的P1.1引腳相接，當(dāng)距離小于30cm時候報警。</p><p>　　4.2系統(tǒng)和硬件結(jié)構(gòu)電路圖</p>&

67、lt;p>　　整個紅外測距系統(tǒng)由STC89C52芯片、紅外發(fā)測距模塊電路、復(fù)位電路 、A/D轉(zhuǎn)換電路與LCD顯示器構(gòu)成。硬件結(jié)構(gòu)電路圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1硬件結(jié)構(gòu)電路圖</p><p>　　4.3各硬件的電路設(shè)計</p><p>　　4.3.1紅外測距電路</p><p><b>　　(2)電路工作原

68、理</b></p><p>　　紅外測距電路在輸出端可以得到一個約為0～3V 的模擬電壓,作TLC1549的VIN口模擬輸入量，進(jìn)行A/ D 轉(zhuǎn)換,重復(fù)等待與檢查轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志值是否已為零,最后將轉(zhuǎn)換結(jié)果在LCD上顯示出來。</p><p>　　4.3.3A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路如圖4-4所示，電壓信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)的

69、P2口，單片機(jī)和AD模塊通信后讀取電壓值。</p><p><b>　　圖4-4</b></p><p>　　4.3.4 LCD顯示電路</p><p>　　LCD與單片機(jī)的接口電路如圖4-5所示，單片機(jī)通過P0口向LCD輸送數(shù)據(jù)，顯示測得的距離。值得注意的是，P0口要接上拉電阻來保證對LCD的成功驅(qū)動。</p><p>

70、;<b>　　圖4-5</b></p><p><b>　　4.3.5報警電路</b></p><p>　　該電路由一個喇叭構(gòu)成，如圖7所示，三極管接單片機(jī)的P1.0口，低電平有效， </p><p><b>　　圖4-6</b></p><p>　　第五章 紅外測距的軟件設(shè)

71、計</p><p>　　5.1系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　在整個系統(tǒng)運行過程中。當(dāng)紅外系統(tǒng)被啟動后，首先，對STC89C2單片機(jī)進(jìn)行初始化。然后，當(dāng)STC89C2單片機(jī)接收到紅外接收電路傳輸?shù)碾妷盒盘柡?，?jīng)A/D轉(zhuǎn)換程序，將片外的模擬信號轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識別的數(shù)字信號，并經(jīng)電壓—距離轉(zhuǎn)換子程序，將變化的電壓轉(zhuǎn)換為距離。最后，在動態(tài)掃描LCD顯示器上顯示出來。主程序流程圖如圖5-1

72、所示。</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　誤差分析</b></p><p>　　由于紅外接收管相當(dāng)于一個光敏二極管，因此系統(tǒng)受外界光線的干擾很大。自然界的所有物體只要溫度高于絕對零度都會輻射紅外線，如果陽光或者其他較強(qiáng)的光線照射在接收器上，有可能會使內(nèi)部器件處于飽和狀態(tài)，從而也會導(dǎo)致

73、傳感器發(fā)生錯報情況，另外，日光燈也會產(chǎn)生紅外噪聲信號。因此，所設(shè)計的系統(tǒng)在不同的條件下所測量的結(jié)果會有所差別。</p><p>　　圖9是器件 所測電壓對應(yīng)的不同距離值，圖中橫坐標(biāo)代表電壓值，縱坐標(biāo)是距離，單位是cm 。從圖中可以看出，電壓與距離并不是線性關(guān)系，而是一條相對平滑的曲線。</p><p><b>　　圖9</b></p><p>

74、<b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。設(shè)計的過程中遇到的各種問題，也讓我意識到自己的不足。 由于時間的限定，再加上本人水平有限，紅外測距儀尚存在不足之處，測量精度不夠高，受外界光線影響較大 ，并沒有達(dá)到老師所期望的指標(biāo)。除此之外

75、，通過此次畢業(yè)設(shè)計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，充分的發(fā)揮自我學(xué)習(xí)，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是我作為一名學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一次作業(yè)，它既是對學(xué)校所學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，又為今后走向社會的實際操作應(yīng)用鑄就了一個良好開端，畢業(yè)設(shè)計是我對所學(xué)知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨立分析和解決問題的

76、能力；是我在校期間向?qū)W校所交的最后一份綜和性作業(yè)，從老師的角度來說，指導(dǎo)做畢業(yè)設(shè)計是老師對學(xué)生所做的最后一次執(zhí)手訓(xùn)練。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨的課題的是感覺很茫然。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累

77、的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。</p><p>　　總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。</p><p><b&g

78、t;　　致 謝</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計能夠很好的完成，感謝學(xué)校給我們一個平臺，給我們一次展示的機(jī)會，使我們這些即將畢業(yè)的學(xué)生在動手能力和專業(yè)技能上有很大的提高了。</p><p>　　在XXXXX學(xué)習(xí)的三年中，我們學(xué)到了很多知識，也學(xué)到了很多做人的道理，感謝學(xué)校，感謝老師們辛勤的教導(dǎo)，尤其是在做畢業(yè)設(shè)計中，得到了指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，使得畢業(yè)論文能在規(guī)定的時間

79、內(nèi)完成，同時同學(xué)也給了我很多的支持和幫助，在知識，專業(yè)上給了很多的建議，感謝他們的支持。希望這些即將進(jìn)入社會的同學(xué)事事順利，心想事成。最后感謝所有老師三年辛勤的教導(dǎo)衷心對老師們說一句：老師，辛苦了！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1].陳鴻茂編著《常用電子器件簡明手冊》[M]. 中南礦業(yè)大學(xué)出版社2001 </p>

80、<p>　　[2].張福學(xué)編著《實用傳感器手冊》[M].電子工業(yè)出版社 1988 </p><p>　　[3].張毅剛 彭喜元編著.《單片機(jī)原理及其接口技術(shù)》[M].人民郵電出版社，2008</p><p>　　[4].劉迎春 葉湘濱編著《傳感器原理設(shè)計與應(yīng)用》[M].國防科技大學(xué)出版社 2004 </p><p>　　[5].劉守義 鐘蘇編著《數(shù)字

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