毕业设计单片机测距.doc

基于单片机的汽车防撞报警器设计基于单片机的汽车防撞报警器设计 摘要：随着科学技术的快速发展，超声波将在科学技术中的应用越来越广。本文 对超声波传感器测距的可能性进行了理论分析，利用模拟电子、数字电子、微机 接口、以及超声波在介质的传播特性等知识，采用以 C8051f020 单片机为核心的 低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距的硬件电路和软件设计方法在此基 础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。 为了保证超声波测距传感器的可靠性和稳定性，采取了相应的抗干扰措施。 就超声波的传播特性，超声波发射、接收电路，LCD 显示电路，语音提示电路及 系统功能软件等做了详细说明.实现障碍物的距离测试、显示和报警，超声波测距 范围 2 cm -450 cm，精度在 1 毫米左右。 这套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时性良好，经过系统扩展和升 级，可以用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：测量液位、井 深、管道长度等场合。可以广泛应用于工业生产、医学检查、日常生活、无人驾 驶汽车、自动作业现场的自动引导小车、机器人、液位计等。 关键词：C8051f020，超声波传感器，LCD1602，ISD4004 The Design of vehicle collision avoidance alarm Based on Microcontroller Abstract：Along with the science and technology fast development, the ultrasonic wave more and more will be broad in the science and technology application .This article has carried on the theoretical analysis to the ultrasonic sensor range finder possibility, the use simulation electron, the digital electron, the microcomputer connection, the ultrasonic wave transducer, as well as the ultrasonic wave in medium knowledge and so on dissemination characteristic, uses take C8051f020 monolithic integrated circuit as the core low cost, the high accuracy, the microminiaturized numeral demonstrated the ultrasonic wave distance gauge the hardware electric circuit and the software design method has designed the system overall concept in this foundation, finally has realized each function module through the hardware and the software. In order to ensure the reliability and stability of the ultrasonic sensor, adopts the corresponding anti interference measures. Ultrasonic propagation properties, ultrasonic transmitting and receiving circuit, LCD display circuit, a voice alarm circuit and system software are described in details. To achieve obstacle distance measurement, display and alarm, ultrasonic range finder 2cm-450cm, accuracy of about 1 mm in. This set of system hardware and software design is reasonable, strong anti- interference ability, good performance of real-time, after the system expansion and upgrade, can be used for reversing radar, the building construction work site, some industry scene, for example: to measure liquid level, depth, the length of the pipeline. Can be widely used in industrial production, medical examination, daily life, unmanned aerial vehicles, automatic work scene automated guided vehicle, robot, liquid level meter. Key words：C8051F020, ultrasonic wave sensor, LCD1602, ISD4004 目目 录录 1 引言.1 1.1 课题背景.1 1.2 课题设计的意义.1 1.3 超声波测距在汽车上应用的介绍.2 1.4 本文结构.2 2 课题的方案设计与论证.3 2.1 系统总体设计.3 2.2 设计方案的论证.3 3 系统硬件结构的设计.5 3.1 单片机最小系统的设计.5 3.2 超声波传感器的选择.10 3.3 显示模块的设计.12 3.4 语音报警模块的设计.13 4 系统软件的设计.16 4.1 超声波汽车防撞电路的算法设计.16 4.2 各模块指令说明及时序.17 4.3 程序流程图.22 5 调试.24 5.1 硬件调试.24 5.2 软件调试.24 6 结论.26 附录 A .27 附录 B .28 参考文献.40 致 谢.41 1 引言引言 1.1 课题背景课题背景 随着经济的发展与汽车科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集 化和驾驶员非职业化的趋势1。同时，随着汽车工业的飞速发展，汽车的产量和保有 量都在急剧增加。但公路发展、交通管理却相对落后，导致了交通事故与日剧增，城 市里尤其突出。智能交通系统 ITS2是目前世界上交通运输科学技术的前沿技术，它在 充分发挥现有基础设施的潜力，提高运输效率，保障交通安全，缓解交通赌塞，改善 城市环境等方面的卓越效能，已得到各国政府的广泛关注。中国政府也高度重视智能 交通系统的研究开发与推广应用。汽车防撞系统3作为 ITS 发展的一个基础，它的成 功与否对整个系统有着很大的作用。从传统上说，汽车的安全可以分为两个主要研究 方向:一是主动式安全技术，即防止事故的发生，该种方式是目前汽车安全研究的最终 目的;二是被动式安全技术，即事故发生后的乘员保护4。目前汽车安全领域被动安全 研究较多，主要从安全气囊、ABS(防抱死系统)和悬架等方面着手，以保证驾乘人员的 安全。从经济性和安全性两方面来说，这些被动安全措施是在事故发生时刻对车辆和 人员进行保护，有很大的局限性，因而车辆的主动安全研究尤为重要，引出了本文研 究的基于单片机的超声波测距系统。这个系统是一种可向司机预先发出视听语音信号 的探测装置。它安装在汽车上，能探测企图接近车身的行人、车辆或周围障碍物;能向 司机及乘员提前发出即将发生撞车危险的信号，促使司机采取应急措施来应付特殊险 情，避免损失5。 1.2 课题设计的意义课题设计的意义 随着现代社会工业化程的发展，汽车这一交通工具正为越来越多的人所用，但是 随之而来的问题也显而易见，那就是随着车辆的增多，交通事故的频繁发生，由此导 致的人员伤亡和财产损失数目惊人。 对于公路交通事故的分析表明，80%以上的车祸事由于驾驶员反应不及所引起的， 超过 65%的车辆相撞属于追尾相撞，其余则属于侧面相撞。奔驰汽车公司对各类交通事 故的研究表明：若驾驶员能够提早 1S 意识到有事故危险并采取相应的正确措施，则绝 大多数的交通事故都可以避免6。 因此，大力研究开发如汽车防撞装置等主动式汽车辅助安全装置，减少驾驶员的 负担和判断错误，对于提高交通安全将起到重要的作用。显然，此类产品的研究开发 具有极大的实现意义和广阔的应用前景7。 1.3 超声波测距在汽车上应用的介绍超声波测距在汽车上应用的介绍 超声波倒车测距仪( 俗称电子眼)是汽车倒车防撞安全辅助装置 ,能以声音或者更 为直观的数字形式动态显示周围障碍物的情况8。其较早的产品是用蜂鸣器报警 ,蜂 鸣声越急 ,表示车辆离障碍物越近。后继的产品可以显示车后障碍物离车体的距离。 其大多数产品探测范围在 0.41.5 m,有的产品能达到 0.352.5 m,并有距离显示、 声响报警、区域警示和方位指示 ,有些产品还具备开机自检功能。目前市场上还出现 了具有语音报警功能的产品9。这些产品存在的主要问题是测量盲区大 ,报警滞后 , 未考虑汽车制动时的惯性因素 ,使驾驶者制动滞后 ,抗干扰能力不强 ,误报也较多。 汽车防撞雷达之所以能实现防撞报警功能, 主要有超声波这把无形尺子, 它测量最近 障碍物的距离, 并告诉给车主。其实超声测距原理简单: 它发射超声波并接收反射回 波, 通过单片机计数器获得两者时间差 t, 利用公式 S=C*t /2 计算距离, 其中 S 为汽 车与障碍物之间的距离, C 为声波在介质中的传播速度10。 1.41.4 本文结构本文结构 本设计说明书共分为 6 章：第 1 章介绍了一些有关于汽车防撞报警器的背景、意 义及超声波测距在汽车上的应用；第 2 章对设计系统方案介绍及论证；第 3 章对系统 中用到的每个模块进行了硬件设计，比如单片机最小系统、超声波传感器、LCD 显示、 语音报警等；第 4 章对模块的软件部分进行了说明，画出了一些用到的流程图；第 5 章是总结，总结了本次设计中的收获、回顾了设计过程。 2 课题的方案设计与论证课题的方案设计与论证 2.1 系统总体设计系统总体设计 构成超声测距系统的电路功能模块包括超声波传感器模块、LCD 显示模块、语音报 警模块、单片机核心功能模块及一些辅助电路。 图 2.1 超声波汽车防撞原理框图 2.2 设计方案的论证设计方案的论证 超声波探测技术主要用于中程测距、结构探伤、智能控制等领域。 当利用超声波探测器测距时常用两种方法强度法和反射时间法，强度法是利 用声波在空气中的传输损耗值来测量被测物的距离，被测物越远其反射信号越弱，根 据反射信号的强弱就可以知道被测物的远近，但在使用这种方法时由于换能器之间的 直接耦合信号很难消除，在放大器增益较高时这一直接耦合信号就可使放大器饱和从 而使整套系统失效，由于直接耦合信号的影响强度法测距只适合较短距离的且精度要 求不高的场合。 反射时间法其原理是利用检测声波发出到接收到被测物反射回波的时间来测量距 离，对于距离较短和要求不高的场合我们可认为空气中的声速为常数，我们通过测量 回波时间 T 利用公式 S=V（T/2）(其中 S 为被测距离、V 为空气中声速、T 为回波时 间（）计算出路程，这种方法不受声波强度的影响，直接耦合信号的影响21 TTT 也可以通过设置“时间门”来加以克服，因此这种方法非常适合较远距离的测距，如 果对声速进行温度修订，其精度还可进一步提高，本设计中选用此方法。 超 声 波 传 感 器 模 块 C8051f 020 单 片 机无线通讯 模 块 车 载 电瓶 12V 5V 与 3.3V 稳压 语音报警 系 统 LCD 显示模块 而超声波传感器一般要在 40KHZ 才能得到最大的震荡，超声波才能传的更远，而 要产生 40KHZ 的方波可以通过选择超声波传感器 US-100 的工作方式来实现，在电平触 发模式下，只需要在 Trig/TX 管脚输入一个 10US 以上的高电平，系统便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲，然后检测回波信号；在串口触发模式下，只需要在 Trig/TX 管脚 输入 0X55（波特率 9600） ，系统便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲，然后检测回波信 号。本设计中选用串口触发模式。 单片机的功能特点及测距原理 在串口触发模式下 C8051f020 向超声波传感器模块 Trig/TX 管脚输入 0X55 然后 对接收到的信息进行处理后，被测的距离在 LCD 上显示，报警电路发出适当的警告提 示音。 3 系统硬件结构的设计系统硬件结构的设计 3.1 单片机最小系统的设计单片机最小系统的设计 在系统的设计中，选择合适的系统核心器件就成为能否成功完成设计任务的关键， 而作为控制系统核心的单片机的选择更是重中之重。目前各半导体公司、电气商都向 市场上推出了形形色色的单片机，并提供了良好的开发环境。选择好合适的单片机可 以最大地简化单片机应用系统，而且功能优异，可靠性好，成本低廉，具有较强的竞 争力11。目前，市面上的单片机不仅种类繁多，而且在性能方面也各有所长。一般来 说，选择单片机需要考虑以下几个方面： （1）单片机的基本性能参数。例如指令执行速度，程序存储器容量，I/O 引脚数量 等。 （2）单片机的增强功能。例如看门狗、多指针、双串口等。 （3）单片机的存储介质。对于程序存储器来说，最好是 Flash 存储器。 （4）芯片的封装形式。如 DIP（双列直插）封装，PLCC（PLCC 有对应插座）封装 及表面贴附等。 （5）芯片工作温度范围符合工业级、军工级还是商业级。如果设计户外产品，必 须选用工业级。 （6）芯片的功耗。 （7）供货渠道是否畅通、价格是否低廉。 （8）技术支持网站的速度如何，资料是否丰富。包括芯片手册，应用指南，设计 方案，范例程序等。 （9）芯片保密性能好、单片机的抗干扰性能好。 CygnalC8051F(已被 Silicon Lab 收购)系列单片机是真正能独立工作的片上系统 SOCCPU 有效地管理模拟和数字外设可以关闭单个或全部外设以节省功耗 FLASH 存储器， 还具有在系线重新编程的能力即可用作程序存储器又可用作于非易失性数据存储。应 用程序可以使用 MOVC 和 MOVX 指令对 FLASH 进行读或改写。 根据本系统的实际情况，选择 C8051f020 单片机12。 图 3.1 C8051f020 实物图 图 3.2 C8051f020 引脚图 单片机的引脚功能说明： 1. 时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2 图 3.3 时钟信号电路 本系统使用的石英晶振频率为 22.118400MHZ。 2. 复位电路引脚 RST（低电平有效） 图 3.4 复位电路图 3.电源电路引脚 因 C8051f020 单片机内集成了数字电路和模拟电路，所以又两路电源电路： 模拟电源正（AV+）、模拟电源地(AGND) 数字电源正（VDD）、数字电源地（DGND） 图 3.5 电源电路图 4JTAG 电路（程序的下载和调试） C8051f020MCU 有一个片内 JTAG 接口和逻辑，提供生产和在系统测试所需要的边 界扫描功能，支持 FLASH 的读和写操作以及非侵入式在系统调试，JTAG 接口使用 MCU 上的四个专用引脚，它们是：TCK、TMS、TDI 和 TDO。 图 3.6 JTAG 电路图 5.电源监控引脚 MONEN 通过将 MONEN 引脚直接连 VDD 来使能 VDD 监视器，这是 MONEN 引脚的推荐配置。 6.单片机的 8 个 I/O 口：P0-P7 7.其余引脚： (1)电压比较器 0、1 的同相和反相输入端：CP0+、CP0-、CP1+、CP1- (2)带隙电压基准输出：VREF (3)ADC0 和 ADC1 的电压基准输入：VREF0、VREF1 (4)DAC 的基准电压输入端：VREFD (5)ADC0 的 8 路输入通道：AIN0.0-AIN0.7 (6)数模转换器 0 、1 的电压输出：DAC0、DAC1 单片机的最小系统: 图 3.7 单片机的最小系统 3.2 超声波传感器的选择超声波传感器的选择 超声波传感器模块采取收发分离方式的好处：一是收发信号不会混叠，接收探头 所接收到的纯为反射信号；二是将接收探头放置在合适位置，可以避免超声波在物体 表面反射时造成的各种损失和干扰，提高系统的可靠性。 根据设计要求并综合各方面因素，选择了 US-100 超声波测距模块。 图 3.8 US-100 实物图 US-100 超声波测距模块引脚功能如下： 表 3.1 US-100 的引脚功能 编号符号功能说明 1VCC 接 VCC 电源（供电范围 2.4V-5.5V） 。 2Trig/Tx 当为 UART 模式时，接外部电路 UART 的 TX 端；当为电平触发模 式时，接外部电路的 Trig 端。 3Ecno/Rx 当为 UART 模式时，接外部电路 UART 的 RX 端；当为电平触发模 式时，接外部电路的 Echo 端。 4GND 接外部电路的地。 5GND 接外部电路的地。 US-100 超声波测距模块基本工作原理与使用方法、电气参数： 表 3.2 基本工作原理与使用方法 基本工作 原 理 (1)采用 IO 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号; (2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就 是超声波从发射到返回的时间。测试距离=(高电平时间*声速(340M/S) /2; 使用方法 本模块使用方法简单,一个控制口发一个 10us 以上的高电平,就可以在接 收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时 就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断 的周期测,即可以达到你移动测量的值。 表 3.3 电气参数 1：使用电压：DC5V2：静态电流：小于 2mA 3：电平输出：高 5V 低 0V4：感应角度：不大于 15 度 主要 技术 参数5：探测距离：2cm-450cm 6：高精度：优于 2mm 参考 US-100 与单片机的引脚功能画出它们连接的原理图如下： 图 3.9 US-100 与单片机的连接原理图 3.3 显示模块的设计显示模块的设计 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍 式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。随着科技的发展，液晶显示模块 的应用前景将更加广阔。 本系统选用 LCD 液晶 1602 显示器作为显示模块 图 3.10 LCD1602 实物图 LCD1602 引脚功能如下 表 3.4 LCD1602 的引脚功能 编号符号引脚说明编号符号引脚说明 1GND 电源地 9D2 数据 2VCC 电源正极 10D3 数据 3VL 液晶显示偏压 11D4 数据 4RS 数据/命令选择 12D5 数据 5R/W 读/写选择 13D6 数据 6E 使能信号 14D7 数据 7D0 数据 15BLA 背光源正极 8D1 数据 16BLK 背光源负极 参考 LCD1602 与的单片机的引脚功能画出它们连接的原理图如下： 图 3.11 LCD1602 与单片机连接的原理图 3.43.4 语音报警模块的设计语音报警模块的设计 本系统选用 ISD4004 语音芯片作为语音报警模 图 3.12 ISD4004 实物图 图 3.13 ISD4004 引脚图 ISD4004 引脚功能如下： 电源:(VCCA,VCCD) 为使噪声最小 ,芯片的模拟和数字电路使用不同的电源总线 ,并 且分别引到外封装的不同管脚上 ,模拟和数字电源端最好分别走线 ,尽可能在靠近 供电端处相连 ,而去耦电容应尽量靠近器件。 地线:(VSSA,VSSD) 芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线。 同相模拟输入 (ANA IN+) 这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或 差分驱动。单端输入时 ,信号由耦合电容输入 ,最大幅度为峰峰值 32mV,耦合电容 和本端的 3K 电阻输入阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。差分驱动时,信号 最大幅度为峰峰值 16mV，为 ISD33000 系列相同。 反相模拟输入 (ANA IN-) 差分驱动时 ,这是录音信号的反相输入端。信号通过 耦合电容输入 ,最大幅度为峰峰值 16mV 音频输出(AUD OUT) 提供音频输出 ,可驱动 5K 的负载。 片选(SS) 此端为低,即向该 ISD4004 芯片发送指令，两条指令之间为高电平。 串行输入(MOSI) 此端为串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个 周期将数据放到本端 ,供 ISD 输入。 串行输出(MISO) ISD 的串行输出端。 ISD 未选中时,本端呈高阻态。 串行时钟(SCLK) ISD 的时钟输入端 ,由主控制器产生 ,用于同步 MOSI 和 MISO 的数据传输。数据在 SCLK 上升沿锁存到 ISD,在下降沿移出 ISD。 中断(/INT) 本端为漏极开路输出。 ISD 在任何操作 (包括快进)中检测到 EOM 或 OVF 时,本端变低并保持。中断状态在下一个SPI 周期开始时清除。中断状态 也可用 RINT 指令读取。OVF 标志-指示 ISD 的录、放操作已到达存储器的未尾。 EOM 标志-只在放音中检测到内部的 EOM 标志时,此状态位才置 1。 行地址时钟(RAC) 漏极开路输出。每个 RAC 周期表示 ISD 存储器的操作进行 了一行(ISD4004 系列中的 存贮器共 2400 行)。该信号 175ms 保持高电平 ,低电平为 25ms。快进模式下 , RAC 的 218.75s 是高电平,31.25s 为低电平。该端可用于存储管理技术。 外部时钟(XCLK) 本端内部有下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校, 误差在 +1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内 , 频率变化在 +2.25%内。工 业级芯片在整个温度和电压范围内 ,频率变化在 -6/+4%内,此时建议使用稳压电源。 若要求更高精度 ,可从本端输入外部时钟 (如前表所列 )。由于内部的防混淆及平滑 滤波器已设定 ,故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要,因 内部首先进行了分频。在不外接地时钟时 ,此端必须接地。 自动静噪(AMCAP) 当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时 ,自动 静噪功能使信号衰弱 ,这样有助于养活无信号 (静音)时的噪声。通常本端对地接 1mF 的电容,构成内部信号电平峰值检测电路的一部分。检出的峰值电平与内部设 定的阈值作比较 ,决定自动静噪功能的翻转点。大信号时 ,自动静噪电路不衰减 , 静音时衰减 6dB。1mF 的电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应速度。本端接 VCCA 则禁止自动静噪。 参考 ISD4004 与单片机的引脚功能画出它们连接的原理图如下： 图 3.14 ISD4004 与单片机的连接原理图 4 系统软件的设计系统软件的设计 软件设计的主要思路是将初始化设置、超声波测距、LCD1602 显示、ISD4004 语音 报警等功能编成独立的模块，在主程序中采用查询和中断的方式，在一定周期内，依 次执行各个模块，调用初始化设置子程序、超声波查询发射子程序、超声波中断接收 子程序，并把测量的结果进行分析处理，根据处理结果决定显示程序的内容以及调用 语音报警程序。 主程序首先是对系统环境初始化，调用超声波发射子程序送出一个超声波脉冲， 串口 0 中断程序接收返回的超声波信号。超声波汽车防撞电路的软件设计主要由主程 序、超声波发发子程序、超声波接收中断程序、显示子程序及语音报警子程序组成。 我们知道 C 语言程序有语法简洁、运算符丰富、数据结构类型丰富、结构化、语法要 求不严格、允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作、生成目标代码质量 高，程序执行效率高、适用范围大，可移植性好 ,所以控制程序可采用 C 语言。 4.1 超声波汽车防撞电路的算法设计超声波汽车防撞电路的算法设计 超声波测距的原理为超声波发生器 T 在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超 声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器 R 所接收到。这样只要计算出从发 出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距 离。距离的计算公式为： d=s/2=(ct)/2 其中，d 为被测物与测距仪的距离，s 为声波的来回的路程，c 为声速，t 为声波来 回所用的时间。 本设计采用 US-100 超声波测距模块，该模块有电平触发测距、串口触发测距两种 工作方式。 电平触发测距工作原理： 在模块上电前，首先去掉模式选择跳线上的跳线帽，使模块处于电平触发模式。 此模式只需要在 Trig/TX 管脚输入一个 10US 以上的高电平，系统便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，模块还要进行温度值的测 量，然后根据当前温度对测距结果进行校正，将校正后的结果通过 Echo/RX 管脚输出。 在此模式下，模块将距离值转化为 340m/s 时的时间值的 2 倍，通过 Echo 端输出一高 电平，可根据此高电平的持续时间来计算距离值。即距离值为：(高电平时间*340m/s) /2。 串口触发测距工作原理： 在模块上电前，首先插上模式选择跳线上的跳线帽，使模块处于串口触发模式。 在此模式下只需要在 Trig/TX 管脚输入 0X55（波特率 9600），系统便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，模块还要进行温度值 的测量，然后根据当前温度对测距结果进行校正，将校正后的结果通过 Echo/RX 管脚 输出。输出的距离值共两个字节，第一个字节是距离的高 8 位（HDate），第二个字节 为距离的低 8 位（LData），单位为毫米。即距离值为 （HData*256 +LData）mm。 最终采用串口触发测距方式。在程序中为使测量结果精确，采取多次测量求平均 值的方法，实现软件滤波。 4.2 各模块指令说明及时序各模块指令说明及时序 1602LCD 的指令说明及时序 表 4.1 1602 液晶模块内部的控制器共有 11 条控制指令 序号指令 RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0 1 清显示 0000000001 2 光标返回 000000001* 3 置输入模式 00000001I/DS 4 显示开/关控制 0000001DCB 5 光标或字符移位 000001S/CR/L* 6 置功能 00001DLNF* 7 置字符发生存贮器地址 0001 字符发生存贮器地址 8 置数据存贮器地址 001 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 01BF 计数器地址 10 写数到 CGRAM 或 DDRAM） 10 要写的数据内容 11 从 CGRAM 或 DDRAM 读数 11 读出的数据内容 1602 液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明： 1 为高电平、0 为低电平） 指令 1：清显示，指令码 01H,光标复位到地址 00H 位置。 指令 2：光标复位，光标返回到地址 00H 指令 3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕 上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。 指令 4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示 关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标 是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。 指令 5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令 6：功能设置命令 DL：高电平时为 4 位总线，低电平时为 8 位总线 N：低电平时 为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示 5x7 的点阵字符，高电平时显示 5x10 的点阵字符。 指令 7：字符发生器 RAM 地址设置。 指令 8：DDRAM 地址设置。 指令 9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命 令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令 10：写数据。 指令 11：读数据。 LCD1602 的读写操作时序： 图 4.1 读操作时序 图 4.2 写操作时序 ISD4004 的指令说明及时序 表 4.2 ISD4004 指令 指令 8 位控制码 操作摘要 POWERUP00100XXX上电:等 TPUD 后器件可以工作 SET PLAY11100XXX从指定地址开始放音。后跟 PLAY 指 令可使放音继续进行下去 PLAY11110XXX 从当前地址开始放音(直至 EOM 或 OVF) SET REC10100XXX 从指定地址开始录音。后跟 REC 指 令可使录音继续进行下去 REC10110XXX 从当前地址开始录音(直至 OVF 或停 止) SET MC11101XXX 从指定地址开始快进。后跟 MC 指令 可使快进继续进行下去 MC11111XXX 执行快进,直到 EOM.若再无信息,则 进入 OVF 状态 STOP0X110XXX 停止当前操作 STOP WRDN0X01XXXX 停止当前操作并掉电 RINT0X110XXX 读状态:OVF 和 EOM ISD4004 时序： 图 4.3 SPI 时序 图 4.4 8 位指令时序 图 4.5 24 位指令时序 4.3 程序流程图程序流程图 软件分为三部分，主程序、各模块子程序和串口中断程序，如图（4.6）（4.7） (4.8) 所示。主程序完成初始化工作，超声波发射、接收，显示，语音报警程序的控 制。 主程序流程图： 否 是 图 4.6 系统初始化 开串口 0 中断、总中 断 发射超声波信号 超声波接收 计数 Counts=10 滤波处理 LCD 显示距离 ISD4004 语音报警 显示报警子程序流程图： Y N N N Y Y 显示报警子程序 读取距离 小于 1 米? 1 X2 大于 2 米? 危险距离， 蜂鸣器报警 保持距离 返回 返回 播放距离并显示 安全距离 返回返回 图 4.7 串口中断子程序流程图 是 否 图 4.8 中断接收程序 readcounts=10 存入数组 readcounts=0 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿 蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃 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