基于单片机的激光测距仪的设计与实现论文

基于单片机的激光测距仪的设计与实现论文内容摘要：

P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O口，可接收输出 4个 TTL 门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入时，由于 12 外部下拉为低电平， P3口将输出电流 (ILL)，也是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为AT89C51 的一些特殊功能口： RXD(串行输入口 )。 TXD(串行输出口 )。 INT0(外部中断 0)。 INT1(外部中断 1)。 T0(记时器 0外部输入 )。 T1(记时器 1外部输入 )。 WR (外部数据存储器写选通 )。 RD (外部数据存储器读选通 )。 同时 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高平时间。 ALE / PROG ：当访问外 部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令时 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在 由外部程序存储器取址期间，每个机器周期PSEN 两次有效。 但在访问内部部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不出现。 EA/VPP：当 EA保持低电平时，访问外部 ROM。 注意加密方式 1时， EA 将内部锁定为RESET。 当 EA 端保持高电平时，访问内部 ROM。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源 (VPP)。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 开发板配置 板子尺寸： *95*（ cm) 13 1. 4 按键键盘：输入设备，可做中 断实验用。 2. 2 个 LED 灯：可做各种花样灯实验或状态显示设备。 3. 超声波传感器接口：可做超声波测距实验。 4. 24L01 无线模块：可以做无线通信，自组网实验。 5. 红外接收 IC 接口：可使用 H1838 等接收头做红外接收实验，可扩展红外遥控键盘。 6. 温度传感器 DS18B20 接口 :学习“单总线”通讯，可做温度计，温度报警装置。 7. 温湿度传感器 DHT11 接口 :可做温度计和湿度计。 8. 光敏电阻传感器接口 :可接光敏电阻，学习用 AD采集光照强度。 9. 压敏电阻传感器接口 :可接压敏传感器，学习用 AD采集压力值。 10. 以 MAX3232 为核心的串口 1：此做为串行通讯的 ，可做串行通讯实验， STC 单片机也是通过此串口 1烧写程序的。 11. 以 MAX3232 为核心的串口 2：有了第二串口，我们可以用 2个串行同时通信，可以用串口 2进行监控和调试。 12. 1602LCD 接口：可直插字符型 1602，点阵图型 12232 等。 13. 12864LCD 接口：可直插点阵图型 12864 等。 14. Nokia 5110LCD 屏接口：可接 5110 液晶和 3310 液晶。 （三种液晶共用一个 20管脚排 母，可通过跳帽选择，详见使用手册） 15. P 口扩展：板子单片机的 P口都有扩展插针引出，方便扩展。 16. 输入电源： USB 口供电与外电源供电端，选择一种就可以了。 17. 系统电源： ，既可以调试 5V单片机和 单片机。 输入电压是 5V。 18. 输出电源：五组 ，可供其它设备取电。 14 图 34 双串口原理图 本次设计用的是 NOKIA5110 屏 Nokia5110 是一款经典机型，可能由于经典的缘故，旧机器很多，所以很多 电子工程师就把旧机器的屏 幕拆下来， 自己驱动 Nokia5110， 用于开发的设备显 示，取代 LCD1602。 使用 Nokia5110 液晶的四大理由： 性价比高， LCD1602 可以显示 32 个字符，而 Nokia5110 可以显示 15 个汉 字，30 个字符。 Nokia5110 裸屏仅 元， LCD1602 一般 15 元左右， LCD 12864 一般 50~70 元。 2) 接口简单，仅四根 I/O 线即可驱动， LCD1602 需 11 根 I/O 线， LCD12864 需 12 根。 速度快，是 LCD12864 的 20 倍，是 LCD1602 的 40 倍。 Nokia5110 工作电压 ，正常显示时工作电流 200uA 以下，具有掉电模 式，适合电池供电的便携式移动设备。 编译环境 15 keil uVision2 是德国 Keil software 公司出品的 51 系列单片机 C 语言软件开发系统。 其在 C 语言上加入了单片机特有的语法，并最大程度上保留了 C 语言上的大部分的语法规则，从而大大方便了编程，也提高了人们对其的认可程度。 测试环境的可用性： include sbit led=P1^0。 void main(void) { led=1。 while(1) { led=0。 } } 图 34 keil测试 经测试该编译器可用，编译环境就搭建好了。 16 激光测距仪的关键技术 总体结构图如下： 图 41模块连接图 图 42 ISIS professional上的模拟图 17 由于 ISIS professional上没有激光的收发单元件，就以跑步机的设计为模拟图，经测试通过。 5110屏幕的线序为： sbit res = P1^4。 //复位 ,0 复位 sbit sce = P1^3。 //片选 sbit dc = P1^2。 //1 写数据， 0 写指令 sbit sdin = P1^1。 //数据 sbit sclk = P1^0。 //时钟 编写语言的设计流程 本设计包括 3 大模块，包括激光收发模块、单片机模块、 5110 显示屏模块。 由于激光收发模块的完整封装性，它提供了开灯、开始连续测量、停止连续测量、指令确认及关闭激光的命令接口， 所以在连接玩单片机后只需在编译时给出合理的编写逻辑即可。 第二个模块是 5110 屏，由于以前从没有接触过 lcd，用的都是 led，在查找了 5110的资料后对其的原理有了较为直观的了解。 第三个模块是单片机本身，在综合了网上的各种资料后，选择了 51 系列的单片机，其完全符合本设计的要求。 5110 屏显示的实现 通过指令完成了连续模式的测量实现，激光探头向单片机发送数据流，单片机截取的数据流并向 LCD 屏幕上通过函数实现 LCD 的显示，其中包括了字库的调用、坐标的设定、屏幕的初始化、及刷新等功能。 void delay(int t) { uchar i。 while (t) { for (i=0。 i125。 i++) {} } 18 } void Lcd5110WriteDta(uchar dat) { unsigned char i。 sce=0。 dc=1。 for (i=0。 i8。 i++) { if (datamp。 0x80) sdin=1。 else sdin=0。 dat=dat1。 sclk=0。 nop()。 sclk=1。 } dc=1。 sce=1。 sdin=1。 } void Lcd5110WriteCMD(uchar dat) { unsigned char i。 sce=0。 dc=0。 for (i=0。 i8。 i++) { if (datamp。 0x80) sdin=1。 else sdin=0。 dat=dat1。 sclk=0。 nop()。 sclk=1。 } dc=1。 sce=1。 sdin=1。 } /* 19 LCD_init: LCD 初始化 */ void Lcd5110Init(void) { char i。 // res=0。 // delay(10)。 // res=1。 //以上三句 不用也行 Lcd5110WriteCMD(0x21 )。 //初始化 Lcd,功能设定使用扩充指令 Lcd5110WriteCMD(0xa0 )。 //设定液晶偏置电压 //Lcd5110WriteCMD(0xc0)。 //设定液晶偏置电压 //调试用 显示全黑 Lcd5110WriteCMD(0x02 )。 //温度校正 Lcd5110WriteCMD(0x13 )。 //1:48 Lcd5110WriteCMD(0x20 )。 //使用基本指令 Lcd5110WriteCMD(0x0C )。 //设定显示模式，正常显示 for (i=0。 i84。 i++) { Y0Ram[i]=Y1Ram[i]=Y2Ram[i]=Y3Ram[i]=0。 } } /* LCD_set_XY: 设置 LCD 坐标函数 输入参数： X： 0－ 83 Y： 0－ 5 */ void Lcd5110SetXY(uchar X,Y) { Lcd5110WriteCMD(0x40 | Y )。 // 垂直方向 05 Lcd5110WriteCMD(0x80 | X )。 // 水平方向 083 } /* LCD_clear: LCD 清屏函数 */ void Lcd5110Clear(void) { unsigned char t。 unsigned char k。 Lcd5110SetXY(0,0)。 for (t=0。 t6。 t++) { for (k=0。 k84。 k++) Lcd5110WriteDta(0x00)。 } 20 } LCD_write_shu 是 显示 8（宽） *16（高）点阵列数字字母符号等半角类， Addr 是写入地址， Row 是第几行 对于 6*8 点阵 实际 5*7 留有空边 ,字高 8 个点 , 屏幕一共 6行 竖着 48 个点， dd 是代表字符。 void Lcd5110Write6x8AtAddr(uchar row, addr, dat) { unsigned char i。 dat=dat32。 //ascii 转换为字库偏移地址 Lcd5110SetXY(addr, row1)。 // 某行的某个地址 行 16 地址 083 for (i=0。 i6。 i++) { Lcd5110WriteDta(Ascii6x8[dat*6+i])。 } } void Lcd5110show6x8AscWithNoAddr(uchar dat)//显示一个 6*8 点阵 { uchar i。 dat=32。 for (i=0。 i6。 i++) Lcd5110WriteDta(Ascii6x8[dat*6+i])。 } void Lcd5110String6x8(uchar row , addr, uchar *p) { Lcd5110SetXY(addr, row)。 // 列，页 while (*p!=39。 \039。 ) { Lcd5110show6x8AscWithNoAddr(*p++)。 } } void Lcd5110show8x16AscAtAddr(uchar row,addr, dat) { uchar i。 dat=32。 Lcd5110SetXY(addr,row)。 for (i=0。 i8。 i++) Lcd5110WriteDta。