超声波测距-毕业论文设计

2.12 串行外设接口－USART

通用同步和异步串行接收器和转发器(USART) 是一个高度灵活的串行通讯设备。主要特点为：

? 全双工操作( 独立的串行接收和发送寄存器) ? 异步或同步操作

? 主机或从机提供时钟的同步操作 ? 高精度的波特率发生器

? 支持5, 6, 7, 8, 或9个数据位和1个或2个停止位 ? 硬件支持的奇偶校验操作 ? 数据过速检测 ? 帧错误检测

? 噪声滤波，包括错误的起始位检测，以及数字低通滤波器

? 三个独立的中断：发送结束中断, 发送数据寄存器空中断，以及接收结束中断 ? 多处理器通讯模式 ? 倍速异步通讯模式

USART 分为了三个主要部分: 时钟发生器，发送器和接收器。控制寄存器由三个单元共享。时钟发生器包含同步逻辑，通过它将波特率发生器及为从机同步操作所使用的外部输入时钟同步起来。XCK ( 发送器时钟) 引脚只用于同步传输模式。发送器包括一个写缓冲器，串行移位寄存器，奇偶发生器以及处理不同的帧格式所需的控制逻辑。写缓冲器可以保持连续发送数据而不会在数据帧之间引入延迟。由于接收器具有时钟和数据恢复单元，它是USART 模块中最复杂的。恢复单元用于异步数据的接收。除了恢复单元，接收器还包括奇偶校验，控制逻辑，移位寄存器和一个两级接收缓冲器UDR。接收器支持与发送器相同的帧格式，而且可以检测帧错误，数据过速和奇偶校验错误。时钟产生逻辑为发送器和接收器产生基础时钟。USART支持4种模式的时钟: 正常的异步模式，倍速的异步模式，主机同步模式，以及从机同步模式。在本设计中我们要用到串口和PC机进行数据交换。 2.13 模数转换器 ? 10 位 精度

? 0.5 LSB 的非线性度 ? ± 2 LSB 的绝对精度

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? 65 - 260 μs 的转换时间 ? 最高分辨率时采样率高达15 kSPS ? 8 路复用的单端输入通道 ? 7 路差分输入通道

? 2 路可选增益为10x 与200x 的差分输入通道 ? 可选的左对齐ADC 读数 ? 0 - VCC 的 ADC 输入电压范围 ? 可选的2.56V ADC 参考电压 ? 连续转换或单次转换模式 ? 通过自动触发中断源启动ADC 转换 ? ADC 转换结束中断

? 基于睡眠模式的噪声抑制器

由于本设计没有用到模数转换，所以只是简单介绍。

2.14 JTAG 接口和片上调试系统

? 与IEEE 1149.1 标准兼容的JTAG 接口 ? 遵从IEEE 1149.1 (JTAG) 标准的边界扫描功能 – 所有的片内外设 – 内部和外部SRAM – 寄存器文件 – 程序计数器

– EEPROM 和Flash 存储器

第三章 硬件电路的设计

3.1 电源电路设计

电源电路时供给电路中各个芯片正常工作的核心，现在的电路中应用的芯片都是低功耗，直流电源，本次设计中应用的芯片的工作电源是+5V的直流电源。+5V 电源直接给单片机供电，在连接中并联一个电容，这样更好的稳定的提供电源。防止电源不稳定给单片机造成的破坏。

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VCCVCC10uF 图3.1 电源电路

3.2 复位电路设计

复位时单片机的初始化操作，功能是单片机初始化，使单片机从0000h单元开始操作。单片机主要的复位方式是外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要单片机的Reset引脚出现24个时钟震荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机就能复位，为了单片机可靠的复位，在设计复位电路时一般要Reset脚保持10ms以上的高电平，单片机就能稳定的复位，复位电路一般采用上电复位和按键复位二种，而本设计采用时按键式上电复位电路。这种复位电路利用电容器的充电来实现的，当加电时电路中有电流通过，构成回路电阻上产生压降，Reset引脚是高电平，当电容充满电时，电路相当于开路。Reset的电位和地相同，复位结束后。充电时间越长，复位时间越长，增大电阻和增大电容都可以增加复位时间。在本设计中电阻是10k，电容式10uf。可以满足电路要求。

VCC10ufReset10k 图3.2 复位电路图

3.3 时钟电路设计

XTAL1 与XTAL2 分别为用作片内振荡器的反向放大器的输入和输出，振荡器可以使用石英晶体，也可以使用陶瓷谐振器。一般来说我们常采用石英晶体和2个电容组成的谐振电路，晶体可以是0-16Mhz之间选择，电容值一般时20-30uF，C1和C2 的数值要一样，不管使用的是晶体还是谐振器。最佳的数值与使用的晶体或谐振器有关，还与杂

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散电容和环境的电磁噪声有关，由于本设计要求比较准确，所以我们选用了标准的晶振频率7.3728Mhz ，这也是便于时间的计数和时间精确控制。同时也为了串口传输时的波特率的选择。如下图所示：

22uFX122uF 7.3728MHZX2时钟电路图3.3 时钟电路

单片机本身有高增益反相放大器，外接晶振电路构成稳定自激振荡器，电容对频率有微调作用，在本次设计中要选用22pf的电容组成时钟频率。 3.4 数码管显示电路 LED显示结构

测控系统中常用的测量数据的显示器有发光二极管显示器(简称LED或数码管)和液晶显示器(简称D)。这两种显示器都具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点，本系统输出结果选用3个LED显示。数码管有共阴和共阳之分，本系统采用8段共阴型LED，每位数码管内部有8个发光二极管，公共端由8个发光二极管的阴极并接而成，正常显示时公共端接低电平(GND)，各发光二极管是否点亮取决于a-dp各引脚上是否是高电平。 LED数码管的外形结构外部有10个引脚，其中3, 8脚为公共端也称位选端，其余8个引脚称为段选端，当要使某一位数码管显示某一数字((0-9中的一个)必须在这个数码管的段选端加上与数字显示数字对应的8位段选码(也称字形码)，在位选端加上低电平即可。 由于系统要显示的内容比较简单，显示量不多，所以选用数码管既方便又经济。LED有共阴极和共阳极两种。 二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（段）a～g，另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发光二极管施加一定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。为了保护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。

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