575203367毕业设计（论文）基于AT89C51单片机倒车防撞报警系统设计.doc

山西大学毕 业 论 文 论文题目 基于单片机倒车防撞雷达的设计研究学 院 工程技术学院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 姓 名 指导教师 职 称 副教授 （2008年6月）学士学位论文（设计）原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（亲笔）： 年 月 日-学士学位论文（设计）版权使用授权书专业： 论文（设计）题目：本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间学位论文（设计）工作的知识产权单位属山西农业大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山西农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 毕业后发表与本研究有关的文章，作者单位署名应为“山西农业大学”，可以在备注中注明本人现工作单位。本研究成果的知识产权归属山西农业大学，未经指导教师和山西农业大学同意。本人不私自从事与课题有关的任何开发和盈利性活动。学位论文作者签名（亲笔）： 年 月 日导师签名（亲笔）： 年 月 日毕 业 设 计（论 文）评 价 表指导教师意见 签 字： 年 月 日评阅人意见 签 字： 年 月 日答辩委员会意见 主任委员签字： 年 月 日评分或评语 院长签字： 年 月 日基于单片机倒车防撞雷达的设计研究摘要随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒车所引发的事故也越来越多。这些事故常常给驾驶员带来许多麻烦，因此，有助于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。倒车雷达，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况。本文介绍了一种利用超声波测距原理研究的高性价比倒车雷达，它可以提醒驾驶员进入警戒区域，同时进行三级声光报警。无须占用司机的视觉资源，使司机可以把全部注意力用于观察车前及车旁的路况。超声发射部分由89C51单片机产生40kHz的信号，通过CD4069驱动发射探头；系统接收部分由接收探头拾取反射回来的微弱信号，当接收电路接收到反射信号就中断89C51计数器停止计数，从而得到超声波从发射到接收信号的时间差。关键词：倒车雷达、超声波、单片机毕业设计说明书（论文）中文摘要Based on monolithic integrated circuit back-draft anticollision radar design research修改对应的英文文摘AbstractAlong with our country economy rapid development, more and more many people had own automobile, simultaneously by parks the accident which initiates with the back-draft more and more to be also many. These accidents frequently bring many troubles to the pilot, therefore, is helpful in the pilot parks with the back-draft back-draft radar arises at the historic moment.The back-draft radar, is the automobile parks the safe auxiliary unit, can or a more direct-viewing demonstration informs around the pilot by the sound the obstacle situation, the puzzle which relieved the pilot to have parked with start vehicles when all around visits causes, and helped the pilot to clean the field of vision dead angle and the line of sight fuzzy flaw. This article introduced one kind of use ultrasonic ranging principle research the high performance-to-price ratio back-draft radar, it may remind the pilot to enter the zone of security, simultaneously carries on three levels of acousto-毕业设计说明书(论文)外文摘要optics to report to the police. Does not need to take driver's visual resources, enables the driver to be possible to use in the complete attention observing in front of nearby the vehicle and the vehicle state of roads. The supersonic launch part produces the 40kHz signal by the 89C51 monolithic integrated circuit, Through CD4069 actuation launch probe head; The system receive part the weak signal which reflects by the receive probe head collection, When the accepting circuit receives the reflection signal to interrupt the 89C51 counter stop counting, thus obtains the ultrasonic wave from to launch to the receive signal time difference.Keywords :Reversing radar, Ultrasonic, SCM目录1引言11.1 倒车雷达研究的背景及意义11.2 国内外倒车雷达的发展现状21.3 雷达的发展22 超声波倒车雷达的工作原理32.1 超声波32.2 超声波发生器42.3 超声波测距原理42.4 超声波测距误差分析62.4.1 温度误差62.4.2 时间误差625 影响超声波探测的因素72.6 如何提醒车主93 系统设计103.1 倒车雷达的工作原理图103.2 系统硬件电路原理图114 系统硬件电路介绍124.1 AT89C51单片机124.2 电源部分154.3 放大电路174.4 音频解码电路分析184.4.1 LM567芯片介绍194.4.2 译码电路工作原理分析204.4.3 LM567在使用要注意以下几个方面214.5 声光报警电路215 系统软件设计225.1计算超声波传播时间225.2超声波发生子程序235.3超声波接收中断程序24参考文献26致 谢271引言11 倒车雷达研究的背景及意义随着我国经济的快速发展，交通运输车辆及私家用车的不断增加，不可避免的交通问题瞬时成为人们关注的问题。其中由于倒车事故发生的频率高，已引起了社会和交通部门的高度重视。倒车事故发生的原因是多方面的，造成倒车时的事故率远大于汽车前进时的事故率，尤其是非职业驾驶员以及女性更为突出。而倒车事故给车主带来许多麻烦，不仅经济上，更有人身伤害，例如撞上别人的车，如果伤及儿童更是不堪设想，基于此基础，汽车高科技产品中，专为汽车倒车泊位设置的“倒车雷达”应运而生，倒车雷达的加装可以解决司机的不少麻烦，大大降低了倒车事故的频率。由于存在视觉盲区，无法看清车后状况，司机在倒车时很容易发生事故。为了减少带来的损失，需要有一种专门帮助司机安全倒车的装置。目前市场上用于辅助司机倒车的装置主要有：语音告警装置、后视系统以及倒车雷达等。语音告警装置用于播放提示语以提醒车后的行人注意避让正在倒车的汽车。这种装置价格便宜且使用方便，缺点是只能对车后的行人起告警作用，对于其他障碍物则不起作用，所以其应用范围有限。后视系统是由视频捕捉装置和视频播放装置组成，通过视频司机可以很直接地看到车后的障碍物。由于这类装置的价钱较高，目前还没有普及。倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者后视镜的显示通告司机车后的状况，解除了司机泊车和启动车辆时前后左右探视所引起的麻烦，并帮助司机解决由视觉引起的缺陷，提高驾驶的安全性。倒车雷达的原理与普通雷达一样，是根据蝙蝠在黑夜里高速飞行而不会与任何障碍物相撞的原理设计开发的。通过感应装置发出超声波来判断前方是否有障碍物，以及障碍物的距离、大小、方向、形状等。只不过由于倒车雷达体积大小及实用性的限制，目前其主要功能仅为判断障碍物与车的距离，并做出提示。司机在倒车时，启动倒车雷达，在控制器的控制下，由车尾保险杠上的探头发送超声波，遇到障碍物，产生回波信号，传感器接收到回波信号后经控制器进行数据处理，从而计算出车体与障碍物之间的距离，判断出障碍物的位置，再由显示器显示距离并发出警示信号，从而使司机倒车时不至于撞上障碍物。1.2 国内外倒车雷达的发展现状通常的倒车雷达主要由感应器、主机、显示设备等三部分组成。感应器发出和接受超声波信号，并将接收到的信号传输到主机，再通过显示设备显示出来。感应器装在后保险杠上，以角45°辐射，检查目标，能探索到那些低于保险杠而司机从后窗又难以看见的障碍物并报警，如花坛，蹲在车后玩耍的儿童等：显示设备装在仪表板上，提醒驾驶员汽车据后面物体还有多少距离，到危险距离时，蜂鸣器就开始鸣叫，提示司机停车。根据感应器种类不同，倒车雷达可分为粘贴式、钻孔式和悬挂式等种。转帖式感应器后有一层胶，可直接粘在后保险杠上：钻孔式感应器是在保险杠上钻一个洞，然后把感应器嵌进去：悬挂式感应器主要用于载货车。根据显示设备种类不同，倒车雷达又可以分为数字式、颜色式和蜂鸣式等三种。数字式显示设备是一只如传呼机大小的盒子，安装在驾驶台上，直接用数字表示汽车与后面物体的距离，并可精确到1厘米，让驾驶员一目了然。经过几年的发展，倒车雷达系统已经过了数代的技术改良，不管从结构外观上，还是从性能价格上，这几代产品都各有特点，目前使用较多的是数码显示、荧屏显示和魔幻镜倒车雷达这3种。13 雷达的发展1) 第1代倒车雷达“倒车请注意”!想必不少人还记得这种声音它只能算作最早的有关于倒车的一个产品,不能称为雷达,现在只有小部分商用车还在使用。只要驾驶员挂上倒档,它就会响起， 提醒周围的人注意。从某种意义上说,它对驾驶员并没有直接的帮助,基本属于淘汰产品。最初的倒车雷达是蜂呜器,它标志着倒车雷达系统的真正开始。倒车时,如果距车1.51.8M处有障碍物,蜂鸣器就会开始工作,蜂鸣声越急,表示车距障碍物越近。该装置既没有语音提示,也没有距离显示,虽然驾驶员知道车后有障碍物,但不能确定障碍物距离车究竟有多远。2) 第2代倒车雷达第2代产品采用数码波段显示,可以显示车后障碍物离车体的距离。如果车后是物， 在1.8M开始显示;如果是人,在0.9M左右的距离开始显示。这一代产品有2种显示方式， 数码显示产品直接显示距离数字，而波段显示产品由3种颜色来区别：绿色代表安全距离，表示障碍物离车体距离有08M以上；黄色代表警告距离，表示离障碍物的距离只有0.60.8M；红色代表危险距离，表示离障碍物只有不到0.6M的距离，必须停止倒车。第2代产品把数码和波段组合在一起，比较实用，但安装在车内不太美观。3) 第3代倒车雷达第3代产品是液晶荧屏显示，这一代产品较以前有一个质的飞跃，特别是荧屏显示开始出现动态显示系统。不用挂倒档，只要发动汽车，显示器上就会出现汽车图案以及车辆周围障碍物的距离。其外表美观，可以直接粘贴在仪表盘上，安装很方便，给人以舒适的感觉，显示的距离也更准确些。不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。4) 第4代倒车雷达第4代产品是魔幻镜倒车雷达，它结合了前几代产品的优点，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速微机控制，可全天候准确地测知2M以内的障碍物，并以不同等级的声音和直观的显示提醒驾驶员。魔幻镜倒车雷达把后视镜、倒车雷达、免提电话、温度显示和车内空气污染显示等多项功能整合在一起，并设计了语音功能，其外形就是一块倒车镜，所以可以不占用车内空间，直接安装在车内后视镜的位置。而且颜色款式多样，可以按照个人需求和车内装饰选配，不过价格稍高。5) 第5代倒车雷达第5代产品是整合影音系统，它是专为高档轿车生产的，在上一代产品的基础上新增了很多功能，它整合了高档轿车的影音系统，可以在显示器上观看DVD影像。当然其价格也相当的不菲。倒车雷达的发展实际上已经融入了整车的设计，随着技术的成熟，价格的降低，倒车雷达将会逐渐普及成为标准配置。2 超声波倒车雷达的工作原理2.1 超声波我们知道，当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。人类耳朵能听到的声波频率为2020，000HZ。当声波的振动频率大于20000HZ或小于20HZ时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000HZ的声波称为“超声波”。超声波广泛地应用在多种技术中。超声波有两个特点，一个是能量大，一个是沿直线传播。由于超声波也是一种声波，超声波在媒质中传播的速度和媒质的特性有关。声波是物体机械振动状态（或能量）的传播形式。所谓振动是指物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。 超声波具有以下的特点：1） 超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。 2） 超声波可传递很强的能量。 3） 超声波会产生反射、干涉、叠加和共振现象。 4） 超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化现象22 超声波发生器为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部结构，它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。23 超声波测距原理在超声波探测电路中, 发射端输出一系列脉冲方波, 其宽度为发射超声波与接收超声波的时间间隔, 被测物距越远, 脉冲宽度越大, 输出脉冲个数与被测距离成正比。超声波测距的方法有多种, 如相位检测法、声波幅值检测法和往返时间检测法等。相位检测法虽然精度高, 但检测范围有限可检测到汽车倒车中, 其障碍物与汽车的距离；声波幅值检测法易受反射波的影响。本文硬件设计采用超声波往返时间检测法, 其测量原理图如图1所示。图1 超声波测距原理图其原理为: 在超声波发射器两端输入40KHZ 脉冲串, 脉冲信号经过超声波内部振子, 振荡产生机械波, 并通过空气介质传播到被测面, 由被测面反射到超声波接收器接收, 在超声波接收器两端, 信号是毫伏级的正弦波信号, 超声波经气体介质的传播到接收器的时间, 即为往返时间。超声测距有脉冲回波法、共振法和频差法,其中常用脉冲回波法测距。超声波测距的原理一般采用渡越时间法 ,其原理是超声传感器发射超声波, 超声波在空气中传播至障碍物, 经反射后由超声传感器接收反射脉冲, 测量出超声脉冲从发射到接收的时间, 再乘以超声波在空气中的速度就得到二倍的声源与障碍物之间的距离, 即： L=c·t/2 (1)式（1）中, L为超声传感器与被测障碍物之间的距离, c为超声波在介质(空气)中的传输速率, t为超声波从发射到接收的时间。超声波在空气中的传播速度为: , 其中T为绝对温度数值, ,。在测量精度不是很高的情况下, 一般可以认为c为常数340m/s。由于温度影响超声波在空气中的传播速度；超声波反射回波又很难精确捕捉,致使超声波在空气中传播的时间很难精确测量。这些因素是使用超声测距引起误差的原因。2.4 超声波测距误差分析根据超声波测距公式L=c·t/2，可知测距的误差是由超声波的温度误差、传播速度误差和测量距离传播的时间误差引起的。2.4.1 温度误差由于超声波也是一种声波。其声速C与温度有关。表1列出了几种不同温度下的声速表1声速与温度关系温度()3020100102030100声速(米秒)313319325323338344349386这是超声波的温度效应特性，超声波的传播速度“C”可以用公式(2)表示：C331.50.607t（m/s）,式中t=温度（）。因此要精确测量与某个物体之间的距离时，则应通过温度补偿的方法加以校正。2.4.2 时间误差 当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度C=344m/s (20室温)，忽略声速的传播误差。测距误差st<(0.001/344) 0.000002907s 即2.907ms。 在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12MHz晶体作时钟基准的89C51单片机定时器能方便的计数到1s的精度，因此系统采用89C51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。 对于超声波测距精度要求达到1MM时，就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。例如当温度0时超声波速度是332m/s, 30时是350m/s，温度变化引起的超声波速度变化为18m/s。若超声波在30的环境下以0的声速测量100M距离所引起的测量误差将达到5M，测量1M误差将达到5MM。超声波遇到障碍物后，一部分会反来，那么，通过计算发射出超声波到接收到回波之间的时差，还有音速，就能算出障碍物的距离。25 影响超声波探测的因素图2 超声波差距示意图在图2中，用一个超声波传感器来发射超声波，同时它又可以接收到回波。一般使用的超声波频率为40KHZ。根据以上原理，所算出的障碍物距离都是指障碍物到传感器的距离。传感器可检查到的角度：传感器发射超声波有一定的角度范围，图3，图4为常用传感器的探测角度:图3 水平探测角度图4 垂直探测角度以上菱形区域是发射超声波的覆盖区，而覆盖区内的障碍物能否被探测到，则与以下因素有关(见图5示):1） 从物理方面的反射原理可知:超声波的反射规律为反射角等于入射角，因此，反射波是否能被传感器捕捉，与反射面的角度有关。2） 反射面的大小不同，也会影响反射波的强度。3） 另外，障碍物会吸收掉一部分超声波，反射回去的只是其中一部分，而吸收多少，反射又是多少，则与障碍物的材质和表面处理相关。疏松、多孔的表面较易吸收音波而导致反射效率较低，不易被侦测。4） 超声波在空气中传输时也会衰减，所以同一个反射面，同样的角度，距离越远，发射和反射的超声波衰减越大，越不易被测到。5） 以上几点简单的说，就是:角度、大小、表面材质和距离。这些因素综合起来，决定障碍物是否会被探测到。图5 超声波探测障碍物根据以上原理可知，在下列环境下，易造成无法侦测及侦测不良之情况！1）铁丝网，绳索类细小物体。2）草地行车或崎岖不平路面。3）棉质或表面易吸收声波之物质。4）传感器表面附着异物。5）同频率(40 KHz)之超声波杂音加金属声，高压气体排放声，汽车喇叭正对传感器鸣叫时。6）障碍物为锐角反射体，锥状物体。26 如何提醒车主 倒车雷达在上图所示侦测区内检测到有效障碍物时，LED及系统内的蜂鸣器会根据障碍物的距离发出警告声和不同的显示方式。分为三段( 如表2) 这样，用户可以很清楚的判断出障碍物的大概距离。表2倒车雷达左中/ 右中传感器提示方式:障碍距离LED与蜂鸣器响应方式A段150100CM对应方位的指示灯亮、蜂鸣器以相应的频率叫声为提示B段10050CM对应方位的指示灯亮、蜂鸣器以不同频率的叫声提示C段50CM以内对应方位指示灯全亮，并伴有闪烁以警告用户、蜂鸣器长鸣3 系统设计31 倒车雷达的工作原理图图6 测距工作原理以单片机作为主控电路元件，以12MHZ晶振作为标准脉冲振荡电路元件，通过软件编程实现40KHZ方波的产生，经过放大驱动超声波发射探头产生谐振，发射超声波信号，同时单片机开中断并开始计时，超声波信号遇到障碍物后反射回来被超声波接收探头接收，经过整形滤波及放大驱动音频译码器LM567，锁相后，该芯片8脚变为低电平接在INT1上，关中断，计时结束，根据超声波测距原理：L=ct/2，调用测距子程序，计算距离。除了设计主测距电路外还需设计好电源部分、声光报警部分，及其接口部分，以便很好的与上位机通讯，进行实时控制。发送的脉冲选用40KHZ的方波，这是由探头本身的中心频率和其频率特性决定的，如图2所示：在40KHZ频率时，超声波探头的输出声压和灵敏度值最大。输出超声波的声压/dB 灵敏度/dBRL=3.9K距离30cm-60 -60 -60-70-80354045输入电压10Vrm距离30cm12011010354045频率K HZ频率K HZ 图7超声波传感器发射和接收头的频率特性32 系统硬件电路原理图图8 电路原理图4 系统硬件电路介绍AT89C51超声波发送模块超声波接收模块放大驱动电路比较LED显示模块声光报警模块 图9 电路框图41 AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图片见图5：图10 AT89C51管脚图1）主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2）管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，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，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）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电平时间。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。3） 振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4） 芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 42 电源部分三端稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。下面对各部分电路作简单介绍。图11 电源内部结构图（1）启动电路在集成稳压器中，常常采用许多恒流源，当输入电压VI接通后，这些恒流源难以自行导通，以致输出电压较难建立。因此，必须用启动电路给恒流源的BJT T4、T5提供基极电流。启动电路由T1、T2、DZ1组成。当输入电压VI高于稳压管DZ1的稳定电压时，有电流通过T1、T2，使T3基极电位上升而导通，同时恒流源T4、T5也工作。T4的集电极电流通过DZ2以建立起正常工作电压，当DZ2达到和DZ1相等的稳压值，整个电路进入正常工作状态，电路启动完毕。与此同时，T2因发射结电压为零而截止，切断了启动电路与放大电路的联系，从而保证T2左边出现的纹波与噪声不致影响基准电压源。（2）基准电压电路基准电压电路由T4、DZ2、T3、R1、R3及D1、D2组成，电路中的基准电压为 式中VZ2为DZ2的稳定电压，VBE为T3、D1、D2发射结（D1、D2为由发射结构成的二极管）的正向电压值。在电路设计和工艺上使具有正温度系数的R1、R2、DZ2与具有负温度系数的T3、D1、D2发射结互相补偿，可使基准电压VREF基本上不随温度变化。同时，对稳压管DZ2采用恒流源供电，从而保证基准电压不受输入电压波动的影响。(3）取样比较放大电路和调整电路这部分电路由T4T11组成，其中T10、T11组成复合调整管；R12、R13组成取样电路；T7、T8和T6组成带恒流源的差分式放大电路；T4、T5组成的电流源作为它的有源负载。T9、R9的作用说明如下：如果没有T9、R9，恒流源管T5的电流IC5=IC8+IB10，当调整管满载时IB10最大，而IC8最小；而当负载开路时IO=0，IB10也趋于零，这时IC5几乎全部流入T8，使得IC8的变化范围大，这对比较放大电路来说是不允许的，为此接入由T9、R9级成的缓冲电路。当IO减小时，IB10减小，IC8增大，待IC8增大到 >0.6V时，则T9导通起分流作用。这样就减轻了T8的过多负担，使IC8的变化范围缩小。 （4）保护电路减流式保护电路减流式保护电路由T12、R11、R15、R14和DZ3、DZ4组成，R11为检流电阻。保护的目的主要是使调整管（主要是T11）能在安全区以内工作，特别要注意使它的功耗不超过额定值PCM。首先考虑一种简单的情况。假设图11中的DZ3、DZ4和R14不存在，R15两端短路。这时，如果稳压电路工作正常，即PC<PCM并且输出电流IO在额定值以内，流过R11的电流使 =IOR11<0.6V，T12截止。当输出电流急剧增加，例如输出端短路时，输出电流超过极限值（IO(CL)=PCM/VI=0.6V/R11）时，即当 >0.6V时，使T12管导通。由于它的分流作用，减小了T10的基极电流，从而限制了输出电流。这种简单限流保护电路的不足之处是只能将输出电流限制在额定值以内。由于调整管的耗散功率PCM=ICVCE，只有既考虑通过它的电流和它的管压降VCE值，又使PC<PCM，才能全面地进行保护。图11中DZ3、DZ4和R14、R15所构成的支路就是为实现上述保护目的而设置的。电路中如果（VIIOR11VO）>（VZ3+ VZ4），则DZ3、DZ4击穿，导致T12管发射结承受正向电压而导通。VBE12的值为经整理后得显然，（VI VO）越大，即调整管的VCE值越大，则IO越小，从而使调整管的功耗限制在允许范围内。由于IO的减小，故上述保护称为减流式保护。（5）过热保护电路 电路由DZ2、T3、T14和T13组成。在常温时，R3上的压降仅为0.4V左右，T14、T13是截止的，对电路工作没有影响。当某种原因（过载或环境温升）使芯片温度上升到某一极限值时，R3上的压降随DZ2的工作电压升高而升高，而T14的发射结电压VBE14下降，导致T14导通，T13也随之导通。调整管T10的基极电流IB10被T13分流，输出电流IO下降，从而达到过热保护的目的。电路中R10的作用是给T10管的ICEO10和T11管的ICBO11一条分流通路，以改善温度稳定性。值得指出的是：当出现故障时，上述几种保护电路是互相关联的。43 放大电路 本超声波测距电路放大部分采用双运算放大器LM358，由于是单电源供电，需要在输入端加直流偏置电压，并设置合适的静态输出电压，以便能放大正负两个方向的变化信号。图12 LM358管脚图LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。 它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。· 特性：内部频率补偿 · 直流电压增益高(约100dB) · 单位增益频带宽(约1MHz) · 电源电压范围宽· 单电源(332V)· 双电源(±1.5一±15V) · 低功耗电流，适合于电池供电 · 低输入失调电压：2mV