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第三章 系统局部硬件电路设计

本文主要采用单片机控制技术，实现精确的超声波测距方案，整个系统由超声波收发单元、波形校准单元、温度测量单元、显示单元和控制单元5个单元组成。其中，超声波收发单元主要实现超声波的接发送和接收；信号处理单元主要实现去除干扰、波形整形、锁相环等功能，便于实现准确计时；温度测量单元主要测量外界温度，实现温度补偿；显示单元实现测量数据的显示；单片机为控制单元，完成指令发送，接收数据，进行计算等任务。

3.1 STC12C单片机

STC12系列单片机是美国STC公司在8051单片机标准的内核结构基础上对芯片内核进行了较大改进后推出的一个增强型功能的8051的单片机，具有很多很强的新功能。STC12系列是从引脚到内核及指令上都完全兼容8051的单片机;有32脚PLCC(27个I/0口)，28脚DIR(23个l/0口)，20脚DIP(15个!/0口)，三种封装

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形式，在芯片型号命名上;12代表工作频率是普通8051速度的8一12倍:C代表工作电压5.5V一3.8V，LE代表24V一3.8V，LV代表2一3.8V:54代表RAM是512字节.PCA/PWM是4路;12代表程序空间大小是12K;AO表示有A/D转换功能。

3.1.1时钟电路

计算机工作时，是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍的进行的，这个脉冲是由单片机控制器中的时序电路发出的。单片机的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。为了保证各部件间的同步工作。单片机内部电路就在惟一的时钟信号控制下严格的按时序进行工作。要给单片机提供时序要有相关的硬件电路，即振荡器和时钟电路。因此选择了内部时钟方式。利用芯片内部的振荡器，然后在引脚XTAL1和XTAL两端跨接晶体或陶瓷谐振器，就构成了稳定的自激振荡器，在实际连接中，为了减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定。可靠地工作，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近。

3.1.2复位电路

由图可以看出，是按键电平复位电路，相当于按复位键后复位端通过电阻与Vcc电源接通。复位是单片机的初始化操作。单片

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机在启动运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路来实现。 3.13 选用优点

STC12C5A60S2单片机加密性强,无法解密;超强抗干扰;速度快,1个时钟/机器周期,可用低频晶振,大幅降低EMI;输入/输出口多,最多由44个I/O口,A/D做按键扫描还可以节省很多I/O;在系统编程,无需编程器,无需仿真器,可远程升级;内部集成MAX810专用复位电路,原复位电路可以保留,也可以不用,不用时RESET脚接1K电阻到地。

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图3-1 STC12C5A60S2单片机

3.2超声波发射电路

发射电路由LM324AD构成的三级功率放大和超声波发射头组成。

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