COM COM
图2-6 共阴极结构图 图2-7 共阳极结构图
共阴极LED的所有发光管的阴极并接成公共端COM，而共阳极LED的所有发光管的阳极并接成公共端COM。当共阴极LED的COM端接高电平，则某个发光管的阴极加上低电平时，则该管有电流流过因而点亮发光。LED各段不同点亮的组合可以显示0~9、A~F等十六进制数。
表2-2 LED段选码
显示 共阴极段选码 字符 0 1 2 3 4 5 6 7
3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 共阳极段选码 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 显示 共阴极段选码 字符 8 9 A B C D E F 7FH 6FH 77H 7CH 39H 5EH 79H 71H 共阳极段选码 80H 90H 88H 83H C6H A1H 86H 8EH 2.4 超声波收发模块
2.4.1 超声波测距原理
超声波是指频率高于20KHz 的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波，完成这种功能的装置称为超声波传感器。超声波传感器有发送器和接收器，有的也可具有发送和接收声波的双重作用。
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根据超声波的产生方式，超声波传感器可分为两大类：一类是电气式，如压电式、磁致伸缩式和电动式等；一类是机械式，如加尔统笛、液哨等。目前常用的是压电式超声波传感器。它利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即发射超声波时，将电能转换为超声波发射出去；在收到回波时，将超声振动转换成电信号。超声波测距的原理一般采用时间差法，即测出超声波从发射到遇到障碍物返回所经历的时间T，再乘以超声波的速度C就得到二倍的声源与障碍物之间的距离D，即
D=C*T/2
式中，D—传感器与障碍物之间的距离；C—声波在介质中的传输速度。由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测物体不需直接接触，故超声波传感器广泛地应用于液体高度测量、汽车倒车等方面。为了提高测量精度，减小误差，根据公式可知，测距误差由传播速度误差和传播时间误差引起。当传播速度准确时，传播时间差值精度只要达到微秒级，就可保证测距误差小于1mm。设计中，可采用12MHz 晶体作时钟的基准，单片机定时器的计数精度可达1us，从而保证测量精度。传播速度受空气密度的影响，空气密度越高，传播速度越快，而空气密度与温度有密切关系。在理想气体中声波的传播速度C为：
C=
?RT/M
式中，γ—气体定压比热容与定容比热容之比；R—气体常数；M—气体分子量；T—绝对温度。若温度变化不大，则可认为声速基本不变，其值为340m/s。若测距精度要求较高，为减小温度变化对声速产生的影响，在设计中，应增加温度传感器来监测环境温度，进行实时温度补偿，近似公式为C=C0+0.607×T℃ 式中，C0—零度时的声波速度332m/s；T—实际温度（℃）。 2.4.2 超声波收发模块简介
图2-8是本设计系统采用的超声波测距模块（URF04模块）实物图。其主要技术参数如下：
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图2-8 超声波测距模块实物图
? 工作电压：DC 5V ? 静态工作电流：小于2mA ? 电平输出：高 5 V ? 电平输出：低 0V ? 感应角度：不大于15° ? 探测距离：2cm—500cm
URF04模块工作原理：
采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号，模块得到有效触发电平后，自动发射8个40Hz的方波，自动检测是否有信号返回。当有信号返回时，通过IO输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。根据下面公式计算
L=（T*C）/2
式中L表示测量距离，T表示高电平持续时间，C表示声速。在测量精度要求不高时，取C=340m/s计算。
2.5 74LS138译码器
74LS138引脚图见图2-9，引脚符号分别表示：引脚1、2、3、表示地址码输入；引脚6表示芯片选通端，高电平有效；引脚4、5选通端，低电平有效；Y0~Y7输出端，低电平有效；引脚8为接地端；引脚16为电源端。
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图2-9 74LS138引脚图
74LS138译码器的功能如表2-3所示。表中字母含义：G2*=G2A+G2B；H表示高电平，L表示低电平，X表示任意电平。
表2-3 74LS138译码器功能表
2.6 74LS373锁存器
图2-10是74LS373锁存器的引脚图。各引脚含义是：引脚1表示三态允许控制端（低电平有效）；引脚3、4、7、8、13、14、17、18表示输入端（D0~D7）；引脚2、5、6、9、12、15、16、19表示输出端；引脚11表示锁存允许端。
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图2-10 74LS373锁存器引脚图
74LS373锁存器的真值表如表2-4所示，表中H表示高电平；L表示低电平；X表示任意电平；Z*高阻态。
表 2-4 74LS373锁存器真值表
Dn H L X X LE H H L X OE L L L H On H L Q0 Z*
2.7 74LS04反相器
74LS04反相器的引脚图见图2-11。74LS04为六组反相器，引脚1为输入端、对应2输出端；3输入端、4输出端；如此类推。引脚7接地端；引脚14电源端。
图2-11 74LS04反相器引脚图
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