20 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
到的信号为40KHZ，否则无法解调出来，即无法计算出距离。HC-SR04超声波发射接收模块就解决了这个问题，其发射信号的频率比较稳定，发射超声波的个数比较合理。其次，使用HC-SR04超声波发射接收模块编程很简单，只需给TRIG一个10μS以上的高电平即可发射出频率为40KHZ的超声波，调试简单；而用方案二制成的超声波发射接收模块编程则相对复杂，而且发射出的超声波频率不够稳定，与程序和硬件皆有关系，调试时相对麻烦。
综上各优点，本设计采用方案一来实现超声波的发射与接收，即使用HC-SR04超声波发射接收模块。
3.2.4 声光报警模块
声光报警电路主要由一个有源蜂鸣器、两个发光二极管、一个PNP三极管等组成。 D1表示绿色发光二极管，D2表示红色发光二极管。当障碍物到传感器的距离小于预置距离时，将P1.3置0，使红色发光二极管闪烁，同时将P1.4置0，使三极管的发射极与基极导通，有足够使蜂鸣器发出声音的频率电流流过蜂鸣器，蜂鸣器响，从而实现声光报警提示。声光报警原理图如图3.12所示。 3.2.5 复位电路
单片机复位的原理是在时钟电路开始工作后，在单片机的RST施加两个时钟周期以上高电平的震荡脉冲，单片机即可实现复位。在复位期间，单片机的ALE和PSEN引脚均输出为高电平。单片机的复位电路有上电复位、手动加上电复位、看门狗复位等电路，各复位电路如下： 1.上电复位电路 利用RC电路的充放电效应即为上电复位的基本原理，电路如图3.13所示。当系统上电后，复位电路给RST引脚一个短暂的高电平信号，这个信号随电容的充电而逐渐降低，高电平持续时间和RC电路的充放电时间有关。 2.手动加上电复位电路 本设计就是使用手动加上电复位电路，因为在实践应用中，使用此复位电路既可以手动复位又可以上电复位电路，这样就可以人工复位系统，上电复位电路的部分原理也是利用RC电路的充电效应，此复位电路原理图如图3.14所示。当按键开关被按下时，VCC通过一个电阻连接到RST引脚，给它一个高电平信号，按键松开时，RST恢复为高电平，复位完成。 3.定时监视器复位 定时监视器复位的原理是采用单片机内部的看门狗来实现复位的操作。
21 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
图3.12 声光报警电路
图3.13 上电复位原理图
3.2.6 DS18B20温度补偿电路
DS18B20温度传感器是DALLAS公司生产的采用1-Wire总线技术的典型产品。它可以将被测温度直接转换成数字量，因此单片机可以方便地通过串行总线实现读取。由于1-Wire具有成本低、节省I/O口、抗干扰能力强、便于总线扩展和维护等特点。DS18B20通过编程后，可以实现9~12位的温度度数。
22 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
图3.14 上电复位加手动复位原理图
1. DS18B20的工作性能如下:
●1-Wire数据通信。
●可用数据线供电，电压范围3~5.5V。 ●最高12位分辨率。
●12位分辨率时的最大工作周期为750ms。 ●可选择寄生工作方式。 ●检测温度范围为-55℃~+125℃。
●被测温度在-10℃~+85℃时，精度为±0.5℃。 ●内置E2PROM，限温报警功能。
●64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。 ●封装形式多样。
●负压特性。电源极性接反时，芯片不回烧毁。 3.2.6.1 DS18B20内部结构及测温原理
DS18B20的内部框图如图3.15所示，它主要包括寄生电源电路、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器、用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余效验码（CRC）发生器等七部份。
DS18B20是通过一种片上温度测量的技术来测量温度的。DS18B20内部温度测量电路方框图如图3.16所示。
测温电路初始工作时，温度寄存器被预置位-55℃，同时计数器1也被预置与-55℃相对应的预置数。然后，计数器1从预置数开始减计数直至减至0时，温度寄存器的温度
23 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
图3.15 DS18B20内部结构图
图3.16 DS18B20测温电路方框图
（a） (b) (c)
图3.17 （a）三引脚T0-92DS18B20 (b)8引脚μSOP DS18B20
（c）8引脚150milSO DS18B20
24 页 桂林电子科技大学毕业设计(论文)报告 第
值就会加1℃，这时计数器1的预置数也改为由斜率累加器来提供。此后，温度寄存器的数值是随计数器1的工作不断修改的，只有当计数器2的预置数减到0时，温度寄存器的温度值才会停止变化。
3.2.6.2 DS18B20的封装形式及引脚功能
DS18B20有8引脚SO封装、8引脚μSOP封装以及3引脚T0-92封装三种形式。其各封装及引脚如图3.17所示：
三引脚TO-92DS18B20引脚和引脚功能如表3.5所示。
表3.5 DS18B20对ROM的操作命令
引脚号（T0-92） 1 2 3 引脚名称 引脚功能 GND DQ VDD 接地 数据输入输出引脚 可选VDD引脚，当工作在寄生电源时，该引脚接地 3.2.6.3 DS18B20的供电方式
DS18B20可以采用两种供电方式，即外部供电方式和寄生电源供电方式。当采用外部供电方式时，如图3.18所示。此时DS18B20可以接5V或3.3V的电源，但GND必须接地。如图3.19所示为DS18B20的寄生电源时供电方式。此时，DS18B20的VDD引脚必须接地。同时，为了使DS18B20得到足够的工作电流，应给1-Wire提供一个强上拉，一般可以用一个场效应管将I/O线直接拉到电源上。DS18B20从1-Wire单总线上汲取能量，当信号线DQ处于高电平时把能量存储在内部电容里，当信号线DQ处于低电平时消耗电容存储的能量，直到高电平到来，再给DS18B20内部的寄生电源充电。
值得注意的是，当温度超过100℃时，则不推荐使用寄生电源供电方式，应采用外部电源供电方式。