【正文】 .......18 超聲波發(fā)射中斷程序 ...............................................20 超聲波接收中斷程序 ...............................................21 顯示子程序 .......................................................22 距離計(jì)算子程序 ...................................................235 結(jié)束語 ................................................................24致 謝 ...................................................................25參考文獻(xiàn) .................................................................26附錄 1 系統(tǒng)原理圖 ........................................................27附錄 2 pcb 原理圖 .....................................................28附件 3 程序清單 .......................................................291 緒 論超聲波是指超過人的聽覺范圍以上(16KHZ)的聲波。近二、三十年,特別是近十年來，由于電子技術(shù)及壓電陶瓷材料的發(fā)展，使超聲檢測(cè)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。超聲技術(shù)是一門以物理、電子、機(jī)械、及材料學(xué)為基礎(chǔ)的通用技術(shù)之一。超聲技術(shù)是通過超聲波產(chǎn)生、傳播及接收的物理過程而完成的。超聲波具有聚束、定向及反射、透射等特性。超聲檢測(cè)技術(shù)是利用超聲波在媒質(zhì)中的傳播特性（聲速、衰減、反射、聲阻抗等）來實(shí)現(xiàn)對(duì)非聲學(xué)量（如密度、濃度、強(qiáng)度、彈性、硬度、粘度、溫度、流速、流量、液位、厚度、缺陷等）的測(cè)定。它的基本原理是基于超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)遇到不同的界面，將產(chǎn)生反射，折射，繞射，衰減等現(xiàn)象，從而使傳播的聲時(shí)、振幅、波形、頻率等發(fā)生相應(yīng)變化，測(cè)定這些規(guī)律的變化，便可得到材料的某些性質(zhì)與內(nèi)部構(gòu)造情況。與傳統(tǒng)超聲技術(shù)完全不同，新的超聲技術(shù)具有以下特點(diǎn)：在不破壞媒質(zhì)特性的情況下實(shí)現(xiàn)非接觸性測(cè)量，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。 超聲波簡介根據(jù)聲音的頻率不同，可分為很多種聲波。人能聽見聲音的頻率為20Hz～20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲音，即 20Hz 以下的聲音稱為次聲波，20kHz 以上的聲音稱為超聲波。它主要有以下特性：（1） 聲速特性　超聲波速度受介質(zhì)溫度、壓力等因素的影響，但在相同外部環(huán)境下，超聲波在同一介質(zhì)中的傳播速度是一常數(shù)。這是所有超聲儀表進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)。（2） 反射特性　超聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),由于兩種介質(zhì)密度不同，在兩種介質(zhì)分界面,其傳播方向會(huì)發(fā)生改變,其中一部分折射入另一種介質(zhì)，另一部分被反射回來。當(dāng)超聲波從固體傳播到液體(或反過來) 時(shí)，聲波因?yàn)閭鞑サ慕橘|(zhì)密度相近而幾乎全部折射；當(dāng)超聲波從氣體傳播到固體或液體時(shí)，由于兩種介質(zhì)密度相差懸殊，聲波幾乎全部被反射，超聲波測(cè)距儀充分利用了這一特性。（3） 衰減特性　超聲波在傳播過程中,由于受介質(zhì)和介質(zhì)中雜質(zhì)的阻礙或吸收,聲波強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生衰減。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)，為此，利用超聲波的這種性質(zhì)就可制成超聲波傳感器。另外，超聲波在空氣中傳播速度較慢，為 340 m/s，這就使得超聲波傳感器使用變得非常簡單。 超聲波檢測(cè)簡介超聲波測(cè)量在國防、航空航天、電力、石化、機(jī)械、材料等眾多領(lǐng)域具有廣泛的作用，它不但可以保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障安全，還可起到節(jié)約能源、降低成本的作用。超聲波與光波、電磁波、射線等檢測(cè)相比，其最大特點(diǎn)是穿透力強(qiáng)。超聲波是一種頻率超過 20kHz 的機(jī)械波。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦苑瓷洹⒄凵?、干涉、衍射、散射。超聲波具有方向性集中、振幅小、加速度大等特點(diǎn)，可產(chǎn)生較大力量，并且在不同的媒質(zhì)介面?zhèn)鞑?，超聲波的大部分能量?huì)反射。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速，方便，易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如:液位、井深、管道長度等場(chǎng)合。超聲波在介質(zhì)(固體、液體、氣體)中傳播時(shí)，利用不同介質(zhì)的不同聲學(xué)特性對(duì)超聲波傳播的影響來探查物體和進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)稱為超聲檢測(cè)。當(dāng)超聲波以脈沖形式在介質(zhì)中傳播時(shí)，利用反射這一性質(zhì)，在多種介質(zhì)中均有廣泛的用途。例如在金屬、非金屬中用來探測(cè)缺陷的位置和性質(zhì)，從而對(duì)鋼板、鍛件、焊縫、混凝土、人造石磨等進(jìn)行探傷檢驗(yàn)；在水中，根據(jù)反射波可以探測(cè)潛水艇和魚群，測(cè)量海底深度以及探查海底底層等；在人體中則可以協(xié)助臨床診斷疾病(如肝膿腫、腫瘤、膽結(jié)石等)和探測(cè)胎兒等。利用超聲連續(xù)波的共振性質(zhì)，可以測(cè)量高壓容器、鍋爐、輪船甲板等的厚度或腐蝕程度，也可制成機(jī)械濾波器。利用超聲波的哀減特性，可以研究或測(cè)量材料的物理性質(zhì)。當(dāng)超聲波射到運(yùn)動(dòng)體時(shí)，利用多普勒效應(yīng)，可以測(cè)量流速流量，探測(cè)心臟血管搏動(dòng)等。若將超聲波作為載波傳送某些信號(hào)，則可制成水中電話、水中遙測(cè)儀等，以進(jìn)行水中通信。利用超聲波在固體，液體中傳播的速度遠(yuǎn)小于電磁波這一特性，可制成超聲延遲線和存儲(chǔ)裝置以及進(jìn)行電視制式的轉(zhuǎn)換。還可利用超聲波檢漏、測(cè)量液位、粘度、硬度和溫度等。除此之外，聲發(fā)射、聲成像技術(shù)(包括聲全息成像技術(shù))的發(fā)展更大大豐富了超聲檢測(cè)的內(nèi)容。超聲波可在任何物體中傳播，了解被測(cè)物體內(nèi)部情況。超聲檢測(cè)設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，有利于工程實(shí)際使用。近十幾年來由于微機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及超聲波產(chǎn)生和接收新技術(shù)的發(fā)展，突破了常規(guī)超聲檢測(cè)的限制，進(jìn)一步開拓了其適用范圍。 單片機(jī)簡介隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)獨(dú)特的分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀器儀表智能化中扮演著極其重要的角色。單片機(jī)屬于計(jì)算機(jī)的一個(gè)種類。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，單片機(jī)主要用于控制，所以也稱它為微控制器（Microcontroller） 。從單片機(jī)呈現(xiàn)給用戶的供應(yīng)狀態(tài)來看，單片機(jī)產(chǎn)品僅是一塊集成電路芯片，即它的所有功能部件都是集成在一塊芯片上，所以稱之為單片機(jī)（SingleChip Microputer） 。MCS51 單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)中包含運(yùn)算器、控制器，片內(nèi)存儲(chǔ)器、4 個(gè) I/O 口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。圖 11 51 系列單片機(jī)封裝圖 課題背景(1)超聲波的發(fā)展趨勢(shì)利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等生物作為防御和捕捉獵物生存的手段，也就是由生物體發(fā)射不能被人們聽到的超聲波(20Hz 以上的機(jī)械波)，借助空氣或其它介質(zhì)傳播。通過被待捕捉的獵物或障礙物反射回來的時(shí)間間隔長短和反射回來的信號(hào)強(qiáng)弱來判斷反射物的類型及距離的遠(yuǎn)近。人類采用仿生學(xué)，人工發(fā)射出超聲波。目前，超聲波已應(yīng)用在民用及國防工業(yè)中。例如:用超聲波探測(cè)海洋潛艇位置、魚群以及確定海底暗礁等障礙物形狀及位置。利用超聲波在固體里傳播的時(shí)間確定物體的長度以及超聲波在固體里遇到障礙物界面上的反射來確定物體內(nèi)部損傷(如裂縫、氣孔及雜質(zhì)等)位置，稱之為無損探傷。利用超聲波測(cè)距輔助機(jī)器人確定機(jī)器人自身位置和環(huán)境識(shí)別，從而準(zhǔn)確避開障礙物按照預(yù)先規(guī)劃好的行進(jìn)方向行進(jìn)來完成預(yù)定任務(wù)。另外還應(yīng)用于礦井探測(cè)、液面探測(cè)、建筑、汽車報(bào)警等領(lǐng)域。超聲波測(cè)距是一種非接觸式檢測(cè)方式，和紅外、激光及無線電測(cè)距相比，超聲波測(cè)距有其不受光線影響，結(jié)構(gòu)和操作簡單，成本低等特點(diǎn)。采用高精度視覺識(shí)別環(huán)境技術(shù)需要復(fù)雜的信息處理，且體積較大，價(jià)格昂貴。對(duì)于體積較小成本較低的機(jī)器人，這些特點(diǎn)尤為突出，相比之下，超聲波測(cè)距的特點(diǎn)彌補(bǔ)了以上不足，在許多情況下能很好地完成探測(cè)任務(wù)。就此而言，本課題的研究是有一定實(shí)際意義的（2）超聲波檢測(cè)的發(fā)展我國無損檢測(cè)技術(shù)是從無到有，從低級(jí)階段逐漸發(fā)展到應(yīng)用普及的現(xiàn)階段水平。超聲波檢測(cè)儀器的研制生產(chǎn)，也大致按此規(guī)律發(fā)展變化。五十年代，我國開始從國外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器。如英國的 UCT2 超聲波檢測(cè)儀，重達(dá) 24Kg，各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測(cè)中取得了較好的效果。五十年代末六十年代初，國內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。隨后，上海同濟(jì)大學(xué)研制出 CTS10 型非金屬超聲檢測(cè)儀，也是電子管式，儀器重約 20Kg。該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。至七十年代中期，因無損檢測(cè)技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，未推廣普及，所以儀器沒有多大發(fā)展，仍使用電子管式的 UCT2, CTS10 型儀器