【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 距離計算子程序 ...................................................235 結束語 ................................................................24致 謝 ...................................................................25參考文獻 .................................................................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，由于電子技術及壓電陶瓷材料的發(fā)展，使超聲檢測技術得到了迅速的發(fā)展。超聲技術是一門以物理、電子、機械、及材料學為基礎的通用技術之一。超聲技術是通過超聲波產生、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。超聲檢測技術是利用超聲波在媒質中的傳播特性（聲速、衰減、反射、聲阻抗等）來實現對非聲學量（如密度、濃度、強度、彈性、硬度、粘度、溫度、流速、流量、液位、厚度、缺陷等）的測定。它的基本原理是基于超聲波在介質中傳播時遇到不同的界面，將產生反射，折射，繞射，衰減等現象，從而使傳播的聲時、振幅、波形、頻率等發(fā)生相應變化，測定這些規(guī)律的變化，便可得到材料的某些性質與內部構造情況。與傳統(tǒng)超聲技術完全不同，新的超聲技術具有以下特點：在不破壞媒質特性的情況下實現非接觸性測量，環(huán)境適應能力強，可實現在線測量。 超聲波簡介根據聲音的頻率不同，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，超聲波在同一介質中的傳播速度是一常數。這是所有超聲儀表進行測量的基礎。（2） 反射特性　超聲波從一種介質進入另一種介質時,由于兩種介質密度不同，在兩種介質分界面,其傳播方向會發(fā)生改變,其中一部分折射入另一種介質，另一部分被反射回來。當超聲波從固體傳播到液體(或反過來) 時，聲波因為傳播的介質密度相近而幾乎全部折射；當超聲波從氣體傳播到固體或液體時，由于兩種介質密度相差懸殊，聲波幾乎全部被反射，超聲波測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,由于受介質和介質中雜質的阻礙或吸收,聲波強度會產生衰減。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，為此，利用超聲波的這種性質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。 超聲波檢測簡介超聲波測量在國防、航空航天、電力、石化、機械、材料等眾多領域具有廣泛的作用，它不但可以保證產品質量、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、射線等檢測相比，其最大特點是穿透力強。超聲波是一種頻率超過 20kHz 的機械波。超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸的基本物理特性反射、折射、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，可產生較大力量，并且在不同的媒質介面?zhèn)鞑ィ暡ǖ拇蟛糠帜芰繒瓷?。利用超聲波檢測往往比較迅速，方便，易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，主要應用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業(yè)現場，例如:液位、井深、管道長度等場合。超聲波在介質(固體、液體、氣體)中傳播時，利用不同介質的不同聲學特性對超聲波傳播的影響來探查物體和進行測量的技術稱為超聲檢測。當超聲波以脈沖形式在介質中傳播時，利用反射這一性質，在多種介質中均有廣泛的用途。例如在金屬、非金屬中用來探測缺陷的位置和性質，從而對鋼板、鍛件、焊縫、混凝土、人造石磨等進行探傷檢驗；在水中，根據反射波可以探測潛水艇和魚群，測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、膽結石等)和探測胎兒等。利用超聲連續(xù)波的共振性質，可以測量高壓容器、鍋爐、輪船甲板等的厚度或腐蝕程度，也可制成機械濾波器。利用超聲波的哀減特性，可以研究或測量材料的物理性質。當超聲波射到運動體時，利用多普勒效應，可以測量流速流量，探測心臟血管搏動等。若將超聲波作為載波傳送某些信號，則可制成水中電話、水中遙測儀等，以進行水中通信。利用超聲波在固體，液體中傳播的速度遠小于電磁波這一特性，可制成超聲延遲線和存儲裝置以及進行電視制式的轉換。還可利用超聲波檢漏、測量液位、粘度、硬度和溫度等。除此之外，聲發(fā)射、聲成像技術(包括聲全息成像技術)的發(fā)展更大大豐富了超聲檢測的內容。超聲波可在任何物體中傳播，了解被測物體內部情況。超聲檢測設備還具有結構簡單，成本低廉的優(yōu)點，有利于工程實際使用。近十幾年來由于微機技術、現代電子技術、信號處理技術以及超聲波產生和接收新技術的發(fā)展，突破了常規(guī)超聲檢測的限制，進一步開拓了其適用范圍。 單片機簡介隨著計算機技術的發(fā)展，單片機技術已成為計算機技術中的一個獨特的分支，單片機的應用領域越來越廣泛，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。單片機屬于計算機的一個種類。從應用領域來看，單片機主要用于控制，所以也稱它為微控制器（Microcontroller） 。從單片機呈現給用戶的供應狀態(tài)來看，單片機產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（SingleChip Microputer） 。MCS51 單片機組成結構中包含運算器、控制器，片內存儲器、4 個 I/O 口、串行口、定時器/計數器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。圖 11 51 系列單片機封裝圖 課題背景(1)超聲波的發(fā)展趨勢利用超聲波作為定位技術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 以上的機械波)，借助空氣或其它介質傳播。通過被待捕捉的獵物或障礙物反射回來的時間間隔長短和反射回來的信號強弱來判斷反射物的類型及距離的遠近。人類采用仿生學，人工發(fā)射出超聲波。目前，超聲波已應用在民用及國防工業(yè)中。例如:用超聲波探測海洋潛艇位置、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部損傷(如裂縫、氣孔及雜質等)位置，稱之為無損探傷。利用超聲波測距輔助機器人確定機器人自身位置和環(huán)境識別，從而準確避開障礙物按照預先規(guī)劃好的行進方向行進來完成預定任務。另外還應用于礦井探測、液面探測、建筑、汽車報警等領域。超聲波測距是一種非接觸式檢測方式，和紅外、激光及無線電測距相比，超聲波測距有其不受光線影響，結構和操作簡單，成本低等特點。采用高精度視覺識別環(huán)境技術需要復雜的信息處理，且體積較大，價格昂貴。對于體積較小成本較低的機器人，這些特點尤為突出，相比之下，超聲波測距的特點彌補了以上不足，在許多情況下能很好地完成探測任務。就此而言，本課題的研究是有一定實際意義的（2）超聲波檢測的發(fā)展我國無損檢測技術是從無到有，從低級階段逐漸發(fā)展到應用普及的現階段水平。超聲波檢測儀器的研制生產，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 超聲波檢測儀，重達 24Kg，各單位積極開展試驗研究工作，在一些工程檢測中取得了較好的效果。五十年代末六十年代初，國內科研單位進口了波蘭產超聲儀，并進行仿制生產。隨后，上海同濟大學研制出 CTS10 型非金屬超聲檢測儀，也是電子管式，儀器重約 20Kg。該儀器性能穩(wěn)定，波形清晰。但當時這種儀器只有個別科研單位使用，建工部門使用不多。至七十年代中期，因無損檢測技術仍處于試驗階段，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