【正文】 ）/ 2，單位為m。模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。圖3 總設(shè)計(jì)電路圖 電源設(shè)計(jì)。電源STC89C52主控制器模塊超聲波傳感器模塊按鍵控制4位數(shù)碼管顯示模塊 蜂鳴器報(bào)警模塊 圖1 系統(tǒng)方框圖 3 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì) 主控制模塊主控制最小系統(tǒng)電路如圖2所示。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：超聲波傳感器、蜂鳴器、單片機(jī)控制電路。因此超聲波測(cè)距在移動(dòng)機(jī)器人的研究上得到了廣泛的應(yīng)用。因此可廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測(cè)、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高等行業(yè)中。20152016第一學(xué)期單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目： 倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì) 班級(jí)： 13電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號(hào)： 130803056 姓名： 周健 指導(dǎo)老師： 袁新娣 硬件得分（70%）文檔得分（30%）總評(píng)分 11 目 錄摘要 11 緒論 2 項(xiàng)目研究背景及意義 22 總體設(shè)計(jì)方案及論證 2 總體方案設(shè)計(jì) 23 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì) 3 主控制模塊 3 電源設(shè)計(jì) 4 超聲波測(cè)試模塊 4 超聲波的特性 5 超聲波換能器 6 超聲波傳感器原理 8 測(cè)距分析 12 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 13 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 13 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 14 顯示模塊 144 軟件設(shè)計(jì) 15 主程序工作流程圖 155 總結(jié) 176 參考文獻(xiàn) 17附 錄 18附件1：原理圖 18附件2：程序 19附件3：元件清單 29附件4：實(shí)物圖 3021摘要STC89C52是STC系列單片機(jī)里應(yīng)用比較廣泛的一款，在自動(dòng)控制領(lǐng)域里享有很高的價(jià)值，以其易用性和多功能性受到了廣大電子設(shè)計(jì)愛好者的好評(píng)?？稍诓煌h(huán)境中進(jìn)行距離準(zhǔn)確度在線標(biāo)定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進(jìn)行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。同時(shí)由于超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有以上的這些優(yōu)點(diǎn)，因此在汽車倒車?yán)走_(dá)的研制方面也得到了廣泛的應(yīng)用。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為核心控制單元,當(dāng)測(cè)得的距離小于設(shè)定距離時(shí)，主控芯片將測(cè)得的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較處理。 圖2 最小系統(tǒng)硬件電路總設(shè)計(jì)見圖3，從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： STC89C5超聲波傳感器、按鍵、四位數(shù)碼管、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。 超聲波測(cè)試模塊 超聲波模塊采用現(xiàn)成的ＨＣ－ＳＲ０４超聲波模塊，該模塊可提供 2cm400cm 的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)高到 3mm。測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2。程序中測(cè)試功能主要由兩個(gè)函數(shù)完成。人的聽覺范圍如圖5所示。對(duì)于同一介質(zhì)，聲波的頻率越高，介質(zhì)吸收就越強(qiáng)。頻率愈高速度愈大。由于聲波振動(dòng)引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個(gè)探頭反射、一個(gè)探頭接收）等。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：（1）工作頻率。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不失效。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高。另外，超聲波在空氣中的傳播速度較慢，為340m／s，這就使得超聲波傳感器使用變得非常簡(jiǎn)便。為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多種超聲波發(fā)生器。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。諧振器呈喇叭形，目的是能有效地輻射由于振動(dòng)而產(chǎn)生的超聲波，并且可以有效地使超聲波聚集在振動(dòng)器的中央部位。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。超聲波的基本特性如下所述：1． 波長(zhǎng)波的傳播速度是用頻率乘以波長(zhǎng)來表示。2． 反射要探測(cè)某個(gè)物體是否存在，超聲波就能夠在該物體上得到反射。3． 溫度效應(yīng)聲波傳播的速度“c”可以用下列公式表示。如圖8所示，超聲波的頻率越高，衰減率就越高，超聲波的傳播距離也就越短，由此可見超聲波的衰減特性直接影響了超聲波傳感器有效距離。靈敏度= 20log E/P (dB)式中,“E”為所產(chǎn)生的電壓 (Vrms)，“P”為輸入聲壓(μbar)。為了準(zhǔn)確地表達(dá)輻射，與前部相對(duì)比，聲壓 (靈敏度) 級(jí)衰減6dB的角度被稱為半衰減角度，用θ1/2表示。 測(cè)距分析超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。在使用時(shí)，如果傳播介質(zhì)溫度變化不大，則可近似認(rèn)為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。如圖12所示： 超聲波發(fā)射 障礙物 S H θ超聲波接收?qǐng)D12 超聲波的測(cè)距原理 （31） （32）式中:L兩探頭之間中心距離的一半.又知道超聲波傳播的距離為: ( 33)式中:v—超聲波在介質(zhì)中的傳播速度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。圖13 時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。圖14 復(fù)位電路圖 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)如下圖所示，用一個(gè)Speaker和三極管、電阻接到單片機(jī)的P13引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，如圖15示為聲音報(bào)警電路。附 錄附件1：原理圖附件2：程序include include include define uchar unsigned char define uint unsigned int//數(shù)碼管段選定義 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar code smg_du[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff}。 //數(shù)碼管位選定義sbit smg_we2 = P3^5。 //超聲波發(fā)射sbit c_recive = P3^3。 //按鍵蜂鳴器使能uchar smg_i = 3。 //距離uint set_d。 //按