【正文】 低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。 CHMOS 和 HMOS 工藝的結(jié)合。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。下面是單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)。在新的世紀(jì)里，面貌一新的測(cè)距儀將發(fā)揮更大的作用。但就目前技術(shù)水平來說，人們可以具體利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。CX20xx6A 。 本系統(tǒng)成本低廉，功能實(shí)用。以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)體 積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低，因而在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并顯示出廣闊 前景。論文介紹了一種運(yùn)用單片機(jī)和 CX20xx6A 組成的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)具有良 好的性能，且由于構(gòu)成系統(tǒng)的器件應(yīng)用普遍，便于維護(hù)。 ultrasonic emission of ultrasonic receiver 。 超聲波測(cè)距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求，如聲納的發(fā)展趨勢(shì)基本為：研制具有更高定位精度的被動(dòng)測(cè)距聲納，以滿足水中武器實(shí)施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低頻線譜檢測(cè)的潛艇拖曳線列陣聲納，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程的被動(dòng)探測(cè)和識(shí)別；研制更適合于淺海工作的潛 艇聲納，特別是解決淺海水中目標(biāo)識(shí)別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。 因此，設(shè)計(jì)好的超聲波測(cè)距儀就顯得非常重要了。 由于 CHMOS 技術(shù)的進(jìn)入，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的 CMOS 化。 CMOS 電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。目前生產(chǎn)的 CHMOS 電路已達(dá)到 LSTTL 的速度，傳輸延遲時(shí)間小于 2ns，它的綜合優(yōu)勢(shì)已在于 TTL 電路。低電壓化，幾乎所有的單片機(jī)都有 WAIT、 STOP 等省電運(yùn)行方式。 低噪聲與高可靠性為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。目前，單片機(jī)內(nèi) ROM 最大可達(dá) 64KB， RAM 最大為 2KB。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出 10 倍以上。這樣， 80C51 就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為 80C51 系列。為了以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。 超聲波測(cè)距的原理一般采用渡越時(shí)間法 TOF（ time of flight）。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到要求。由于超聲波也是一種聲波，其聲速 v 與溫度有關(guān)，下表列出了幾種不同溫度下的聲速 。 超 聲 波 測(cè) 距 儀 系 統(tǒng) 模 塊鍵盤輸入模塊超聲波接收模塊超聲波發(fā)射模塊顯示模塊報(bào)警模塊 圖 超聲波測(cè)距儀系統(tǒng) 模塊 系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，需要手按下鍵盤將其復(fù)位，從而使的程序重新開始運(yùn)作。 當(dāng)超聲波被所測(cè)的物體遮擋，超聲波會(huì)被反射回來 時(shí)，超聲波接收模塊會(huì)將其接收，用發(fā)射與接收的時(shí)間差進(jìn)行計(jì)算所測(cè)距離。 STC89C51 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線，STC89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ， 但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。 兼 容 MCS51 指令系統(tǒng) 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 2 個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和掉電模式 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫 ―1‖時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。對(duì)端口寫 ―1‖，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。表 2 為 和 的第二功能 。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。對(duì) P3 口寫入 ―1‖時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 PSEN：程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) STC89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。定時(shí)器 2 有三種工作方式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由 T2CON 的控制位來選擇。由于識(shí)別 1 至 0 的跳變需要 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期），因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/24。如果 EXEN2=1，定時(shí)器 2 完成相同的操作，而當(dāng) T2EX 引腳外部輸入信號(hào)發(fā)生 1 至 0 負(fù)跳變時(shí)，也出現(xiàn) TH2 和 TL2 中的值分別被捕獲到 RCAP2H 和 RCAP2L 中。復(fù)位時(shí)， DCEN 位置 ―0‖，定時(shí)器 2 默認(rèn)設(shè)置為向上計(jì)數(shù)。定時(shí)器 2 的中斷入口地址是： 002BH ——0032H 。 T2EX 引腳為邏輯 ―0‖時(shí)，定時(shí) 器 2 向下計(jì)數(shù)，當(dāng) TH2 和 TL2 中的數(shù)值等于 RCAP2H 和 RCAP2L 中的值時(shí)，計(jì)數(shù)溢出，置位TF2，同時(shí)將 0FFFFH 數(shù)值重新裝入定時(shí)寄存器中。在外部振蕩電路中，單片機(jī)的 XTAL1和 XTAL2管腳分別接至由 12MHZ 晶振和兩個(gè) 30PF 電容 構(gòu)成的振蕩電路兩側(cè)，為電路提供正常的時(shí)鐘脈沖。 8 個(gè) LED 分別為a,b,c,d,e,f,g,dp,每一個(gè) LED 稱之為一個(gè)字段， dp 為小數(shù)點(diǎn)。 7 段顯示數(shù)碼管電路限流限阻計(jì)算公式： 限流電阻 =5V 電源電壓 —發(fā)光二極管的工作電壓 /10~15MA 發(fā)光二極管的工作電壓一般在 ~ 之間，為了計(jì)算方便，通常選取 2V。 （ 2） 動(dòng)態(tài)顯示 用接口電路把所有的顯示器的 8 個(gè)字段 ——a,b,c,d,e,f,g 和 dp 同名端連接起來，而每個(gè)顯示器的公共極各自獨(dú)立的接受 I/O 線控制。它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。 壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。本設(shè)計(jì)中發(fā)射器電路采用集成電路模塊不需考慮這些問題，主要是采用 74CH04 反相器在換能器兩端提供脈沖信號(hào)。實(shí)驗(yàn)證明用 CX20xx6A 接收超 聲波 (無信號(hào)時(shí)輸出高電平 )，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。（當(dāng) CX20xx6A 接收到 40KHz 的信號(hào)時(shí)，會(huì)在第 7腳產(chǎn)生一個(gè)低電平下降脈沖，這個(gè)信號(hào)可以接到單片機(jī)的外部中斷引腳作為中斷信號(hào)輸入） 使用 CX 20xx6A集成電路對(duì)接收探頭 收 到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波。 2腳：該腳與地之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。 4腳：接地端。 7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒有接受信號(hào)是該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則產(chǎn)生下降?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38kHz 與測(cè)距超聲波頻率 40kHz 較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。一般取 R1= Ω， C1=1μF。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 程序的總體設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)架構(gòu)超聲波測(cè)距的基本功能之后，系統(tǒng)軟件所實(shí)現(xiàn)的功能主要針對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及 數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用。 3. 數(shù) 據(jù)傳輸與顯示 經(jīng)軟件處理得到的距離送顯示輸出，用四位 LED 表示。 主程序設(shè)計(jì) 主程序是單片機(jī)程序的主體，整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)軟件功能的實(shí)現(xiàn)都是在其中完成的 ，在此過程中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。 測(cè)距系統(tǒng)中的超聲波傳感器， 它產(chǎn)生 40KHZ 的脈沖信號(hào)，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序?qū)崿F(xiàn)的。定時(shí)開始時(shí)的值 MOV TL0,00H MOV TH1,0F6H 。開外部定時(shí)器 1 中斷 SET B ET0 。 流程圖及部分電源如下： 外 部 中 斷 入 口關(guān) 閉 外 部 中 斷開 外 部 中 斷結(jié) 果 送 顯 示 報(bào)警 提 示計(jì) 算 距 離返 回顯 示 報(bào) 警 子 程序L E D 顯 示取 測(cè) 量 值距 離 小 于 5 0 C M返 回電 路 報(bào) 警 圖 顯示子程序 圖 蜂鳴報(bào)警子程序 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 5 超聲波測(cè)距儀調(diào)試與測(cè)試 調(diào)試 超聲波測(cè)距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，其中超聲波發(fā)射和接收采用模塊直接實(shí)現(xiàn)。超過 2m誤差進(jìn)一步增大，但最大誤差不超過 2cm。設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是使超聲波測(cè)距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測(cè)量物體間的距離。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。單片機(jī)用 換能器所需的 40kHz 的方波信號(hào)，利用外中斷 0口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。 在元件及調(diào)制方面，由于采用的電路使用了很多集成電路。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。自動(dòng)控制系統(tǒng)已成為自動(dòng)化過程控制發(fā)展的主要方向。幾十年來過程控制雖然有了很大的發(fā)展，但總的看來，人們最初還是較習(xí)慣于從硬件的角度做工作，這是由于一些設(shè)計(jì)者的（硬件）技術(shù)背景，以及單片機(jī)技術(shù)不斷迅速更新等因素所造成的 。在做畢設(shè)之前老師告訴我們多看看有硬件設(shè)計(jì)方面的書籍，多練習(xí)編程，設(shè)計(jì)硬件電路肯定對(duì)自己有好處。但想象與動(dòng)手還是有很大的區(qū)別，一開始就各種錯(cuò)誤連連攻擊我，使得我寸步難行，好像自己已經(jīng)掉入了大海深淵，找不到方向，白天下午我們都在實(shí)驗(yàn)室，而上午我基本上都是一掙開眼睛就開始打開筆記本開始設(shè)計(jì)我的硬件電路，晚上也一樣。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 致 謝 本設(shè)計(jì)能夠順利完成，還承 蒙許老師以及身邊的很多同學(xué)的指導(dǎo)和幫助。在此，謹(jǐn)向 導(dǎo)師表示崇高的敬意和衷心的感謝！本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。感謝評(píng)閱老師百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本論文進(jìn)行了評(píng)閱！ 參考文獻(xiàn) [1] 劉復(fù)華 . 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng) . 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 1992 [2] 王炳錫 , 屈丹 , 彭煊 . 實(shí)用語音識(shí)別基礎(chǔ) . 北京 : 國防工業(yè)出版社 , 20xx [3] 杜剛 . 十六位單片機(jī)原理及應(yīng)用 . 中國電力出版社 , 20xx [4] 羅亞非 . 凌陽十六位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ) . 北京航空航天大學(xué)出版社 , 20xx [5] 張培仁 . 十六位單片機(jī)微處理器原理及應(yīng)用 . 清華大學(xué)出版社 , 20xx [6] 黎明 . 語音信號(hào)及單片機(jī)處理 . 北京 : 科學(xué)出版社 , 20xx [7] 基于 MCS51 系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究 . 山東科技大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ), 20xx: 1218 [8] 湖漢才 . 單片機(jī)原理 及其接口技術(shù) , 清華大學(xué)出版社 , 1996 [9] 張友德 . 單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用 , 復(fù)旦大學(xué)出版社 , 1991 [10] 黃賢武，鄭筱霞 . 傳感器原理與應(yīng)用 , 電子科技大學(xué)出版社 , 1999 [11] 陳明熒 . 8051 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)叫教材 ,清華大學(xué)出版社 , 20xx [12]徐淑華 ,程退安 ,姚萬生單片機(jī)微型原理及應(yīng)用 , 哈爾濱工 業(yè)大學(xué)出版社 , 1994 [13] 趙德安等 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 , 機(jī)械工業(yè)出版社 , 20xx 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 附 錄 Ⅰ 程序源碼 TJ1 EQU 60H 。報(bào)警系統(tǒng)是否開戶的標(biāo)志 ,為 0 不開 ,為 1 開啟 TJ5 EQU 64H 。顯示要調(diào)節(jié)的的第 3 位 A4 EQU 68H 。定義開始單元 AJMP START ORG 0003H。定時(shí)器 2 中斷 ,暫不用 RETI START: SETB EA 。定時(shí)開始時(shí)的值 MOV TL0,00H 。延時(shí)值 SET BET1 。定時(shí)器 0 啟動(dòng)定時(shí) MAIN2: LCALL DISPLAY 。開中斷 CLR TJ1 。開蜂鳴器響一聲作提示 ACALL DELAY125 SETB BELL ACALL DELAY1S MAIN3: MOV A,TJ4 。看按鈕 2 有無按下 ACALL DELAY10 JB ,MAIN4 。查看按鈕 1 有無按下 ! ACALL DELAY10 JB ,MAIN3 CLR BELL 。關(guān)蜂鳴器 MOV TJ5,0