【正文】 4LS245鎖存器驅(qū)動(dòng)8段數(shù)碼管顯示結(jié)果。 disbuff[2]=S%1000%100%10。 //顯示“” disbuff[1]=10。S=(time*c)/100。TH0=0。這個(gè)值被存在單片機(jī)FLASH中。}　距離計(jì)算子程序在本設(shè)計(jì)中，測(cè)量距離的關(guān)鍵就是測(cè)量時(shí)間。 b=4。 write_byte(0xcc)。 init_DS18B20() write_byte(0xcc)。 if(DQ) value1=0x80。i8。dat1。 DQ=datamp。delay(4)。delay(80)。圖42 溫度補(bǔ)償程序流程圖否圖42 溫度補(bǔ)償程序流程圖具體程序如下：void init_DS18B20() //DS18B20初始化函數(shù){ uchar n。該芯片的最高分辨率在12位，表41表示DS18B20芯片在該分辨率下的溫度與二進(jìn)制的關(guān)系。uchar read_byte(void)。 //定義一個(gè)數(shù)組LED數(shù)碼管譯碼用的碼表unsigned char const positon[3]={0xfe,0xfd,0xfb}。unsigned long S=0。初始化子程序代碼如下：include //器件配置文件include //函數(shù)頭文件define DQ P3_7 //定義DS18B20測(cè)溫芯片的總線I/O口define uchar unsigned char //宏定義define uint unsigned intuint i,c。另外，還可通過(guò)串口將結(jié)果傳遞給計(jì)算機(jī)。通過(guò)以上兩種方式即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和計(jì)算機(jī)的通訊，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的成功連接，這樣計(jì)算機(jī)就能方便的獲取單片機(jī)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算或者為調(diào)控單片機(jī)做好準(zhǔn)備。該電路支持遠(yuǎn)距離通信和多個(gè)計(jì)算機(jī)直接的通訊，屬于半雙工型，并且不需要外界電源就可工作。串口通信是逐位傳遞數(shù)據(jù)的，RS232標(biāo)準(zhǔn)接口簡(jiǎn)單，用到的線只有三根：TX、RX和GND。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送控制起來(lái)較難，串行通信如圖320所示：圖320串行通信示意圖串行通信RS232C接口是常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，RS232于1969年被美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)所修訂，它明確了數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理接口標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)點(diǎn)是容易控制且比串行的傳送速度快很多。具體電路如圖318所示：圖318 顯示電路原理圖　通訊電路的設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能比單片機(jī)更完善，單片機(jī)的計(jì)算能力受到硬件限制，很難完成復(fù)雜計(jì)算和數(shù)據(jù)的處理。片選端/CE為低電平有效。74LS245是一個(gè)常用的芯片，它的作用是驅(qū)動(dòng)LED或別的設(shè)備。動(dòng)態(tài)掃描的意思是：電路依次往各個(gè)數(shù)碼管傳送字形碼、位選信號(hào)，由于發(fā)光管有余輝且肉眼有一個(gè)視覺(jué)暫留的效果，我們就會(huì)覺(jué)得所有的數(shù)碼管是同時(shí)顯示的。靜態(tài)顯示要求數(shù)碼管的所有段選端都要接上8位的數(shù)據(jù)線，以此來(lái)顯示的字形碼。按照其中7個(gè)發(fā)光二極管的接法的不同，可以將七段數(shù)碼管分為共陽(yáng)（共陽(yáng)極）和共陰（共陰極）兩種。在許多的電子產(chǎn)品中都采用了常見(jiàn)的七段數(shù)碼管來(lái)顯示所需信息。本設(shè)計(jì)使用數(shù)字溫度計(jì)DS18B20用于獲取環(huán)境溫度,最后通過(guò)查表法獲得聲音的速度。近距離比較器用來(lái)處理3 cm50cm的距離的反射波，遠(yuǎn)距離比較器用來(lái)處理50cm4 m的距離的反射波。但由于聲波特殊的性質(zhì)，會(huì)有一部分聲波沒(méi)有經(jīng)過(guò)發(fā)射到反射這個(gè)過(guò)程，而是直接進(jìn)入接收端，這是接收端子無(wú)法分辨是否為反射信號(hào)，從而會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤測(cè)量。數(shù)字電位器由單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)容易，增益效果能按照電路實(shí)際要求來(lái)做出調(diào)整。時(shí)間增益補(bǔ)償電路原理圖如圖311所示:圖311 時(shí)間增益補(bǔ)償電路原理圖該電路中MAX5161芯片為一個(gè)數(shù)字電位器，有三十二級(jí)抽頭。用這樣的方法就能夠辨別出近處的信號(hào)，盲區(qū)也就變小了。也就是說(shuō)，近距離物體反射的回波幅度稍大，遠(yuǎn)距離物體反射的回波幅度略小?！』夭ń邮占盀V波放大電路由于超聲波在傳遞的過(guò)程中能量會(huì)衰減，因此，首先我們需要將接收探頭接收到的信號(hào)進(jìn)行一定的放大，該放大電路的核心元件為NE5532運(yùn)放器，這是一個(gè)性能較高而噪聲較低的雙運(yùn)放器，而且該器件占用的信號(hào)和電源的帶寬都不高，和大多數(shù)的普通運(yùn)放相比顯示出較高的性能。其次是超聲波發(fā)射控制電路，采用軟件控制的方式，通過(guò)以上驅(qū)動(dòng)電路來(lái)使超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。右邊電容是5V電源的濾波電容直流穩(wěn)壓電源的工作流程如圖38所示：t在XX2接時(shí)鐘電路，本設(shè)計(jì)中，由于測(cè)距系統(tǒng)需要采集超聲波發(fā)送和接收的時(shí)間差，需要計(jì)時(shí)，故選用12 MHz的晶振，這樣分頻后就是整數(shù)，能使計(jì)時(shí)更加精確。對(duì)于單線操作：漏極開(kāi)路73VDD可選的VDD引腳。圖33 T/R4018A實(shí)物圖　溫度傳感器的選型本設(shè)計(jì)采用DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器作為測(cè)量和向單片機(jī)輸入環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的核心元件。被發(fā)出的超聲波向空中各個(gè)方向不斷傳播，碰到物體后就立刻被反射回來(lái)。25%該超聲波換能器分為發(fā)出超聲波的部分和接收超聲波的部分，電磁的振蕩被發(fā)射端發(fā)出，接著轉(zhuǎn)換為超聲波然后發(fā)送到外界。特別地，P0口作為低八位地址/數(shù)據(jù)口時(shí)內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，使用時(shí)需要外接上拉電阻。是一個(gè)八位的高性能CMOS芯片,片內(nèi)有8K Bytes ISP的只讀程序存儲(chǔ)器,該存儲(chǔ)器可以多次的寫(xiě)入和刪除數(shù)據(jù),反復(fù)使用的次數(shù)高達(dá)一千次。３　硬件設(shè)計(jì)　硬件的選型　主控單片機(jī)的選型本系統(tǒng)中，單片機(jī)主要用于控制超聲波的發(fā)射和接收，與此同時(shí)，還要進(jìn)行準(zhǔn)確的時(shí)間的記錄，也就是說(shuō)需要在發(fā)送的同時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，并且在接收到回波的時(shí)候立刻停止計(jì)時(shí)并將時(shí)間長(zhǎng)度值返回，用于計(jì)算目標(biāo)距離。雙比較器設(shè)置了不同的閾值，A比較器用于測(cè)量遠(yuǎn)距離的信號(hào)，B比較器用于測(cè)量近距離的信號(hào)，因此不符合的信號(hào)會(huì)被完全屏蔽掉，系統(tǒng)的精度得到非常大的提升。當(dāng)信號(hào)到達(dá)被測(cè)目標(biāo)后，立即被反射回來(lái)，而超聲波接收探頭將接收到的回波信號(hào)經(jīng)行適當(dāng)?shù)姆糯蟆＞唧w來(lái)說(shuō)就是，當(dāng)聲波發(fā)射出去后，一旦遇到阻擋物就會(huì)被反彈回來(lái)，我們知道，超聲波在空氣中相同溫度下是的速度是一個(gè)定值，所以距離的計(jì)算很簡(jiǎn)單了，只要得到發(fā)出和接收到的時(shí)間差值，和通過(guò)查詢(xún)表格就能算出距離。超聲波傳感器的種類(lèi)多樣化，可分為壓電、電磁、磁滯、電動(dòng)等幾類(lèi)。通常，超聲波在空氣中的向各個(gè)方向傳的速度約為340 m/s 。造成其減小的原因主要有波的發(fā)散、散射等。根據(jù)物理的反射、折射等定律可知，波的傳播遵守如圖21所示的規(guī)則。其次，遇到障礙后一部分聲波會(huì)被反彈回來(lái)。說(shuō)道超聲波的命名來(lái)源，顧名思義，超過(guò)聲音的波，人類(lèi)的聽(tīng)力是無(wú)法接收如此高頻率的波的。它具有很好的方向性，并且有著非同一般的穿透力。漸漸形成一個(gè)深入、實(shí)用、值得探討的專(zhuān)業(yè)的研究方向。一個(gè)高精度的超聲波測(cè)距系統(tǒng)不僅能準(zhǔn)確的引導(dǎo)機(jī)器人的行動(dòng)，而且還能迅速的反饋周?chē)沫h(huán)境狀況，為機(jī)器人完成各種復(fù)雜工作提供必要的輔助。廈大的同峰教授提出了一種針對(duì)高精度測(cè)距的改進(jìn)方法。如國(guó)內(nèi)的測(cè)試研究所就在超聲波測(cè)距方向做出了較為系統(tǒng)的研究并發(fā)表了諸多相關(guān)論著。關(guān)于探傷儀的研究，最早出現(xiàn)于Firsetone和Sprole的論文中。就是在液體的實(shí)驗(yàn)槽里進(jìn)行穿透測(cè)試，并記錄了穿過(guò)實(shí)驗(yàn)物的超聲能量。這項(xiàng)研究可以用來(lái)進(jìn)行水下通訊，另外，也可用于檢測(cè)水下物體，如水下潛艇，用于軍事領(lǐng)域。綜上，超聲波測(cè)距系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，為了滿(mǎn)足未來(lái)技術(shù)參數(shù)的精度需求，我們需要在高精度方向做出深入研究，解決這個(gè)技術(shù)難題以面對(duì)更加高的市場(chǎng)需求,因此這項(xiàng)技術(shù)的研究將有重大的意義。因此，利用超聲波測(cè)距能大大增加時(shí)間（同樣的距離下），使得測(cè)量更容易，誤差更小。這其中，激光的測(cè)量精度較高，但其有個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是極易受到周?chē)h(huán)境的影響，而且激光測(cè)距系統(tǒng)后期的檢測(cè)和維護(hù)成本較高，所以會(huì)產(chǎn)生較高的費(fèi)用，很難推廣到日常生活和工作中去，一般用于高端專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，如軍事類(lèi)。超聲波測(cè)距傳感器在粉塵多，光線暗或有其他電磁干擾的情況下，性能幾乎不受影響，所以，現(xiàn)代社會(huì)中，許多地方都可以用到。超聲波作為聲波的一種，有著和聲波同樣的性質(zhì)：它的產(chǎn)生來(lái)源于振動(dòng)，另外，在不同物體中的傳的速度也是不一樣的。近幾十年以來(lái)，關(guān)于非接觸式測(cè)量系統(tǒng)的研究包含以下幾類(lèi)：激光，微波，紅外線及超聲波。另外，紅外線傳播速度為3108米/秒，速度之快，相較于超聲波在普通情況下的速度來(lái)說(shuō)，紅外線是超聲波的八十多萬(wàn)倍。目前的系統(tǒng)主要采用單片機(jī)微核心，結(jié)合溫度補(bǔ)償電路等模塊組成，由于計(jì)時(shí)的精確度和電路的影響，誤差為毫米級(jí)，存在幾十厘米的盲區(qū)。一個(gè)叫做朗之萬(wàn)的德國(guó)科學(xué)家用了晶體傳感器對(duì)超聲波進(jìn)行發(fā)射和接收，這項(xiàng)研究是在水下進(jìn)行的，且只能接頻率相對(duì)較低的超聲波。1935年，Sokolve發(fā)表了一篇論文，詳細(xì)的介紹了他的研究結(jié)果。這是早期的比較系統(tǒng)的資料之一，一直被奉為經(jīng)典。從國(guó)內(nèi)來(lái)看，目前超聲波在測(cè)試方面的研究成果比較多。詳細(xì)可見(jiàn)于國(guó)家測(cè)試研究所《超聲波原理及實(shí)踐技術(shù)》，作者李冒山。在智能機(jī)器人研究領(lǐng)域，超聲波測(cè)距也有不可缺少的作用。而且不斷加入各個(gè)其他的領(lǐng)域的知識(shí)，結(jié)合了人類(lèi)智慧的結(jié)晶。物理學(xué)上將它規(guī)定為頻率在20000赫茲以上的波。因此不難看出，超聲波的應(yīng)用領(lǐng)域不受限制，即可用于軍事也可用于日常生活，對(duì)工農(nóng)業(yè)和醫(yī)療業(yè)也有著巨大作用。聲波的特性很多，首先，聲音在同一環(huán)境下的傳播速度是一個(gè)定值?！〕暡ㄅc傳播介質(zhì)的關(guān)系當(dāng)超聲波在通過(guò)幾種不同的媒介時(shí),在這兩個(gè)介質(zhì)交界的地方會(huì)發(fā)生折射和反射兩種現(xiàn)象。超聲波的衰減，波在傳播當(dāng)中，由于外界因素的影響，其具有的能會(huì)逐漸減小。其衰減與距離的關(guān)系如表21所示：表21 聲波衰減與距離的關(guān)系表L(cm)12510204080160200幅值（mv）141112867452