【正文】 將程序略加改動(dòng)就可以將其應(yīng)用與其他類型的單片機(jī)，省去了更改單片機(jī)型號(hào)時(shí)重新編寫程序的無(wú)奈。C語(yǔ)言有功能豐富的庫(kù)函數(shù)，運(yùn)算速度快，編譯效率高，有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。但由于匯編指令與機(jī)器語(yǔ)言指令一一對(duì)應(yīng)，即一條匯編語(yǔ)言的可執(zhí)行指令對(duì)應(yīng)著一條機(jī)器語(yǔ)言指令，反之亦然。下面將對(duì)匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言的特點(diǎn)進(jìn)行比較。這里采用的主要元器件是是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，其具有精度高、智能化、體積小、線路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。 溫度對(duì)超聲波測(cè)距的影響在精度要求較高的情況下，需要考慮溫度對(duì)超聲波傳播速度的影響，對(duì)超聲波傳播速度加以修正，以減小誤差。然而，由于各個(gè)地點(diǎn)之間必須用具有一定電阻的導(dǎo)線連接，一量有地電流流過(guò)時(shí)，就有可能使各個(gè)地點(diǎn)的電位產(chǎn)生差異。④ 獨(dú)立功能塊單獨(dú)供電。隔離穩(wěn)壓器初次級(jí)間用屏蔽層隔離，減少級(jí)間禍合電容，從而減少高頻噪聲的竄入。（5）供電系統(tǒng)的抗干擾供電系統(tǒng)常采用下列幾種抗干擾措施:① 交流穩(wěn)壓器。供電電網(wǎng)內(nèi)阻過(guò)大或網(wǎng)內(nèi)用電器過(guò)多會(huì)造欠壓器聲。用電器在開關(guān)機(jī)時(shí)都會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)強(qiáng)度不一的電壓跳變。（2）電源干擾這是由于電源波動(dòng)、市電電網(wǎng)干擾信號(hào)的竄入以及裝置供電電源電內(nèi)阻引起各單元電路相互禍合造成的干擾。溫度的變化會(huì)導(dǎo)致電路參數(shù)的變動(dòng)，產(chǎn)生干擾:以及電磁干擾等等。另一種是理論上定量計(jì)算的表示方法，即用衰減系數(shù)來(lái)表示聲波的衰減。同時(shí)，由于介質(zhì)的熱傳導(dǎo)，介質(zhì)的稠密和稀疏部分之間進(jìn)行熱交換，從而導(dǎo)致聲能的損耗，這就是介質(zhì)的吸收現(xiàn)象。引起超聲波衰減的主要原因有： （1）擴(kuò)散衰減:超聲波在傳播過(guò)程中，由于聲束的擴(kuò)散能量逐漸分散，從而使單位面積內(nèi)超聲波的能量隨傳播距離的增加而減弱。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大，有部分波未經(jīng)被測(cè)物就直接繞射到接收器上，造成發(fā)送部分與接受部分的直接串?dāng)_問題。當(dāng)目標(biāo)較遠(yuǎn)時(shí)，高頻超聲波被空氣吸收而大幅衰減，接收器接收到的回波中只有低頻超聲波EchoL。為了解決測(cè)量范圍和測(cè)量精度之間的矛盾，我們采用雙頻測(cè)距的方法。極性電容起濾波電容的作用，非極性電容則可以改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。數(shù)碼管的選擇上，為了使數(shù)碼管亮度大，本人選擇了共陽(yáng)極的數(shù)碼管，數(shù)碼管管腳接到低電平發(fā)亮。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí),再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法較為簡(jiǎn)單與便利。故本次設(shè)計(jì)用它來(lái)做接收電路。二極管D1提供了一個(gè)電流的瀉放電路，也可以說(shuō)是將反向電動(dòng)勢(shì)降到最小（），保護(hù)三極管及其他電路。探頭收到的回波信號(hào)經(jīng)OUT口回到電路中，經(jīng)過(guò)電容C10耦合，只保留測(cè)距需要的交流信號(hào)。在中斷服務(wù)程序中，讀取時(shí)間計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，并結(jié)合溫度換算出的速度算出發(fā)射到接收的距離如圖412所示：圖411 40KHz超聲波接收電路圖412 40KHz超聲波接收電路圖412所示電路為雙穩(wěn)態(tài)超聲波接收機(jī)電路，由VTVT6及相關(guān)輔助元件構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)VT4每導(dǎo)通一次（發(fā)射機(jī)工作一次），觸發(fā)信號(hào)經(jīng)CC8向雙穩(wěn)電路送進(jìn)一個(gè)觸發(fā)脈沖，VTVT6狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，當(dāng)VT6從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，VD5截止，VT7截止，繼電器K釋放； 當(dāng)再來(lái)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，VT6由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，VD5導(dǎo)通，VT7導(dǎo)通，繼電器K吸合......由于增加了雙穩(wěn)電路，使之用于電燈、電扇、電視等電器遙控成為現(xiàn)實(shí)。通過(guò)波形整形，積分器，檢波器，帶通濾波，限幅放大和前置放大等實(shí)現(xiàn)接收超聲波的功能。在TXD口為高電平時(shí)停止發(fā)射超聲波，此時(shí)INT0口也為高電平，使得三極管Q3導(dǎo)通，即打開消除余振功能，將剩余的能量接地。因?yàn)槌暡ㄌ筋^是一個(gè)感性元件，在一定程度上會(huì)表現(xiàn)出電感的性質(zhì)。信號(hào)由NE555的3腳向外輸出，經(jīng)過(guò)二極管D2整形，濾去低于低電平 的部分，只保留零電平以上部分。由電路可知電容C的放電時(shí)間t1＝R2Cln2，充電時(shí)間t2＝（R1+R2）Cln2，即可得出輸出脈沖的頻率為：f＝1/t1+t2。利用NE555可以組成相當(dāng)多的應(yīng)用電路，甚至多達(dá)數(shù)百種應(yīng)用電路，在各類書刊中均有介紹，例如家用電器控制裝置、門鈴、報(bào)警器、信號(hào)發(fā)生器、電路檢測(cè)儀器、元器件測(cè)量?jī)x、定時(shí)器、壓頻轉(zhuǎn)換電路、電源應(yīng)用電路、自動(dòng)控制裝置及其它應(yīng)用電路都有著廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)镹E555巧妙地將模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合在一起的緣故。NE555的內(nèi)部中心電路是三極管Q15和Q17加正反饋組成的RS觸發(fā)器。發(fā)射超聲波信號(hào)大于8m。圖45 40khz超聲波發(fā)射電路 40kHZ超聲波發(fā)射電路之四，由LM555時(shí)基電路及外圍元件構(gòu)成40kHZ多諧振蕩器電路，調(diào)節(jié)電阻器RP阻值，可以改變振蕩頻率。振蕩信號(hào)分別控制由YFYF3組成的差相驅(qū)動(dòng)器工作，當(dāng)YF3輸出高電平時(shí)，YF4一定輸出低電平；YF3輸出低電平時(shí)，YF4輸出高電平。整機(jī)工作電流約25mA。頻率穩(wěn)定性好，不需作任何調(diào)整，并由T4016作為換能器發(fā)出40kHZ的超聲波信號(hào)。這樣電路很簡(jiǎn)單與實(shí)用。S是電源開關(guān)，按一下S，便能驅(qū)動(dòng)T4016發(fā)射出一串40kHZ超聲波信號(hào)。吸取幾個(gè)圖的優(yōu)點(diǎn)而避免他們的缺點(diǎn)，然后結(jié)合分析設(shè)計(jì)超聲波的發(fā)射與接收電路。 超聲波發(fā)射電路 超聲波測(cè)距技術(shù)經(jīng)過(guò)幾年的研究和發(fā)展，已經(jīng)有了很多比較成熟的技術(shù)和設(shè)計(jì)方案，使本次設(shè)計(jì)能有很多可借鑒的資料，從中學(xué)到了很多寶貴的知識(shí)。傳播媒質(zhì)的溫度、壓力、密度對(duì)聲速都將產(chǎn)生直接的影響，因此需對(duì)聲速加以修正。超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出超聲波發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即為：s=340t/2，這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。在發(fā)射后把信號(hào)放大，接收前也要把還再次放大。超聲波探頭接OUT口實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收。由于其性能優(yōu)越，Protel99SE已經(jīng)成為電路設(shè)計(jì)不可缺少的理想輔助設(shè)計(jì)工具。隨著電子技術(shù)的飛速用日趨廣泛，電子電路也變得越來(lái)越復(fù)雜，這給電路的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)更的難度。二維工程圖設(shè)計(jì)只是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一小部分；于是CAD的縮寫也由Computer Aided Drafting 改為 Computer Aided Design（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)），CAD也不再僅僅是輔助繪圖，而是整個(gè)產(chǎn)品的輔助設(shè)計(jì)。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。逆壓電效應(yīng)將高頻電振動(dòng)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而利用正壓電效應(yīng)，將超聲振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可作為接收探頭。為此，利用超聲波的這種性能就可制成超聲波傳感器。主要取決于制造晶片本身?！　。?）工作溫度。由于晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能都是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解清楚該探頭的性能參數(shù)。小功率超聲探頭多用作探測(cè)方面。 （4）超聲波的聲壓特性當(dāng)聲波進(jìn)入某物體時(shí),由于聲波振動(dòng)使物質(zhì)分子相互之間產(chǎn)生壓縮和稀疏的作用，將使物質(zhì)所受的壓力產(chǎn)生變化。為什么有這么強(qiáng)大的功率呢?因?yàn)楫?dāng)聲波進(jìn)入某一介質(zhì)中時(shí)，由于聲波的作用使物質(zhì)中的分子也隨之振動(dòng)，振動(dòng)的頻率和聲波頻率—樣，分子振動(dòng)的頻率決定了分子振動(dòng)的速度。（2）吸收特性聲波在各種介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加，其強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，這是因?yàn)榻橘|(zhì)要吸收掉它的部分能量。當(dāng)聲的頻率高到超過(guò)人耳聽覺的頻率極限(根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，取整數(shù)為20000赫茲)時(shí)，人們就會(huì)覺察不出周圍聲的存在，因而稱這種高頻率的聲為“超”聲。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 一般說(shuō)明AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2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，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。智能系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，一般包含微處理器、按鍵與顯示人機(jī)界面、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換等基本功能部件，同時(shí)也包含與應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的其他特殊部件。它體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。當(dāng)需要測(cè)量的距離H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于L時(shí),則(3—4)變?yōu)? ( 35) 所以,只要需要測(cè)量出超聲波傳播的時(shí)間t,就可以得出測(cè)量的距離H.單片機(jī)一詞最初源于“SingleChip Microputer”，簡(jiǎn)稱“SCM”。聲速確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物面的距離s，即：s=340t/2。當(dāng)它的兩極外加脈沖信 號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。它們所產(chǎn)生 的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。換能器在電脈沖激勵(lì)下可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，向外發(fā)送超聲波；反之，當(dāng)換能器處在接收狀態(tài)時(shí)，它可將聲能(機(jī)械能)轉(zhuǎn)換為電能。3方案設(shè)計(jì)和選擇根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，方案的選擇應(yīng)力求實(shí)用性強(qiáng)，性價(jià)比高，使用簡(jiǎn)單。因此，超聲在空氣中測(cè)距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應(yīng)用。一般的超聲波測(cè)距儀可用于固定物位或液位的測(cè)量，適用于建筑物內(nèi)部、液位高度的測(cè)量等。超聲波是指頻率在20kHz以上的聲波，它屬于機(jī)械波的范疇。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、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，因此在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上到了廣泛的應(yīng)用。于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電子測(cè)量技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而超聲波測(cè)量精確高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞。隨著科技水平的不斷提高，超聲波測(cè)距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪小？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。利用超聲波的這種性能就可制成超聲傳感器，或稱為超聲換能器，它是一種既可以把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、又可以把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的器件或裝置。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2最常用的超聲測(cè)距的方法是回聲探測(cè)法，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)計(jì)數(shù)器開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來(lái)，超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計(jì)時(shí)。如果對(duì)測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)測(cè)量結(jié)果加以數(shù)值校正。 t—超聲波從發(fā)射到接收所需要的時(shí)間.將（3—2）、（3—3）代入（31）中得： ( 34)其中,超聲波的傳播速度v在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù)(例如在溫度T=30度時(shí),V=349m/s)。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)?；谖⑻幚砥鞯闹悄芟到y(tǒng)設(shè)計(jì)，已成為目前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。 AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。CEA/Vpp腳相對(duì)于Vss的電壓0～+V其他任何腳相對(duì)于Vss的電壓～+V每個(gè)IO腳的最大IOL15mA 超聲波傳感器聲音是與人類生活緊密相關(guān)的一種自然現(xiàn)象。即超聲波射線從一種物質(zhì)表面反射時(shí)，入射角等于反射角，當(dāng)射線透過(guò)一種物質(zhì)進(jìn)入另一種密度不同的物質(zhì)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生折射現(xiàn)象，也就是要改變它的傳播方向，兩種物質(zhì)的密度差別愈大，則折射率也愈大。（3）超聲波的能量傳遞特性超聲波之所以能在各個(gè)工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用，主要原因還在于比聲波具有強(qiáng)大得多的功率。超聲波的頻率比普通聲波要高出很多，所以它可以使物質(zhì)分子獲得很大的能量；換句話來(lái)說(shuō)，超聲波本身就可以供給物質(zhì)分子足夠大的功率。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。　?。?）靈敏度。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)。它的探頭常用材料是壓電晶體和壓電陶瓷，是利用壓電材料的壓電效應(yīng)來(lái)進(jìn)行工作的。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。 CAD簡(jiǎn)介CAD在早期是英文Computer Aided Drafting (計(jì)算機(jī)輔助繪圖)的縮寫，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，人們逐步的認(rèn)識(shí)到單純使用計(jì)算機(jī)繪圖還不能稱之為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；真正的設(shè)計(jì)是整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，它包括產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、加工制造等。電子線路CAD軟件還能迅速形成各種各樣的報(bào)表文件，如元件清單報(bào)表，為元器件的采購(gòu)及工程欲算等提供了方便，便于新型電子器件和集成電路的應(yīng)用。