【正文】 l, Digital // Unassigned, PushPull, Digital // Unassigned, PushPull, Digital // Unassigned, PushPull, Digital // Unassigned, PushPull, Digital // Unassigned, PushPull, Digital // Unassigned, PushPull, Digital // Unassigned, PushPull, Digital 32 // Unassigned, PushPull, Digital // Unassigned, PushPull, Digital // Unassigned, OpenDrain, Digital P0MDIN = 0xCF。 // Wait 10us for initialization CPT0CN amp。 CPT0CN = 0x85。 PCA0CPM1 = 0x11。 PCA0MD amp。 //時間值取走后，將計數(shù)器復位 TH1 = 0。 { TR1 = 0。 { if(CF == 1) { CF = 0。 delay(50000)。 30 delay(50000)。 delay(50000)。 WriteGraphic(5,72,16,8,DISP[15])。 WriteGraphic(5,40,16,8,DISP[11])。 WriteGraphic(3,104,16,8,DISP[7])。 WriteGraphic(3,40,16,8,DISP[3])。 //測得距離就等于時間乘以速度 //=========以下是顯示測得的距離 ======================= WriteGraphic(2,0,48,160,Graphic_Clear160)。 //復位定時器的值為零 TH1 = 0x00。 if(count_num_s == 1) //啟動第一次的超聲波發(fā)送，以后到收到返回波形后，會自動復位到這里繼續(xù)發(fā)送 { PCA0CPM2 = 0x47。 29 WriteGraphic(5,64,16,8,DISP[14])。 WriteGraphic(5,32,16,8,DISP[10])。 WriteGraphic(3,96,16,8,DISP[6])。 WriteGraphic(3,32,16,8,DISP[2])。 count_num_s = 1。i 50。 Init_Device()。 EA = 0。 unsigned int time_use。 畢業(yè)設計結束了，給我留下了美好的回憶。同時在畢業(yè)設計中，遇到了很多沒見到的問題與現(xiàn)象，真是學到了很多新的東西。這些在我將來的工作和學習當中都會有很大的幫助。同時，對自己自學能力的培養(yǎng)等都大有裨益。這次設計讓我初次體驗了設計的過程，學習了開發(fā)應用的主要方法，也讓我意識到理論知識與實際應用之間的距離。 在設計過程中，我遇到了許多問題，例如：各硬件芯片的選擇，流量計部分設計，軟件的編程等。 (2)超聲波在空氣中的傳播速度受溫度的影響，但由于加溫度補償電路會增加制作成本以及產(chǎn)品體積 ，不加溫度補償電路對精度的影響不是太大，綜合各方面因素 本測距板沒設計溫度補償電路，來對測量結果進行修正。在程序中已 有說明 。 超聲波 發(fā)送結束后，需要快速復位計數(shù)器的值，開始計數(shù)。在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)測距的量程大 小與 比較器的比較電壓有關。 再次， 蜂鳴器型號錯誤，導致上電單片機復位，更換合適的蜂鳴器，問題解決。 其次，在調(diào)試超聲波接收部分時，發(fā)現(xiàn)單片機工作異常，經(jīng)過分析得到超聲波回波信號被放大后電壓超過單片機所能承受的 5V 以上。 硬件調(diào)試 我 對各個器件 調(diào)試 的步驟是先焊接各個模塊，焊接完每個模塊以后，再進行模塊的單獨測試，以確保在整個系統(tǒng)焊接完能正常的工作，原件安裝完畢后，將寫好程序的C8051F410 單片機裝到測距板上，通電后將測距板的超聲波頭對著墻面往復移動，看 液晶屏 的顯示結果會不會變化，在測量范圍內(nèi)能否正常顯示。焊接是 3 要注意焊接的順序：先焊小的 SMD 器件然后在按器件的高度從矮到高依次焊接直插器件，體積較大的器件最后焊接，如本設計中的超聲波傳感器等。 程序中有關存儲器、 寄存器及標志位的內(nèi)容及用途 32H 掃描顯示循環(huán)數(shù) 40H 個位顯示符寄存器 41H 十位顯示符寄存器 42H 百位顯示符寄存器 44H 嘟聲方波脈寬值 45H 閃爍顯示間隙系數(shù) 50H 1信號低 8 位 51H 1信號高 8 位 52H 2信號低 8 位 53H 2信號高 8 位 54H 3信號低 8 位 55H 3信號高 8 位 56H 4信號低 8 位 57H 4信號高 8 位 R2 信號計數(shù)器 R3 連續(xù)無回波計數(shù)器標志位： 11H 1信號存儲標志 12H 2信號存儲標志 13H 3信號存儲標志 01H 回波標志。這些噪聲中含有 40KHZ的諧波成分，被放大后可能引起顯示干擾?？稍O定 T1 的定時值，用來控制嘟聲間隙時間和閃爍顯示時間。定時器專門用于記錄 CPU 發(fā)射脈沖信號前沿至回波脈沖信號前沿之間的距離 t,由此時間可換算出障礙物的距離，并決定嘟聲間隙。 T0 用于記錄發(fā)射至接收的時間間隔 t(單位為 ms)。 顯示電路 圖 15 本系統(tǒng)采用液晶顯示屏顯示所測距離值，如圖 。 信號在進入單片機前流經(jīng)由 LM358 組成的鉗 位電路，此電路將電流信號降壓到 用于保護單片機 防止單片機被燒毀。然后信號進入由兩個 TL084 組成的帶通濾波電路 進行濾波同時將信號放大兩倍。 圖 40KHZ 超聲波接收 處理 電路 電路圖如圖 。 蜂鳴器電路 電路如圖 所示。圖為超聲波測距儀 的 MCU 及其超聲波驅(qū)動電路 原理圖，圖中采用 13 C8051F 單片機作為主控制器 ， 通過 單片機 的 端口輸出超聲波換能器所需的 的 方波信號 ， 信號又經(jīng)過兩極 74LS04 反相器 后驅(qū)動超聲波探頭發(fā)射超聲波。 設計的重點與難點 本設計的任務是設計一個超聲波測距儀 ，可以應用于汽 車倒車位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合。當然還可以設置若干個鍵，以用來控制電路的工作狀態(tài)。 C8051F020 內(nèi)部電路包括 CIP51 微控制器內(nèi)核及 RAM, RO, I/O 口，定時 /計數(shù)器。 擴展的中斷系統(tǒng)向 CIP51 提供 22 個中斷源，標準（ 8051 只有 7個中斷源）允許大量的模擬和數(shù)字外設中斷微控制器，一個中斷驅(qū)動的系統(tǒng)需要較少的 MCU干預， 10 卻有更高的 執(zhí)行效率，在設計一個多任務實時系統(tǒng)時，這些增加的中斷源是非常有用的。 每個 MCU都可以在工業(yè)溫度范圍內(nèi)用 的電壓工作，有 48 腳 TQFP 和32 腳 LQFP 封裝端口 I/O 容許 5V 的輸入信號。 片內(nèi)還集成了 VDD監(jiān)視器， WDI,和時鐘振蕩器，片內(nèi) FLASH 存儲器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，并可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲，可以關閉任何一個或全部外設以節(jié)省功耗。單片機控制著超聲波的發(fā)送，超聲波發(fā)送完畢后，立即啟動內(nèi)部計時器 T0計時，當檢測到 由高電平變?yōu)榈碗娖胶?，立即停止?nèi)部計時器計時。 單片機 的晶振 采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。 單片機使用 51系列 的 C8051F410 單片機，該單片機工作性能穩(wěn)定，同時也是在單片機課程設計中經(jīng)常使用到的控制芯片。 7 圖 單片機超聲波測距系統(tǒng)構成 圖 超聲波測距系統(tǒng)框圖 單片機 C8051F410 發(fā)出短暫的 40kHz 信號，經(jīng)放大后通過 超聲波換能器輸出；反射后的超聲波經(jīng)超聲波換能器作為系統(tǒng)的輸入，鎖相環(huán)對此信號鎖定，產(chǎn)生鎖定信號啟動單片機中斷程序，讀出時間 t，再由系統(tǒng)軟件對其進行計算、判別后，相應的計算結果被送至LCD 液晶屏 進行顯示。所謂壓電逆效應如圖 所示，是在壓電元件上施加電 壓，元件就變形，即稱應變。 機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。超聲波在空氣中的傳播速度隨溫度變化， 其對應值如表 ，根據(jù)計時器記錄的時間 t (見圖 )，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離 ( s )， 即 : s = v t / 2 。而且超聲波傳感器具有結構簡單、體積小、信號處理可靠等特點。與其它方法相比，如電磁的或光學的方法，它不受光線、被測對象顏色等影響。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學反應。在液 體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關?？斩磧?nèi)為液體蒸汽或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。 (2)空化作用。 超聲效應 當超聲波在介質(zhì)中傳播時，由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理的和化 5 學的變化，從而產(chǎn)生一系列力學的、熱的、電磁的和化學的超聲效應，包括以下 4種效應： (1)機械效應。 (2)超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠的距離。如今已在國際范圍內(nèi)推廣應用。公開的文獻報道始見于 1957 年。 1939 年發(fā)表了有關超聲波治療取得臨床效果的文獻報道。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種準粒子的相互作用。超聲波作用于介質(zhì)后，在介質(zhì)中產(chǎn)生聲弛豫過程，聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的 輸運過程，并在宏觀上表現(xiàn)出對聲波的吸收（見聲波）。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖，用激光束照射聲 全息圖，利用激光在聲全息圖上反射時產(chǎn)生的衍射效應而獲得物的重現(xiàn) ，通常用攝像機和電視機作實時觀察。超聲成像是利用超聲波呈現(xiàn)不透明物內(nèi)部形象的技術 。我們?nèi)祟惗淠苈牭铰暡l率為 2020200HZ，當聲波的頻率大于 20200HZ 或小于 20HZ時，我們便聽不到。 相信在不久的將來超聲波測距將會更加廣闊的應用前景。 利用超聲測距技術與單片機設計制作出超聲波距離測量儀。特別是應用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結構信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準確度也較其它方法為高 。 測距儀的 現(xiàn)狀及超聲波測距 優(yōu)勢 隨著科學技術的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平 的提高， 石油、化工、機械、汽車工業(yè)等各類工業(yè) 都得到了迅猛的發(fā)展 ， 但隨 之而來的技術落后嚴重制約著工業(yè)的發(fā)展步伐，其中，距離的測量尤為突出。 近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測技術日益更新。展望未來，超聲波測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)展的社會需求，如聲納的發(fā)展趨勢 基本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低 頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納，實現(xiàn)超遠程的被動探測和識別；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識別問題；大力降低潛艇自身噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。s turn to is divided into measure to be apart from a mold piece, system control mold piece and manifestation report to the police a mold piece, and difference as to it39。 在分析國內(nèi)外單片機 超聲波測距儀相關技術的基礎上，結合最新研究成果，對超聲波測距 系統(tǒng)的研制進行了深入探討和研究。本測距儀能較精確測量被測物與測距儀之間的距離。s system39。因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而有無限前景的技術及產(chǎn)業(yè)領域。在新的世紀里面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大是的作用。以解除操作員用常規(guī)手段測量距離帶來的不便以及危險，提高測量的安全性。因此在距 離 測量、機械手控制、車輛自動導航、物體識別等方面有廣泛應用。操作員不但可以直接觀察被顯示的距離 ,還可以用聽覺判斷距離的遠近。 同時由于 本設計 有著 對于被測物處于黑暗、有灰塵 、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應能力 特別是應用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結構信 息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準確度也較其它方法為高 ， 而且超聲波傳感器具有結構簡單、體積小、信號處理可靠等特點。 3 2 超聲波測距原理概述 超聲波的發(fā)展史 超聲波的含義及其應用 當物體振動時會發(fā)出