【正文】 模塊、報警模塊以及顯示模塊。1939年發(fā)表了關(guān)于超聲波治療在臨床取得效果的文獻報道。公開的文獻報道始見于1957年，到70年代有了各型國產(chǎn)超聲治療儀，超聲治療法普及到全國各大型醫(yī)院。 研究目的和意義超聲波既是一種波動形式，同時又是一種能量形式，當(dāng)其強度超過一定值時，它就可以通過與傳播超聲波的媒質(zhì)的相互作用，去影響、改變以致破壞后者的狀態(tài)、性質(zhì)及結(jié)構(gòu)用作治療。此外，在材料科學(xué)，醫(yī)學(xué)，生物科學(xué)等領(lǐng)域中也占具重要地位。系統(tǒng)硬件主要由電源電路、單片機主控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊、DS18B20溫度補償模塊以及聲光報警模塊等。目前國內(nèi)一般使用專用集成電路設(shè)計超聲波測距儀，但是專用集成電路的成本很高，且沒有顯示，操作不方便。主要介紹系統(tǒng)的功能和總體設(shè)計方案；第三章：硬件設(shè)計。第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計距離測量的方法很多，但超聲波測距以其非接觸式、攜帶方便、簡單易用等優(yōu)點被人們廣為應(yīng)用。本文章所提出的超聲波測距儀實現(xiàn)了低成本、電路簡單、使用方便、相對高的精度等優(yōu)點。：2 系統(tǒng)最終方案通過各個模塊的分析和論證（詳細請看第三章），決定系統(tǒng)各模塊的最終方案如下：控制模塊：采用STC89S51單片機做主控制器；超聲波發(fā)射接收模塊：HCSR04超聲波模塊；顯示模塊：四位一體共陽極數(shù)碼管；報警模塊：蜂鳴器和發(fā)光LED；溫度補償模塊：DS18B20溫度傳感器芯片。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。AT89C51主要特性 ●與MCS51 兼容●4K字節(jié)可編程閃爍存儲器●壽命：1000寫/擦循環(huán)●數(shù)據(jù)保留時間：10年●全靜態(tài)工作：0Hz24Hz●三級程序存儲器鎖定●128*8位內(nèi)部RAM●32可編程I/O線●兩個16位定時器/計數(shù)器●5個中斷源●可編程串行通道●低功耗的閑置和掉電模式●片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 ●外形封裝：40腳PDIP AT89C51各引腳的含義和功能1. 電源引腳VCC和VSSVCC（Pin40）：電源端，正常工作電壓接電源+5V，~。3. 控制信號引腳（1） RST（Pin9）RST為單片機內(nèi)部CPU的復(fù)位信號輸入端。（2） ALE/（Pin30）ALE為低八位地址鎖存使能輸出和編程脈沖輸入端。（3） （Pin29）為訪問外部程序存儲器讀選通信號，可以驅(qū)動8個LS型TTL負載，為外部程序存儲器控制信號。：當(dāng)=1時，CPU從片內(nèi)程序存儲器開始讀取指令；如果外部還有擴展程序存儲器，則CPU在執(zhí)行完內(nèi)部程序存儲器程序后，自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器程序。在CPU訪問片外存儲器時，P0口自動做為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用；定義為I/O端口時，需要外接上拉電阻，是準(zhǔn)雙向I/O口；在對EPROM編程時，由P0口輸入指令字節(jié)，在驗證程序時，P0輸出指令字節(jié)（驗證時應(yīng)接上拉電阻）。對于AT89S52，P1端口的某些引腳還可以有第二功能。（4） ~（Pin10~Pin17）P3口是8位準(zhǔn)雙向并行的I/O口，一個具有第二變異功能且可位操作的端口。 AT89C51單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是單片機能夠工作的最小硬件組合。例如圖3的最小系統(tǒng)中的充電時間常數(shù)=1010610103s=10ms,此時間常數(shù)足以使RST在保持為高電平的時間內(nèi)完成復(fù)位操作。當(dāng)PNP導(dǎo)通時，相應(yīng)的三極管控制的數(shù)碼管就會工作，從而數(shù)碼管就會顯示障礙物到傳感器的距離。（2）當(dāng)TRIG被觸發(fā)時，模塊自動發(fā)送8個40KHZ的方波，并自動檢測是否有信號返回。S的TTL脈沖輸出回響信號輸出TTL電平信號，與射程成比例規(guī)格尺寸45*20*15mm。檢測距離=聲速*高電平持續(xù)時間/2。方案二：采用超聲波接收模塊CX20106A以及超聲波探頭TR40超聲波傳感器的主要材料有壓電晶體（電致伸縮）及鎳鐵鋁合金（磁致伸縮）兩類。超聲波探頭如圖7所示。聲波發(fā)射角，因而更適合精確檢測相對較小的物體。此外，我們還有外置探頭型的超聲波傳感器，相應(yīng)的電子線路位于常規(guī)傳感器外殼內(nèi)。本設(shè)計采用定時中斷的方式產(chǎn)生40KHZ的方波，發(fā)射電路主要由74LS04反相器和T40超聲波發(fā)射換能器構(gòu)成，一路經(jīng)一級反相器輸送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反相器輸送到換能器的另一個電極。 74LS04管腳圖 T40超聲波探頭實物圖 超聲波發(fā)射電路原理圖2. 超聲波接收電路超聲波接收電路主要由專用紅外遙感接收芯片CX20106A和R40超聲波換能器組成。缺點：必須保證接收到的信號為40KHZ，否則無法解調(diào)。HCSR04超聲波發(fā)射接收模塊就解決了這個問題，其發(fā)射信號的頻率比較穩(wěn)定，發(fā)射超聲波的個數(shù)比較合理。 聲光報警模塊 聲光報警電路主要由一個有源蜂鳴器、兩個發(fā)光二極管、一個PNP三極管等組成。在復(fù)位期間，單片機的ALE和引腳均輸出為高電平。當(dāng)按鍵開關(guān)被按下時，VCC通過一個電阻連接到RST引腳，給它一個高電平信號，按鍵松開時，RST恢復(fù)為高電平，復(fù)位完成。由于1Wire具有成本低、節(jié)省I/O口、抗干擾能力強、便于總線擴展和維護等特點。●最高12位分辨率?！癖粶y溫度在10℃~+85℃時，精度為177。●封裝形式多樣。DS18B20是通過一種片上溫度測量的技術(shù)來測量溫度的。此后，溫度寄存器的數(shù)值是隨計數(shù)器1的工作不斷修改的，只有當(dāng)計數(shù)器2的預(yù)置數(shù)減到0時，溫度寄存器的溫度值才會停止變化。 DS18B20對ROM的操作命令 引腳號（T092）引腳名稱引腳功能1GND接地2DQ數(shù)據(jù)輸入輸出引腳3VDD可選VDD引腳，當(dāng)工作在寄生電源時，該引腳接地 DS18B20的供電方式DS18B20可以采用兩種供電方式，即外部供電方式和寄生電源供電方式。同時，為了使DS18B20得到足夠的工作電流，應(yīng)給1Wire提供一個強上拉，一般可以用一個場效應(yīng)管將I/O線直接拉到電源上。其編寫程序步驟如下：（1） DS18B20初始化；（2） 操作指令讀；（3） 操作指令寫；（4） 溫度轉(zhuǎn)換；（5） 讀取溫度值。因此，本設(shè)計主要采用C語言編寫。雖然本設(shè)計的溫度傳感器對時間精度要求高，但經(jīng)過仔細計算得出的C語言已被廣泛應(yīng)用，故直接用已有的程序也能做到對溫度的精確讀取，所以本設(shè)計全部使用C語言編程。外部中斷0開始中斷，同時綠燈亮，表明接收到回波，立即停止定時器0計時，保存定時器的計數(shù)值。超聲波發(fā)射程序如下：Trig=1；delay_20us()； Trig=0；超聲波成功接收（外部中斷0）程序如下：INT0_() interrupt 0 // 外部中斷是0號 { outeH =TH0。 超聲波發(fā)射接收程序流程圖 通過單總線訪問DS18B20流程圖第5章 調(diào)試與檢測第4章介紹了本設(shè)計的硬件設(shè)計與軟件設(shè)計，因此本章節(jié)主要講述本系統(tǒng)設(shè)計后的成品檢測與調(diào)試，包括軟硬件測試、誤差分析、誤差來源、解決方案等。其次，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)有點閃爍，經(jīng)過延時調(diào)試仍未能得到解決。當(dāng)量程小于10cm有聲光報警，距離大于200cm時數(shù)碼管顯示CCC，溫度大于90℃時蜂鳴器報警。實際中應(yīng)該要使晶振離單片機越近越好，兩個電容離晶振越近越好，這樣可以使系統(tǒng)誤差盡可能減小。修正后的聲速公式為：C= （3）式中：為水蒸氣的分壓強，取=105Pa； ；t為測量的空氣溫度； C為經(jīng)補償后的聲速。為了提高測量精度，解決的方案有中值濾波發(fā)，如文獻[4]所示；采用溫度、濕度雙補償方法可以進一步提高系統(tǒng)測量精度，如文獻[5]所示，由于技術(shù)限制，本設(shè)計只采用溫度補償，但測量誤差在允許范圍內(nèi)；采用延時技術(shù)可以解決超聲波發(fā)射極和接收極距離太近所造成的串?dāng)_問題，如文獻[6]所示；采用變閥值鑒幅固定補償法，如文獻[7]所示，可以減少誤差，提高測距精度；同時，文獻[8][11]中還提出了其它一些提高測量精度的方法。在熟悉各功能模塊的基礎(chǔ)上，自己繪電路原理圖和PCB布線，做好了超聲波發(fā)射和接收的硬件模塊，雖然發(fā)射和接收模塊是前期所做的失敗品，后期改用HCSR04模塊，但在這一階段我了解了CX20106A的工作原理與應(yīng)用。為此，我通過網(wǎng)上查找資料，學(xué)會了用軟件精確延時的方法來確定延時的時間。本系統(tǒng)能進行聲光報警提示和實時顯示測量距離，能很好應(yīng)用于汽車行進或倒車中，對汽車前后方的障礙物進行檢測，及時顯示障礙物的距離及聲光報警處理。在做畢設(shè)的過程中我學(xué)會了很多知識，如在硬件布置方面，晶振離單片機越近越好，其兩個電容離晶振越近越好，這樣就盡可能減小系統(tǒng)誤差；畫PCB上，避免在PCB邊緣安排重要的信號線，如時鐘和復(fù)位信號等，經(jīng)過本次設(shè)計的PCB，我能熟練地使用Altium Designer這個軟件來畫原理圖和PCB；在編程方面，我原來只是有匯編的基礎(chǔ)，但由于本次設(shè)計，我經(jīng)過到圖書館借閱相關(guān)書籍自學(xué)單片機C51語言編程，現(xiàn)在我的C語言水平有了很大的提高。我非常榮幸能有這樣的機會進行這樣的設(shè)計，每一次的學(xué)習(xí)都是進步，通過困難，然后學(xué)會去解決困難，讓我進步很快。教研），2007，26:193~194.[11] 鄧方華,鄒毅,高飛燕. 基于超聲波測距的交互電子白板系統(tǒng)設(shè)計[J].儀表技術(shù), 2010,2:46~48.[12] Tsutomu Tanzawa,Noriaki Kiyohiro,Shinji Kotani et al：The Ultrasonic Range Finder for Outdoor Mobile Robots．Intelligent Robots and Systems 95．39。 //產(chǎn)生脈沖引腳sbit Echo = P3^2。sbit k1=P3^5。bit flag 。ulong distance。bt30。in。 //取出定時器的值 flag=1。 //時間到，讀取溫度 v=+*temp_T。 //允許定時器0中斷 EX0=1。 led1=1。 //首先拉低脈沖輸入引腳 Echo=0。 //溫度大于90度時，蜂鳴器報警 } } if(k1==0) { delay_20us()。 while(!Echo)。 //關(guān)閉計數(shù) if(flag==1amp。TL0!=0) //判斷是否成功接收到回波 { time=TH0*256+TL0。 //算出來是CM led1=0。 fmq=0。 delay_1(1000)。 P0=0xc6。 ge=(distancebai*100shi*10)。 Delay_ms(3)。 Delay_ms(2)。 Delay_ms(1)。 i++) 。i) for(j=110。 delay_us(29)。 DQ = 0。 i++)。 delay_us(2)。 receive_data = 0。 } delay_us(2)。 i8。 write_bit(temp)。 write_byte(jump_ROM)。} uint Get_Temp(void){ float result。 //開始轉(zhuǎn)換 delay_us(1)。 write_byte(read_EEROM)。 value = 8。 return (value)。j++) for(x=0。 P0 = 0xff。 P0 = 0xff。 P0 = 0xff。 P0= 0x