【正文】 原理圖 20 緒 論Ⅰ.1 課題設(shè)計目的及意義Ⅰ. 設(shè)計的目的隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應(yīng)用越來越廣。隨著測距儀的技術(shù)進(jìn)步，測距儀將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。因此，經(jīng)常出現(xiàn)開挖已經(jīng)建設(shè)好的建筑設(shè)施來改造排水系統(tǒng)的現(xiàn)象。因此，設(shè)計好的超聲波測距儀就顯得非常重要了。在使用時，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。(2).根據(jù)超聲波測距原理，設(shè)計超聲波測距器的硬件結(jié)構(gòu)電路。(4).以數(shù)字的形式顯示測量距離。電氣方式包括壓電型、電動型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。 系統(tǒng)整體方案的論證 超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。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。特別是該系列單片機(jī)片內(nèi)的 Flash 可編程、可擦除只讀存儲器(E~PROM)，使其在實(shí)際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。掉電方式：保存 RAM 的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。限制該系統(tǒng)的最大可測距離存在 4 個因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。 超聲波發(fā)射電路[7]超聲波發(fā)射電路原理圖如圖 22 所示。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。圖 22 超聲波發(fā)射電路原理圖 超聲波檢測接收電路[8，9]集成電路CX20226A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。圖23 超聲波檢測接收電路 超聲波測距系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時間的計時，單片機(jī)選用 AT89C51，經(jīng)濟(jì)易用，且片內(nèi)有 4K 的 ROM，便于編程。我們知道 C 語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計算程序運(yùn)行的時間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時） ，又要求精細(xì)計算程序運(yùn)行時間（超聲波測距時） ，所以控制程序可采用 C 語言和匯編語言混合編程。 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機(jī)內(nèi)部的定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。 定時中斷服務(wù)子程序完成三方向超聲波的輪流發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。由于采用的是 12 MHz 的晶 振，計數(shù)器每計一個數(shù)就是 1μs，當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器 T0 中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按式（2）計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離，設(shè)計時取 20℃時的聲速為 344 m/s 則有： d=(ct)/2=172T0/10000cm (2) 其中，T0 為計數(shù)器 T0 的計算值。超聲波發(fā)生子程序較簡單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確，所以采用匯編語言編程。 前方測距電路的輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機(jī) INT1 端口，同時單片機(jī) 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。軟件的調(diào)試程序見附錄一總 結(jié)由于時間和其它客觀上的原因，此次設(shè)計沒有做出實(shí)物。超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。單片機(jī)采用 AT89C51 或其兼容系列。超聲波發(fā)射電路主要由反相器 74LS04 和超聲波發(fā)射換能器 T 構(gòu)成，單片機(jī) 端口輸出的 40kHz 的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路。我們知道 C 語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計算程序運(yùn)行的時間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時） ，又要求精細(xì)計算程序運(yùn)行時間（超聲波測距時） ，所以控制程序可采用 C 語言和匯編語言混合編程。 前方測距電路的輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機(jī) INT1 端口，同時單片機(jī) 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。當(dāng)收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計算距離。電路中除集成電路外，對各電子元件也無特別要求。在我畢業(yè)論文寫作期間，各位老師給我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計，借此機(jī)會，向您們表示由衷的感激。同時，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個團(tuán)結(jié)友愛，相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。Technical. 1991附 錄附錄一超聲波測距電路原理圖12538764*?espFul七E超聲波測距電路原理圖 附錄二超聲波測距電路版圖超聲波測距電路版圖附錄三程序清單INCLUDE DEFINE K1 P3_4DEFINE CSBOUT P3_5 //超聲波發(fā)送DEFINE CSBINT P3_7 //超聲波接收DEFINE CSBC=DEFINE BG P3_3 UNSIGNED CHAR CSBDS,OPTO,DIGIT,BUFFER[3],XM1,XM2,XM0,KEY,JPJS。 VOID CSBCJ()。 //顯示轉(zhuǎn)換函數(shù)VOID KEYSCAN()。VOID K4CL()。 //設(shè)定時器 0 為計數(shù)，設(shè)定時器 1 定時 ET0=1。 TH1=0X9E。 CSBOUT=1。 SJ1=45。 TR1=1。 BUFFER[1]=0X76。 BUFFER[0]=0X40。 SCANLED()。 FOR( I=0。 //依次顯示各位數(shù) P1=~BUFFER。0X10)==0) //判斷 3 位是否顯示完 KEY=0。 XM2=S100*XM010*XM1。}VOID DELAY(I) { WHILE(I)。 IF(CSBDS=40) { CSBDS=0。 TL0=0X00。 I=MQS。 } TR0=0。 T=T*256+TL0。 }}VOID KEYSCAN() //健盤處理函數(shù){ XX=0。 } IF(XX2022) { JPJS++。BREAK。BREAK。IF(SJ1100)SJ1=30。S=SJ2。}VOID K4CL(){SX1=SJ11