【正文】 icrocontroller design, in the analysis and understanding of some of the advantages and characteristics of ultrasound, and then view the basic principles of ultrasonic distance measurement. Finally decided to use the 51 singlechip microputer system and ultrasonic sensors to form a mon. The hardware design of ultrasonic rangefinder consists of ultrasonic power and reset module, microcontroller module and ultrasonic transmitting module, ultrasonic receiving module, LED digital display module and alarm module extension. The software includes the main microcontroller, according to ultrasonic transmitting and receiving distance, LED distance calculation program display program, key control procedures and buzzer alarm procedures, the characteristics of this arrangement makes the system has a modular. The system is easy to control, with reliable performance, with high measurement accuracy, the most important is to be able to realtime measurement of distance.KEYWORDS: Single chip microputer。超聲波也是一種機械波，是一種頻率在 20kHz 以上的聲波。機器人技術在出現后發(fā)展迅猛，機器人的用途也不在局限在工業(yè)生產而是進入了人們的日常生活。將紅外、灰度等傳感器和超聲波結合在一起將可以共同作用使機器人實現自動尋路和繞開障礙等功能。 國內外發(fā)展現狀 超聲波測距技術是一種非常有前景的的技術，近距離的超聲測距不會被光線影響，并且結構比較簡單，成本經濟實惠。2）采用數碼管顯示距離數據。但 DSP 硬件電路比較復雜，且價格昂貴，數字系統(tǒng)由耗電的有源器件構成，沒有無源設備可靠。第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 整體方案設計 系統(tǒng)概述整個系統(tǒng)以 STC89C51 單片機為核心器件，配合電阻電容晶振等器件，構成單片機的最小系統(tǒng)。 STC89C52 有 40 個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內含 2 個外中斷口，3 個 16 位可編程定時計數器,2 個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線。在單片機內部，它是一個反相放大器 的輸入端。當采用外部振蕩器時，此腳接外部振蕩器的輸出端。PSEN（29 腳），外部程序存儲器讀選通信號，低電平有效。實際應用中常作為分時使用的地址/數據總線口，對外部程序或數據存儲器尋址時低 8 位地址與數據總線分時使用 P0 口：先送低 8 位地址信號到 P0 口，由地址鎖存信號 ALE 的下降沿將地址信號鎖存到地址鎖存器后，再作為數據總線的口線對數據進行輸入或輸出?？勺鳛檩斎?輸出口，實際應用中一般作為地址總線的高 8 位，與 P0 口一起組成 16位地址總線，用于對外部存儲器的接口電路進行尋址。電容的作用在這里是起振作用，幫助晶振更容易的起振，取值范圍是 1533pF。單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現程序跑飛的時候，按下復位按鈕內部的程序自動從頭開始執(zhí)行。在電路圖中，電容的的大小是 10uF，電阻的大小是 10k。所以在開機 內，單片機系統(tǒng)自動復位（RESET 引腳接收到的高電平信號時間為 左右）。特別注意的是，對于 31 腳(EA),當接高電平時,單片機在復位后從內部 ROM 的0000H 開始執(zhí)行；當接低電平時,復位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行。基本工作原理：采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號。其中 VCC 供 5V 電源，GND 為地線，TRIG 觸發(fā)控制信號輸入，ECHO 回響信號輸出等四支線。 超聲波的特性聲音是與人類生活緊密相關的一種自然現象。即超聲波射線從一種物質表面反射時，入射角等于反射角，當射線透過一種物質進入另一種密度不同的物質時就會產生折射現象，也就11是要改變它的傳播方向，兩種物質的密度差別愈大，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工業(yè)部門中得到廣泛的應用，主要原因還在于比聲波具有強大得多的功率。超聲波的頻率比普通聲波要高出很多，所以它可以使物質分子獲得很大的能量；換句話來說，超聲波本身就可以供給物質分子足夠大的功率。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。構成晶片的材料可以有許多種。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，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。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來進行工作的。 電 氣 方 式 包 括 壓 電 型 、 磁 致 伸 縮 型 和 電 動 型 等 ； 機 械 方 式 有 加 爾 統(tǒng) 笛 、液 哨 和 氣 流 旋 笛 等 。超聲波發(fā)生器內部結構如圖所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。 超聲波傳感器原理市面上常見的超聲波傳感器多為開放型，其內部結構如圖7所示，一個復合式振動器被靈活地固定在底座上。另一方面，當振動壓電陶瓷時，則會產生一個電荷。圖 7 超聲波內部結構超聲波是一種在彈性介質中的機械振蕩，其頻率超過 20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。在這種比較低的傳播速度下，波長很短，這就意味著可以獲得較高的距離和方向分辨率。由于布、棉花、絨毛等可以吸收超聲波，因此很難利用超聲波探測到它們。因此，要精確的測量14與某個物體之間的距離時，始終檢查周圍溫度是十分必要的，尤其冬季室內外溫差較大，對超聲波測距的精度影響很大，此時可用18B20作溫度補償來減小溫度變化所帶來的測量誤差，考慮到本設計的測試環(huán)境是在室內，而且超聲波主要是用于測距功能，對測量精度要求不高，所以關于溫度效應對系統(tǒng)的影響問題在這里不做深入的探討。.= 20logP/Pre (dB)式中,“P”為有效聲壓 (μbar)，“Pre”為參考聲壓 (2104μbar)如圖6所示為幾種常用超聲波傳感器的聲壓圖。圖10 超聲波傳感器靈敏度示意圖7．輻射特性把超聲波傳感器安裝在臺面上。如圖11所示為幾種常見超聲波傳感器的輻射特性示意圖。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據計時器記錄的時間 t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物面的距離 s，即： s=340t/2。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時間，即可求得距離。當需要測量的距離 H 遠遠大于 L 時,則(3—4)變?yōu)? t21? ( 35) 所以,只要需要測量出超聲波傳播的時間 t,就可以得出測量的距離 H. 顯示電路 數碼管簡介數碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數碼管概述e1d2dp3c4g5S46b7S38S29f10a11S112 L E DA F BE D dp C GS4 S3 S2S1圖 5：數碼管數碼顯示器是一種由 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件，它使用了 8 個Led 發(fā)光二極管，其中七個用于顯示字符，一個顯示小數點，所以通稱為七段發(fā)光二極管數碼顯示器。19123456789R0edpcgSbfaULEDAFBCG顯 示 模 塊 圖 模塊連接圖 按鍵模塊電路20P20K13GND按 鍵 模 塊通過 K1，K2，K3 鍵來設置報警距離的門限值。它的應用范圍廣泛，具備很強的數據處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都需要用到 C 語言，適于編寫系統(tǒng)軟件、三維、二維圖形和動畫，具體應用例如單片機以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調試工具也會令你事半功倍。其中焊接時要注意元件正負極性，電阻電容大小、芯片引腳順序等細節(jié)。 (2)所有集成電路的組裝方向要保持一致，以便于正確進行焊接合理安排布線。一般習慣是正電源用紅色線、負電源用藍色線、地線用黑色線、信號線用黃色線等。同時應盡可能做到連線不相互穿插重疊、盡量不從電路中元器件上方通過。 電路的調試調試是指系統(tǒng)的調整、改進與測試。第一種是邊安裝邊調試的方法。這種方法比較適用于電路相對來說比較簡單，系統(tǒng)不復雜的電路調試。但接通電源后不要立即進行電路功能的測試，首先要充觀察整個電路有無異常現象，電路中元器件是否有發(fā)熱燒壞等現象，是否有漏電現象，電源是否有短路和開路現象等。調試順序應按照電路原理圖中信號流向進行，這樣可以把整個電路進行分步調試，把前面調試好的電路的輸出信號作為后一級電路的輸入信號。通過它可以及時發(fā)現已經損壞和處于臨界狀態(tài)的元器件。在調試過程中應有詳盡記錄。這個設計題目并不是新的，但從中能體現到一個系統(tǒng)開發(fā)設計的過程，足于讓我們受益。通過查資料和收集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力。通過實際的分析與應用深化了對這些主干知識的認識。 通過這次畢業(yè)設計，我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。在設計過程中由于時間倉促有很多地方難免存在不足之，但在以后的工作中，我們會嚴格要求自己最求完美。在今后的學習工作中，我將銘記恩師對我的教誨和鼓勵，盡自己最大的努力取得更好的成績