【正文】 指導老師：內容提要：我們知道，當物體振動時會發(fā)出聲音。當聲波的振動頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時，我們便聽不見了。因此，超聲波可用于非接觸測量，利用計算超聲波在被測物體和超聲波探頭之間的傳輸來測量距離的，對被測目標無損害。本文主要介紹基于AT89S51單片機，輔助以CX20106A紅外接收專用放大電路，TCT4010超聲波傳感器和數字化的溫度傳感器DS18B20設計的超聲波測距儀。測量距離大概5m。測量能夠為人們提供一個距離衡量的尺度，對待事物有準確的物理概念。針對以上這些缺點。所以現在我們所見到一些測量儀基本上都是利用超聲波來測距的。從長遠利益看，是多向節(jié)能型研究。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，具有很高的分辯力，因而其準確度也較其它方法高，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。 超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸的基本物理特性，反射，折射，干涉，衍射，散射。利用超聲波檢測即迅速，方便，計算簡單，又易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求。 易擴展，很容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)，控制功能強。采用軟件控制，提高了測量精度和整機的可靠性。例如：超聲波測距儀廣泛應用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現場的位置監(jiān)控，也可用于聯合收割機、液位、井深、管道長度等的實時測量場合。綜合了各器件的功能，耐用性，市場價位等多方面因素，選件謹慎、適用。通過實際測試使用證明，該超聲波測試系統(tǒng)工作穩(wěn)定，測距精度高，性能良好，可廣泛應用到實際中以方便觀察測試結果。當聲波的振動頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時，我們便聽不見了。譬如，鼓面經敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質向四面八方傳播，這便是聲波。斯帕拉捷習慣晚飯后到附近的街道上散步。當他看到放出去的幾只蝙蝠輕盈敏捷地來回飛翔時，不由得尖叫起來。斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠憑什么來辨別前方的物體，捕捉靈活的飛蛾呢？ 　　于是，蝙蝠在空中還是飛的那么敏捷、輕松。這次，蝙蝠可沒有了先前的神氣。蝙蝠用耳朵接受到這種“超聲波”，就能迅速做出判斷，靈巧的自由飛翔，捕捉食物。（二）課題研究目的和意義超聲波作為測距，已經在很多領域起著非常重要的作用，而且也在不知不覺之中影響我們的生活。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制,并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求,因此在移動機器人,汽車安全,海洋測量等上得到了廣泛的應用。為了以超聲波作為檢測手段，必須產生超生波和接收超聲波。of表1 不同溫度下超聲波傳輸速度溫度℃3020100102030速度m/s313319325331338344349關于溫度補償，由于超聲波傳播速度與環(huán)境溫度有以下公式①關系：(T+)1/2 公式①式中T為攝氏溫度，C為在該溫度下的超聲波傳播速度（單位為 m/s）。這些方法都有一定的缺陷，如線性差，電路復雜，實現數字化需要A/D轉換等。設環(huán)境溫度為T0=25攝氏度，此時超聲波傳播速度為C0=測量5m的距離用時t0=（取t0=14439us）=,得出超聲波傳播速度為：C=速度誤差為：ΔV=－測量5m產生的距離誤差為：Δd=ΔVt0=－2．設數字溫度傳感器給出的溫度為T=，得出超聲波傳播速度為：C=速度誤差為：ΔV=＋測量5m產生的距離誤差為：Δd=ΔVt0=＋由此可以看出，采用溫度補償法測量出的距離精度高，使用方便。 。所以，本設計主要采用AT89S51單片機作為主控制器，用動態(tài)掃描法實現LED數字顯示，超聲波驅動信號用單片機的定時器完成。 此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。 此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式。GND：接地。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 /INT1（外部中斷1）。 /RD（外部數據存儲器讀選通）。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。前置放大電路限幅放大器帶通濾波器檢波器和比較器積分器斯密特觸發(fā)器ABLC12345678 圖4 CX20106A邏輯框圖CX20106A的主要技術特點有以下幾點：1. 低電壓供電，其典型值為5V。4. 能與PIN光電二極管直接連接。5kΩ。3C2檢波電容連接端該腳與地之間接有檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬態(tài)響應靈敏度低；電容量小，則為峰值檢波，瞬態(tài)響應靈敏度高，但檢波輸出的脈寬變動大，容易造成遙控誤動作。17OUT遙控指令信號輸出端該端口為集電極開路輸出端。 圖6 TCT4010外觀圖 圖7 超聲波轉換結構圖壓電超聲波轉換器的功能：利用壓電晶體諧振工作。超聲波發(fā)射轉換器與接受轉換器其結構稍有不同。適當改變C4的大小，可改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。2. 單總線數據通信。5. 可選擇寄生工作方式。 圖11 DS18B20外觀圖 圖12 DS18B20引腳圖再來看看它的引腳圖，如上圖12：DS18B20有多種封裝形式，本課題使用的是常見的3長針腳的封裝形式。3VDD可選擇的VDD引腳。利用外中斷0口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。主程序首先對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設置定時器T0工作模式為16位的定時計數器模式，置位總中斷允許位EA并給顯示端口P0和P2清0。主程序框圖如圖15所示：圖15 超聲波測距主程序圖，脈沖寬度為12us左右，同時把計數器T0打開進行計時。它們的整個軟件系統(tǒng)如圖16，圖17，圖18所示： 圖16主程序流程圖 圖17定時中斷服務子程序 圖18外部中斷服務子程序五、總結與未來展望本課題到這里就基本結束了，對于本人制作的超聲波測距儀，必定還有很多的不足之處，一定要從實驗查出紕漏，進一步完善。隨著科學技術的進一步發(fā)展，超聲波測距的精度一定能更進一步精確，從未能解決更多不易解決的問題。前后經歷了四個月時間，但對于踏踏實實搞知識創(chuàng)新的人來說，從搜集材料、投入研討到起草排版、打印輸出，這是一個漫長的過程。盡管如此，由于畢業(yè)設計涉及內容較多，范圍較寬，方方面面都要照顧到，還是不可避免地遇到許多問題。在此謹以一顆感激之心向這些給予我極大幫助的人致以衷心的謝意。40H為最高位，43H為最低位，先掃描高位DISPLAY： MOV R1, 40H。 MOV P2, 0FFH MOV P0, 0FFH RETTAB。extern void display(uchar*)。data uint i。TMOD=0x11。testok=0。if (1==testok) { time=TH0。 dispram[0]=(uchar) (time%10)。 dispram[2]=(uchar) (time%10)。 dispram [1]=16。i300。 EX0=0。 ET0=0。建立一個超聲波測距儀 主要工作有： 。二、工作內容及時間安排選題： 2008 年10月30日 —2008年 11月16日開題報告： 2008 年11月17日 —2008年 12月4日收集資料及實施研究： 2008 年12月 5日 —2009年 2 月19日完成初稿： 2009年 2 月20日 —2009年 4月 1 日完成修改稿： 2009年 4 月2 日 —2009年4 月19 日完成定稿： 2009年 4月20日 —2009年5月15 日答辯: 2009年 5月18日 —2009年5月22 日 三、需要提供有關材料畢業(yè)設計任務書；畢業(yè)設計開題報告；畢業(yè)設計實施過程記錄表；畢業(yè)設計[嚴格按照四川師范大學成都學院畢業(yè)設計結構格式標準及相關要求撰寫]；畢業(yè)設計評審表（指導教師用）；畢業(yè)設計評審表（評閱人用）；畢業(yè)設計答辯記錄表。然而隨著社會發(fā)展和進步，人類的測量范圍不斷膨脹，由地表向兩側延伸，對地質的研究，宇宙的探索，可謂兩極化的發(fā)展。我們考慮研究一種非接觸測量儀器。從長遠利益看，是多向節(jié)能型研究。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，具有很高的分辯力，因而其準確度也較其它方法高，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。of研究條件和可能存在的問題。擬解決的主要問題和預期的結果。 。指導教師意見： 指導教師簽名： 20 年 月 日資料收集和課題研究階段進展情況記錄： 通過網絡和圖書館，收集到了很多與設計相關的資料，并且認真閱讀，學習到了知識。指導教師意見： 指導教師簽名： 20 年 月 日修改完善和定稿階段進展情況記錄： 初稿交給指導老師審閱后，發(fā)現有很多格式錯誤，需要打回修改，最后在老師的指導下完成修改。分析與解決問題的能力能運用所學知識和技能去發(fā)現與解決實際問題；能正確處理實驗數據；能對課題進行理論分析，得出有價值的結論。評定成績（優(yōu)、良、中、及格、不及格）指導教師意見： 指導教師簽名：20 年 月 日說明：在“A、B、C、D、E”對應的欄目下劃“√”畢業(yè)設計評審表（評閱人用）姓名李昱舟學號2005103007專業(yè)自動化題目超聲波測距評價項目ABCDE選題質量01選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，體現綜合訓練基本要求02題目難易度03題目工作量04題目與生產、科研、實驗室建設等實際的結合程度畢業(yè)設計質量05綜合運用知識的能力（論文、設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）06應用文獻資料的能力07實驗或設計能力08計算能力或數據運算與處理能力等09外文應用能力10計算機應用能力11對實驗結果的分析能力或綜合分析能力、技術經濟分析能力12插圖或圖紙質量13論文或設計說明書撰寫水平14論文或設計的實用性與科學性15論文或設計規(guī)范化程度16創(chuàng)見性（只分“有”或“無”）有（ ） 無（ ）評定成績（優(yōu)、良、中、及格、不及格）評閱人評語（如不夠填寫，可另附紙）評閱人簽名：說明：在“A、B、C、D、E”對應的欄目下劃“√”畢業(yè)論文答辯記錄表作者李昱舟專業(yè)自動化答辯地點題目超聲波測距答辯日期答辯情況記錄： 答辯成績（優(yōu)、良、中、及格、不及格）： 答辯記錄人簽名： 答辯領導小組意見：綜合成績（優(yōu)、良、中、及格、不及格）：答辯領導小組組長簽名：說明：優(yōu)對應90分、良對應80分、中對應70分、及格對應60分、不及格對應50分；綜合成績=指導教師成績40%+評閱人120%+評閱人220%+答辯成績2