【正文】 taking AT89S51 as the core ,this circuit of system is reasonable in design, working stability, performance good measuring speeding soon , calculating simple , apt to acplish realtime control ,and can reach industry39。 Range finding。利用單片機(jī)控制超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且測(cè)量精度較高?；趩纹瑱C(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，是利用單片機(jī)編程產(chǎn)生頻率為 40kHz的方波，經(jīng)過(guò)發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路放大，使超聲波傳感器發(fā)射端震蕩，發(fā)射超聲波。當(dāng)收到超聲波的反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在單片機(jī)的外部中斷源輸入口產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部4中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離，結(jié)果輸出給 LED顯示。本課題研究的測(cè)距系統(tǒng)就是用單片機(jī)控制的。系統(tǒng)定時(shí)發(fā)射超聲波，在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過(guò)超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此在液位測(cè)量、機(jī)械手控制、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識(shí)別等方面有廣泛應(yīng)用。超聲波測(cè)距的方法有多種，如相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法和渡越時(shí)間檢測(cè)法等。其原理為: 檢測(cè)從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時(shí)間，即渡越時(shí)間。超聲波在空氣中的傳播速度隨溫度變化，其對(duì)應(yīng)值如表 21 ，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t (見(jiàn)圖 21)，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離( s ) ，即: s = v t / 2 。 機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。所謂壓電逆效應(yīng)如圖 22所示，是在壓電元件上施加電壓，元件就變形，即稱應(yīng)變。7圖 22壓電逆效應(yīng)圖單片機(jī) AT89S51發(fā)出短暫的 40kHz信號(hào)，經(jīng)放大后通過(guò)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(duì)此信號(hào)鎖定，產(chǎn)生鎖定信號(hào)啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，讀出時(shí)間 t，再由系統(tǒng)軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、判別后，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果被送至 LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。單片機(jī)主控芯片使用 51系列 AT89S51單片機(jī)，該單片機(jī)工作性能穩(wěn)定，同時(shí)也是在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到的控制芯片。單片機(jī)采用 AT89S51，系統(tǒng)晶振采用 12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。1000次擦寫(xiě)周期1288字節(jié)內(nèi)部RAM全雙工串行UART通道掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性掉電方式保存RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I／0口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，Pl接收低8位地址。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。P3 口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I／0 口。P3口除了作為一般的I／0口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：11P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。對(duì)外接電容Cl、C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。圖32為晶體接線圖和外接時(shí)鐘線路圖。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、12超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的 3位共陽(yáng) LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的 P2口，位碼輸出端口分別為單片機(jī)的 、 口,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用 PNP三極管 S9012三極管驅(qū)動(dòng)。 超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)主要由：AT89S51 單片機(jī)、晶振、復(fù)位電路、電源濾波部份構(gòu)成。圖 33：超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)13 超聲波發(fā)射、接收電路超聲波發(fā)射如圖 34，接收電路如圖 35。發(fā)送出的超聲波，遇到障礙物后，產(chǎn)生回波，反射回來(lái)的回波由超聲波接收頭接收到。s，半周期為 。s或 13181。接收電路如圖 35所示。這里使用的是 I N 4148檢波二極管，輸出的直流信號(hào)即兩二極管之間電容電壓。15圖36：顯示單元圖 供電電路本測(cè)距系統(tǒng)由于采用的是 LED 數(shù)碼管用為顯示方式，正常工作時(shí)，系統(tǒng)工作電流約為 3045mA，為保證系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的可靠正常工作，系統(tǒng)的供電方式主要交流 AC69 伏，同時(shí)為調(diào)試系統(tǒng)方便，供電方式考慮了第二種方式，即由 USB 口供電，調(diào)試時(shí)直接由電腦 USB 口供電。方式二：報(bào)警信號(hào)由單片機(jī) 口輸出，提供聲響報(bào)警信號(hào)，電路由電阻 R三極管 BG蜂鳴器 BY 組成，當(dāng)測(cè)量值低于事先設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出“滴、滴、滴…..”報(bào)警聲響信號(hào)，測(cè)量值高于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，停止發(fā)出報(bào)警聲響。 主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時(shí)器 0為計(jì)數(shù)，設(shè)定時(shí)器 1定時(shí)。當(dāng)調(diào)用超聲波測(cè)距子程序后，首先由單片機(jī)產(chǎn)生 4個(gè)頻率為，加載的超聲波發(fā)送頭上。設(shè)計(jì)時(shí)取 15℃時(shí)的聲速為 340 m/s則有： d=(ct)/2=172T0/10000cm 其中，T0為計(jì)數(shù)器 T0的計(jì)算值。TL1=0x00。csbfs()。while(i){}i=0。s=TH1。jsz=s*csbc。超聲波發(fā)射的完整波形個(gè)數(shù)：共計(jì)四個(gè) here:cpl 。試驗(yàn)板中的聲速?zèng)]有進(jìn)行溫度補(bǔ)償，聲速值為 340m/s，該值為 15℃時(shí)的超聲波值。還要感謝老師，在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中給單片機(jī)燒錄程序，為我提供單片機(jī)編程器以及對(duì)我的細(xì)心指導(dǎo)，衷心感謝他們。cs。static uchar bdata ke,kw。 //數(shù)碼管位驅(qū)動(dòng)sbit LED3 = P3^3。sbit k21=ke^3。sbit e=ke^7。void delay(i)。void jpcl()。void jpzcx()。void clcs()。 //設(shè)定時(shí)器0為計(jì)數(shù)，設(shè)定時(shí)器1定時(shí)ET0=1。csbout=1。zzz=699。30xl=temp1。k1=1。d=1。wdzh()。 //調(diào)用顯示轉(zhuǎn)換程序 scanLED()。}jpcl()。delay(1)。LED2=0。P2=buffer[0]。delay(50)。}else if (jszmq){buffer[0]=0xFE。xm1=(jszxm0*100)/10。buffer[2]=convert[xm0]。TL0=0xF0。 if (sec20=cs) // 50 * 10 ms = s { sec20=0。 }}sec1++。34 }}}void jpcl() //按鍵處理程序{k11=k1。}k12=k11。while(b){buffer[0]=0x84。c=0。zzbl=jsz。dz=kk。 jsz=zzbl。if (!k12amp。}c=0。k21) { xm0++。scanLED()。k22=k21。while(!c){k11=k1。if (xm19)xm1=0。if (!k12amp。k12=k11。 k21=k2。}if (e==1)buffer[0]=0xFF。amp。}38k22=k21。TL1=0x00。csbfs()。while(i){}i=0。39s=TH1。jsz=s*csbc。}}void mqjs(){yzsj=260。}41附錄五 元件清單編號(hào) 型號(hào)、規(guī)格 描述 數(shù)量 編號(hào) 型號(hào)、規(guī)格 描述 數(shù)量R1 1/4W 電阻器 1 C1 220uF 電解電容器 1R2 1/4W 電阻器 1 C2 104 瓷片電容器 1R3 150k 1/4W 電阻器 1 C3 220uF 電解電容器 1R4 1/4W 電阻器 1 C4 104 瓷片電容器 1R5 150k 1/4W 電阻器 1 C5 30pF 瓷片電容器 1R6 1/4W 電阻器 1 C6 30pF 瓷片電容器 1R7 1/4W 電阻器 1 C7 104 瓷片電容器 1R8 10k 1/4W 電阻器 1 C8 104 瓷片電容器 1R9 1/4W 電阻器 1 C9 10uF 電解電容器 1R10 1/4W 電阻器 1 IC1 AT89S52 單片機(jī) 1R11 1/4W 電阻器 1 IC3 7805 三端穩(wěn)壓器 1R12 1/4W 電阻器 1 Y1 12MHz 晶振 1BY BEEP 5V 有源蜂鳴器 1 USB USB USB 接口 1K1 SW0606 輕觸銨鈕 1 T T4016T 傳聲波傳感器 1K2 SW0606 輕觸銨鈕 1 R T4016R 傳聲波傳感器 1BG1 9012 PNP 1 D1 1N4007 整流二極管 1BG2 9013 NPN 1 D2 1N4007 整流二極管 1BG3 9013 NPN 1 D3 1N4007 整流二極管 1BG4 9013 NPN 1 D4 1N4007 整流二極管 1BG5 9012 PNP 1 D5 IN4148 開(kāi)關(guān)二極管 1BG6 9012 PNP 1 D6 IN4148 開(kāi)關(guān)二極管 1BG7 9012 PNP 1 D7 1N4007 整流二極管 1BG8 9013 NPN 1 JP1 16176b 接插件 1BG9 9012 PNP 1 JP2 接插件 2JDQHRS1HS5VDC 繼電器 1B 高頻變壓器 1LED HS310561K 三位數(shù)碼管