【正文】 m, ultrasonic transmitter and ultrasonic receiver circuit, MCU Resetcircuit, LED display Distance and direction to achieve the main on the actual measurement accuracy can also add temperature pensation system cost, functional and system has good performance, and constitute a system of device applications as universal, easy , this design has a strong costeffective and practical. Keywords: stc89c51 。主要實現(xiàn)超聲波測距并顯示功能，依據(jù)實際的測量精度要求還可以添加溫度補償電路。沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) I 超聲波測距電路設計 摘 要 隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，各種控制系統(tǒng)都趨向于自動化。本設計主要以STC89C51作為控制核心，包括鍵盤輸入模塊，超聲波發(fā)射模塊，超聲波接收模塊（ CX20xx6A），數(shù)碼管顯示模塊，報警模塊。因此，本設計具有較強的性價比及實用性。 LED display circuit。無庸置疑，未來的超聲波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。這就是我設計超聲波測距儀的意義。 CMOS 芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。采用雙極型半導體工藝的 TTL 電路速度快，但功耗和芯片面積較大。因而，在單片機領域CMOS 正在逐漸取代 TTL 電路。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在3~6V 范圍內(nèi)工作。大容量化，以往單片機內(nèi)的 ROM 為 1KB~4KB， RAM 為 64~128B。高性能化，主要是指進一步 改進 CPU 的性能，加快指令運算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。由于這類單片機有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其 I/O 功能，由此引入了虛擬外設的新概念。 80C51 單片機已成為單片機發(fā)展的主流。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離 測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。 超聲波發(fā)生器可以分為兩類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。 當電路所測的距離小于設計的安全距離時 ，報警模塊會發(fā)出聲光報警信號。 3 超聲波測距儀系統(tǒng)的硬件設計 硬件設計部分是超聲波測距儀系統(tǒng)設計的基礎，硬件的電路設計及相關(guān)硬件的知識是本章敘述的重點。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 8k 可反復擦寫 (1000 次） Flash ROM 時鐘頻率 024MHz 共 6 個中斷源 軟件設置睡眠和喚醒功能 STC89C51 各引腳功能及管腳電壓 概述： STC89C51 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負端。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 表 2 引腳及功能特性 引腳號 功能特性 T2，時鐘輸出 T2EX（定時 /計數(shù)器 2） P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 ALE/PROG： 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過對特殊 功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 定時 器 0 和定時器 1： STC89C52 的定時器 0 和定時器 1 的工作方式與 AT89C51 相同。定時器 2 由兩個 8 位寄存器 TH2 和 TL2 組成，在定時器工作方式中，每個機器周期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個機器周期由 12 個振蕩時鐘構(gòu)成，因此，計數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12。為確保采樣的正確性，要求輸入的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間，以保證輸入信號至少被采樣一次。另外， T2EX 引腳信號的跳變使得 T2CON 中的EXF2 置位，與 TF2 相仿， EXF2 也會激活中斷。當 DCEN 置位時，定時器 2 既可向上計數(shù)也可向下計數(shù)，這取決于 T2EX 引腳的值，當 DCEN=0 時，定時器 2 自動設置為向上計數(shù)，在這種方式下，T2CON 中的 EXEN2 控制位有兩種選擇，若 EXEN2=0，定時器 2 為向上計數(shù)至0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中斷，同時把 16 位計數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L重裝載， RCAP2H 和 RCAP2L 的值可由軟件預置。當 DCEN=1 時，允許定時器 2 向上或向下計數(shù)。當定時 /計數(shù)器 2 向上溢出或向下溢出時，置位 EXF2 位。在復位電路中，單片機 RESET 管腳一方面經(jīng) 20 F 的電容接至電源正極，實現(xiàn)上電自動復位，另一方面經(jīng)開關(guān) s 接電源。 7 段數(shù)碼 管分為共陰極和共陽極兩種顯示方式。發(fā)光 二極管的工作電流選取 10~25MA 之間即可，電流過小， 7 段數(shù)碼管不亮，過大數(shù)碼管容易燒壞。 CPU 向字段器輸出端輸出 字型碼，所有的顯示器都接受相同的字型碼， I/O 控制的 COM 段決定哪一個顯示進行顯示。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一超聲波發(fā)生器 。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。其原理圖如圖 所示。適當更改電容 CS的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。其總放大增益 80db。增大 電阻 R1或減小 C1,將使負反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。 5腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設置帶通 濾波器 的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。 8腳：電源正極， ～ 5V。實驗證明，其具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。 US_R1 為超聲波 接收頭 ，當收到超聲波時產(chǎn)生一個下降沿，接到單片機的外部中斷 INT0 上。系統(tǒng)的軟件需要實現(xiàn)以下功能： 1. 信號控制 在系統(tǒng)硬件中，已經(jīng)完成發(fā)射電路、接 收 電路、檢測電路、現(xiàn)實電路、報警電路。由于采用了單片機STC89C51 并考慮了整個系統(tǒng)的控制流程，整個系統(tǒng)軟件都 由 STC89C51 系列單片機匯編語言實現(xiàn)。程序首先完成初始化過程，然后是重復一個控制一個發(fā)射信號的過程，即調(diào)用發(fā)射子程序幾遍，而且每次發(fā)射周期結(jié)束都會判斷在發(fā)射信號后延時等待的過程中是否發(fā)生了中斷，即是否有回波產(chǎn)生來判斷程序的流程。 CLR TJ4 。定時器 1 中斷的計數(shù)值 MOV TL1,0F6H 。開外部 0 中斷 SET B PX0 。 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試運行。由于發(fā)射功率不夠，所以最大的穩(wěn)定測量距離為 4m。以數(shù)字的形式顯示測量距離。 超聲波測距儀硬件電路的設計主要包括單 片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。顯示電路采用簡單實用的 4個七段共陽數(shù)碼管組成動態(tài)掃描電路。外圍元件不是很多，所以調(diào)試不會太難。 沈陽航空航天大學北方科技學院畢業(yè)設計（論文） 23 軟件調(diào)試 圖 新建與編譯單片機程序項目 選擇 Debug 下面的 Start/Stop Debug Session，這個選項可以打開調(diào)試也可以關(guān)閉調(diào)試 圖 打開關(guān)閉調(diào)試 如果沒有發(fā)現(xiàn)錯誤說明軟件沒有問題可以正常運行，如果出現(xiàn)錯誤時，將鼠標放到出錯提示地方點擊左鍵，就可以跳到程序里錯誤的地方。課題研究的時間定時控制系統(tǒng)即是一種 典型的微機控制系統(tǒng)，它以單片機作為系統(tǒng)的核心，利用其功能強、外部線路簡單等特點，在軟件控制下，與其它硬件電路相結(jié)合，實現(xiàn)溫度的自動控制過程。近年來，情況有了很大的變化。但是我覺得看不看，做不做都一樣，但是事實上是我錯了。甚至就連在睡覺的時候，腦子里都全是程序，還有怎么改怎么做能成功，心血真的付出了很多，但我并沒有感覺到不快樂，反之，在一個個錯誤，一個個疑難雜癥被我解決之后，我那種無比快樂的心情，真的是用語言所表達不出來的，我還記得在我攻破一個非常麻煩的 報警蜂鳴器工作的 問題時，我那種喜悅使得我旁邊的所有人都驚訝了，其實當時那種投入，就感覺自己就自己在做畢業(yè)設計，完全忘記了周圍的一切。在設計過程中，老師給予了悉心的指導，最重要的是給了我解決問題的思路和方法，在此，我對 許 老師表示最真摯的感謝！本論文是在導師許謹?shù)南ば闹笇峦瓿傻?，導師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。在此感謝所有老師的指導和幫助；感謝所有幫助過我的同學的關(guān)心、支持和幫助。TJ1 是有沒有收到超聲波回傳信號的標志 TJ2 EQU 61H 。調(diào)節(jié)時顯示的個數(shù)的標志 A1 EQU 65H 。顯示要調(diào)節(jié)的的第 4 位 VOUT EQU 。跳到外部 0 中斷 AJMP INT0 ORG 000BH 。開總中斷 CLR TJ4 。定時開始時的值 MOV TH1,0F6H 。開外部定時器 1 中斷 SETB ET0 。顯示當前探測到的距離 JNB TJ1,MAIN2 。清除成功標志 JB , ZY2 。查看標志 , CJNE A,0,MAIN3_1 ACALL DISPLAY2 。開蜂鳴器響一聲作提示 CLR BELL 。開蜂鳴器響一聲作提示 ACALL DELAY125 SETB BELL ACALL DELAY125 CLR BELL 。顯示調(diào)志的位數(shù)先置 0 顯示第一位 AJMP MAIN5 MAIN5: MOV A,TJ5 CJNE A,0,MAIN5_1 。顯示第 3 位 AJMP MAIN8 MAIN5_3: CJNE A,3,MAIN5_4 ACALL DISPLAY7 。如果超過 10 的話 ,那么置 0,不讓超過 10,09 轉(zhuǎn)換 MOV A1,0 AJMP MAIN10 MAIN7: JB ,MAIN10 。按下按鈕 1,如果時間不長 ,則跳到另外一位 ,04 CLR BELL 。跳至設定下一位 MOV A,TJ5 CJNE A,04H,MAIN11_1 MOV TJ5,0 MAIN11_1: AJMP MAIN5 。顯示當前測得的數(shù)值 DJNZ R2,LOOP 。超聲波發(fā)送完畢 ,關(guān) T1 CLR ET1 。/////////////////////////////原來是 04H,我現(xiàn)在改成 12H ACALL DISPLAY 。ACALL DISPLAY 。開啟接收回波中斷 RETI OUT: RETI 。定時值復位 MOV L0,00H SETB ET1 。開啟發(fā)超聲波用定時器 T1 INC TJ2 。閃燈 ,表示工作正常 MOV 44H,TL0 MOV 45H,TH0 LCALL WORK MOV A,TJ4 CJNE A,0,INT0_1 SETB BELL AJMP INT0_END INT0_1: MOV A,40H CLR C CJNE A,A1,INT0_1_2 AJMP INT0_1_4 INT0_1_2: JC INT0_1_3 。如果當前距離小于設定距離的話 ,則 報警 SETB BELL 。如果當前距離小于設定距離的話 ,則報警 SETB BELL AJMP INT0_END INT0_9: CPL BELL INT0_10: AJMP INT0_END INT02: MOV R2,12H 。顯示 1000 次 DP