【正文】 在此期間,我有了很大的收獲，不僅鍛煉了我的獨立設(shè)計能力，還培養(yǎng)了自己的實際工作能力,對即將畢業(yè)的自己有很大的意義，使我體會到實踐的艱辛。跟幾十年前相比，我國的超聲波測距技術(shù)的研究已經(jīng)有了讓人矚目的成績，雖然如此，但和世界上先進的國家比起來，還是有著不小的差距。因此為了提高信噪比，RS232需要選用較大的電壓擺幅。其次，還可以從硬件電路的設(shè)計入手，設(shè)計出效率更高的電路，減少由硬件電路的缺陷帶來的測量誤差。以時間為自變量，數(shù)字電位器的增量為因變量。通過對任務(wù)書的理解和對超聲波測距系統(tǒng)的基本理論的學(xué)習(xí)，本設(shè)計的基本要求是達到盲區(qū)減小到5厘米,測量的最大距離為4米,精度高達1厘米。本設(shè)計通過軟件算法實現(xiàn)峰值時間檢測。值得注意的是，若將比較器的電壓臨界值設(shè)置得太大，就會增大系統(tǒng)測量的誤差，反之，將比較器的臨界值設(shè)置得太小會干擾信號觸發(fā)比較器的翻轉(zhuǎn)率，會使翻轉(zhuǎn)的概率增加，一樣使誤差增大了。}　時間增益補償程序時間增益補償電路會根據(jù)時間的推移，不斷變化運放電路的輸入阻值。該顯示電路功能顯示4位數(shù)字，完全滿足該設(shè)計的顯示精度的需求。 disbuff[0]=10。TH0=0。 return(b)。 init_DS18B20()。 DQ=1。 DQ=1。n=DQ。表41 DS18B20溫度/數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系表 溫度（℃）二進制碼十六進制碼+00000111110100000700H +00000101010100000550H+00000001100100010191H+000000001010001000A2H+00000000000010000008H+00000000000000000000H1111111111111000FFF8H1111111101011110FF5EH1111111101101111FF6FH111111OO10010000FC90H測溫程序的編寫需嚴格遵守測溫芯片的編程要求，即主機每次與測溫芯片進行通訊均為三個步驟，其測溫流程如下圖42所示。void delay(unit t)。unsigned char posit=0。等經(jīng)過接收電路處理過的回波被單片機接收后，AT89C52收到回波的觸發(fā)信號，此時記錄下降沿產(chǎn)生的時間，經(jīng)過軟件計算找到峰值點作為接收到回波的時間，最后通過公式計算出測量結(jié)果。所謂232信號電平就是負10到正10伏的信號，單片機TTL電平就是0到正5伏的信號。而且可以直接通過電話線等現(xiàn)有的線路經(jīng)行傳送。P0口與74LS245輸入端相連,/CE端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通?；谝陨侠碚摶A(chǔ)，本設(shè)計的顯示電路設(shè)計的具體方案為：由P0口輸出的信號經(jīng)過74LS245芯片送入4個數(shù)碼管。數(shù)碼管有不同的工作顯示方式,分為靜態(tài)和動態(tài)，這兩種不同的顯示方式有著各自不同的優(yōu)缺點，需要根據(jù)系統(tǒng)的實際需要來決定用哪種方式。溫度補償電路的具體設(shè)計如圖314所示:圖314溫度補償電路原理圖　顯示電路的設(shè)計顯示數(shù)字普遍用到的電子元件為七段數(shù)碼管，七段數(shù)碼管的七個亮段表示一個數(shù)字“8”，點亮不同亮段的組合就形成了數(shù)字0~9。因此只要設(shè)定一個恰當(dāng)?shù)谋容^器臨界值，就能達到屏蔽衍射波的目的，這時反射波就能與衍射波成功的區(qū)分開來。系統(tǒng)工作時，單片機通過查表法取得相應(yīng)的增益，接著通過串行設(shè)置不同阻值，從而實現(xiàn)增益作用。既可以使發(fā)射信號的余振幅度降低，也可以同時使持續(xù)時問變短。最后，為了減小盲區(qū)，需要采用雙比較器來對遠近信號經(jīng)行比較，接著就可以將處理過的回波信號傳入單片機，得到測量距離。主要步驟如表34所示：表34 標(biāo)準(zhǔn)電源電路工作流程名稱作用降壓通過變壓器將220V降為9V整流將得到的9V電源通過整流橋，將交流電變成直流電，這樣做的好處是：即使粗心電源接反，也不用擔(dān)心單片機會被燒毀穩(wěn)壓通過三端正穩(wěn)壓電路7805將電源穩(wěn)壓成5V直流電源提供給系統(tǒng)使用濾波7805左邊兩個是降壓后的電源濾波電容，大電容旁邊并聯(lián)一個小電容的目的是降低續(xù)表34：濾波高頻內(nèi)阻，大的電解電容等效電感較大，小電容提供一個小內(nèi)阻的高頻通道，降低電源的全頻帶內(nèi)阻。且每個DS18B20芯片都具有一個獨一無二的編碼，支持物聯(lián)網(wǎng)的尋址，DS18B20的引腳如圖34所示：圖34 DS18B20 管腳圖圖35 DS18B20測溫芯片實物圖 引腳說明如表33所示：表33 DS18B20溫度傳感器引腳表16腳SSOPPR35符號說明91GND接地82DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。工作原理簡單總結(jié)如下，在輸入40kHz的頻率下，壓電陶瓷、諧振片會被轉(zhuǎn)變成機械的振動，接著就把超聲的這個信號的振動發(fā)到外界去。詳細來說，P0口：8位漏極的開路雙向輸入/輸出口，作為輸出口時，每位可以驅(qū)動8個TTL邏輯電平。具體電路及芯片選型將在下一章詳述。AT89C52單片機的一個I/O口發(fā)出一個40kHz的方波用于超聲波發(fā)射電路的輸入信號并同時開啟計時器并初始化所有子程序，該信號經(jīng)超聲波發(fā)射驅(qū)動電路的處理后輸送到超聲波的發(fā)射探頭。它的主要作用是完成電能和聲能的相互轉(zhuǎn)換。超聲波的衰減，波在傳播當(dāng)中，由于外界因素的影響，其具有的能會逐漸減小。聲波的特性很多，首先，聲音在同一環(huán)境下的傳播速度是一個定值。物理學(xué)上將它規(guī)定為頻率在20000赫茲以上的波。在智能機器人研究領(lǐng)域，超聲波測距也有不可缺少的作用。從國內(nèi)來看，目前超聲波在測試方面的研究成果比較多。1935年，Sokolve發(fā)表了一篇論文，詳細的介紹了他的研究結(jié)果。目前的系統(tǒng)主要采用單片機微核心，結(jié)合溫度補償電路等模塊組成，由于計時的精確度和電路的影響，誤差為毫米級，存在幾十厘米的盲區(qū)。近幾十年以來，關(guān)于非接觸式測量系統(tǒng)的研究包含以下幾類：激光，微波，紅外線及超聲波。超聲波測距傳感器在粉塵多，光線暗或有其他電磁干擾的情況下，性能幾乎不受影響，所以，現(xiàn)代社會中，許多地方都可以用到。因此，利用超聲波測距能大大增加時間（同樣的距離下），使得測量更容易，誤差更小。這項研究可以用來進行水下通訊，另外，也可用于檢測水下物體，如水下潛艇，用于軍事領(lǐng)域。關(guān)于探傷儀的研究，最早出現(xiàn)于Firsetone和Sprole的論文中。廈大的同峰教授提出了一種針對高精度測距的改進方法。漸漸形成一個深入、實用、值得探討的專業(yè)的研究方向。說道超聲波的命名來源，顧名思義，超過聲音的波，人類的聽力是無法接收如此高頻率的波的。根據(jù)物理的反射、折射等定律可知，波的傳播遵守如圖21所示的規(guī)則。通常，超聲波在空氣中的向各個方向傳的速度約為340 m/s 。具體來說就是，當(dāng)聲波發(fā)射出去后，一旦遇到阻擋物就會被反彈回來，我們知道，超聲波在空氣中相同溫度下是的速度是一個定值，所以距離的計算很簡單了，只要得到發(fā)出和接收到的時間差值，和通過查詢表格就能算出距離。雙比較器設(shè)置了不同的閾值，A比較器用于測量遠距離的信號，B比較器用于測量近距離的信號，因此不符合的信號會被完全屏蔽掉，系統(tǒng)的精度得到非常大的提升。是一個八位的高性能CMOS芯片,片內(nèi)有8K Bytes ISP的只讀程序存儲器,該存儲器可以多次的寫入和刪除數(shù)據(jù),反復(fù)使用的次數(shù)高達一千次。25%該超聲波換能器分為發(fā)出超聲波的部分和接收超聲波的部分，電磁的振蕩被發(fā)射端發(fā)出，接著轉(zhuǎn)換為超聲波然后發(fā)送到外界。圖33 T/R4018A實物圖　溫度傳感器的選型本設(shè)計采用DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器作為測量和向單片機輸入環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的核心元件。在XX2接時鐘電路，本設(shè)計中，由于測距系統(tǒng)需要采集超聲波發(fā)送和接收的時間差，需要計時，故選用12 MHz的晶振，這樣分頻后就是整數(shù)，能使計時更加精確。其次是超聲波發(fā)射控制電路，采用軟件控制的方式，通過以上驅(qū)動電路來使超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。也就是說，近距離物體反射的回波幅度稍大，遠距離物體反射的回波幅度略小。時間增益補償電路原理圖如圖311所示:圖311 時間增益補償電路原理圖該電路中MAX5161芯片為一個數(shù)字電位器，有三十二級抽頭。但由于聲波特殊的性質(zhì)，會有一部分聲波沒有經(jīng)過發(fā)射到反射這個過程，而是直接進入接收端，這是接收端子無法分辨是否為反射信號，從而會導(dǎo)致錯誤測量。本設(shè)計使用數(shù)字溫度計DS18B20用于獲取環(huán)境溫度,最后通過查表法獲得聲音的速度。按照其中7個發(fā)光二極管的接法的不同，可以將七段數(shù)碼管分為共陽（共陽極）和共陰（共陰極）兩種。動態(tài)掃描的意思是：電路依次往各個數(shù)碼管傳送字形碼、位選信號，由于發(fā)光管有余輝且肉眼有一個視覺暫留的效果，我們就會覺得所有的數(shù)碼管是同時顯示的。片選端/CE為低電平有效。優(yōu)點是容易控制且比串行的傳送速度快很多。串口通信是逐位傳遞數(shù)據(jù)的，RS232標(biāo)準(zhǔn)接口簡單，用到的線只有三根：TX、RX和GND。通過以上兩種方式即可實現(xiàn)單片機和計算機的通訊，實現(xiàn)計算機與單片機的成功連接，這樣計算機就能方便的獲取單片機的數(shù)據(jù)，進行復(fù)雜的計算或者為調(diào)控單片機做好準(zhǔn)備。初始化子程序代碼如下：include //器件配置文件include //函數(shù)頭文件define DQ P3_7 //定義DS18B20測溫芯片的總線I/O口define uchar unsigned char //宏定義define uint unsigned intuint i,c。 //定義一個數(shù)組LED數(shù)碼管譯碼用的碼表unsigned char const positon[3]={0xfe,0xfd,0xfb}。該芯片的最高分辨率在12位，表41表示DS18B20芯片在該分辨率下的溫度與二進制