【正文】 第六章 總結(jié)與展望27淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文28致 謝在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的指導(dǎo)老師丁向榮表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！ 在論文工作中，遇到了很多問題，一直得到丁向榮老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我慢慢學(xué)會解決問題的方法。經(jīng)實際測試證明，該類測距儀工作穩(wěn)定,能滿足一般近距離測距的要求，且成本較低、有良好的性價比。第五章 實驗分析25淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文26第六章 總結(jié)與展望 總結(jié)在查閱了大量關(guān)于超聲波測距的相關(guān)參考文獻(xiàn)后，就本設(shè)計完成了以下工作：以硬件電路實現(xiàn)了信號的發(fā)射和接收、供電、溫度測量、顯示等模塊的功能。同時在使用 C 語言的時候，對時間的控制不S?是很精確，所以如果需要更加準(zhǔn)確，需要對語句的延時統(tǒng)計，然后軟件做出修正。當(dāng)檢測到 腳的電平由高轉(zhuǎn)為低電平時，立即停止 T0 計時?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文20第四章 軟件流程圖21第四章 軟件流程圖超聲波測距的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。使用時通過接一個 10K 的電阻來調(diào)節(jié)。其中高五位為擴(kuò)展符號位。8 腳：電源正極，～5V。增大電阻 R4 或減小 C4,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。由于超聲波接收探頭的信號非常弱，所以必須用放大器放大，放大后的正弦波不能被微處理器處理，所以必須經(jīng)過波形變換。蜂鳴器時一塊壓電晶片，在其兩端加上 3~5V 的直流電壓，就能產(chǎn)生 3KHz 的蜂鳴聲。 復(fù)位電路單片機在 RESET 端加一個大于 20ms 正脈沖即可實現(xiàn)復(fù)位，上電復(fù)位和按鈕組合的復(fù)位電路如下：在系統(tǒng)上電的瞬間，RST 與電源電壓同電位，隨著電容的電壓逐漸上升，RST 電位下降，于是在 RST 形成一個正脈沖。(2) AT89S52 系列單片機內(nèi)、內(nèi)部含有 Flash 存儲器，在系統(tǒng)開發(fā)可以反復(fù)擦寫。第一級中 為集電極負(fù)載電阻； 為偏流電阻，同時引入了交直流并聯(lián)電壓負(fù)反饋，可以較有效的穩(wěn)定靜態(tài)工作點，改善非線性失真以及增益的穩(wěn)定性； 是發(fā)射極負(fù)反饋電阻，引入直、交流串聯(lián)電流負(fù)反饋，具有穩(wěn)定工作點、增益、改善失真、提高輸入阻抗等作用。超聲波發(fā)射器的壓電晶片可等效于一個串聯(lián) LC諧振電路，具有選頻作用，因此該振蕩器只能振蕩在超聲波發(fā)射頭的固有諧振頻率 。本測量電路采用第二種方案。有時足以達(dá)到破壞介質(zhì)的程度。(1) 超聲波的反射和折射 當(dāng)超聲波傳播到兩種特性阻抗不同介質(zhì)的平面分界面上時，一部分超聲波被反射；另一部分透射過界面，在相鄰介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播；這樣的兩種情況稱之為超聲波的反射和折射，如圖 21 所示。超聲技術(shù)是通過超聲波的產(chǎn)生、傳播以及接收的物理過程完成的。通過簡單的外圍電路發(fā)生和接收超聲波，單片機通過采樣獲取到超聲波的傳播時間，用軟件來計算出距離，并且可以采集環(huán)境溫度進(jìn)行測距補償，其測量電路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。（4）商用設(shè)備：各種收款機、POS 系統(tǒng)、電子秤、條形碼閱讀器、商務(wù)終端、IC 卡輸入設(shè)備、自動柜員機、防盜系統(tǒng)等。從此，計算機技術(shù)在兩個重要領(lǐng)域——通用計算機領(lǐng)域和嵌入式計算機領(lǐng)域都得到了極其重要的發(fā)展,并正在深深地改變著我們的社會。并且在數(shù)據(jù)處理中采用了溫度補償?shù)恼{(diào)整，用四位 LCD 數(shù)碼管切換顯示距離和溫度。通過硬件和軟件實現(xiàn)了個各個功能模塊，此系統(tǒng)模塊具有易控制、工作可靠、測距準(zhǔn)確度高、可讀性強和流程清晰等優(yōu)點。嵌入式系統(tǒng)無疑是當(dāng)前最熱門、最具有發(fā)展前景的 IT 應(yīng)用之一。（5）辦公用品：復(fù)印機、打印機、傳真機、掃描儀、手機、個人數(shù)字助理（PDA） 、變頻空調(diào)設(shè)備、通信終端、程控變換機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。 本設(shè)計任務(wù)的主要內(nèi)容 超聲波測距儀設(shè)計 1） 測量距離6m； 2） 精度優(yōu)于 1%； 3） 進(jìn)行溫度補償； 4） 顯示方式采樣 LCD； 5） 具有抗干擾能量； 6） 體積小、功耗低、便于嵌入到其他系統(tǒng)。超聲波具有聚束、定向及反射、投射等特性。圖 21 聲波反射淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文6 (2)超聲波的衰減當(dāng)超聲波在一種介質(zhì)中傳播，其聲壓和聲強按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減。(2) 空化作用在流體動力學(xué)指出，存在于液體中的微氣泡在聲場的作用下振動，當(dāng)聲壓達(dá)到一定的值時，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波，這種膨脹、閉合、振動等一系列動力學(xué)過程稱為空化。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速基本不變 。第二個圖中用電感 L 替代 這樣可以增大激勵電壓，使其具有較大的功率輸出。第三章 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計11圖 34 分立元件構(gòu)成的超聲波接收電路(2)由運算放大器構(gòu)成的接收電路1）一般式用運放組成的放大電路都要求對稱的正負(fù)電源供電，這里以單電源供電，輸出端的靜態(tài)電位必須設(shè)置在 1/2 的電源電壓，這由同相輸入端的點位來確定， 和 分壓取得 1/2 的電源電壓加到運放的同相輸入端，使其電位 1/2 電源電壓。(3) AT89S52 采用靜態(tài)時鐘方式，可以節(jié)省電能。只要該脈沖足夠?qū)捑涂梢詫崿F(xiàn)復(fù)位。電路如圖 39 所示： 39 蜂鳴器電路第三章 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計15 超聲波發(fā)送電路超聲波發(fā)生器包括超聲波產(chǎn)生電路和超聲波發(fā)射控制電路兩個部分，超聲波探頭（“也稱為超聲波換能器”）的型號選用 CSB40T（其中心頻率為40KHz）。本次設(shè)計為了降低調(diào)試難度，減少成本，提供系統(tǒng)可靠性，所以我們采用了一種用在彩色電視機上面的一種紅外接收檢波芯片 CX20226，由于紅外遙控的中心頻率在 38KHz，和超聲波的40KHz 很接近，所以可以用來做接收電路。但 C4 的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為R4=，C4=1μF。 溫度采集 DS18B20 電路物理學(xué)告訴我們，超聲波在空氣中的傳播速度為： 。轉(zhuǎn)換周期與轉(zhuǎn)換精度有關(guān)，9 位轉(zhuǎn)換精度時，最大轉(zhuǎn)換時間為 ms，12 位轉(zhuǎn)換精度時，最大轉(zhuǎn)換時間為 750ms。第四腳 RS:寄存器選擇信號線。超聲波測距的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時），又要求精細(xì)計算程序運行時間（超聲波測距時），所以控制程序可采用 C 語言編程。由于采用單片機采用的是 12 MHz 的晶振，計時器每計一個數(shù)就是 1μs，當(dāng)超聲波測距子程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器 T0 中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按式（ 2）計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離。 改進(jìn)在本設(shè)計中，為了使精度更加高，可以通過對多次測量的數(shù)據(jù)對比然后進(jìn)行一個修正，同時在安裝系統(tǒng)的時候，超聲波發(fā)射頭和接收頭之間的距離應(yīng)該為 4~8CM 左右，如果是測量距離遠(yuǎn)，則應(yīng)選擇較大的距離，軟件設(shè)計中必須進(jìn)行夾角補償。硬件設(shè)計各個模塊分別采用了單片機 AT89S52 完成了系統(tǒng)設(shè)計、采用CX20226 完成了超聲波接收和發(fā)送電路、采用 DS18B20 完成了溫度采集、采用LCD 完成了顯示電路。根據(jù)超聲波的特性，距離測量時必須滿足條件：①被測目標(biāo)必須垂直于超聲波測距儀。丁老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實的工作作風(fēng)和她敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘。因為本系統(tǒng)中鎖相環(huán)鎖定需要一定時間，測得的距離有誤差，在汽車?yán)走_(dá)應(yīng)用中可忽略不計；但在精度要求較高的工業(yè)領(lǐng)域如機器人自動測距等方面，此誤差不能忽略，可以通過改變一些硬件的應(yīng)用實現(xiàn)對超聲波的快速鎖定或根據(jù)自己的需要在程序中加入測距軟件補償?shù)拇a，使誤差進(jìn)一步減小，可以滿足更高要求。 展望利用 52 系列單片機設(shè)計的測距儀便于操作、讀數(shù)直觀。所以在編寫程序的時候一定要考慮到各種可能的情況。另外本次制作樣機采用了兩套電源系統(tǒng)，所以他們之間的信號傳遞使用了光電隔離，采用的器件是 4N35，4N35 會有一個延時，4N35 大概為 4 左右，我們使用了兩S?個，所以還應(yīng)該算上 8 的時延。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動內(nèi)部計時器 T0 進(jìn)行計時，為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時，單片機需要延時約 2ms時間（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值）后，才啟動對單片機 腳的電平判斷程序。圖 312 LCD 顯示電路淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文18 電源電路 電源電路采用普通可調(diào)電源供電，該電源不含穩(wěn)壓器，所以在設(shè)計中需要用穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，我們選用 LM7805 來獲得穩(wěn)定的+5V 直流電壓，LM7805 引腳排列和典型應(yīng)用如下圖：圖 313 LM7805 引腳和典型應(yīng)用表 LM7085 電氣參數(shù)： 第三章 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計19本設(shè)計電源電路如下： 圖 314 電源電路輸入電壓（21V）經(jīng)過 7805 的穩(wěn)壓輸出+5V 的電壓，圖中的 IN4007 為保護(hù) 7805，防止電源極性接反損壞 7805，濾波電容采用 100uF 電解和 104 瓷片電容并聯(lián)使用，電磁兼容的實踐證明，兩個差 100 倍的電容并聯(lián)使用效果很好。第三腳 VO：對比度調(diào)整端。C/LSB 形式表達(dá)。7 腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。2 腳：該腳與地之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。 超聲波接收電路超聲波接收包括接收探頭，信號放大以及波形變換電路三部分，超聲波接收探頭必須與發(fā)送探頭相同的型號，否則可能導(dǎo)致接收效果甚至不能接收。 蜂鳴器電路本次設(shè)計通過