【正文】 因為超聲波的特性，測距時保證傳感器與被測物間，以及測量軸線上沒有障礙物；且要盡量保證傳感器軸線與被測物表面垂直；實際測距范圍與被測物表面材料等因素有關(guān)，一般不要測量表面為毛料的物體表面。③測量時在超聲波測距儀周圍沒有其他可反射超聲波的物體。然后單擊 OK。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。編譯過程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的 Build 頁中，如果源程序中有語法錯誤，會有錯誤報告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯的位置，對源程序反復(fù)修改之后，最終會得到如圖 所示的結(jié)果，提示獲得了名為 的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時還產(chǎn)生了一些其它相關(guān)的文件，可被用于 Keil 的仿真與調(diào)試，這時可以進(jìn)入下一步調(diào)試的工作。 C51 標(biāo)簽頁用于對 Keil 的 C51 編譯器的編譯過程進(jìn)行控制，其中比較常用的是“ CodeOptimization”組，如圖 所示，該組中 Level 是優(yōu)化等級， C51 在對源程序進(jìn)行編譯時，可以對代碼多至 9 級優(yōu)化，默認(rèn)使用第 8 級，一般不必修改，如果在編譯中出現(xiàn)一些問題，可以降低優(yōu)化級別試一試。選中 Debug information 將會產(chǎn)生調(diào)試信息，這些信息用于調(diào)試，如果需要對程序進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)當(dāng)選中該項。 工程的詳細(xì)設(shè)置 工程建立好以后，還要對工程進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)置，以滿足要求。需要說明的是，源文件就是一般的文本文件，不一定使用 Keil 軟件編寫，可以使用任意文本編緝器編寫，而且， Keil 的編緝器對 漢字的支持不好，建議使用 UltraEdit之類的編緝軟件進(jìn)行長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 20 源程序的輸入。所以不贅述顯示子程序和鍵盤掃描子程序，詳情可見附錄二。 } return(k)。 while(i) { tem_in=1。 TL1=0x00。 TH1=0x00。amp。 超聲波測距儀主程序利用外中斷 1 檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 1INT 引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入中斷程序。 軟件采用模塊化設(shè)計方法 ，由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷子程序、溫度測量子程序、距離計算子程序、顯示子程序、鍵盤掃描處理程序等模塊組成。 圖 顯示電路 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 電源電路 電源電路如圖 。鎖相環(huán)LM567 內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率為 )(10 CRf P? ，鎖定帶寬與 C3 有關(guān)。 ℃； 6) 無需外部元件，獨特的一線接口，電源和信號復(fù)合在一起； 7) 每個芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址，零功耗等待。DS18B20 支持“一線總線”接口（ 1Wire），測量溫度范圍為 55176。該種有 T/R4016， T/R4012 等（其中 T 表示發(fā)送， R表示接收， 40 表示頻率為 40KHZ， 16 及 12 表示其外徑尺寸，以毫米計）。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（ PZT）等。 P2 口 —— 第 21~28 腳，具有內(nèi)部上拉電路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。欲使 CPU 公訪問外部程序存儲器（地址0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲器時，ALE 信號的負(fù)跳變將 P0 口上的低 8 位地址送入鎖存器。 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 2) 時鐘源 XTAL1—— 第 19 腳，一般外接晶振的一個引腳，它是片內(nèi)反相放大器的輸入端口。相對于普通微機(jī)，單片機(jī)的體積要小得多，一般嵌入到其他儀器設(shè)備里，實現(xiàn)自動檢測與控制，因此也稱為嵌入式微控制器 EMCU（ Embedded Microcontroller Unit)。利用軟件產(chǎn)生超聲波信號，通過輸出引腳輸入至驅(qū)動器，經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動后推動探頭產(chǎn)長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 生超聲波；超聲波信號的接收采用鎖相環(huán) LM567 對放大后的信號進(jìn)行頻率監(jiān)視和控制。通過分析超聲波測距誤差產(chǎn)生的原因，提高測量時間差到微秒級，以及用溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后，我們設(shè)計的高精度超聲波測距儀能達(dá)到毫米級的測量精度。對測 量精度要求不高時，可認(rèn)為超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s。超聲波的傳播速度 c并不是固定不變的，傳播速度受空氣密度、溫度和氣體分子成分的影響，關(guān)系式為 KTcMRTc 27310 ??? ? （ ） 式中 γ —— 氣體定壓熱容與定容熱容的比值，空氣為 。 利用超聲波巨大的能量還可以使人體內(nèi)的結(jié)石做劇烈的受迫振動而破碎 。超聲波具有方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)等特點。 第 6 章先給出了軟件設(shè)計的整體流程圖，并且對關(guān)鍵部分軟件設(shè)計做了進(jìn)一步的解釋。而利用超聲波測量距離可以很好地解決這一問題。而設(shè)計研制箱涵排水疏通移動機(jī)器人的自動控制系統(tǒng) ，保證機(jī)器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機(jī)器人的設(shè)計研制的核心部分。相關(guān)部分附有硬件電路圖、程序流程圖，給出了系統(tǒng)構(gòu)成、電路原理及程序設(shè)計。 整個硬件電路由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、電源電路、顯示電路等模塊組成。但是，由于歷史原因合成時間住的許多不可預(yù)見因素，城市給排水系統(tǒng)，特別是排水系統(tǒng)往往落后于城市建設(shè)。毋庸置疑，未來的超聲波傳感器將與自動化智能化接軌，與其他的傳感器集成和融合，形成多傳感器。 第 3 章針對本文采用的設(shè)計方案進(jìn)行了可行性的論證，并得出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。當(dāng)聲波的振動頻率大于 20200 赫茲或小于 20 赫茲時，我們便聽不見了。 這就是超聲波加濕器的原理 。計時精度長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 由單片機(jī)定時器決定，定時時間為機(jī)器周期與計數(shù)次數(shù)的乘積，可選用 12MHz 的晶振，使機(jī)器周期為精確的 1181。 由上式可見，超聲波在空氣中傳播時，受溫度影響最大，由表達(dá)式可計算出波速與溫度的關(guān)系，如表 所示。利用超聲波檢測距離，設(shè)計比較方便，計算處理也較簡單，并且在測量精度方面也能達(dá)到要求。所以， 8051 是雙 CPU的單片機(jī)。系統(tǒng)主要功能包括： 1) 超聲波的發(fā)射、接收，并根據(jù)計時時間計算測量距離； 2) 檢測空氣溫度用于距離計算的補(bǔ)償； 3) LED 顯示器顯示距離、溫度； 4) 鍵盤接收用戶命令并處理； 5) 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常時，用電平式開關(guān)與上電復(fù)位電路復(fù)位。 其引腳 圖如右圖 。當(dāng)單片機(jī)正常工作時，由該引腳輸入脈寬為 2 個以上機(jī)器周期的高電平復(fù)位信號到單片機(jī)。當(dāng) AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在訪問數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。第長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 二變異功能的具體含義如表 ： 表 P3 口的第二變異功能 端口引腳 第二功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） 0INT （外中斷 0） 1INT （外中斷 1） T0 （定時 /計數(shù)器 0） T1 （定時 /計數(shù)器 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 超聲波傳感器 T R40 超聲波是指頻率高于 20kHz 的機(jī)械波。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。半導(dǎo)體熱敏電阻按溫度特性熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻（電阻隨溫度上升而增加）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（電阻隨溫度上升而下降）。 C。 圖 超聲波發(fā)射電路原理圖 超聲波接收電路 超聲波接收電路由超聲波傳感器、兩級放大電路和鎖相環(huán)電路組成。動態(tài)掃描時，由 P2 口控制 LED 的當(dāng)前顯示位。本設(shè)計采用的是電平式開關(guān)與上電復(fù)位電路，為了能使運(yùn)行中的系統(tǒng)，經(jīng)人工干預(yù)，強(qiáng)制系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。 最后檢測按鍵 k2，若 k2 閉合，則調(diào)用溫度顯示子程序， LED 顯示溫度（溫度并非測量距離時用于補(bǔ)償?shù)臏囟龋钱?dāng)前溫度） 5s 后恢復(fù)顯示本次測量距離；若按鍵k2 沒有閉合，則顯示器恒定顯示最新一次的測量結(jié)果；若要進(jìn)行下一次測量，則先要按下 k3 重新開始，再按下按鍵 k1 才執(zhí)行新一次測量。 TH0=0x1f。 t=t/1000000。 TH0=0x1f。讀出一個字節(jié) C 代碼如下： uchar readbyte(void) //直接讀一字節(jié)程序 { uchar i,k。 LS Byte MS Byte 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 NOP。 return(dist)。 Keil 工程文件的建立、設(shè)置與目標(biāo)文件的獲得 Keil 工程的建立 首先啟動 Keil 軟件的集成開發(fā)環(huán)境，如果已正確安裝了該軟件，可以從桌面上直接雙擊 uVision 的圖標(biāo)以啟動該軟件。選中其中的“ Add file toGroup” Source Group1”，出現(xiàn)一個對圖 選擇目標(biāo) CPU 圖 加入文件 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 21 話框，要求尋找源文件，注意：該對話框下面的“文件類型”默認(rèn)為 C source file(*.c)，也就是以 C為擴(kuò)展名的文件，而我們的文件是以 asm為擴(kuò)展名的，所以在列表框中找不到 ，要將文件類型改掉，點擊對話框中“文件類型”后的 下拉列表，找到并選中“ Asm Source File(*.a51,*.asm)，這樣，在列表框中就可以找到 文件了。 Code Model 用于設(shè)置 ROM 空間的使用，同樣也有三個選擇項，即Small 模式，只用低于 2K 的程序空間； Compact 模式，單個函數(shù)的代碼量不能超過2K，整個程序可以使用 64K 程序空間； Large 模式，可用全部 64K 空間。以下僅對一些有關(guān)頁面中常用的選項作一個簡單介紹。選擇菜單 ProjectBuild target，對當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會先對該文件進(jìn)行編譯，然后再連接以產(chǎn) 生 目 標(biāo) 代 碼 ； 如 果 選 擇Rebuild All target files 將會對當(dāng)前工程中的所有文件重新進(jìn)行編譯然后再連接，確保最終生產(chǎn)的目標(biāo)代碼是最新的，而Translate? .項則僅對該文件進(jìn)行編譯，不進(jìn)行連接。目前支持的單片機(jī)類型有：68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 圖 Proteus ISIS 的工作界面 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 25 Proteus 原理圖的繪制 Proteus 中原理圖繪制比較簡單，具體可參見其幫助，暫不贅述。說明這并不是固有誤差，很難避免，可以忽略，其對距離測量的影響也微乎其微，并不會使距離測量精度明顯降低。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。 在論文完成之際，我要特別感謝我的導(dǎo)師 羅德凌老師 ， 在這個學(xué)期以來的課題研究過程中，從課題的選擇、理論知識的學(xué)習(xí)、硬件電路設(shè)計、調(diào)試工作以及論文的完成都是在 羅德凌老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。且因為發(fā)射功率有限，測距儀也無法測量 10m外的物體。 圖 錄入源程序?qū)υ捒? 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 26 圖 系統(tǒng)仿真原理圖 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 27 誤差及特性分析 雖說在仿真時溫度傳感器 DS18B20 是可視調(diào)節(jié)，且全為整數(shù)，但 LED 顯示時當(dāng)溫度達(dá)到一定范圍便會出現(xiàn)小數(shù)誤差。 系統(tǒng)仿真 Proteus 工作界面 Proteus ISIS 的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面，如圖 所示。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI調(diào)試器、鍵盤和 LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。設(shè)置完成后按確認(rèn)返回主界面，工程文件建立、設(shè)置完畢。 Name of Executable 用于指定最終生成的目標(biāo)文件的名字，默認(rèn)與工程的名字相同，這兩項一般不需要更改。正確設(shè)置該數(shù)值可使顯示時間與實際所用時間一致，一般將其設(shè)置成與你的硬件所用晶振頻率相同，如果沒必要了解程序執(zhí)行的時間，也可以不設(shè)，這里設(shè)置為 12。點擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個對話框，如圖 所示，這個對話框要求選擇目標(biāo) CPU， Keil 支持的 CPU很多，我們選擇 Atmel公司的 89C51 芯片。 Keil 提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。 radical=sqrt(1+(temnum+273)/273)。 k=k1。