【正文】 波特率為 1200bit/s,每幀數(shù)據(jù) 8 位數(shù)據(jù)位；采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸方式 ；單片機(jī)從PC 機(jī)接收的控制信號(hào)有 6種，分別為字符“ A”～“ F”的 ASCII 碼值，分別表示具體見表 ；單片機(jī)每次向 PC 機(jī)發(fā)送 5個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，第1 個(gè)字節(jié)表示傳感器標(biāo)號(hào)，第 3 個(gè)字節(jié)表示傳感器測得的第一個(gè)目標(biāo)的距離，最后兩個(gè)字節(jié)表示傳感器測得的第二個(gè)目標(biāo)的距離。波速 MOV R2,26H PUSH 01H PUSH 02H LCALL MULD 。若傳感器標(biāo)志為 0,則修改為 1 MOV R0,40H 。關(guān) T0 中斷 CLR TR0 。調(diào)用溫度補(bǔ)償程序 CLR 80H SETB ES SRT: CLR ES CLR TI **************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實(shí)現(xiàn) 33 CLR RI MOV R0,80H CLR A MOV A,SBUF MOV R0,A INC R0 SETB ES RETI Panduan： MOV R0,80H CJNE R0,65,L1 LCALL MAN1 SJMP Panduan L1: CJNE R0,66,L2 LCALL MAN2 SJMP Panduan L2: CJNE R0,67,L3 LCALL MAN3 SJMP Panduan L3: CJNE R0,68,L4 LCALL MAN4 SJMP Panduan L4: CJNE R0,69,L5 LCALL MAN5 SJMP Panduan L5: LCALL MAN6 SJMP Panduan ??? 外部中斷子程序 **************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實(shí)現(xiàn) 34 圖 外部中斷服務(wù)子程序 外部中斷服務(wù)程序是響應(yīng)單片機(jī)的外部中斷的，當(dāng)超聲波發(fā)射后遇到障礙物時(shí)產(chǎn)生回波信號(hào)，引起單片機(jī)外部中斷響應(yīng)，在中斷服務(wù)程序中，首先進(jìn)行必要的現(xiàn)場保護(hù)，讀入計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值并存儲(chǔ) ,同時(shí)對(duì)測距目標(biāo)個(gè)數(shù)進(jìn)行判斷處理 .以傳感器 1 引起的外部中斷 0 為例 ,程序如下 : INT0INT: CLR EX0 。定時(shí)器 ,T0 方式 1,T1 方式 2 MOV SCON, 50H 。 主程序結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)采用了單片機(jī) AT89C51，用單片機(jī)匯編語言實(shí)現(xiàn)軟件編程。根據(jù)第 3章所述本系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)和所完成的功能，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)以下功能 : 在系統(tǒng)硬件中，超聲波發(fā)射電路、接收放大電路等為采用的Polaroid6500 驅(qū)動(dòng)模塊所已有的。 3) 在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢?LED的使用壽命可達(dá) 10萬小時(shí) 4) 高亮度、低熱量 它分為共陽極和共陰極兩種，共陽極的 LED在送低電平時(shí)會(huì)發(fā)光，共陰極的 LED在送高電平時(shí)會(huì)發(fā)光，利用這一原理可以測出相應(yīng)的二極管所在位**************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實(shí)現(xiàn) 28 置，進(jìn)而可以得到我們想要實(shí)現(xiàn)的碼字。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。 74LS06 和 74LS04 74LS06和 74LS04在單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì) 6500系列超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)模塊的各控制信號(hào)的控制等方面起到反相器的作用。 TR1 由軟件置 1或清零。 ③工作方式 2：設(shè)置 Ml=1， M0=0 時(shí)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器為方式 2，構(gòu)成自動(dòng)重新裝入初值的 8 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。所以，單片機(jī) AT89551 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器既可以工作于定時(shí)方式，也可以工作于對(duì)外部事件計(jì)數(shù)方式，只要置位或者清零其控制寄存器 TMOD 的設(shè)置位即可實(shí)現(xiàn)工作方式的選擇。 128x8bit 內(nèi)部 RAM 178。 圖 單片機(jī) AT89C51 引腳圖 **************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實(shí)現(xiàn) 22 主要功能特性： 表 AT89C51 主要功能特性 178。對(duì)于沒有 177。 各 LED、 74LS273 與單片機(jī)的管腳連接： LED： a、 b、 c、 d、 e、 f、g、 dp 按順序依次分別與 74LS273： 1Q、 2Q、 3Q、 4Q、 5Q、 6Q、 7Q、 8Q相連接；四個(gè) 74LS273 芯片的 1D～ 8D 管腳依次都連接到單片機(jī) AT89C51的 ～ 上；從左至右四個(gè) 74LS273 芯片的 /CLR 管腳依次連接到單片機(jī) AT89C51 的 、 、 、 上， CLK 管腳經(jīng)過反相器7404 接到單片機(jī) AT89C51 的 ALE/PROG 上。 C） 2 4 10 16 22 28 34 40 其中 t=6*X2， X=0～ 7。此外本測距系統(tǒng)所使用的超聲波傳感器及其聲波發(fā)射接收電路驅(qū)動(dòng)模塊為已提供的現(xiàn)有實(shí)物。電位計(jì) VR1 能夠提供級(jí)間的接收放大器增益的調(diào)整，它可以通過調(diào)整 R1 來整理整個(gè)測量范圍內(nèi)的放大器增益。 **************** 論文 超聲波測距技術(shù)綜述 12 圖 單 回聲工作方式各引腳信號(hào) 如果用一個(gè)超聲波傳感器的一個(gè)發(fā)射循環(huán)來檢測多個(gè)目標(biāo)即檢測多個(gè) 回波，它便是多回聲工作方式（ Figure2）。 Polaroid 6500 系列超聲波傳感器測距驅(qū)動(dòng)模塊的工作方式： 6500 超聲驅(qū)動(dòng)模塊有兩種工作方式：單回聲工作方式和多回聲工作方式。在多回聲模式下，它能區(qū)分開距離僅有 3 英寸的兩個(gè)目標(biāo)。此超聲波最近可以測量 20cm。治療用的超聲波傳感器溫度較高，必須采取冷卻降溫措施。 常見超聲波傳感器的中心頻率有 30KHz、4OKHz、 75KHz、 200KHz、 400KHz 等。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(shí)間 t，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，即 2ctD? 公式 () 其中 D 為傳感器與被測障礙物之間的距離， c 為聲波在介質(zhì)中的傳輸速率。電氣方式包括壓電型，磁致伸縮型和電動(dòng)型等 。由于聲源在介質(zhì)中施力方向與波在介質(zhì)中傳播方向不同，聲波的波形也不同。 **************** 論文 緒論 4 Polaroid600 系列傳感器既可以作為發(fā)射器又可以作為接收器，測距范圍從 6英寸到 35英尺，絕對(duì)精度177。隨后具有檢測，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測分析儀相繼研制成**************** 論文 緒論 3 功。超聲波檢測儀器的研制生產(chǎn)，也大致按此規(guī)律而發(fā)展變化。但激光和雷達(dá)測距儀造價(jià)偏高，不利于廣泛的普及應(yīng)用，在某些應(yīng)用領(lǐng)域有其局限性，相比之下，超聲波方法具有明顯突出的優(yōu)點(diǎn) : 速度僅為光波的百萬分之一，并且指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，因此可以直接測量較近目標(biāo)的距離 。 關(guān)鍵詞 : 超聲波，超聲波傳感器，超聲波測距系統(tǒng)， AT89C51 單片機(jī)，溫度補(bǔ)償。 ABSTRACT 摘要 3 The thesis introduces a kind of singlepulsereflection double ultrasonic sensors distance measurement system design in detail based on the AT89C51 SCM. The specific contents are the designs of hardware’s unit and application of the SCM。 、光照度不敏感，可適用于識(shí)別透明、半透明及漫反射差的物體 (如玻璃、拋光體 )。 上世紀(jì)五六十年代，我國開始從國外引進(jìn)超聲波儀器，多是笨重的電子管式儀器，如英國的 UCT2超聲波檢測儀；后來國內(nèi)科研單位進(jìn)口了波蘭產(chǎn)超聲儀，并進(jìn)行仿制生產(chǎn)。超聲儀研制呈現(xiàn)一派繁榮景象。 1%，聲波頻率為 ，最大工作周期 80 ms，本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)多（單）傳感器多（單）目標(biāo)測量等多種模式測量、溫度補(bǔ)償。一般有以下幾種 : ：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致的波，稱為縱波。機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。在空氣中聲波傳輸速率為 smTcc /273/10 ?? ，其泰勒級(jí)數(shù)展開式（僅保留到一次項(xiàng)）為： c=c0 ＋ , 其中 T 為絕對(duì)溫度，smc / ? 。 靈敏度的單位是分貝 (dB)，數(shù)值為負(fù)，它主要取決于晶片材料及制造工藝。 超聲傳感器及其驅(qū)動(dòng)模塊的選擇 超聲波傳感器是實(shí)現(xiàn)聲、電轉(zhuǎn)換的裝置，又稱超聲換能器或超聲波探頭。 Polaroid 6500 系列超聲波傳感器測距 驅(qū)動(dòng)模塊 [3] Polaroid 6500 系列超聲波傳感器測距驅(qū)動(dòng)模塊的特點(diǎn)： 030603060**************** 論文 超聲波測距技術(shù)綜述 9 ⊙精確的聲納測量范圍，從 毫米到 米 ⊙可選擇的工作方式 ⊙精確的時(shí)鐘輸出 ⊙與 TTL 電平的兼容 ⊙多功能的測量能力 ⊙帶插槽的數(shù)字芯片 ⊙方便的終端連接 ⊙有可調(diào)的電位計(jì) Polaroid 6500 系列超聲波傳感器測距驅(qū)動(dòng)模塊的硬件電路如圖 所示： 圖 Polaroid 6500 系列超聲波傳感器測距驅(qū)動(dòng)模塊的硬件電路 TL851 是一個(gè)經(jīng)濟(jì)的數(shù)字 12 步測距控制集成電路 [4]。這種把回波以數(shù)字形式輸出和可變帶寬的放大器能很大地減小噪聲。給該模塊上電后，加觸發(fā)信號(hào) INIT，超聲波傳感器開始工作，內(nèi)部消隱允許信號(hào) BINH 在兩種工作方式下的應(yīng)用是相同的。接受到第一個(gè)回波信號(hào)之后 ECHO 圖 多回聲工作方式各引腳信號(hào) 引腳回變?yōu)楦唠娖?，我們可以通過給外部消隱 BLNK 引腳送高電平來促使ECHO 引腳變?yōu)榈碗娖揭詡錂z測下一目標(biāo)之用 (注意：先使 BINH 變高，在讓外部消隱 BLNK 引腳送高電平 )。 **************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實(shí)現(xiàn) 14 第 3 章 超聲測距系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)方案概述 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案圖 本專題設(shè)計(jì)以 AT89C51單片機(jī)為核心的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖如圖 所示 ，系統(tǒng)選擇了與設(shè)計(jì)比較適合的收發(fā)于一體的 Polaroid600 超聲波傳感器系列及 Polaroid6500 驅(qū)動(dòng)模塊兩套。 **************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實(shí)現(xiàn) 16 單片機(jī)控制超聲波傳感器聲波收發(fā)電路的設(shè)計(jì) 圖 單片機(jī)控制超聲波傳感器聲波收發(fā)的電路圖 此部分是超聲波傳感 器距離測量系統(tǒng)的單 元硬件設(shè)計(jì)的核心部分和首要內(nèi)容，它直接關(guān)系到整個(gè)電路設(shè)計(jì)的成功與否，其硬件連接圖如圖 所示，由于單片機(jī)引腳不便直接驅(qū)動(dòng)并控制 6500 系列超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)模塊的各控制信號(hào)，設(shè)計(jì)采用通過六輸出 反相緩沖器 /驅(qū)動(dòng)器 74LS06 來實(shí)現(xiàn)對(duì) 6500 系列超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)模塊的各控制信號(hào)的控制等，本設(shè)計(jì)中單片機(jī)與 6500 系列超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)模塊的各控制信號(hào)引腳的連接方式如下： → A4→ Y4→ INIT（傳 感器 1超聲波發(fā)射信號(hào)） → A5→ Y5→ BLNK（傳感器 1 外部消隱信號(hào)） → A6→ Y6→ BINH（傳感器 1 外部消隱允許） INT0←反相器 7404← ECHO（傳感器 1 回波輸出信號(hào)） → A1→ Y1→ INIT（傳感器 2 超聲波發(fā)射信號(hào)） → A2→ Y2→ BLNK（傳感器 2 外部消隱信號(hào)） **************