【正文】 在尊敬的導(dǎo)師那里，我不但學(xué)到了知識(shí)，還學(xué)到了做人的道理。這對(duì)以后的工作生活是很有意義的。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 結(jié)論 本 設(shè)計(jì)是以單片機(jī) STC89C51 為核心，加以溫度、和超聲波傳感器、 LCD 液晶顯示屏以及蜂鳴器并利用超聲波的特性設(shè)計(jì)出的一種簡單易操作的測(cè)距系統(tǒng)。 } } 其余溫度下的計(jì)算方法與上面的程序所寫的一樣，只需更換系數(shù)即可。 //20MS tmpchange()。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 定 時(shí) 終 端關(guān) 閉 定 時(shí) 器定 時(shí) 器 初 始 化發(fā) 射 脈 沖 串打 開 定 時(shí) 器返 回 圖 定時(shí)終端子程序流程 重要功能實(shí)現(xiàn) 在軟件設(shè)計(jì)方面，要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。最后送到 P2 口顯示輸出。 t_=tmp()。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 如圖 所示描述了各個(gè)模塊的關(guān)系。 900ms 符合 DS18B20 在 12 位精度下轉(zhuǎn)換周期。 （ 3）溫度補(bǔ)償與距離計(jì)算模塊。如圖 所示。分別為： （ 1） 64 位光刻 ROM。當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí) 行 命令。 第 3 腳 :v0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端。 LCD 顯示部分 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所測(cè)量得到的距離會(huì)用 LCD1602 液晶顯示屏來顯示。通過這樣操作來達(dá)到所需要求的最大信噪比的目的。當(dāng) θ 很小的時(shí)候，可近似的認(rèn)為該夾角不存在，因此按公式 CVt/2S? 進(jìn)行距離的計(jì)算；當(dāng)夾角很大時(shí)，就需要對(duì)距離進(jìn)行修正，修正公式為： 2tccosS ??? ? 公式 3（ 1） 在實(shí)際測(cè)量過程中，超聲波測(cè)距板塊上的發(fā)射探頭和接收探頭是并排在銅板上的，因此都會(huì)存在一個(gè)有效測(cè)量夾角。 （ 2）超聲波的回波強(qiáng)度受測(cè)量距離的直接影響。 圖 超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射器的注意事 項(xiàng) 超聲波模塊的工作原理： 首先由超聲波發(fā)射器向測(cè)量目的地發(fā)出發(fā)射波，定時(shí)器同時(shí)開始計(jì)時(shí)。從而達(dá)到可以消除干擾和接收同一振動(dòng)波峰的目的。由電 路可看出需要在單片機(jī)的 端口輸出該脈沖信號(hào)，但其輸出功率卻不不能夠達(dá)到我們所需要的要求。 （ 4）兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。每個(gè)口可獨(dú)立控制，內(nèi)帶上拉電阻。是一個(gè)“準(zhǔn)”雙向口 。 STC89C51 結(jié)構(gòu)組成 其外形封裝直插式 40 腳封裝（ DIP）如圖 ： STC89C51 的 4 個(gè) 8 位 I/O 口的功能說明如下： （ 1） P0 口（ 39～ 32 腳）： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 （ 2） 6 時(shí)鐘，機(jī)器周期模式 。算法其實(shí)就是 5 后面的這個(gè)數(shù)乘上 4KB。如戰(zhàn)斗機(jī)、坦克和智能導(dǎo)彈等。如數(shù)據(jù)采集、測(cè)控技術(shù)。但超聲波的發(fā)射濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 和接收仍然是我們要研究的重要問題。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件主要由以下六部分組成： （ 1）單片機(jī)系統(tǒng)。但該聲波信號(hào)并不是反射回來的信號(hào)，只要檢測(cè)到該信號(hào)，接收電路就會(huì)對(duì)其進(jìn)行處理而產(chǎn)生中斷信號(hào)，單片機(jī)也會(huì)跟著做出響應(yīng)。表 列出了幾種溫度下的聲速。設(shè)L 為測(cè)量距離， t 為往返時(shí)間差，超聲波的傳播速度為 c，求距離 L。 接 收 調(diào) 制 波 的 強(qiáng) 度 為）（ 0D2122 UXtXts inAI ??? ，則接收與發(fā)射時(shí)刻的相位差為 39。當(dāng)高電平輸出時(shí)， 定時(shí)器 開始計(jì)時(shí)。能夠給出至少 10us 的高電平信號(hào)。 超聲波傳感器的介紹 超聲波發(fā)生器可分為兩大類： 一是電氣方式產(chǎn)生超聲波； 二是機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。 超聲波的特點(diǎn)： （ 1）超聲波傳播過程中，方向性很強(qiáng)，能量集中。接收端收到回波后，產(chǎn)生一負(fù)跳變通到單片機(jī)的中斷口。 (6)聲音報(bào)警電路。 課題研究內(nèi)容和意義 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)打算實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行小范圍的測(cè)距。從 19 世 紀(jì)末，傅里葉變換理論和傅里葉級(jí)數(shù)問世，人們就高度重視對(duì)頻率信號(hào)的檢測(cè)，第一臺(tái)鎖相放大器在 1962 年問世，從而使提取淹沒在噪聲中的信號(hào)成為現(xiàn)實(shí)?？蓪?duì)多種液體 (如水、酒和飲料等 )進(jìn)行液位控制，設(shè)定差值。頻率在 20KHz 以上的聲波是超聲波。 本次設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)、超聲波和超聲波測(cè)距原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹。 本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名 : 二 〇 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。更是用 STC89C51 單片機(jī)、 HCSR04 超聲波模塊、 DS18B20 溫度傳感器和LCD 液晶顯示屏通過軟件編程的方式設(shè)計(jì)出了一個(gè)簡單易操作、經(jīng)濟(jì)實(shí)用和精度高簡易超聲波測(cè)距儀。也正是因?yàn)檫@些特性超聲波才會(huì)被應(yīng)用到測(cè)量距離中。還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)κ?裝液體的液位罐直接顯示其液位高度。在此之后不斷涌現(xiàn)出新的檢測(cè)理濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 論和方法，成功研制出許多性能優(yōu)良的測(cè)量儀器，并不斷成功的降低微弱信號(hào)的測(cè)量下限。測(cè)距量程約為 — 4m，測(cè)量精度可達(dá)到毫米級(jí)。 實(shí)際測(cè)量時(shí)，在 LCD 液晶顯示屏上顯示出所在地的實(shí)時(shí)環(huán)境溫度。之后單片機(jī)會(huì)響應(yīng)中斷程序，同時(shí)定時(shí)器會(huì)停止計(jì)數(shù)。 （ 2）超聲波的傳播適應(yīng)于各種不同媒質(zhì)，傳播距離夠遠(yuǎn)。 而壓電式超聲波發(fā)生器是目前常用的。 該模塊將會(huì)自動(dòng)向外界發(fā)送 8 個(gè) 40KHz 的方波。這個(gè)端口的高電平經(jīng)過一段時(shí)間后會(huì)變?yōu)榈碗娖?。DD2 Pft2XtU ?? ，時(shí)間差為 39。則有 L=ct/2。 表 超聲波聲速隨溫度的變化 溫度（ ℃ ） 30 20 10 0 10 20 30 100 聲速（ m/s） 313 319 325 323 338 334 349 386 測(cè)量時(shí)，若溫度變化不大，則聲速取值 c=340m/s。但所測(cè)得值并不是我們要測(cè)的，是錯(cuò)誤的操作。 （ 2）超聲波發(fā)射電路。超聲波傳感器的工作原理都是一樣的。 ② 智能儀器儀表。 STC89C51 主要性能特點(diǎn) STC89C51 簡單介紹： （ 1） STC — 前綴，表示 STC 公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。 主要性能： （ 1） STC89C51 系列單片機(jī)是從引腳到內(nèi)核都完全兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 的單片機(jī)。 （ 3）降低簟片機(jī)對(duì)外部電磁輻射 。每個(gè)口可獨(dú)立控制。這個(gè)“準(zhǔn)”不是即將成為而差一點(diǎn)的意思，而是準(zhǔn)備的“準(zhǔn)”。 P3 口擁有兩個(gè)功能。 （ 5） 看門狗 。為了滿足遠(yuǎn)距離測(cè)量，則脈沖信號(hào)的發(fā)射距離就需要夠遠(yuǎn)也就要增大其功率。 （ 3) 發(fā)射波需要用間斷多脈沖發(fā)射的方式進(jìn)行發(fā)射。到達(dá)目的地后會(huì)發(fā)生反射并立刻返回。一般來 說，距離越遠(yuǎn)，強(qiáng)度越弱。本設(shè)計(jì)所使用的超聲波測(cè)距模塊的有效夾角為 15 度。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 前置放大電路 前置放大電路的電路圖如圖 所示。顯示屏的參數(shù)如表 。接正電源時(shí)對(duì)比度最低，接地 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 電源時(shí)對(duì)比度最高。 第 714 腳 :DOD7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 （ 2）溫度傳感器。 圖 DS18B20 溫度測(cè)量電路 本章小結(jié) 本章 著重介紹了超聲測(cè)距系統(tǒng)的具體硬件設(shè)計(jì)電路。該模塊需要對(duì)超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序、 溫度補(bǔ)償子程序等進(jìn)行程序編寫。 所以滿足該速度要求。 距 離 計(jì) 算D S 1 8 B 2 0溫 度 檢 測(cè)溫 度 補(bǔ) 償超 聲 波 發(fā) 射超 聲 波 接 收按 鍵 處 理L C D 顯 示 電 路蜂 鳴 器 報(bào) 警 圖 系統(tǒng)軟件方框圖 //主函數(shù) void main() { Init_ultrasonic_wave()。 } 外部中斷子程序 如圖 所示，中斷服務(wù)程序是響應(yīng)單片機(jī)的外部中斷。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 外 部 中 斷 入 口關(guān) 外 部 中 斷讀 取 時(shí) 間 值計(jì) 算 距 離結(jié) 果 輸 出開 外 部 中 斷返 回 圖 外部中斷子程序流程框圖 定時(shí)器中斷子程序 定時(shí)器中斷子程序流程圖如圖 所示。除了以上程序需要編寫外，還需要對(duì)溫度讀取功能、溫度轉(zhuǎn)換聲速和距離計(jì)算進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。 //溫度轉(zhuǎn)換 t_=tmp()。 實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算 //距離計(jì)算 SD 為當(dāng)時(shí)的超聲速度 void Conut(uchar WD) { time=TH0*256+TL0。超聲波檢測(cè)比較簡單易操作，測(cè)量精度也足夠日常聲波使用。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 參考文獻(xiàn) [1]郭天祥 .新概念 51 單片機(jī) C 語言教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,20xx. 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