【正文】 (2) 大電流機(jī)械開關(guān)處并接火花抑制電路（一般為 RC 串聯(lián)電路， R 一般選擇幾千歐到幾十千歐，電容選擇 ）。 繪制原理圖時(shí)注意：連線簡(jiǎn)潔，在同一圖紙上元件線路多則使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)來表示， 而多張圖紙使用端口 Port 來連接他們： 連線要清楚的表示連接關(guān)系，當(dāng)連接線路比較多而且集中時(shí)可以使用總線 來連接它們。由于是頻率比較高的信號(hào)（ 40KHz），所以不能通過二極管來觀察到，所以在仿真的時(shí)候 ，這時(shí)必須用示波器來查看，如圖： 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 46 圖 波形 從上圖看出， ，由于軟件是 間隔 60MS 發(fā)送一次 40KHz的信號(hào)，所以 可以 看到這樣的尖脈沖信號(hào)產(chǎn)生。//文字不動(dòng)，光標(biāo)右移 Write_Comm(0x0c)。 E = 0。 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 43 RS = 0。 void Read_Busy(void)//讀忙信號(hào)判斷 { do{ Lcd_Data = 0xff。b33。a++) { d=dispbuf[a]。 num[28]=tmp/1。 //最高位加上負(fù)號(hào) num[13]=tmp/10(tmp/100)*10。 if(temp0x8000) tp=temp*。 //計(jì)數(shù)時(shí)間 d=(c*t*)/2。 t = t | a。 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 37 (4)DS18B20溫度讀取函數(shù) /*****************讀取溫度函數(shù) *******************/ uint wd(void) { unsigned int a = 0, b = 0, t = 0。 i 0。 DQ = datamp。 //稍做延時(shí)后 如果 x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 if(DQ) flag=0。 (1)DS18B20的初始化 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 34 DS18B20的初始化的實(shí)質(zhì)是使 DS18B20復(fù)位，主要是通過判斷存在脈沖的形式來實(shí)現(xiàn)的。 _nop_()。 _nop_()。 CNT=1。 TL0=0xA0。 TH0=0x15。 //刷新顯示 } puter()。 //啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 while(1) { if(sta_flag) //60MS 到了，超聲波已經(jīng)發(fā)送 { while(0==CSBIN)。 //蜂鳴器鳴音一次提示按鍵按下 i=100000。 //初始化 display()。 (3)按鍵 S 為測(cè)量啟動(dòng)鍵； (4)系統(tǒng)采用 90C52RD+的內(nèi)時(shí)鐘： 12MHz； (5)沒有使用看門狗功能； (6)超聲波發(fā)送一定時(shí)間后才開始啟動(dòng)檢測(cè)，避免直達(dá)信號(hào)造成誤判。 1602通過 D0~D7的 8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù) 和指令。 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 23 第五腳 RW:讀寫信號(hào)線。圖中的 R13 為上拉電阻，阻值選 5K左右。 C，超聲波速度約增加 ， 我們 必須 考慮溫度補(bǔ)償，以使我們的設(shè)計(jì)更加精確，溫度的采集通常使用 DS18B20 一線式數(shù)字溫度傳感器，電路非常簡(jiǎn)潔，具體電路圖如下圖所示。 3 腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量 大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 22 若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作，推薦參數(shù)為 。本次設(shè)計(jì)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(jī)上面的一種紅外接收檢波芯片CX20216，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。 圖 蜂鳴器電路 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(gè)部分，超聲波探頭（“也稱為超聲波換能器”）的型號(hào)選用 CSB40T（其中心頻率為 40KHz）。 R1 一般取 200? 。 (9) 獨(dú)特的 P4 口功能，實(shí)現(xiàn)最大限度 P 口利用。 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 17 在由集成電路構(gòu)成的收發(fā)電路中，發(fā)射電路我們選用由非門構(gòu)成，接收電路采用由紅外接收檢波芯片 CX20216 構(gòu)成，主要是考慮到 系統(tǒng)的調(diào)試簡(jiǎn)單、成本低、可靠性好。 圖 由非門構(gòu)成的超聲波發(fā)射電路 2 超聲波接收電路： (1) 由分立元件構(gòu)成的接收電路 圖 為由三極管 T1,T2 和若干電阻電容組成的兩級(jí)阻容耦合交流放大電路。由于在這 的時(shí)間里，超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離 如下： 圖 測(cè)距原理 超聲波測(cè)距器的系統(tǒng)框圖如下圖所示： 圖 系統(tǒng)框圖 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 13 第三章 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì) 方案論證與比較 單片機(jī)采用 STC 公司的 STC90C52RD+，而超聲波發(fā)射和接收電路有多種，常用的電路如下： 1 超聲波發(fā)射電路 : (1) 分立元件構(gòu)成的發(fā)射電路 圖 分立元件構(gòu)成的超聲波發(fā)射電路 圖 是由兩只普通低頻小功率三極管 C9013 構(gòu)成的振蕩、驅(qū)動(dòng)電路，三極管 T T2 構(gòu)成兩級(jí)放大器，但是由于超聲波發(fā)射頭的正反饋?zhàn)饔茫@個(gè)原本是放大器的電路變成了振蕩器。超聲測(cè)距大致有以下方法： ① 取輸出脈沖的平均值電壓，該電壓 (其幅值基本固定 )與距離成正比，測(cè)量電壓即可測(cè)得距離； ② 測(cè)量輸出脈沖的寬度，即發(fā)射超聲波與接收超聲波 的時(shí)間間隔 t，故被測(cè)距離為 S=1／ 2vt。有時(shí)足以達(dá)到破壞介質(zhì)的程度。 在平面波的情況下，距離聲源 x 處的聲壓 p 和聲強(qiáng) I 的衰減規(guī)律如下： Axepp ?? 0 AxeII 20 ?? 式中： 00,Ip —— 距離聲源 x=0 處的聲壓和聲強(qiáng)； x—— 超聲波與聲波間的距離； A—— 衰減系數(shù)，單位為 cmNp/ （奈培 /厘米）。 21)(?ECq? （細(xì)棒） 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 9 212 ])1([ ?? ?? ECq （薄板） 2121 )34(])21)(1( )1([ ???? ? GKECq?????? （無限介質(zhì)） 式中 E—— 楊氏模具； ?—— 泊松系數(shù)； K—— 體積彈性模具； G—— 剪片彈性模。橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體液體中和氣體中傳播，表面波隨深度的增加其衰減很快。該技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運(yùn)作，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率特別具有潛在能力。 2 硬件電路的設(shè)計(jì) 1) 方案的論證 。 （ 6）醫(yī)療電子設(shè)備：各種醫(yī)療電子儀器，如 X 光機(jī)、超聲診斷儀、心臟起搏器、監(jiān)護(hù)儀器等，以及輔助診斷系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用可以使傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)升級(jí)成為智能化的電子產(chǎn)品，使其成為具有“生命”的現(xiàn)代化智能系統(tǒng)。云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 1 基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 【摘要】： 基于傳統(tǒng)的方法 在很多特殊場(chǎng)合 ： 如帶腐蝕的液體，強(qiáng)電磁干擾，有毒等惡劣條件下， 測(cè)量距離存在不可克服的缺陷， 超聲波測(cè)距能很好的解決此類的問題。嵌入式系統(tǒng)一般應(yīng)用于對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)要求較高的設(shè)備中，單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)的核心部件，其應(yīng)用使電子系統(tǒng)的智能化出現(xiàn)了意想不到的效果，常常無需對(duì)硬件資源做任何改動(dòng)，只需更新系統(tǒng)軟件就能使系統(tǒng)功能升級(jí)。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括單片機(jī)基本擴(kuò)展、外圍電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 2) 元件的選擇 。因此，我國(guó)對(duì)超聲波的研究特別活躍。為了測(cè)量各種狀態(tài)下的物理量多采用縱波形式的超聲波。 (2)橫波聲速公式為 2121 )(])1(2[ ??? GEC q ???? （無限介質(zhì)） 在固體中， ? 介于 0—— 5 之間，因此一般可視為橫波聲速為縱波的一半。 (3)超聲波的干涉 如果在一種介質(zhì)中傳播幾個(gè)聲波，于是產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象。 (2) 空化作用 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 11 在流體動(dòng)力學(xué)指出，存在于液體中的微氣泡在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定的值時(shí)，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，這種膨脹、閉合、振動(dòng)等一系列動(dòng)力學(xué)過程稱為空化。本測(cè)量電路采用第二種方案。超聲波發(fā)射器的壓電晶片可等效于一個(gè)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 0f 。第一級(jí)中3R為集電極負(fù)載電阻 ； 2R 為偏流電阻，同時(shí)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(diǎn)，改善非線性失真以及增益的穩(wěn)定性；4R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(diǎn)、增益、改善失真、提高輸入阻抗等作用。 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路 本次我 采用了 STC 公司的 STC90C52RD+,該單片機(jī)主要特點(diǎn)如下： (1) STC90C52RD+系列單片機(jī)以 8051 為內(nèi)核，兼容 MCS51 系列單片機(jī)。 單片機(jī)電路 圖 單片機(jī)主電路 （注：在 protel 里沒做 STC90C52RD+單片機(jī)，在本論文中均用 AT89S52 代替） 引腳功能： P0 口用來送顯示信號(hào)給 LCD 的數(shù)據(jù)為， P20~P22 送命令到 LCD 控云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 18 制 LCD 的顯示 方式。 圖 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路 當(dāng)使用單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘電路時(shí)，單片機(jī)的 XATL1 和 XATL2 用來接石英晶體和微調(diào)電容，如圖所示，晶體一般可以選擇 3M~24M，電容選擇 30pF 左右?？梢圆捎密浖a(chǎn)生 40KHz 的超聲波信號(hào)，通過輸出引腳輸入至驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)過動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后推動(dòng)探頭產(chǎn)生超聲波。 CX20216 是日本索尼公司的產(chǎn)品，采用單列 8 引腳的直插式封裝，內(nèi)部包含自動(dòng)偏置控制電路、前置放大電路、帶通濾波、峰值檢波、積分比較器、斯密特整形輸出電路，配合少量外接元件就可以對(duì) 38KHz 左右的信號(hào)的接收與處理，該芯片內(nèi)部如下圖所示： 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 21 圖 CX20216 內(nèi)部結(jié)構(gòu) CX20216 構(gòu)成本次設(shè)計(jì)接收電路如下圖： 圖 超聲波接收電路 使用 CX20216A 集成電路對(duì)接收探頭受到的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波。 4 腳：接地端。 DS18B20 是美國(guó) DALLS公司推出的 DS1820 的替代產(chǎn)品，具有 1 12 位的轉(zhuǎn)換精度，未編程時(shí)默認(rèn)的精度是 12 位，測(cè)量精度一般為176。 LCD 顯示電路 本設(shè)計(jì)采用 LCD 液晶顯示屏顯示。 第六腳 E：使能端，當(dāng) E 由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r(shí)執(zhí)行 命令。 顯示模式設(shè)置： (初始化 ) 0011 0000 [0x38]設(shè)置 162顯示， 57點(diǎn)陣， 8位數(shù)據(jù)接口； 顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： (初始化 ) 0000 1DCB D 顯示 (1有效 )、 C 光標(biāo)顯示 (1有效 )、 B 光標(biāo)閃爍 (1有效 ) 云南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動(dòng) 化技術(shù) 24 0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針