【正文】 long int tmp。 if(temp0x8000) c=+*temp*。 TH0 =0x15。_nop_()。_nop_()。 _nop_()。 TL1=0。 //溫度的符號位 23sbit START =P1^0。 void B20_WDAT(uchar dat)。 //LCD RW sbit E =P2^2。 uint num[29]={0}。639。239。 cm/=20200。 21 if(tu==0)speed=332+T_C*。 if(c0x1000){c=c+1。 reset()。 TH0=0x15。 } puter()。 while(1) { if(sta_flag) { while(0==CSBIN)。 i=100000。 display()。 (3)按鍵 S 為測量啟動鍵； (4)系統(tǒng)采用 AT89S52的內(nèi)時鐘： 12MHz； (5)沒有使用看門狗功能； (6)超聲波發(fā)送一定時間后才開始啟動檢測，避免直達信號造成誤判。液晶顯示屏有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點，與數(shù)碼管相比，顯得更專業(yè)、美觀。其引腳如圖 37 所示，其內(nèi)部含七對達林頓放大管，其主要功能 :當(dāng)輸入為高電平時，輸出為低電平 。其原理比較簡單。硬件譯碼則采用CD451 74LS4 74LS4 74LS4 74LS49 等 BCD 碼七段鎖存、譯碼、驅(qū)動芯片直接譯出筆劃信息。液晶屏。 故可知本電路中 :U 0,0 ??? ??? UU ，且 I fi I? 所以有 11 iURRU 23??? (34) 上式表明 ，輸出電壓與輸入電壓成比例運算關(guān)系，式中的負號表示 ?U 與 iU 反相。因壓電效應(yīng)晶片兩面出現(xiàn)交變的等量異號電荷，電荷量很少，只能提供微小交變 的電壓信圖 31 超聲波發(fā)射電路框圖 10號，而不能提供電流信號。 通常發(fā)射電路按發(fā)射方式分為 :單脈沖發(fā)射、多脈沖發(fā)射和連續(xù)發(fā)射。編程由單片機 端口輸出40 kHz 左右的方波脈沖信號，由于 單片機端口輸出功率不夠， 40 kHz 方波脈沖信號分成兩路，送給一個由 74HC04 組成的推挽式電路進行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠，滿足測量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器 TCT40－ 16T 以聲波形式發(fā)射到空氣中。 發(fā)射電路采用單片機 端口編程輸出 40KHz 左右的方波脈沖信號，同時開啟內(nèi)部計數(shù)器 T0。最終采用短距離 (2m內(nèi) )發(fā)射 200181。 （系統(tǒng)中應(yīng)用該式進行角度補償） 發(fā)射脈沖寬度 發(fā)射脈沖寬度決定了測距儀的測量盲區(qū)，也影響測量精度，同 時與信號的發(fā)射能量有關(guān)。設(shè) l 為測量距離， t 為往返時間差，超聲波的傳播速度為 c，則有 l=ct/2。超聲波傳感器分通用型、寬頻帶型、耐高溫型、密封放水型等多種產(chǎn)品。當(dāng)所用壓電材料不變時，改變壓電陶瓷晶片的幾何尺寸，就可非常方便的改變其固有諧振頻率，利用這 一特性可制成各種頻率的超聲傳感器。在壓電陶瓷上加有大小和方向不斷變化的交流電壓時，根據(jù)壓電效應(yīng)，就會使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生機械變形，這種機械變形的大小和方向 5在一定范圍內(nèi)是與外加電壓的大小和方向成正比的。相反，對這種材料施以外力，則由于產(chǎn)生了應(yīng)變就會在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場。感器。 假定 s 為被測物體到測距儀之間的距離，測得的時間為 t／ s，超聲波傳播速度為 v／ m當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，產(chǎn)生超聲波。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。由于超聲波的干涉，在輻射器的周圍形成一個包括最大最小的揚聲場。因此，我國對超聲波的研究特別活躍?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準確度在線標定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。隨著經(jīng)濟發(fā)展，電子測量技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，而超聲波測量精確高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞。另外程序控制單片機消除各探頭對發(fā)射和接收超聲波的影響。 系統(tǒng)的設(shè)計主要包括兩部分，即硬件電路和軟件程序。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本研究提供過幫助和做出 過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代 寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。 整個電路采用模塊化設(shè)計，由信號發(fā)射和接收、供電、溫度測量、顯示等模塊組成。此外供電電源也會使測量差生很大的誤差。正是因為具有這些性質(zhì)，使得超聲波可以用于距離的測量中。因此超聲波測距在移動機器人的研究上得到了廣 泛的應(yīng)用。為了測量各種狀態(tài)下的物理量多采用縱波形式的超聲波。 (2) 空化作用 3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。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應(yīng)分清器件上的標志。 超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強，為此， 利用超聲波的這種性質(zhì)就可制成超聲波傳感器。 壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的 一種。 傳感器的主要組成部分是壓電晶片，當(dāng)壓 電晶片發(fā)射電脈沖激勵后產(chǎn)生振動，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)。 圖 23 雙壓電晶片示意圖 雙壓電晶片如圖 23 所示，當(dāng)在 AB 間施加交流電壓時，若 A 片的電場方向與極化方向相同，則下面的方向相反，因此，上下一伸一縮，形成超聲 波振動。雙晶振子為正方形，正方形的左右兩邊由圓弧形凸起部分支撐著。收發(fā)分體式是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接受器用作接受超聲波。表 27 列出了幾種溫度下的聲速： 表 27 聲速與溫度的關(guān)系表 溫度（攝氏度） － 30 － 20 － 10 0 10 20 30 100 聲速（米／秒） 313 319 325 323 338 344 349 386 在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速 c 是基本不變的，計算時取 c 為 340m/s。在具體設(shè)計中，比較了 25181。s(32 個 40KHz 脈沖方波 )的發(fā)射脈沖寬度，同時單片機編程避開盲區(qū)。這里使用 CX 20206A集成電路對接 收探頭 接受 到的信號進行放大、濾波 ，信號經(jīng)過 端口送入單片機中進行處理 。 9 發(fā)射電路設(shè)計方案 一、發(fā)射電路輸出波形分析 為獲得高分辨力，發(fā)射電路設(shè)計應(yīng)保證發(fā)射的超聲波波形有良好的重復(fù)性 。此方法測試距離太近 。 L S 2U C M 4 02314111T L 0 8 2R2R3RpV C C V C CU0UiIfIi 圖 33前置放大電路圖 電路如圖 33 所示，考慮到超聲換能器的輸出電阻比較大 (一般數(shù)百兆歐姆以上 )，因此前置放大器必須有足夠大的輸入阻抗 (Input Impedance))。 根據(jù)本設(shè)計系統(tǒng)需要，接收傳感器輸出電壓很小 ( 數(shù)十毫伏 )，故分別取?? KR 12 。如圖 34（ a）所示數(shù)碼管，每個數(shù)碼管內(nèi)部，由 8 個發(fā)光二極管組成，其中七個組成 8 字形的七段筆劃，分別編號為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g，還有一個為小數(shù)點，標為 DP。 CPU 向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，則取決于 COM 端，而這一端是由 I/O 控制的，所以我們就可以自行決定何時顯示哪一位了。因此，動態(tài)掃描用得更多。 由于聲音的速度在不同的溫度下有所不同，為提高系統(tǒng)的精度，采用了溫度補償功能 。第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。i255。 for(i=0。 i=100000。 jsl=TL1。 } } } void sys_init(void) { uchar i。 CNT=0。 write(0xBE)。 return c。 return speed。 uchar numcode[10]={39。,39。,39。 //10 秒計次數(shù) uint distance。 //LCD 忙 void Delay(uint time)。 //初始化 18B20 void Write_Comm(uchar)。 //返回信號 sbit BUZZER =P3^7。 _nop_()。_nop_()。_nop_()。 } /***************系統(tǒng)初始化 *************************/ void SYS_INIT() { uchar i。 24CNT=0。 d=(c*t*)/2。 else { BUMA()。 tmp=distance。 } /**************溫度轉(zhuǎn)換函數(shù) ***************************/ void TESTTEMP() { Init_18B20()。 b = B20_RDAT()。 Delay(80)。 for (i = 8。 } /*********************寫數(shù)據(jù) ****************************/ void B20_WDAT(uchar dat) { uchar i = 0。 dat=1。a16。 for(b=16。 RW = 1。amp。(a14)) { d=numcode[num[a]]。 Init_LCD()。 27DQ = datamp。 DQ = 1。 else flag=1。 return (t)。 Init_18B20()。 tmp%=100。 tmp=tp。 /} /****************轉(zhuǎn)換成 2 進制 ***************/ void HEXtoBCD() { float tp。 uint t。} TMOD=0x11。 _nop_()。_nop_()。 CNT=1。 //定時器 0設(shè)定初值 TH1=0。 //10MS 到標準位， flag 即通用標志位，當(dāng)sta_flag=1 時，表示到了 10ms sbit fuhao =flag^1。 void BUMA(void)。 //LCD RS sbit RW=P2^1。}。,39。,39。 cm*=speed。 if(r){ { T_C=y。 write(0x44)。 20} 實現(xiàn)重要功能的程序分析 實現(xiàn)溫度讀取功能 uint Read_Temperature(void) { uint c。} TMOD=0x11。 display()。 testtemp()。 BUZZER=0。 sys_init()。 如圖 41 所示描述了各個模塊的關(guān)系： 圖 41 系統(tǒng)軟件方框圖 系 統(tǒng)主程序： 17本設(shè)計主程序的思想如下： (1)溫度為兩位顯示，距離為四位顯示單位為 mm； (2)溫度每隔 900ms 采樣一次， DS1