【正文】 溫程序 void delay_us(uint N){ int i。j0。 DQ = 1。 DQ=1。 } return(receive_data)。 delay_us(2)。 uint value。 TMPL = read_byte()。}void Delay_ms(uchar i){ uchar x,j。 //消影 P0 = ledcode[temp/1000%10]。 //消影 P0 = ledcode[temp/10%10]。 }。 P2 = 0xfb。 }void display(int temp){ P2 = 0xfe。 //實際溫度四舍五入 value = (uint)result。 write_byte(jump_ROM)。 Delay(1000)。 0x01。 i++) { if(read_bit()) { receive_data = receive_data + (m i)。if(bitval==1) DQ=1。 }uchar read_bit(void){ uchar i。i0。 P0=ledcode[ge]。 P0=ledcode[bai]。 } } if(distance200) { P2=0xf0。led1=1。amp。 Trig=0。 Trig=0。 //由高電平變低電平，觸發(fā)外部中斷 ET0=1。 //取出定時器的值 outeL =TL0。 for(bt=0。uint time=0。 //DS18B20數(shù)據(jù)端sbit Trig = P1^0。在本次畢設(shè)中，最讓我頭痛的其實是DS18B20的程序編寫，由于時序要求，其延時時間要求很高，盡管我專研了一個星期多還是沒能把它的溫度成功顯示在數(shù)碼管上。在實際制作中添加了DS18B20溫度補償電路來減小測量誤差。2） 硬件設(shè)計方面，詳細了解各模塊具體的設(shè)計方案。而實際空氣并不完全是干燥的，總會含有一些水蒸氣，經(jīng)過對空氣平均摩爾質(zhì)量和比熱比此γ的修正。 結(jié)果分析通過對系統(tǒng)硬件及軟件的不斷測試，系統(tǒng)現(xiàn)已可以實時顯示測試的距離，并可以根據(jù)溫度對超聲波的速度進行溫度補償，從而進一步提高測量距離的精確度。 //至成功測量的標志 }： DS18B20訪問程序，DS18B20需要嚴格的時序協(xié)議才能實現(xiàn)1Wire總線通信。： 系統(tǒng)主程序流程圖本系統(tǒng)上電后，首先將系統(tǒng)初始化，DS18B20初始化，然后不斷掃描按鍵K1是否按下，如果K1按下，則開始測量當前環(huán)境溫度，給 ，使HCSR04模塊發(fā)射出8個40KHZ的超聲波，同時定時器T0開始計時。單片機C語言既有匯編語言操作底層硬件的能力，又有高級語言的許多優(yōu)點。此時，DS18B20的VDD引腳必須接地。SOP DS18B20 （c）8引腳150milSO DS18B20值就會加1℃，這時計數(shù)器1的預(yù)置數(shù)也改為由斜率累加器來提供?！?4位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接?！窨捎脭?shù)據(jù)線供電，電壓范圍3~。2. 手動加上電復(fù)位電路本設(shè)計就是使用手動加上電復(fù)位電路，因為在實踐應(yīng)用中，使用此復(fù)位電路既可以手動復(fù)位又可以上電復(fù)位電路，這樣就可以人工復(fù)位系統(tǒng)，上電復(fù)位電路的部分原理也是利用RC電路的充電效應(yīng)。綜上各優(yōu)點，本設(shè)計采用方案一來實現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收，即使用HCSR04超聲波發(fā)射接收模塊。CX20106A是一塊8腳單列直插式超小型塑封結(jié)構(gòu)的IC，： CX20106A各引腳號功能管腳號符號管腳功能1IN遙控信號輸入端2C1RC網(wǎng)絡(luò)連接端3C2檢波電容連接端4GND接地端5f0帶通濾波中心頻率設(shè)置端6C3積分電容連接端7OUT遙控指令信號輸出端8VCC供電電源端CX20106A的第5管腳的電阻決定接受的中心頻率，200K的電阻決定了接收的中心頻率為40KHZ，使用CX20106A存在一些優(yōu)缺點：優(yōu)點：簡單易用，電路簡單，減少了生產(chǎn)調(diào)制的麻煩。一些傳感器具有較窄的6186。若要帶電連接，則先讓模塊的GND端先接地。 HCSR04實物圖 數(shù)碼管顯示模塊，HCSR04模塊有四個管腳，其中VCC接5V電源，GND接地線，TRIG觸發(fā)控制信號輸入，ECHO回響信號輸出，： HCSR04電氣參數(shù)電氣參數(shù)HCSR04超聲波模塊工作電壓DC 5V工作電流15mA工作頻率40KHZ最遠射程4m最近射程2cm測量角度15度輸入觸發(fā)信號10181。顯示電路是通過單片機控制，將距離的百位、十位、個位的十六進制數(shù)送至P0口，經(jīng)過上拉電阻送到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)輸入端，~。 P3端口的第二功能I/O端口第二功能名稱功能介紹RXD串行通信數(shù)據(jù)接收端口TXD串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送端口外部中斷0請求端口外部中斷1請求端口T0定時/計數(shù)器0外部事件計數(shù)輸入端T1定時/計數(shù)器1外部事件計數(shù)輸入端外部數(shù)據(jù)存儲單元寫選通信號外部數(shù)據(jù)存儲單元讀選通信號 系統(tǒng)硬件設(shè)計組成部分系統(tǒng)硬件設(shè)計主要有STC89C51控制模塊，顯示模塊，超聲波發(fā)射接收模塊以及聲光報警模塊組成。P1口是內(nèi)部具有上拉電阻的8位準雙向I/O口，能驅(qū)動4個TTL負載。（4）/VPP（Pin31）為訪問外部或內(nèi)部程序存儲器選擇信號，在進行Flash編程時，提供Flash編程電壓VPP。f的電容，RST再經(jīng)一個10KΩ的下拉電阻接地，就可以實現(xiàn)單片機上電自動復(fù)位。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。根據(jù)設(shè)計要求，并綜合考慮各種因素，本文章選擇STC89C51單片機做為主控制模塊，它控制40KHZ脈沖的觸發(fā)和超聲波從發(fā)射到接收的時間差，并顯示障礙物到傳感器的距離；用DS18B20進行溫度補償，校正超聲波在不同溫度下的傳播速度；用發(fā)光二極管和蜂鳴器實現(xiàn)報警提示電路；用HCSR04超聲波模塊實現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收。主要闡述系統(tǒng)功能、性能測試和結(jié)果分析以及解決方案等。超聲波測距主要應(yīng)用于倒車雷達、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場，例如：井深、液位、管道長度等場合。在機械制造，電子冶金，航海，航空，石油化工，交通運輸?shù)裙I(yè)領(lǐng)域也有廣泛地應(yīng)用。國內(nèi)在超聲治療領(lǐng)域起步比歐美晚，到20世紀50年代初才只有少數(shù)醫(yī)院開展超聲治療的工作，從1950年北京首先開始用800KHZ頻率的超聲治療機治療多種疾病，到50年代開始逐漸推廣，并有了國產(chǎn)儀器。 補償后聲速與溫度的關(guān)系[2]溫度/℃3020100102030100聲速/（m/s）313319325331337343349381超聲波的特點：①超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同；②超聲波通過兩種或兩種以上的介質(zhì)時會產(chǎn)生反射和折射的現(xiàn)象；③超聲波在空氣中的傳播有較大的衰減，尤其是頻率較大時衰減更大，因此在空氣中傳播時采用頻率較低的超聲波，一般采用頻率為幾十千赫茲的超聲波，典型應(yīng)用頻率為40KHZ；④超聲波的頻率比音頻高，所以超聲波不易被環(huán)境中的噪音所干擾。在戶外使用傳感器的設(shè)備中，如果要求精度較高，則需要超聲波技術(shù)有良好的抑制噪音的能力，能區(qū)別噪音和反射信號。 課題的研究背景超聲波是頻率高于20KHZ的聲波，它的方向性好，穿透能力強，容易獲得較集中的聲能，在水中傳播的距離遠，因而超聲波常用于距離測量，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計作品基本滿足設(shè)計的要求，有一定的推廣性，同時針對不足，如測量距離過小等，文章在最后提出了一些改進性能的可行性方案。 47 頁 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)報告 第 摘 要機器人通過其感知系統(tǒng)覺察前方障礙物距離和周圍環(huán)境來實現(xiàn)繞障、自動尋線、測距等功能。目前，超聲波清洗技術(shù)、雷達技術(shù)等在醫(yī)學(xué)、軍事上占據(jù)著重要地位，因此研究超聲波技術(shù)具有一定的研究意義。本章主要介紹超聲波測距的研究背景、超聲波技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀、研究目的和意義以及本章的研究內(nèi)容，最后在本章末尾還介紹了本論文的章節(jié)安排。超聲波是指頻率高于20kHz的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。，校正后的速度最大誤差不超過5%。在1956年第二屆國際超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議上已有許多關(guān)于超聲波的論文發(fā)表，超聲治療進入實用成熟階段。目前對于超聲波精確測距的需求也越來越大，例如油庫和水箱液面的精確測量和控制，物體內(nèi)氣孔大小的檢測和機械內(nèi)部損傷的檢測等。除此之外，超聲波金屬焊接的應(yīng)用、超聲波美容換能器的應(yīng)用、雷達等，都體現(xiàn)了超聲波對各行業(yè)起著重要的作用。主要闡述系統(tǒng)軟件編程及實施方案；第五章：系統(tǒng)測試。單片機通過溫度傳感器進行溫度補償校正超聲波此時環(huán)境溫度下的速度，由路程與速度和時間的關(guān)系計算出傳感器與障礙物之間的距離。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容?？稍赗ST和VCC之間接一個10181。CPU在訪問外部程序存儲器時，在每個機器周期中，信號兩次有效。（2） ~（Pin1~Pin8）P1口是8位準雙向的并行I/O端口，當需要某位先輸入的時候，應(yīng)該在輸入操作前，加一條輸出1的指令，然后再輸入才正確。當系統(tǒng)需要擴展外部器件時，P3口可以作為第二功能使用。 數(shù)碼管顯示模塊數(shù)碼管顯示電路由一個四位一體的共陽數(shù)碼管、上拉電阻、PNP做開關(guān)組成。測試距離=（聲速（340m/s）*高電平時間）/2。同時，此模塊不宜帶電連接，否則會影響模塊的正常工作。波長越長，頻率越小，檢測距離越大，如具有毫米級波長的緊湊型傳感器的檢測范圍為300~500mm，波長大于5mm的傳感器檢測范圍可達到8m。1. 74LS04推挽式超聲波發(fā)射電路74LS04是6非門(反相器)他的工作電壓+5V，他的內(nèi)部含有6個s反相器，74LS04的作用就是反相把1變成0。（），當接收到信號時外部中斷0開始中斷，停止定時器計時，算出超聲波發(fā)射到接收信號的時間，算出換能器到障礙物之間的距離。S以上的高電平即可發(fā)射出頻率為40KHZ的超聲波，調(diào)試簡單；而用方案二制成的超聲波發(fā)射接收模塊編程則相對復(fù)雜，而且發(fā)射出的超聲波頻率不夠穩(wěn)定，與程序和硬件皆有關(guān)系，調(diào)試時相對麻煩。當系統(tǒng)上電后，復(fù)位電路給RST引腳一個短暫的高電平信號，這個信號隨電容的充電而逐漸降低，高電平持續(xù)時間和RC電路的充放電時間有關(guān)。 上電復(fù)位加手動復(fù)位原理圖1. DS18B20的工作性能如下:●1Wire數(shù)據(jù)通信。●內(nèi)置E2PROM，限溫報警功能。然后，計數(shù)器1從預(yù)置數(shù)開始減計數(shù)直至減至0時，溫度寄存器的溫度 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20測溫電路方框圖 （a） (b) (c) （a）三引腳T0