【正文】 聲波來測量距離 。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。太高頻率的超聲波在空氣中是無法傳播開去的。其中溫度的影響最大。 由于超聲波指向性強(qiáng)， 能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠(yuǎn)，因而超聲波可以用于距離的測量。 2． 1． 1 主控芯片的選擇 本文以 ATMEL 公司生產(chǎn)的 51 系列家族的 AT89S51 和 AT89C2051 兩種單片機(jī)來講解，兩種單片機(jī)是目前最常用的單片機(jī)，其中 AT89S51 為標(biāo)準(zhǔn) 51 單 6 片機(jī)，當(dāng)然其功能比早期的 51 單片機(jī)更強(qiáng)大，支持 ISP 在系統(tǒng)編程技術(shù)，內(nèi)置硬件看門狗。 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 上面就是 AT89S51單片機(jī)引腳的簡單介紹。在溫度顯示狀態(tài)下，按下 S1 鍵就可退出溫度顯示。隨 著時間的增加， vi1增大，當(dāng) vi1達(dá)到 VTH時，電路的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，變?yōu)椋? vo1=0， vo=1（第二暫態(tài)）。 圖 振 蕩電路 驅(qū)動控制電路圖 。我們可以近似的將其作為白噪聲處理，根據(jù)已有知識，輸入為已知信號加白噪聲的條件下，匹配濾波器的輸出信噪比最大 。 經(jīng)過 2極放大后，通過電容耦合，信號與參考電壓比較產(chǎn)生高低電平，提供給單片機(jī)產(chǎn)生中斷 。 （ 3） 集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。 （ 3） AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V。是利用Δ UBE特性的集成 PN 結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。當(dāng) AD590 的電流通過一個 10kΩ的電阻時，這個電阻上的壓降為 10mV，即轉(zhuǎn)換成 10mV／ K，為了使此電阻精確（ 0． 1％），可用一個 9． 6kΩ的電阻與一個 1kΩ電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的 10kΩ。 （ 2） 數(shù)據(jù)存儲 為了得到發(fā)射信號與接收回波間的時間差，要讀出此刻計數(shù)器的計數(shù)值，然后存 儲在 RAM 中，而且每次發(fā)射周期的開始，需要對計數(shù)器清零，以備后續(xù)處理。 19 結(jié) 束 語 本系統(tǒng)在空氣中測量范圍為 0~3 米左右，對固體，液體表面均可測量，但要求被測表面比較光滑平坦，確保超聲波能夠被反射回來，并被探頭接收。同時其他誤差源，比如電阻電容的熱噪聲，電路延遲引起的渡越時間檢測誤差。 存放乘法的高位 W2 EQU 31H 。 保存讀出溫度的低 8 位 TEMPER_L EQU 41H 。定時器 T1 60us 定時 MOV TL1,00H CPL SETB TR0 。********************************************************* INT_T0: PUSH ACC PUSH PSW SETB TR1 NOP NOP NOP CPL JNB ,M0 NOP NOP MOV TH0,0FFH 。 。*********************************************************** mov r5,W1 mov r6,W2 mov r7,W3 mov r0,24 clr a mov r1,a mov r2,a mov r3,a mov r4,a loop4: 28 clr c mov a,r7 rlc a mov r7,a mov a,r6 rlc a mov r6,a mov a,r5 rlc a mov r5,a mov a,r4 addc a,r4 da a mov r4,a mov a,r3 addc a,r3 da a mov r3,a mov a,r2 addc a,r2 da a mov r2,a mov a,r1 addc a,r1 da a mov r1,a djnz r0,loop4 MOV A,R3 CLR C SUBB A,32H JC H1 CLR C MOV A,R2 ADD A,1H DA A MOV R2,A JNC H1 MOV A,R1 ADD A,01H MOV R1,A H1: MOV LED1,R1 MOV A,R2 ANL A,0F0H MOV R4,4 H2: RR A 29 。他們對超聲波 測距系統(tǒng)的研究開發(fā)提出了寶貴意見，并在物質(zhì)和精神上給予了大力支持。 尤其感謝我的父母，無論我在順境還是逆境，他們始終是我最堅(jiān)強(qiáng)的后盾感謝他們對我多年的培養(yǎng)和支持。 感謝寢室里面人對我的指導(dǎo)和幫助。影響資源： PSW、 A、 B、 R1～ R7 堆棧需求： ２字節(jié) div_2: setb mov r2,0 mov r3,0 mov r4,th1 mov r5,tl1 mov r6,00h mov r7,02h DIVD: CLR C 。*********************************************************** 。5ms 顯示延時 D1: MOV R7,50 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 POP PSW RET 。********************************************************* 。INT0 為跳變沿觸發(fā) MOV TH0,0FFH 。 存放距離低位 COUNT_H EQU 37H 。對于本文中存在的缺憾和錯誤，望批評指正。 2 溫度對聲波速度的影響。在系統(tǒng)硬件中，發(fā)射的 44KHz脈沖信號遇到障礙物反射后，經(jīng)接收檢測電路產(chǎn)生外中斷信號至單片機(jī)。根據(jù)第二節(jié)所述系統(tǒng)硬件設(shè)計和所完成功能，系統(tǒng)軟件需要實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1） 信號控制 在系統(tǒng)硬件中，已經(jīng)完成了發(fā)射電路、遠(yuǎn)近檔開關(guān)、程控增益放大、檢波及峰值 采樣、門限檢測的設(shè)計。 17 5． 3 測溫電路的設(shè)計 在設(shè)計測溫電路時，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。℃ （ 6） AD590 的主特性參數(shù)如下： 工作電壓： 4～ 30V； 工作溫度： － 55～＋ 150℃； 保存溫度：－ 65～＋ 175℃； 正向電壓：＋ 44V； 反向電壓：－ 20V； 焊接溫度（ 10 秒）： 300℃； 靈敏度： 1μ A／ K。 AD590L， AD590M一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖 1 所示，它采用金屬殼 3 腳封裝，其中 1腳為電源正端 V＋； 2腳為電流輸出端 I0； 3腳為管殼， （ 1） 流過器件的電流（ mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即： mA/K 式中： — 流過器件（ AD590）的電流，單位為 mA； T— 熱力學(xué)溫度，單位為 K?？傊?，與水銀溫度計、銅 康熱電偶溫度計及半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計相比， AD590 具有線性好、測溫不需參考點(diǎn)及消除電源波動等優(yōu)點(diǎn)，因此在常溫范圍內(nèi)可以取代它們，廣泛的應(yīng)用于科技和工業(yè)領(lǐng)域中。 電容的選擇可由公式 f=1/2πRfC1求出，式中 f0為采用的超聲波頻率， Rf為第一級的 反饋電阻 。 信號的最佳接收在傳感器接收到的信號中，除了障礙物反射的回波外，總混有雜波和干擾脈沖等環(huán)境噪聲。 由于超聲波換能器中心頻率都有偏差，所以 Rf采用電位計，可以調(diào)節(jié)到最佳諧振點(diǎn)。 （ 3） 輸出周期性的矩形脈沖信號，由于含有豐富的諧波分量，故稱作多諧振蕩器 單穩(wěn)態(tài)電路由暫態(tài)返回到穩(wěn)態(tài)是由于電容的充放電引起的。在設(shè)計中，由于超聲波傳播速度受溫度的影響很大， 9 所以采用了溫度傳感器進(jìn)得補(bǔ)償，為了使該功能更加明顯，增加了溫度顯示功能，按鍵 S2 就用實(shí)現(xiàn)溫度顯示和距離測量切換。 可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） AT89S51 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8 位（ 8 根引腳 ），共 32 根。 由 以上分析，由單片機(jī)組成的控制很明顯優(yōu)于由組合邏輯電路組成的控制方案 。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，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 測量距離的方法有很多種，短距離的可以用