【正文】 器是一體的傳感器，既可以發(fā)送超聲波，又可以接收超聲波。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個(gè)模塊組成。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。1288字節(jié)內(nèi)部RAM掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。 超聲波單片機(jī)系統(tǒng)Fig. Ultrasonic SCM system 超聲波發(fā)射、接受電路，接收電路如圖34。s。接收到的信號(hào)加到BGBG2組成的兩級(jí)放大器上進(jìn)行放大。6伏交流是經(jīng)過(guò)整流二極管D1D4整流成脈動(dòng)直流后，經(jīng)慮波電容C1慮波后形成直流電，為保證單片機(jī)系統(tǒng)的可電，供電路中由5伏的三端稱壓集成電路進(jìn)行穩(wěn)壓后輸出5伏的真流電供整個(gè)系統(tǒng)用電，為進(jìn)一步提高電源質(zhì)量，5伏的直流電再次經(jīng)過(guò)CC4濾波。主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時(shí)器0為計(jì)數(shù)，設(shè)定時(shí)器1定時(shí)。設(shè)計(jì)時(shí)取15℃時(shí)的聲速為340 m/s則有： csbint=1。 while(csbint) //判斷接收回路是否收到超聲波的回波 { i++。 //計(jì)算測(cè)量結(jié)果 jsz=jsz/2。這些因素使超聲波測(cè)距的精度和范圍受到影響。但只要指令速度足夠快，其偏差可以忽略。這是源于計(jì)時(shí)器本身。當(dāng)壓電材料不受外力時(shí)，其應(yīng)變S與外加電場(chǎng)強(qiáng)度E的關(guān)系為： S=dE 其中d為應(yīng)變電場(chǎng)常數(shù)。單片機(jī)控制超聲波發(fā)射與接收模塊進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射與接收。由于超聲波測(cè)距儀測(cè)量的距離比較小，故采用TCT4016T/R超聲波傳感器作為發(fā)射和接收裝置，雖然也存在一定得自身干擾，但是比發(fā)射與接收采用一只壓電陶瓷超聲波傳感器自身干擾要小些。參考文獻(xiàn)[1] [J].制作天地，2010,(5):3142[2] 樓然苗，李光飛.《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007[3] 楊國(guó)田 白 焰 董 玲 51單片機(jī)實(shí)用C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M] 中國(guó)電力出版社 2009[4] [N].忻州師范學(xué)院校報(bào)，[5] 張琛，[J].科技傳播，2010,(13):217222[6] 趙廣濤，[J].微計(jì)算機(jī)信息，2006,(1):129131[7] [J].自動(dòng)化系統(tǒng)與用,2010,(6):100102[8] 楊億希，肖博，[N].凱里學(xué)院學(xué)報(bào),[9] 張波，[J].機(jī)床與液壓,2010,(18):5658[10] 王紅云，姚志敏，王竹林，[J].,（11）:4749[11] 李瀚蓀.《電路分析基礎(chǔ)》[M].北京：高等教育出版社，2006[12] 楊志忠.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M].北京：高等教育出版社，2004[13] 華成英.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》[M].北京：高等教育出版社，2006[14] 鄭郁正.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》[M].成都：四川大學(xué)出版社，2008[15] 譚浩強(qiáng).《C程序設(shè)計(jì)》[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005[16] 王俊峰，孟令啟.《現(xiàn)代傳感器應(yīng)用技術(shù)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[17] [D].蘇州：蘇州大學(xué)，2007[18] 恒清，[N].通化師范學(xué)院校報(bào)，[19] 蘇煒，龔壁建，[J].傳感器技術(shù)，2004，（6）：811致 謝首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師李雅梅老師在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我給予的指導(dǎo)和關(guān)心，從選題等各個(gè)環(huán)節(jié)都給予了我悉心的指導(dǎo)和幫助，這三周以來(lái)，李老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向李老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 軟件方面采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，利用算法平均值濾波和相關(guān)濾波以抑制帶寬的隨機(jī)噪聲，以及在測(cè)量時(shí)間內(nèi)近似呈現(xiàn)周期性的干擾并進(jìn)行補(bǔ)償。如果超聲波的固有頻率為40kHz，并假設(shè)接收信號(hào)觸發(fā)閥值建立時(shí)間滯后兩個(gè)周期，如果將超聲波的固有頻率提高至200kHz,則測(cè)試誤差將縮小5倍。超聲波測(cè)距儀硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。超聲波測(cè)距常用壓電材料制作的傳感器。但這個(gè)因素可以通過(guò)提高單片機(jī)速度，使用高優(yōu)先級(jí)中斷。（3）電路本身影響電路硬件和軟件本身存在一定的缺陷，因此會(huì)造成測(cè)量誤差，主要表現(xiàn)為：①啟動(dòng)發(fā)射和啟動(dòng)計(jì)時(shí)之間的偏差。其中脈沖回波法測(cè)距常用，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測(cè)物，經(jīng)反射后由超聲波傳感器接收反射脈沖，測(cè)量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間，在已知超聲波聲速的前提下，可計(jì)算被測(cè)物的距離H，即：H=vt/2。 csbint=1。 i=yzsj。 TH1=0x00。立即停止T0計(jì)時(shí)。超聲波測(cè)距的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測(cè)距時(shí)），所以控制程序可采用C語(yǔ)言編程。數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動(dòng)。本系統(tǒng)在編程時(shí)選用了后者。 超聲波發(fā)送電路Fig. Ultrasonic transmitter circuit t。由K1，K2組成測(cè)距系統(tǒng)的按鍵電路。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)全靜態(tài)工作模式：0Hz－33MHz顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的3位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動(dòng)。由于是利用超聲波測(cè)距，要測(cè)量預(yù)期的距離，所以產(chǎn)生的超聲波要有一定的功率和合理的頻率才能達(dá)到預(yù)定的傳播距離，同時(shí)這是得到足夠的回波功率的必要條件，只有得到足夠的回波頻率，接收電路才能檢測(cè)到回波信號(hào)和防止外界干擾信號(hào)的干擾。利用這一特性可制作成各種頻率的超聲波傳感器。如果在壓電陶瓷晶片上有超聲機(jī)械波作用，這將會(huì)使其產(chǎn)生機(jī)械變形，這種機(jī)械變形是與超聲機(jī)械波一致的，機(jī)械變形使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生頻率與超聲機(jī)械波相同的電信號(hào)。傳感器的主要組成部分是壓電晶片。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測(cè)和診斷中習(xí)慣上都把超聲波傳感器稱為探頭，而工業(yè)中采用的流體動(dòng)力型傳感器稱為“哨”或“笛”。利用超聲檢測(cè)往往比較迅速，方便，易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)使用的要求，主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如：液位、井深、管道長(zhǎng)度等場(chǎng)合。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來(lái)后接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等自動(dòng)化的使用要求。超聲波作為一種新型的工具在各方面都有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求。 國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀近年來(lái)，由于導(dǎo)航系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)測(cè)距、機(jī)械加工自動(dòng)化等方面的需要，自動(dòng)測(cè)距變得十分重要。交通擁擠狀況也隨之出現(xiàn)，撞車事件也是經(jīng)常發(fā)生，人們?cè)谙硎芷噹?lái)的樂趣和方便的同時(shí)，更加注重的是汽車的安全性，許多“追尾”事故都與車距有著密切的關(guān)系。論文概述了超聲波檢測(cè)的發(fā)展及基本原理，闡述了超聲波傳感器的原理及特性。第1周：針對(duì)選題查資料，確定設(shè)計(jì)方案；第2周：方案分析比較，電路原理設(shè)計(jì)，進(jìn)行元器件及參數(shù)選擇；利用 Altium Designer進(jìn)行電路圖繪制第3周：編寫主程序流程圖和軟件程序及編寫整理設(shè)計(jì)報(bào)告。備注說(shuō)明：最終成績(jī)： 評(píng)定教師簽字：課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書