【正文】 導(dǎo)致我走了很多的彎路，浪費(fèi)了很多的時(shí)間，因?yàn)閷τ谡麄€(gè)設(shè)計(jì)的考慮不全面，使我搞錯(cuò)了很多的東西，在老師和同學(xué)的幫助下，雖然有些困難，但還是糾正過來了。在上交了論文初稿后，阮穎老師更是字斟句酌地對我的論文加以審閱、修改，對論文的改進(jìn)提出了很多寶貴的想法和建議，正是在阮老師耐心的指導(dǎo)下，我的論文才最終得以完成。X: 元器件左右對調(diào)Y: 元器件上下對調(diào)VF: 適合全部元器件顯示ED: 刪除選中元器件ESA: 選取全部的元器件EEA: 取消全部選取的元器件SCH編輯快捷鍵PW: 放置連線PP: 放置元器件PN: 放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號PJ: 放置節(jié)點(diǎn)PT: 放置文字PCB編輯快捷鍵*: 頂層和底層切換L: 板層及顏色設(shè)置L: 選中元器件時(shí)為板層切換PL: 放置線PP: 放置焊盤PV: 放置過孔PS: 放置文字PC: 放置器件JC: 跳到元器件JN: 跳到網(wǎng)絡(luò)JP:。在阮穎老師悉心指導(dǎo)下，本課題各項(xiàng)研究工作進(jìn)展順利，更重要的是我對基于單片機(jī)的超聲波測試有了較深刻的理解。這次設(shè)計(jì)雖然簡單，但對我來說，確實(shí)一次機(jī)會，一次重新了解單片機(jī)的機(jī)會，尤其是51系列，之前很多不懂的東西開始變得明了。由表中數(shù)據(jù)可見, 在30～300cm 范圍內(nèi)誤差相對較??；小于30cm 范圍內(nèi)誤差較大，這是因?yàn)槌暡ň嚯x測量存在一定范圍的盲區(qū),盲區(qū)的出現(xiàn)是因?yàn)榘l(fā)出信號必須有一個(gè)上升時(shí)間, 還有當(dāng)距離太近時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已不能處理迅速返回的反射波信號, 。由于線路連接較簡單，采用直接焊接的方法。注意烙鐵與引腳平行，防止發(fā)生搭載。它是以使得飛線的長度最短為標(biāo)準(zhǔn)，Group Components表示將當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)中連接密切的元器件規(guī)為一組，在排列時(shí)將改組的元器件作為群體而不是個(gè)體來考慮。也就是說先定義了禁止布線層后,在以后的布過程中,所布的具有電氣特性的線不可以超出禁止布線層的邊界。（2）內(nèi)層(Internal Plane): Internal Plane1…4等,這些層一般連接到地和電源上,成為電源層和地層,也具有電氣連接作用,也是實(shí)際的銅層，但該層一般情況下不布線,是由整片銅膜構(gòu)成。用鼠標(biāo)單擊所選中的任一元器件，即可對選中的全部元器件進(jìn)行移動、旋轉(zhuǎn)、刪除、剪貼等等操作，操作快捷鍵見附錄。用鼠標(biāo)單擊下側(cè)工作面板中的SCH Library按鈕，可得到對庫中元器件管理器控制面板，其有四個(gè)區(qū)域：Components(元器件)區(qū)域、Aliases(別名)區(qū)域、Pins(引腳)區(qū)域和Model(元器件模式)區(qū)域。（2）生成網(wǎng)絡(luò)表網(wǎng)絡(luò)表是原理圖設(shè)計(jì)與印制電路板設(shè)計(jì)之間的一座橋梁。對于同學(xué)們來說。我們通常見到的PCB板的顏色實(shí)際上就是阻焊油的顏色。這里簡單介紹PCB板的結(jié)構(gòu)，便于讀者更好地認(rèn)識和設(shè)計(jì)PCB板。distance[2]=distance[0]。 for(bt=0。 shi_data=SEG7[shi_data]。TL1=0。P2=0xfe。 //至成功測量的標(biāo)志 EX0=0。 if(b!=a) CONT_1++。 //沒有回波則清零 test = !test。//等待測量的結(jié)果，（可用中斷實(shí)現(xiàn)） TR1=0。 //等待Echo回波引腳變高電平 succeed_flag=0。 //打開定時(shí)器0中斷 //ET1=1。 i=0。 uchar CONT_1。 //測試用引腳uchar code SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}。sfr P0M0 = 0X94。 　　 HCSR04超聲波測距模塊采用IO口TRIG觸發(fā)測距，給至少10us的高電平信號；模塊自動發(fā)送8個(gè)40khz的周期電頻，自動檢測是否有信號返回；有信號返回，通過IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。0xff。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O 端口多，如驅(qū)動5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40 根I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個(gè)89S52單片機(jī)可用的I/O 端口才32 ，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM 接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮?；镜陌雽?dǎo)體數(shù)碼管是由7 個(gè)條狀的發(fā)光二極管（LED）按圖1 所示排列而成的，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字0～9及少量字符的顯示。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。接收到的信號加到BG1三極管、BG2三極管組成的兩級放大器上進(jìn)行放大。 （2）散射衰減:當(dāng)聲波要傳播過程中遇到由不同聲阻抗介質(zhì)所組成的界面時(shí)，就將產(chǎn)生散亂反射，從而損耗了聲波的能量，被散射的超聲波在介質(zhì)中沿著復(fù)雜的路徑傳播下去，最終變?yōu)闊崮?。s或13181。超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過接收電路處理后。超聲波發(fā)射器放大電路超聲波接收器放大電路鎖相環(huán)檢波電路定時(shí)器單片機(jī)控制顯示器圖23 超聲波測距儀原理框圖Fig 23 Block diagram of ultrasonic range finder3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)在前一章介紹的數(shù)字錄音原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際的情況和需要，從系統(tǒng)的任務(wù)和要求入手，開始對系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。具體方案如下：首先通過頻率合成技術(shù)產(chǎn)生超聲波所需要的頻率，在通過信號線將采用鎖頻率相合成技術(shù)得到的頻率引到超聲波的發(fā)射頭上，這樣就可以實(shí)現(xiàn)超聲波測距。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即：原理框圖如21所示：開始測量超聲波信號開定時(shí)器關(guān)定時(shí)器數(shù)據(jù)運(yùn)算顯示器接收檢測電聲換能器電聲換能器驅(qū)動電路圖21采用單片機(jī)來控制的超聲波測距儀Fig21 Singlechip to control the ultrasonic range finder：采用CPLD來控制的超聲波測距儀采用CPLD來控制的超聲波測距儀，主要是在軟件上運(yùn)用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）編寫程序使用MAX+plus II軟件進(jìn)行軟硬件設(shè)計(jì)的仿真和調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)測距功能。根據(jù)其傳播速度和傳播時(shí)間計(jì)算出其傳播距離，得到傳感器到物體的距離。在傳輸過程中受到粉塵、煙霧、火焰及強(qiáng)光的影響小，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 幾種測距方法介紹除超聲波測距外，目前被廣泛使用的還有核輻射測距、微波測距、光學(xué)測距等，下面對這幾種測距方法進(jìn)行介紹。 向在線自動檢測和儀器的智能化發(fā)展，其中非接觸超聲測試技術(shù)取得突破進(jìn)展。 在我國，超聲學(xué)的研究開始于二十世紀(jì)五十年代，1959年至1964年間我國建立了分子聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室，對馳豫吸收、懸浮體的聲吸收等問題進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了固體中超聲衰減的測量設(shè)備，對粘彈性和可壓縮流體的聲速和衰 減的研究取得了令人興奮的成果。它也有自已的特性，如它的頻率可以非常高，達(dá)到兆赫級，因此，它在介質(zhì)中傳播時(shí)能量可以集中在很小的范圍內(nèi)，具有良好的成束性，也就是方向性好。整個(gè)電路采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。上海電力學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題　　目：　 超聲波測距器的設(shè)計(jì) 院　　系：　　 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 　　2011年 5月29日超聲波測距器的設(shè)計(jì)摘要 隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設(shè)加快，城市給排水系統(tǒng)也有較大發(fā)展，其狀況不斷改善。 本設(shè)計(jì)采用以AT89C52單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。超聲波也遵循一般機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進(jìn)入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減。他提出的這種方法可以用來檢測水中是否存在潛艇并可以進(jìn)行水下的通信聯(lián)絡(luò)。 近年來超聲測試技術(shù)已明顯表現(xiàn)出下列趨向: 由定性的判斷缺陷的有無而發(fā)展為對缺陷的位置、大小、形狀、性質(zhì)進(jìn)行定量判斷，并且利用各種成像技術(shù)直接顯示缺陷的二維、三維圖像。以及進(jìn)行物位、濃度、硬度、溫度等檢測；超聲波被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在診斷顯像技術(shù)，血流測量計(jì)，胎兒檢查儀，超聲波潔牙器等醫(yī)療器械都是利用了超聲波的特性；在軍事領(lǐng)域中，超聲波用于雷達(dá)目標(biāo)定位，武器制導(dǎo)等方面。微波的特點(diǎn)是在各種障礙物上都能產(chǎn)生良好的反射，具有良好的定向輻射性能。D. 超聲波測量法超聲波測距的基本原理是，由超聲探頭發(fā)出的超聲脈沖信號，在空氣中傳播，遇到空氣與物體的界面后被反射，接收到回波信號后能得到超聲波傳播時(shí)間。2方案選擇的論證和選擇：采用單片機(jī)來控制的超聲波測距儀采用單片機(jī)來控制的超聲波測距儀是先由單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)信號，經(jīng)過信號線，把信號引入到與超聲波發(fā)射器相連的信號引腳上，再由超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。 方案設(shè)計(jì)三：采用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)采用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)我們所需要的超聲波測距儀。表21 超聲波波速與溫度的關(guān)系表From 21Ultrasonic velocity with temperature table溫度（℃）3020100102030100聲速（m／s）313319325323338344349386單片機(jī)發(fā)出40kHZ的信號，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動單片機(jī)中斷程序，測得時(shí)間為t，再由軟件進(jìn)行判別、計(jì)算，得出距離數(shù)并送LED顯示。顯示電路采用簡單實(shí)用的3位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P0口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管8850三極管驅(qū)動。s，所以只能產(chǎn)生半周期為12181。超聲波的聲壓和聲強(qiáng)均隨至聲源的距離的增加而減弱。由于反射回來的超聲波信號非常微弱，所以接收電路需要對其進(jìn)行放大。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)數(shù)碼管由7 個(gè)發(fā)光二極管組成,行成一個(gè)日字形,它門可以共陰極,也可以共陽極，通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字,這就是它的工作原理。　　共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。靜態(tài)驅(qū)動是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD 碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。=LE為所存控制端。 //為STC單片機(jī)定義,系統(tǒng)時(shí)鐘分頻 //為STC單片機(jī)的IO口設(shè)置地址定義sfr P0M1 = 0X93。 //回波引腳sbit test = P1^1。void main(void) // 主程序{ uint distance_data,a,b。 P2M0 = 0XFF。 //由高電平變低電平，觸發(fā)外部中斷 ET0=1。 //產(chǎn)生一個(gè)20us的脈沖，在Trig引腳 while(Echo==0)。 while(TH1 30)。 //微秒的單位除以58等于厘米 }