【正文】 圖 為 DS18B20 的溫度存儲方式： bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 23 22 21 20 2－ 1 2－ 2 2－ 3 2－ 4 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 S S S S S 26 25 24 圖 DS18B20 的溫度存儲方式 負溫度時 S=1，正溫度時 S=0。 TR1=0。 TR0=0。 T0 中斷服務(wù)程序如下： sbit send=P1^0。 CPU循環(huán)檢測 引腳，當(dāng) 為低電平時接收到回波，立即使 T1 停止工作，保存定時器的計數(shù)值。 圖 電源電路 復(fù)位電路 AT89C51 復(fù)位有一個專用的外部引腳 RESET，外部可通過此引腳輸入一個正脈沖使單片機復(fù)位。超聲波接收電路如圖 所示。輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。 C 范圍內(nèi) ,精度為177。熱敏元件品種教多 ，市場上銷售的有雙金屬片、銅熱電阻、鉑熱電阻、熱電偶及半導(dǎo)體熱敏電阻等。超聲波傳感器利用壓電效應(yīng)進行電能和超聲波機械能的相互轉(zhuǎn)換，也稱為超聲波換能器。它還提供特殊的第二變異功能。 4) 多功能 I/O 端口 P0 口 —— 第 32~39 腳， 8 位漏極開路雙向 I/O 端口。 PROG 為第二功能，當(dāng)對片內(nèi)程序存儲器編程寫入時，此引腳作為編程脈沖輸入端。當(dāng)采用外部振蕩信號源泉時，此引腳為外部振蕩信號的輸入端口，與信號源相 連接。 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機，40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 超聲波測距儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。以 8051 為內(nèi)核的單片機系列，其硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件齊全、功能強等特點。 目前比較普遍的測距的原理：通過發(fā)射具有特征頻率的超聲波對被攝目標的探測，通過發(fā)射出特征頻率的超聲波和反射回接受到特征頻率的超聲波所用的時間，換算出距離，如超聲波液位物位傳感器，超聲波探頭，適合需要非接觸測量場合，超聲波測厚，超聲波汽車測距告警裝置等。 M—— 氣體相對分子質(zhì)量，空氣為 103kg/mol。測量距離 D 為 ctD 21? （ ） 式中 c—— 超聲波的傳播速度； t21 —— 超聲波發(fā)射到接收所需時間的一半，也就是單程傳播時間。 理論研究表明 ， 在振幅相同的條件下 ， 一個物體振動的能量與振動頻率成正 比 ，超聲波在介質(zhì)中傳播時 ， 介質(zhì)質(zhì)點振動的頻率很高 ， 因而能量很大 ?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 論文結(jié)構(gòu) 論文首先對課題的背景和意義進行闡述，并概述了論文結(jié)構(gòu)。但就目前技術(shù)水平來說，人們可以具體利用的傳感技術(shù)還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51，超聲波，溫度補償，測距 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） ABSTRACT The design introduces the principle of the ultrasonic distance measurement instrument based on SCMCcontrolled: AT89C51 controls timers to produce the ultrasonic wave pulse and time,count the time of ultrasonic wave spontaneous emission to receive roundtrip,thus obtains the measured the temperature pensation adjustment is used in the data processing, with four LED nixie tubes display distance or temperature by switching. The entire hardware circuit is posed by ultrasonic transmitter circuit, ultrasonic receiver circuit, the power circuit, display circuit, and other modules. The probe signals are integrated analysised by SCMC to achieve the various functions of ultrasonic distance measurement instrument. Based on this has designed system39。長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （ 2020 屆） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的測距儀的設(shè)計 學(xué) 院（系）： 航空電子電氣工程系 專 業(yè)： 生產(chǎn)過程自動化 學(xué) 生 姓 名： 胡 超 班 級： 自動化 0901 學(xué) 號： 202000031016 指 導(dǎo) 老 師： 羅德凌 職稱 : 講師 2020 年 03 月長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘 要 本設(shè) 計介紹了基于單片機控制的超聲測距儀的原理 ： 由 AT89C51 控制定時器產(chǎn)生超聲波脈沖并計時，計算超聲波自發(fā)射至接收的往返時間，從而得到實測距離。實現(xiàn)后的作品可用于需要測量距離參數(shù)的各種應(yīng)用場合。 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在傳感器中的應(yīng)用越來越廣。為解決這一系列難題，本文設(shè)計了一款基于 AT89C51單片機的低成本、高精度、微型化的超聲波測距儀。 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2 章 超聲波測距原理 超聲波簡介 我們知道，當(dāng)物體振動時 會發(fā)出聲音。在醫(yī)學(xué) ， 軍事 ， 工業(yè) ， 農(nóng)業(yè)上有明顯的作用 。測量距離時，將超聲波傳感器對準反射物發(fā)射超聲波，并開始計時，超聲波在空氣中傳播到達障礙物后被反射回來，傳感器接收到反射脈沖后立即停止計時，然后根據(jù)超聲波的傳播速度和計時時間就能計算出兩端的距離。 T—— 氣體勢力學(xué)溫度，與攝氏溫度的關(guān)系是 T=273K+t。因為超聲波在標準空氣中傳播速度為 米 /秒，由單片機負責(zé) 計時，單片機使用 晶振，所以此系統(tǒng)測量精度理論上可以達到毫米級。而以單片機為核心的測距儀器可 以實現(xiàn)預(yù)置、多端口檢測、顯示、報警等多種功能，并且成本低、精度高、操作簡單、工作穩(wěn)定、可靠。 可對測得數(shù)據(jù)優(yōu)化處理，并 采用溫度補償，使測量誤差降到更低限度； AT89C51 還控制顯示電路，用動態(tài)掃描法實現(xiàn) LED 數(shù)字顯示。 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的 AT89C51 提供了高性價比的解決方案。 XTAL1—— 第 18 腳，接外部晶振的另一個引腳，它是片內(nèi)反相放大器的輸出端口。要注意的是：每當(dāng)訪問外部存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V的編程允許電源 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 VPP。 P3 口 —— 第 10~17 腳，具有內(nèi)部上拉電路的 8 位準雙向 I/O 端口。超聲波傳感器由兩個壓電晶片和一個共振板組成，當(dāng)壓電晶片的兩極加上頻率等于其固有諧振頻率的脈沖信號時，壓電晶片產(chǎn)生共振，并帶動共振板產(chǎn)生振動，同時帶動壓電晶片也一起振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電能，稱為超聲波接收器。 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器主要由熱敏元件組成。 C，在10～ +85176。發(fā)射電路主要由反相器 74LS04和超聲波發(fā)射換能器 T40構(gòu)成，單片機 40kHz的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換 能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 當(dāng)超聲波傳感器接收到超聲波信號后，送入兩級放大器放大，放大后的信號進入鎖相環(huán)檢波，如果頻率為 40kHz，則從 8 腳發(fā)出低電平中斷請求信號送單片機 端，單片機檢測到低電平后停止定時器的工 作。 LED 是電源指示燈，通電后發(fā)光。 系統(tǒng)上電后，首先系統(tǒng)初始化，不斷掃描按鍵 k1，若按鍵 k1 按下，則開始測量空氣溫度，然后將 置位，使定時器 T0 開始定時，控制超聲波傳感器發(fā)出超聲波，同時使定時器 T1 開始定時。如果當(dāng)計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T1 溢出中斷將外中斷 1 關(guān)閉，并將測距成功標志字賦 值 0 表示此次測距不成功。 TR1=0。 } else 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 { b=0。 對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位 S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng) S=1時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。 tem_in=0。 根據(jù)測量距離 ctD 21? ，而其中KTcMRTc 27310 ??? ?，故可簡化為：KTtKTtcD 0 ????，其實現(xiàn)程序算法如下： include void distance(void) { double radical,dist,t。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS51 單片機的匯編軟件有早期 的 A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。點擊“ ProjectNew Project?”菜單，出現(xiàn)一個對話框，要求給將要建立的工程起一個名字，可以在編緝框中輸入一個名字（設(shè)為 exam1），不需要擴展名。 設(shè)置對話框中的 Target頁面，如圖 所示， Xtal后面的數(shù)值是晶振頻率值，默認值是所選目標 CPU 的最高可用頻率值，對于我們所選的 AT89C51 而言是 24M，該數(shù)值與最終產(chǎn)生的目標代碼無關(guān)，僅用于軟件模擬調(diào)試時顯示程序執(zhí)行時間。按鈕“ Select Folder for objects”是用來選擇最終的目標文件所在的文件夾，默認是與工程文件在同一個文件夾中。默認的是速度優(yōu)先，可根據(jù)需要更改。它運行于圖 有關(guān)編譯、連接、項目設(shè)置的工具條 圖 正確編譯、連接之后的結(jié)果 長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 24 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件具有如下特點：①實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。本章介紹 Proteus ISIS軟件的工作環(huán)境和一些基本操作。 圖 為本設(shè)計的系統(tǒng)仿真原理圖。 由于超聲波的往返時間由單片機 AT89C51 的定時器 T1 來記，定時器 T1 工作在方式 1，其最大定時時間為 ，可得出在常溫下最 大的測量距離在 10m以內(nèi)。在這個過程中有無數(shù)人給了我莫大的幫助。由于該系統(tǒng)中鎖相環(huán)鎖定需要一定時間，測得的距離有誤差，在汽車雷達應(yīng)用中可忽略不計；但在精度要求較高的工業(yè)領(lǐng)域如機器人自動測距等方面，此誤差不能忽略，可以通過改變一些硬件的應(yīng)用實現(xiàn)對超聲波的快速鎖定或根據(jù)自己的需要在程序中加入測距軟件補償?shù)拇a，使誤差進一步減小，可以滿足更高要 求。 根據(jù)超聲波的特性，距離測量時必須滿足條件：①被測目標必須垂直于超聲波測距儀。 仿真 由于 Proteus 里沒有超聲波傳感器，也沒有能夠完全代替它功能元件，所以本設(shè)