【正文】 設(shè)計的考慮不全面，使我搞錯了很多的東西，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)標號PJ: 放置節(jié)點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: 跳到焊盤實際硬件電路 40。在阮穎老師悉心指導(dǎo)下，本課題各項研究工作進展順利，更重要的是我對基于單片機的超聲波測試有了較深刻的理解。這次設(shè)計雖然簡單，但對我來說，確實一次機會，一次重新了解單片機的機會，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，這是因為超聲波距離測量存在一定范圍的盲區(qū),盲區(qū)的出現(xiàn)是因為發(fā)出信號必須有一個上升時間, 還有當距離太近時計算機系統(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準，Group Components表示將當前的網(wǎng)絡(luò)中連接密切的元器件規(guī)為一組，在排列時將改組的元器件作為群體而不是個體來考慮。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。用鼠標單擊所選中的任一元器件，即可對選中的全部元器件進行移動、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)計與印制電路板設(shè)計之間的一座橋梁。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)，便于讀者更好地認識和設(shè)計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，（可用中斷實現(xiàn)） TR1=0。 //等待Echo回波引腳變高電平 succeed_flag=0。 //打開定時器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輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。0xff。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O 端口多，如驅(qū)動5 個數(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89S52單片機可用的I/O 端口才32 ，實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM 接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮。基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由7 個條狀的發(fā)光二極管（LED）按圖1 所示排列而成的，可實現(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行放大。 （2）散射衰減:當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，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)檢波電路定時器單片機控制顯示器圖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)計在前一章介紹的數(shù)字錄音原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際的情況和需要，從系統(tǒng)的任務(wù)和要求入手，開始對系統(tǒng)進行總體設(shè)計。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)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即：原理框圖如21所示：開始測量超聲波信號開定時器關(guān)定時器數(shù)據(jù)運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，主要是在軟件上運用VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）編寫程序使用MAX+plus II軟件進行軟硬件設(shè)計的仿真和調(diào)試，最終實現(xiàn)測距功能。根據(jù)其傳播速度和傳播時間計算出其傳播距離，得到傳感器到物體的距離。在傳輸過程中受到粉塵、煙霧、火焰及強光的影響小，具有很強的環(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)取得突破進展。 在我國，超聲學(xué)的研究開始于二十世紀五十年代，1959年至1964年間我國建立了分子聲學(xué)實驗室，對馳豫吸收、懸浮體的聲吸收等問題進行了深入的研究，設(shè)計生產(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，達到兆赫級，因此，它在介質(zhì)中傳播時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。整個電路采用模塊化設(shè)計，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（論文） 題　　目：　 超聲波測距器的設(shè)計 院　　系：　　 計算機與信息工程學(xué)院 　　專業(yè)年級： 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)07級 學(xué)生姓名：　 桑岳乾 　 學(xué)號：　20072703　指導(dǎo)教師：　　　 　 阮 穎 　　　　　　2011年 5月29日超聲波測距器的設(shè)計摘要 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)計采用以AT89C52單片機為核心的低成本、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)計方法。超聲波也遵循一般機械波在彈性介質(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，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，超聲波用于雷達目標定位，武器制導(dǎo)等方面。微波的特點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間。2方案選擇的論證和選擇：采用單片機來控制的超聲波測距儀采用單片機來控制的超聲波測距儀是先由單片機產(chǎn)生一個信號，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)射時刻的同時開始計時，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時。 方案設(shè)計三：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)電路進行檢波處理后，啟動單片機中斷程序，測得時間為t，再由軟件進行判別、計算，得出距離數(shù)并送LED顯示。顯示電路采用簡單實用的3位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機的P0口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運用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 個發(fā)光二極管組成,行成一個日字形,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)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD 碼二十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。=LE為所存控制端。 //為STC單片機定義,系統(tǒng)時鐘分頻 //為STC單片機的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20us的脈沖，在Trig引腳 while(Echo==0)。 while(TH1 30)。