【正文】 ............................................................................................................. 23 結(jié) 論 ................................................................................................................................. 25 結(jié)束語 ................................................................................................................................. 26 致 謝 ................................................................................................................................. 27 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 28 附錄 I——程序源碼 ........................................................................................................... 29 附錄 II——電路原理圖 ...................................................................................................... 48 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 課題 意義 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波在測(cè)距儀中的應(yīng)用越來越廣。 單片機(jī)發(fā)展歷史 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高 性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。隨著技術(shù)和工藝水平的提高，又出現(xiàn)了 HMOS（高密度、高 速度 MOS）和 CHMOS工藝。低 電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá) 1~2V。采用精簡(jiǎn)指令集（ RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度。專家認(rèn)為，雖然世界上的 MCU 品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明， 80C51 可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) MCU。因?yàn)槌暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為 /秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，單片機(jī)使用 晶振，所以此系統(tǒng)的測(cè)量精度理論上可以達(dá)到毫米級(jí)。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ３酥?，以下部分還會(huì)分別闡述本設(shè)計(jì)運(yùn)用到的各個(gè)模塊的特性和原理，以及所能實(shí)現(xiàn)的功能。 32 個(gè)雙向 I/O 口 2 個(gè)讀寫中斷口線 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義 為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見表2。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 EA/VPP：外部訪問允許。 定時(shí)器 2：定時(shí)器 2 是一個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 捕獲方式：在捕獲方式下，通過 T2CON 控制位 EXEN2 來選擇兩種方式。 若 EXEN2=1，定時(shí)器 2 的 16 位重裝載由溢出或外部輸入端 T2EX 從 1 至 0 的下降沿觸發(fā)。 根據(jù)主機(jī)系統(tǒng)的芯片選擇和引腳說明，可以畫出主機(jī)系統(tǒng)的電路圖， 如圖 所示 ： 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 主機(jī)系統(tǒng)電路圖 其作用主要是為了保證單片機(jī)系統(tǒng)能正常工作。如果把 7 段數(shù)碼管的每一字段都等效成發(fā)光二極管的正負(fù)兩個(gè)極，共陰極把 a,b,c,d,e,f,g 的 7 個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)極連接在一起并接地，正極接到 7段譯碼驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)上。動(dòng)態(tài)顯示占用 CPU 時(shí)間多，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，但是硬件開銷小，可以降低成本和功耗。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。此部分電路在集成芯片上。但 C1的改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為 R1=， C1=1μF。 超聲波 傳感器接收部電路采用集成電路 CX20xx6A。當(dāng)超聲波接收頭接收到 40kHz 方波信號(hào)時(shí)，將會(huì)將此信號(hào)通過 CX20xx6A 驅(qū)動(dòng)放大送入單片機(jī)的外部中斷 0 口。由于距離的值得出及顯示是在中斷程序 中 完成，因此在初始化發(fā)射程序后進(jìn)入中斷響應(yīng)的等待。清報(bào)警開啟標(biāo)志 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 MOV TMOD,21H 。外部 0 中斷為優(yōu)先級(jí) 顯示子程序和蜂鳴報(bào)警子程序設(shè)計(jì) 考慮到提高系統(tǒng)的資源利用率， 本設(shè)計(jì) 采用動(dòng)態(tài)顯示法顯示實(shí)現(xiàn) P0 口作為數(shù)據(jù)口，采用共陽顯示技法。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對(duì)測(cè)量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測(cè)量要求。單片機(jī)采用 AT89S51或其兼容系列。一般只要電路焊接無誤，稍加調(diào)試應(yīng)該會(huì)正常工作。 經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用不再感到陌生，對(duì)過程控制有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了動(dòng)手能力、開闊了思路、懂得了很多道理，受益匪淺。剛開始完全自己設(shè)計(jì)確實(shí)有點(diǎn)難，因?yàn)閱纹瑱C(jī)掌握的還不算很熟悉，平常練的少，所以剛拿到題目感到無從下手，并且遇到了不少麻煩。不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。超聲波發(fā)射信號(hào)后 ,發(fā)射信號(hào)的第 N 次的標(biāo)志 TJ3 EQU 62H 。超聲波發(fā)射器所接的引腳 BELL EQU 。清報(bào)警開啟標(biāo)志 MOV TMOD,21H 。開外部 0 中斷 SETB PX0 。查看調(diào)節(jié)報(bào)警按鈕 1 有無按下 ACALL DELAY10 JB ,ZY2 AJMP ZY1 ZY2: AJMP MAIN12 。開蜂鳴 器響一聲作提示 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 ACALL DELAY125 SETB BELL MOV A,TJ4 CJNE A,0,MAIN3_3 MOV TJ4,1 。查看 TJ5 標(biāo)志 ,為 0 顯示第 1 位 ,為 1 顯示第 2 位 ,依此類推 ACALL DISPLAY3 。第 2 位調(diào)節(jié)程序 ACALL DELAY10 JB ,MAIN10 CLR BELL ACALL DELAY125 SETB BELL INC A2 MOV A,A2 CJNE A,10,MAIN10 MOV A2,0 AJMP MAIN10 MAIN8: JB ,MAIN10 。返回調(diào)節(jié) MAIN12: SETB TR0 。關(guān)定時(shí) 1 中斷 MOV TH1,0F6H 。顯示距離 。開定時(shí)器 1 中斷 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 SETB EA 。如果當(dāng)前距離小于設(shè)定距離的話 ,則報(bào)警 SETB BELL 。測(cè)量間隔控制（約 4*100=400MS） LOOP3: LCALL DISPLAY DJNZ R2,LOOP3 CLR TJ2 CLR TJ3 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 MOV TH0,00H MOV TL0,00H MOV TH1,0F6H MOV TL1,0F6H SETB EA SETB ET0 SETB ET1 SETB TR0 SETB TR1 RETI DISPLAY: MOV DPTR,NUMTAB 。如果當(dāng)前距離小于設(shè)定距離的話 ,則報(bào)警 SETB BELL AJMP INT0_END INT0_6: CPL BELL AJMP INT0_END INT0_7: MOV A,43H CLR C CJNE A,A4,INT0_8 AJMP INT0_10 INT0_8: JC INT0_9 。接收成功標(biāo)志 。關(guān)定時(shí)器 MOV TH0,00H 。顯示距離 。定時(shí)中斷 1 中斷程序 ,發(fā)出聲波 DJN Z R4,RETIOUT CLR TR1 。顯示一段時(shí)間 AJMP MAIN12 MAIN11: INC TJ5 。第一位加 1 MOV A,A1 CJNE A,10,MAIN10 。關(guān)蜂鳴器 MOV TJ5,0 。看按鈕 2 有無按下 ACALL DELAY10 JB ,MAIN4 。開中斷 CLR TJ1 。延時(shí)值 SET BET1 。定時(shí)器 2 中斷 ,暫不用 RETI START: SETB EA 。顯示要調(diào)節(jié)的的第 3 位 A4 EQU 68H 。感謝評(píng)閱老師百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本論文進(jìn)行了評(píng)閱！ 參考文獻(xiàn) [1] 劉復(fù)華 . 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng) . 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 1992 [2] 王炳錫 , 屈丹 , 彭煊 . 實(shí)用語音識(shí)別基礎(chǔ) . 北京 : 國防工業(yè)出版社 , 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在元件及調(diào)制方面，由于采用的電路使用了很多集成電路。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。超過 2m誤差進(jìn)一步增大，但最大誤差不超過 2cm。開外部定時(shí)器 1 中斷 SET B ET0 。 測(cè)距系統(tǒng)中的超聲波傳感器， 它產(chǎn)生 40KHZ 的脈沖信號(hào)，這由單片機(jī)執(zhí)行下面程序?qū)崿F(xiàn)的。 3. 數(shù) 據(jù)傳輸與顯示 經(jīng)軟件處理得到的距離送顯示輸出，用四位 LED 表示。一般取 R1= Ω， C1=1μF。 7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒有接受信號(hào)是該端輸出為高電平