【正文】 加 1 amp。所以系統(tǒng)最小測量約為 112mm； 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 29 系統(tǒng)主程序如下： void main(void) { uchar i,j。 //顯示 sta_flag=0。 while(i)。 //等待超聲波返回 TR1=0。 //計算距離 hextobcd()。 TL0=0xA0。 TH1=0。 _nop_()。 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 33 _nop_()。 _nop_()。首先主機發(fā)復位脈沖，即寬度范圍為 StS ?? 960480 ?? 的負脈沖，拉高 15~90 S? 以延時等待，然后通過輸入 /輸出線讀存在脈沖，為低說明存在，復位成功；否則說明不存在，復位失敗，必須對 DS18B20重新初始化。 else 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 35 flag=1。0x01。 i) { DQ = 0。 Init_18B20()。 //字節(jié)合并 return (t)。 d*=d。 else //溫度小于 0，求補碼得到原碼 { bm()。 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 40 tmp=distance。 } LCD 顯示程序 LCD 液晶顯示程序分為液晶初始化、讀忙、寫指令和寫數據操作，液晶顯示器是一塊慢器件，所以在執(zhí)行每條指令之前必須確定模塊忙標志為低電平（不忙），否側此指令無效。 if((a11)amp。b++) { d=dispbuf[b]。 RS = 0。 RW = 0。 Read_Busy()。//顯示開 /關，光標開閃爍開 // Write_Comm(0x18)。軟件仿真說明我們的軟件設計非常成功。繪制完成后對所有元件做一個編號操作和編譯檢查。 （ 3）給電機加濾波電路，電容電感引線要盡量短。在PCB 設計中基 本的原則如下： 1 抑制干擾源 (1) 繼電器線圈加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時的反電動勢干擾。首先繪制原理圖。下面我們在來看看 的產生。//8位 2行 5*8 Write_Comm(0x06)。 RW = 0。 } /*********************寫入指令函數 ****************************/ void Write_Comm(uchar lcdm) { Lcd_Data = lcdm。下面的函數是判讀 LCD 是否為忙狀態(tài)。 //換行，換到第二行 for(b=16。a16。 tmp%=10。 //數據轉換后放到顯示數組里面 if(fuhao) num[12]=num[12]|0x80。 fuhao=0。 t=jsh*256+jsl120。 t = 8。 } 從上面可以看出， 16位數據同樣是從低位到高位被逐一讀取的，而且讀取的溫度為補碼的形式，使用前必須進行補碼轉換。 for (i = 8。 i) { DQ = 0。 //拉高總線 Delay(10)。其工作時序包括：初始化時序、寫時序和讀時序。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 } 40KHz 超聲波發(fā)送程序 超聲波的每過 60ms 發(fā)送一次，通過定時器 T0中斷中發(fā)送超聲波，超聲波發(fā)送后延時一段時間后返回，防止余波被接收頭接收誤判，程序如下： /***************************************************** 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 32 定時器 0溢出中斷函數，每 60MS 溢出 *****************************************************/ void timer0(void)interrupt 1 using 0 { TH0=0x15。} TMOD=0x11。 //重新啟動轉換 display()。 testtemp()。 BUZZER=0。 //延時，等待系統(tǒng)外圍復位完成 sys_init()。如圖 ： 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 28 圖 系統(tǒng)軟件方框圖 系統(tǒng)主 程序 本設計主程序的思想如下： (1)溫度為兩位顯示，距離為四位顯示單位為 mm； (2)溫度每隔 900ms 采樣一次， DS18B20在 12位精度下轉換周期為 750ms ,故 900ms 滿足該速度要求；超聲波每隔 60ms 發(fā)送一次。A’。 第四腳 RS:寄存器選擇信號線。 DS18B20 引腳判斷方法是：字面朝人，從左到右依次是 1 （ GND）、 2（輸入 /輸出）、 3（ VDD） 。 溫度采集 DS18B20 電路 超聲波在空氣中的傳播速度為： TC G ??? 3 1 ，由此可見，超聲波的速度和溫度密切關系，即溫度每增加 1176。但 C4 的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數為 R4=， C4=1μF。由于超聲波接收探頭的信號非常弱，所以必須用放大器放大，放大后的正弦波不能被微處理器處理，所以必須經過波形變換。 通過單片機軟件產生 3KHz 的信號從 口送到三極管 的基極，控制著電壓加到蜂鳴器上，驅動蜂鳴器發(fā)出聲音。 當人按下按鈕 S1 時，使電容 C1通過 R1 迅速放電，待 S1 彈起后， C再次充電，實現手動復位。 (8) STC90C52RD+具有工業(yè)級的性能，超強功能，更可靠。而集成電路構成的發(fā)射和接收電路具有調試簡單，可靠 性好，抗干擾能力強，體積小，功耗低的優(yōu)點，所以首先考慮采用集成 路 來 組成收發(fā)電路。圖中把兩個非門的輸出接到一起的目的是為了提高其吸入電流，電路驅動能力提高。X2是聲波返回的時刻， X1 是聲波發(fā)聲的時刻， X2X1 得出的 是一個時間差的絕對值，假定 X2X1=，則有 340m= 。 超聲波傳感器結構如下： 圖 元件內部結構 圖 超聲波外部結構 超聲波測距系統(tǒng)原理 在超聲探測電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數與被測距離成正比。超聲波引起質點的運動，雖然位移和速度不大，但是與超聲波振動的頻率的平方成正比 的質點的加速度卻很大。 (2)超聲波的衰減 超聲波在一種介質中傳播，其聲壓和聲強按指數函數規(guī)律衰減。 超聲波在固體中的傳播速度分兩種情況： (1)縱波在固體介質中的傳播速度 其傳播與介質的形狀有關。于是超聲波在傳播過程中有如下的特性和作用： 1 超聲波的傳播速度 超聲波在介質中可以產生三中形式的振蕩波：橫波 —— 質點振動方向垂直于傳播方向的波；縱波 —— 質點振動方向與傳播方向一致的波；表面波 —— 質點振動介于縱波和橫波之間，沿表面?zhèn)鞑サ牟ā? 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 8 第二章 超聲波測距的原理 超聲波的基本理論 超聲波是一門以物理、電子、機械、以及材料科學為基礎的、各行各業(yè)都要使用的通用技術之一。 本設計任務的主要內容 1 超聲波測距儀設計要求如下 ： 1） 測量距離 6m； 2） 精度優(yōu)于 1%； 3） 進行溫度補償； 4） 顯示方式采樣 LCD； 5） 具有抗干擾能量； 6） 體積小、功耗低、便于嵌入到其他系統(tǒng)。 （ 5）辦公用品：復印機、打印機、傳真機、掃描儀、手機、個人數字助理（ PDA）、變頻空調設備、通信終端、程控變換機、網絡設備等。 嵌入式系統(tǒng)無疑是當前最熱門、最具有發(fā)展 前景 的 IT 應用之一。本論文主要對 單片機超聲波測距系統(tǒng)的原理，單片機的應用等進行了分析；對超聲波的發(fā)生電路和 接收 電路， DS18B20 溫度 采集電路， LCD 顯示電路，硬件制作和軟件 設計 ；對系統(tǒng)進行誤差分析 ?，F代社會中嵌入式系統(tǒng)無處不在，早已被應用在國防、國民經濟、以及人們日常生活的各個領域，主要可以歸納為 以下 幾個方面。通常開發(fā)一個單片機系統(tǒng)的步驟如下： 圖 設計步驟 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 7 超聲波測距系統(tǒng)概述 在基于傳統(tǒng)的測力距離存在不 可克服的缺陷。 3) 用 Altium designer 繪制原理圖。 超聲技術是通過超聲波的產生、傳播以及接收的物理過程完成的。超聲波的頻率越高，越與光波某些特性相似。 2 超聲波的物理性質 當超聲波傳播到兩種特性不同的介質的平面上時，一部分被反射；另一部分透射過界面，在相鄰的介質內部繼續(xù)傳播；這樣的兩種情況稱之為超聲波的反射和折射，如圖 所示： (1) 超聲波的反射和折射 當超聲波傳播到兩種特性阻抗不同介質的平面分界面上時，一部分超聲波被反 射；另一部分透射過界面，在相鄰介質內部繼續(xù)傳播；這樣的兩種情況稱之為超聲波的反射和折射，如圖 所示。若以兩個頻率相同，振幅 1? 和 2? 不等，波程差為 d 的兩個波干涉 為例，該兩個波合成振幅為 212122211 )2c os2( ??????? d??? ，其中 ? 為波長。 (3) 熱學作用 如果超聲波作用于介質時被介質所吸收，實際上也就是有能量吸收，同時，由于超聲波的振動，使介質產生強烈的高頻振蕩介質相互摩擦產生熱熱量，這種能量使介質溫度升高。由于超聲波的聲速與溫度有關，如果溫度變化不大，則可認為聲速基本不變 。第二個圖中用電感 L 替代3R這樣可以增大激勵電壓，使其具有較大的功率輸出。 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 15 圖 分立元件構成的超聲波接收電路 (2) 由運算放大器構成的接收電路 圖 是由運放構成的超聲波放大電路，該電路的形式在其他應用中經常遇到，特點如下： 1）一般式用運放組成的放大電路都要求對稱的正負電源供電，這里以單電源供電，輸出端的靜態(tài)電位必須設置在 1/2 的電源電壓，這由同相輸入端的點位來確定， 1R 和 2R 分壓取得 1/2 的電源電壓加到運放的同相輸入端，使其電位 1/2電源電壓。 (2) STC90C52RD+系列單片機內、內部含有 Flash 存儲器，在系統(tǒng)開發(fā)可以反復擦寫。 為 DS18B20 溫度數據采集端。我們選擇晶振為 12MHz,電容 33pF。這種方法的特點是充分利用軟件，靈活性好， 但是需要設云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術 20 計一個驅動電流為 100mA 以上的驅動電路。其總放大增益80db。 5 腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設置帶通濾波器的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。 C，軟件處理后可以達到 176。其具有體積小、功耗低、界面美觀大方等優(yōu)點，這里使用 YB1602 液晶屏， 1602 顯示模塊用點陣圖形顯示字符，顯示模式分為2 行 16 個字符。 第 7~14 腳： 8 位數據線 D0~D7。光標加 1)， N=0(讀或寫一個字符后地址指針減 1 amp。 for(i=0。 //標準復位 waitforstarting: //檢測按鍵 while(START)。 BUZZER=1。 jsh=TH1。 //轉化成 BCD 碼 云南機電職業(yè)技術學院 電氣工程系 —