【正文】 UBB A,0AH 35 JNZ JJ1 MOV 41H,0AH 。1001us time1ms_1: nop nop djnz r5,time1ms_1 34 ret time2_5ms: mov r5,05h 。外中斷 0， 收到回波時(shí)進(jìn)入 PINT0: PUSH ACC PUSH PSW CLR TR0 。計(jì)算距離子程序 CLR 01H MOV R2,200 。******************************************** 。顯示緩沖單元在 40H43H，使用內(nèi)存 44H、 45H、 46H用于計(jì)算距離 。 總 結(jié) 在學(xué)習(xí)了模擬電路、數(shù)字電路、 PEOTEL99 SE 、 PLC、電力電子、自動(dòng)控制原理、工廠電器、 單片機(jī)原理以及微機(jī)基礎(chǔ)等相關(guān)電子學(xué)科后，結(jié)合自己對(duì)電子技術(shù)的了解，在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，我成功 設(shè)計(jì)出了超聲波測(cè)距儀。首先，我要感謝學(xué)校給我這次實(shí)踐機(jī)會(huì)。在實(shí)際應(yīng)用中遇到很多的問(wèn)題，這都需要我對(duì)問(wèn)題進(jìn)行具 25 體的分析，并一步一步地去解決它。 40KHZ已經(jīng)屬于高頻的部分它對(duì)元器件的擺放和焊接都有很高的要求，所以即使焊接正確，軟件編程也正確，但不能保證兩個(gè)湊到一起就能正確顯示結(jié)果。 軟硬件結(jié)合調(diào)試 在做好軟件和硬件的調(diào)試之后，就可以把兩者結(jié)合到一起了。 通過(guò)這些過(guò)程，硬件部分的調(diào)試就基本上完成了，剩下的就只有軟件和硬件之間的聯(lián)調(diào)了。焊接完實(shí)驗(yàn)板后檢查器件有否錯(cuò)焊、漏焊、虛焊，電解電容是否焊反，走線是否正確。確定好了布局，接下來(lái)就是焊接了。 若計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則溢出標(biāo)志位為 0，則表示測(cè)距不成功。 主函數(shù) 主函數(shù)程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器 T0工作模式為 16位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位 EA。 5． 調(diào)整線路 調(diào)整線路即進(jìn)一步調(diào)整和修改初步繪制的電路圖，使其更加美觀使用。這就是超聲波測(cè)距儀硬件電路的基本原理。 最初，我們直接用 7腳輸出，但用示波器發(fā)現(xiàn)無(wú)信號(hào)是其輸出高電平的同時(shí)夾雜這少量的低電平。但 C1的改變會(huì)影響到頻率特性， 17 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 。上拉電阻 R8和 R9一方面可以提高反相器 74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。 1 單片機(jī)系統(tǒng)部分 單片機(jī)采用 AT89S52。而所測(cè)距離是聲波傳輸距離的一半 ，即： /2s ct? () 式中， c 為超聲波在空氣中的傳播速度 ?？臻e模式下，CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 ，設(shè)計(jì)時(shí)元件參數(shù) 經(jīng)過(guò)比較精確的計(jì)算。它的物理意義在于 :超聲波在空氣媒介中傳播，因空氣分子運(yùn)動(dòng)摩擦等原因，能量被吸收損耗，在長(zhǎng)度 上， 平面聲波的振幅衰減為原來(lái)的 1/e。其中，吸收衰減主要是由媒質(zhì)的粘滯性、熱傳導(dǎo)及各種弛豫過(guò)程引起的 :散射衰減是由于聲波在遇到媒質(zhì)界面時(shí)，向不同的方向產(chǎn)生散射，從而導(dǎo)致聲波減弱 。為保證一定的信噪比，接收信號(hào)幅值需達(dá)到規(guī)定 的闡值 V，亦即接收信號(hào)的幅值必須大于這一 m值才能使接受放大器有輸入信號(hào)。 測(cè)量盲區(qū) 在以傳感器脈沖反射方式工作的情況下，電壓很高的發(fā)射電脈沖在激勵(lì)傳感器的同時(shí)也進(jìn)入接收部分。若將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來(lái)可提高抗干擾性 9 能。壓電式超聲波 換能 器 是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。 C0為靜電電容， R為陶 瓷材料介電損耗并聯(lián)電阻， Cm 和 Lm 為機(jī)械共振回路的電容和電感。這種超聲傳感器需用的壓電材料較少，價(jià)格低廉，且非常適用于氣體和液體的介質(zhì)中。但值得注意的是 ， 超聲波在空氣中傳播速度會(huì)隨介質(zhì)溫度的升高而增大 ， 氣溫每上升 1攝式度 ， 聲波速度增加 0. 6mPs。 6 某種媒質(zhì)中的聲速主要取決于該媒質(zhì)的密度和溫度。 目標(biāo)物體的組成成份也是一個(gè)因素。如超聲測(cè)距、測(cè)厚、測(cè)物位、工業(yè)測(cè)井、工業(yè)無(wú)損探傷、測(cè)媒質(zhì)的流速、密度、 粘度、硬度等等。隨著軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中超聲應(yīng)用的不斷發(fā)展，又出現(xiàn)更大超聲功率的磁致伸縮換能器，以及各種不同用途的電動(dòng)型、電磁力型、靜電型等多種超聲 換能器。 頻率高于人類聽覺(jué)上限頻率 (約 20210Hz)的聲波，稱為超聲波，或稱超聲。在國(guó)外， 19世紀(jì)，聲學(xué)己成為具有現(xiàn)代意義的科學(xué)并發(fā)展到相當(dāng)高的水平。由于超聲波的速度相對(duì)于光速要小的多，其傳播時(shí)間就比較容易檢測(cè)，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控 制，因人類采用仿真技能利用超聲波測(cè)距。單片機(jī)程序使用 keil c51 設(shè)計(jì)并調(diào)試。 1 鄂 州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 系 別：電子電氣工程工程系 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 2021 年 4 月 10 日 2 摘 要 我們?cè)O(shè)計(jì)的 智能 測(cè)距儀 采用超聲波測(cè)距， 超聲波測(cè)距在社會(huì)生活中已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用如汽車倒車?yán)走_(dá) 、 航海、宇航、石油化工 等工業(yè)領(lǐng)域。 利用單片機(jī) AT89S52 對(duì)超聲波接收信號(hào)進(jìn)行處理（通過(guò)一定的算法），并將它顯示到 LED 上。 利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等一些無(wú)目視能力的生物作為防御及捕捉獵物生存的手段，也就是由生物體發(fā)射不被人們聽到的超聲波 (20kHz以上機(jī)械波 ),借助空氣媒質(zhì)傳播由被待捕捉的獵物或障礙物反射回來(lái)的時(shí)間間隔長(zhǎng)短與被反射的超聲波的強(qiáng)弱判斷獵物性質(zhì)或障礙位置的方法。我國(guó)兩千多年前的先秦時(shí)期，在樂(lè)律和樂(lè)器的研究方面，對(duì)聲學(xué)的發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)。如此，媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)相繼在各自的平衡位置附近往返運(yùn)動(dòng)，便將擾動(dòng)以波動(dòng)的形式傳播到周圍更遠(yuǎn)的媒質(zhì) 中去，形成聲波 。 1917年，法國(guó)物理學(xué)家朗之萬(wàn) (Paul Langevin)用天然壓電石英制成了夾心式超聲換能器，并成功地應(yīng)用于水下探測(cè)潛艇。 檢測(cè)超聲 主要是利用超聲的信息載體作用，即通過(guò)超聲在媒質(zhì)中的傳播、 吸收、波形轉(zhuǎn)換等，提取反映媒質(zhì)本身特性或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，達(dá)到檢測(cè)媒質(zhì)性質(zhì)、物體形狀或幾何尺寸、內(nèi)部缺陷或結(jié)構(gòu)的目的。表面尺寸、形狀、方位是影響反射波強(qiáng)度的主要因素。由聲波產(chǎn)生的物理過(guò)程可知，聲速與質(zhì)點(diǎn)速度是完全不同的，聲波的傳播只是擾動(dòng)形式和能量的傳遞，并不把在各自平衡位置附近振動(dòng)的媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)傳走。 使用超聲波和使用激光測(cè)距的比較 基于以上介紹的超聲波的特點(diǎn)不難區(qū)分它們 的各自的適用場(chǎng)合，激光測(cè)距主要用于遠(yuǎn)程，如測(cè)月球到地球距離，或遠(yuǎn)距離無(wú)障礙測(cè)距，而且成本要比用超聲波大，因?yàn)楣馑贋?3 10^8M/S，而一般市場(chǎng)上的單片機(jī)最高頻率在十幾至幾十兆，如果測(cè)量的距離在十米左右，那么假設(shè)單片機(jī)別的都不做只是計(jì)數(shù)，出射光將在大約，要求單片機(jī) CLK為 1/，也就是說(shuō) 30M時(shí)鐘頻率的單片機(jī)剛發(fā)出出射激光的命令，光就已經(jīng)在它的下個(gè) CLK脈沖來(lái)到了，更別提計(jì)數(shù)了，即使使用頻率很高的單片機(jī)或其他器件如 FPGA等在精度上將不能滿足需要（通常在收發(fā)間隔中得到的計(jì)數(shù) 脈沖越多精度越高）。 7 超聲波換能器的基本原理 1．基本原理 超聲波傳感器一般采用雙壓電陶瓷晶片制成。 圖 22是雙壓電晶片的等效電路 圖 22是雙壓電晶片的等效電路。 超聲波換能器的基 本構(gòu)造 目前較為常用的是壓電式超聲波 換能 器。 超聲波發(fā)生 /接收器的外形和通常的駐極體話筒差不多，如果發(fā)生接收是分開的兩個(gè)在安裝過(guò)程中要注意它們之間的距離大概在 3— 5CM，否則過(guò)于靠近易產(chǎn)生干擾 。總而言之，超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā) 10 射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差 t,然后求出距離的。在超聲波檢測(cè)中，接收信號(hào)的衰減總是比發(fā)射信號(hào)余振衰減慢的多。聲波的衰減主要分為以下三種主要類型 :吸收衰減、散射衰減和擴(kuò)散衰減。在空氣中， 11 20 2 10 /s cm? ??? ，當(dāng)振動(dòng)的聲波頻率 40f KHz? 時(shí)，可得 10 cm? ???? ，即 1/ m? ? 。但要有一定幅度的驅(qū)動(dòng)電壓，驅(qū)動(dòng)電路不加限流電阻。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。往返時(shí)間與氣體介質(zhì)中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。 超聲波智能 測(cè)距儀 測(cè)距部分硬件實(shí)現(xiàn) 硬件部分主要由單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè) 接收電路、 鳴響電路 、 電源電路五 部分組成。輸出采用兩個(gè)反相器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。增大電阻 R1或減小 C1,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。 8 腳：電源正極， ～ 5V。單片機(jī)再通過(guò)一定的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成之后，以動(dòng)態(tài)掃描 的形式顯示的 LED上面。 4． 原理圖布線 原理圖布線即利用 Protel 99SE 提供的各種連線工具，用具有電氣意義的導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、端口標(biāo)號(hào)和電氣連接點(diǎn)等連接圖紙上的元件，構(gòu)成一個(gè)完整的原理圖。該距離的計(jì)算公試為： / 2 ( ) / 2d s v t? ? ? () 其中： d 為被測(cè)物與測(cè)距儀的距離； s 為聲波往返的路程； v 為聲速； t 為聲波往返所用的時(shí)間。 超聲波測(cè)距儀主函數(shù)利用外中斷 0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接受到返回超聲波信號(hào)（溢出標(biāo)志位為 1），計(jì)算距離，顯示結(jié)果。布局 23 時(shí)要考慮連接線的焊接，元件與元件之間盡量不要靠得太近，要留出足夠的空間給連接線，特別是接收電路和單片機(jī)以及兩個(gè)超聲換能器之間的距離。硬件調(diào)試，首先是線路的檢查。再用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器對(duì)超聲波接收的換能器直接加 40K 的方波信號(hào)，用示波器對(duì)接收電路輸出端進(jìn)行檢測(cè)。 最后，在能基本實(shí)現(xiàn)功能的條件下，對(duì)程序再進(jìn)行反復(fù)的修改，使其達(dá)到指標(biāo)要求。 首先這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)要注意一下幾點(diǎn)： 1． 設(shè)計(jì)完電路以后，進(jìn)行焊接之前要注意擺放元器件的擺放位置，因?yàn)槿绻骷[放不當(dāng)可能會(huì)造成干擾，影響最后的測(cè)量結(jié)果。 通過(guò)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)也使我了解到書本知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的差別。 在這期間，許多人給與了我很多幫助。 同時(shí)向答辯委員會(huì)審閱我論文的各位專家領(lǐng)導(dǎo)表示衷心的感謝。測(cè)距范圍 7CM10M，堆棧在 70H以上， 20H用于標(biāo)志 。 。測(cè)量間隔控制 （ 約 2*200=200MS） LOOP1:LCALL DISPLAY DJNZ R2,LOOP1 LJMP START2 SS2:CJNE A,02H,START1 LCALL WORK 。關(guān)計(jì)數(shù)器 MOV TH0,00H MOV TL0,00H MOV 40H,0BH MOV 41H,0BH MOV 42H,0BH MOV 43H,0BH SETB 00H 32 POP PSW POP ACC RETI 。 40H為最高位 ， 43H為最低位 ， DISPLAY: MOV DPTR,TAB MOV A,40H MOVC A,A+DPTR MOV 50H,A MOV A,41H