【正文】 穩(wěn)態(tài)接收機(jī)無記憶功能，所以不能用在家用電器的開與關(guān)中，適用面不寬。可用作無線遙控?cái)z象機(jī)快門控制、兒童玩具控制、窗簾控制等。C3 2 0 0 0C4 2 0 0 0C5 0 . 0 1C6 0 . 0 2 181。 (1) TMOD 方式寄存器 TMOD 方式寄存器的格式如下： GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 高 4位 T1控制用 低 4 位 T0 控制用 1 / 1 2f o s cT F i中 斷 請 求+T i 引 腳G A T EI N T iT R i計(jì) 數(shù) 器C / T = 0C / T = 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁 第 頁 說明： TMOD 為不可為尋址 SFR，地址為 89H，其低 4 位控制 T0，高 4 位控制T1，各位的意義如下： M M0：方式控制。各位意義如下： TF1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 溢出標(biāo)志。 IE1：外中斷 1中斷請求標(biāo)志位。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁 第 頁 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 的數(shù)據(jù)寄存器為 TH0、 TL0 和 TH TL1。 T1 作波特率發(fā)生器時(shí)，可以設(shè) 置成方式 0、 1 或 2，用在任何不需要中斷控制的場合。 （ 5） 中斷允許：有中斷總允許 EA 和各中斷源允許 EX0、 ET0、 EXT L 1( 8 位 ）1 / 1 2f o s c串 行 口T i 引 腳C / T = 0C / T = 1T H 1( 8 位 ） T L 1 T H 1( 5 或 8 位 ） （ 8 位 ）1 / 1 2f o s c串 行 口T i 引 腳C / T = 0C / T = 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁 第 頁 ET ES，當(dāng)被置 1時(shí)開放中斷。溢出時(shí)自動(dòng)置 1，中斷響應(yīng)后自動(dòng)復(fù)位，也可用軟件復(fù)位。 CPU 響應(yīng)中斷 后自動(dòng)復(fù)位。 ET0： ET0=1 時(shí)為允許定時(shí)器 T0 溢出中斷。 3． 2． 3 中斷響應(yīng)的自主操作過程 (1) CPU的中斷查詢 CPU 的中斷查詢各位如下： CPU 在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 期間，各中斷源被采樣并設(shè)置響應(yīng)的中斷標(biāo)志，在每個(gè)機(jī)器周期的 S6P2 期間，按優(yōu)先級(jí)順序查詢中斷源的中斷標(biāo)志，并處理請求的中斷源，且在下一個(gè)機(jī)器周期的 S1 狀態(tài)中，響應(yīng)最高級(jí)的中斷請求，但以下情況除外： P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2s2s1s3s4s5s6s2s1s3s4s5s6機(jī) 器 周 期機(jī) 器 周 期采 樣 置 標(biāo) 志 查。 ET1： ET1=1 時(shí)為允許定時(shí)器 T1 溢出中斷。 IT0=0 時(shí)為電平觸發(fā)， IT1=1 時(shí)為下降沿邊沿觸發(fā)。當(dāng)接受數(shù)據(jù)完畢時(shí)， RI=1，表示接受完一幀數(shù)據(jù)，請求中斷，也可供查詢， RI 只能由程序清零。 89C51 中斷優(yōu)先級(jí)從高到低為 INT0、 T0、 INT T串口中斷。當(dāng)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，一方面將 TFi 置 1，申請中斷；而另一方面自動(dòng)將THi的值裝入 TLi。 IT0：外中斷 0 觸發(fā)類型選擇位。 TR0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 運(yùn)行控制位。 (2) TCON 控制寄存器 TCON 控制寄存器的格式如下： TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 用于定時(shí)器 用于外中斷 說明： TCON 是一個(gè)可位尋址的寄存器，字節(jié)地址為 88H。 (4) 計(jì)數(shù)器的溢出管理：當(dāng)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，溢出中斷請求標(biāo)志位 TFi置位，并請求中斷，中斷響應(yīng)后 TFi自動(dòng)清零。電路工作電壓 3V，靜態(tài)電流小于 10mA。 R25 1 0T 4 0 1 6C21 0 0 μ+9 VSR15 . 1 KR P4 . 7 KI CL M 5 5 5C1 1 0C31 0 0 μ1 5628 43 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁 第 頁 圖 雙穩(wěn)態(tài)超聲波接收電路 圖 （ 2） 單穩(wěn)式超聲波接收器電路 如圖 所示超聲波換能器 R4016 諧振頻率為 40kHZ，經(jīng) R4016 選頻后，將 40kHZ 以外的干擾信號(hào)衰減，只有諧振于 40kHZ 的有用信號(hào)（發(fā)射機(jī)信號(hào)）送入 VT 1~VT3組成的高通放大器放大，經(jīng) C VD1檢出直流分量，控制 VT VT5組成的電子開關(guān)帶動(dòng)繼電器 K工作。amp。原理圖如圖 示： 圖 40kHZ超聲波發(fā)射電路 四原理圖 (5) 40kHZ超聲波發(fā)射電路 五： 工作原理： 40kHZ超聲波發(fā)射電路之五，由 LM555時(shí)基電路及外圍元件構(gòu)成 40kHZ多諧振蕩器電路，調(diào)節(jié)電阻器 RP阻值，可以改變振蕩頻率。整機(jī)工作電流約 25mA。電路不需調(diào)試即可工作。 2kHZ，否則應(yīng)調(diào)節(jié) RP。波速確定后，只要測得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離 。 由于我們是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)，所以我們選用超聲波測距法，這樣會(huì)使成本降低。 2． 1． 4 超聲波傳感器頻率的選擇 在空氣中，超聲波的衰減與頻率直接相關(guān)，空氣對(duì)超聲波的吸收與超聲波頻率的平方成正比。反射探測方式是將發(fā)送器和接收器同側(cè)放置，有反射波時(shí)，認(rèn)為被測物體存在。它具有在同種媒質(zhì)中以恒定速率傳 播的特性，而在不同媒質(zhì)的界面處，會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。若外部施加電壓的極性變反，如圖 (c)所示那樣，壓電陶瓷在厚度方向上伸長，在長度方向上縮短。檢測超聲波過 去一直使用類似于話筒的電動(dòng)式轉(zhuǎn)換器、類似于電容傳聲器的電容式轉(zhuǎn)換器，或使用磁致伸縮振動(dòng)子。由于光線的傳播速度極快，通常難以通 過簡單的裝置估算其傳播距離，因此在簡單、低成本的應(yīng)用中，這類傳感器也是主要用于狀態(tài)的判斷 (障礙物的有無、物料是否到位、液面是否過高等 )而無法實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的實(shí)時(shí)測量?？蓽y量的范圍較小，距離較近，一般僅為零點(diǎn)幾毫米。 電渦流測距傳感器的最簡單的形式只包括一個(gè)線圈，線圈中通入交變電流，當(dāng)傳感器與外界導(dǎo)體接近時(shí)，導(dǎo)體中感應(yīng)產(chǎn)生電流，即電渦流效應(yīng)， 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁 第 頁 傳感器與外界導(dǎo)體的距離變化能夠引起導(dǎo)體中所感應(yīng)產(chǎn)生電流的變化。當(dāng)在其上加上 與晶振體相同頻率的交流電壓時(shí)，彈簧金屬片對(duì)周圍的空氣分子進(jìn)行擠壓和擴(kuò)張，產(chǎn)生了超聲波。這些處理方法都取得了較好的效果，但是這些技術(shù)都是以犧牲實(shí)時(shí)性，增長處理時(shí)間同時(shí)增加傳感器成本和體積為代價(jià)的，所以體積較大，價(jià)格較高。 超聲波測距的精度主要取決于所測的超聲波傳輸時(shí)間的精度和超聲波在介質(zhì)中的傳輸速度，二者中以傳輸時(shí)間的精度影響較大，所以大部分文獻(xiàn)采用降低傳輸時(shí)間的不 確定度來提高測距精度。另外還應(yīng)用于礦井探測、液面探測、建筑、汽車報(bào)警等領(lǐng)域。在有些條件特殊的場合，一般測距技術(shù)不能使用時(shí)，超聲波往往照用不誤。 (4) 檢測靈敏度高。根據(jù)振動(dòng)頻率的不同，可分為次聲波、聲波和超聲波，超過 1億 Hz的為特超聲波。因此超聲波的許多技術(shù)應(yīng)用都是在液體或固體中進(jìn)行的。壓電效應(yīng)是指有些結(jié)構(gòu)上不對(duì)稱的晶體 (如石英、電石等 )在受到外界壓力時(shí)，晶體的兩個(gè)表面分別出現(xiàn)正負(fù)電荷的現(xiàn)象 。因此，目前在空氣中的超聲波測量系統(tǒng)大多依靠縱波實(shí)現(xiàn)。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波。 單片機(jī)屬于計(jì)算機(jī)的一個(gè)種類。我們知道煤倉中的結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的再加上傳統(tǒng)的粉倉加料方式又各種各樣，諸如：皮帶給料機(jī)、刮板機(jī)、斗式提升機(jī)等。 然后通過對(duì)超聲波測距原理的理解和最近幾年來 超聲波發(fā)射和接收電路的認(rèn)識(shí)重點(diǎn)進(jìn)行了 51 系列單片機(jī)的功能介紹和 軟硬件方面的設(shè)計(jì)，對(duì)電路圖和流程圖做出了詳細(xì)的介紹和分析，還提出了一些關(guān)于系統(tǒng)調(diào)試方面 的建議。 3． 需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容和關(guān)鍵問題及解決的思路 研究內(nèi)容 : 1．了解常用的超聲波料位計(jì)工作原理； 2. 熟悉常用的接口芯片工作原理及單片機(jī)接口設(shè)計(jì)方法； 3．用 51系列單片機(jī)完成超聲波料位計(jì)的軟件 及硬件設(shè)計(jì)。 第三部分：軟硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 我們會(huì)以實(shí)驗(yàn)室的要求，而并不是工地的要求來設(shè)計(jì)硬件。在測距時(shí)由于溫度變化，可通過溫度傳感器自動(dòng)探測環(huán)境溫度、確定計(jì)算距離時(shí)的波速 C，較精確地得出該環(huán)境下超聲波經(jīng)過的路程，提高了測量精確度。 3．用 51系列單片機(jī)系統(tǒng)仿真工具（或?qū)嶒?yàn)裝置）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。 論文首先從超聲波的產(chǎn)生和特性入手對(duì)超聲波料位計(jì)和超聲波測距技術(shù)進(jìn)行了闡述，并得出了本論文的主要研究內(nèi)容和研究的可行性分析。但是，把超聲波技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)測量中，則是近一、二十年來，隨著我國選煤自動(dòng)化的不斷提高，選煤廠對(duì)于各類參數(shù)有了更高的要求，尤其是倉位的準(zhǔn)確性，要求更加嚴(yán)格。 1． 2 單片機(jī)簡介 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)獨(dú)特的分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域特越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀器儀表智能化中扮演著極其重要的角色。 1． 3． 2 聲波的波型 由聲源在介質(zhì)中施力方向與聲波傳播方向的不同，聲波的波型也不同，通常有下列幾種 : (1) 縱波。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁 第 頁 圖 聲波的頻率界限圖 由以上分類可以看出，只有縱波可以在氣體中傳播。 磁致伸縮是指在磁場的作用下，某些物質(zhì) (如 :鐵、鉆、鎳及其合金 )能改變自己的形狀和大小的現(xiàn)象 。所以超聲波在氣體中傳播，比在液體和固體中傳播能量衰減快。 1． 4 超聲波測距技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 1． 4． 1 超聲波測距的優(yōu)勢 我們知道，任何彈性介質(zhì)的機(jī)械振動(dòng)都會(huì)發(fā)出聲波，聲波是一種機(jī)械波。高的超聲波頻率和低的介質(zhì)密度都會(huì)加速其衰減 。一般說來，超聲波測距技術(shù)不需有運(yùn)動(dòng)的部件，所以在安裝、維修上有很大的優(yōu)勢，特別是超聲波測距方法可以選擇氣體、液體和固體作為傳聲媒質(zhì)，因此應(yīng)用范圍寬廣，具有較大的適應(yīng)性。利用超聲波測距輔助機(jī)器人確定機(jī)器人自身位置和環(huán)境識(shí)別，從而準(zhǔn)確避開障礙物按照預(yù)先規(guī)劃好的行進(jìn)方向行進(jìn)來完成預(yù)定任務(wù)。對(duì)超聲波的研究主要集中在提高超聲波測距精度，減小多個(gè)超聲波反射互相影響這兩個(gè)方面。另外也有大量的文獻(xiàn)研究采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和小波變換理論來提高 TOF的精度。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁 第 頁 2 超聲波測距儀的原理 2． 1 超聲波測距傳感器 2． 1． 1 超聲波測距傳感器的工作原理 超聲波測距傳感的超聲波是由一種被稱作換能器的晶振體產(chǎn)生的。當(dāng)傳感器與被測物體相對(duì)靜止時(shí)，由于磁 力線不發(fā)生變化，因而線圈中沒有電流，因此這種傳感器只是在外界物體與之產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，才產(chǎn)生輸出，且隨著距離的增大，輸出信號(hào)明顯減弱，因而這種類型的傳感器只能用于很短距離的測量。測量對(duì)受外界電磁干擾較大 。通過光敏元件來發(fā)射和接收號(hào)，從而判斷障礙物的存在與否。超聲波傳感器也稱超聲波換能器，簡稱探頭，其功能是完成聲能和電能的轉(zhuǎn)換。由于相斥的作用，壓電陶瓷在厚度方向上縮短，在長度方向上伸長。 （ 3）從工作方式上來看： 超聲波是一種一定頻率范圍的聲波。當(dāng)收不到超聲波信號(hào)時(shí)，認(rèn)為被測物體存在。發(fā)射探頭向被測物體表面發(fā)射超聲波，經(jīng)物體表面反射后，回波被接收探頭所接收，測出超聲波在介質(zhì)中的傳播時(shí)間，進(jìn)而得到距離。利用三角測距原理即可算出反射點(diǎn)的位置。 在 測距時(shí)由于溫度變化，可通過溫度傳感器自動(dòng)探測環(huán)境溫度、確定計(jì)算距離時(shí)的波速 C，較精確地得出該環(huán)境下超聲波經(jīng)過的路程，提高了測量精確度。測量 F3輸出頻率應(yīng)為 40kHZ177。發(fā)射超聲波信號(hào)大于 8m。電感采用固定式，電感量 。電路工作電壓 9V，工作電流大于 35mA，發(fā)射超聲波信號(hào)大于 10m。amp。一般 情況下一次即可成功。在室內(nèi)因墻壁反射，故沒有方向性。 (3) 控制邏輯：當(dāng) GATE=0 時(shí)，由 Tri 控制計(jì)數(shù)器的啟停；當(dāng) GATE=1時(shí)，計(jì)數(shù)器由外部引腳 INTi控制啟停（高電平開啟）。當(dāng) GATE=0 時(shí)，計(jì)數(shù)器由內(nèi)部 Tri 控制啟停；當(dāng)GATE=1 時(shí)，計(jì)數(shù)器由 Tri和外部引腳 INTi 一起控制。溢出時(shí)自動(dòng)置 1，中斷響應(yīng)后自動(dòng)復(fù)位，也可用軟件 復(fù)位。 CPU 響應(yīng)中斷后自動(dòng)復(fù)位。 圖 方式 2 時(shí) T0、 T1 的結(jié)構(gòu)圖 在方式 2 時(shí)，將 16 位計(jì)數(shù)器