【正文】 要考慮微機處理數(shù)據(jù)的速度，速度快，脈沖發(fā)射周期可選短些。 溫度傳感器 LM92 的溫度測試分辨率為 ℃ ，－ 10℃ 至 +85℃ 準確度為 177。 34 結(jié) 論 本課題介紹了一種基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的原理和設計。本系統(tǒng)的 LED 顯示部分采用的是 動 態(tài) 顯示 方式。了解了超聲波傳感器的原理，學會了各種放大電路的分析、設計，也掌握了單片機的開發(fā)過程和利用單片機設計電路的方法。同時，我還要感謝我的寢室同學和身邊的朋友，正是在這樣一個團結(jié)友愛，相互促進的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。在我畢業(yè)論文寫作期間，各位老師給我提供了種種專業(yè)知識上的指導和日常生活上的關懷，沒有您們這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設計，借此機會，向您們表示由衷的感激。5cm 內(nèi)。單片機是本系統(tǒng)的控制部分，采用 Atmel 公司生產(chǎn)的 AT89C52 芯片。 本章小結(jié) 在本章里，對設計的電路進行了調(diào)試和分析。 如采用芯片計 時器，計時器的計數(shù)頻率越高，則時間量化誤差造成的測距誤差就越小， 例如：單片機內(nèi)置計時器的計數(shù)頻率只有晶振頻率的十二分之一，當晶振頻率 6MHz時，計數(shù)頻率為 ，此時在空氣中的測距時間量化誤差為 ；當晶振頻率為12MHz 時，計數(shù)頻率為 1MHz，此時測距時間量化誤差為 。使用的 12MHz 晶體作時鐘基準的 89C52單片機定時器能方便的計數(shù)到 1μs 的精度，因此系統(tǒng)采用 AT89C52 定時器既能保證時間誤差在 1mm 的測量范圍內(nèi)。氣體中聲速受溫度的影響最大。 在用超聲波傳感器測距離時 ， 接收端會直接接收發(fā)射端的信號 ，影響測量 ,在程序設計中應該考慮如何避免。 圖 41 keil軟件啟動圖標 Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件， Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起，掌握這一軟件的使用對于使用 51系列單片機來說是十分必要的，如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。 定時器 T1入口 關 T1 開外部中斷 中斷 返回 是否 發(fā)送完 ？ N Y 24 圖 34 外部中斷子程序流程圖 圖 35 顯示程序流程圖 計算程序流程圖 利 用超聲波測距儀測距的核心是測得計數(shù)器 T0 的數(shù)，將測量的時間轉(zhuǎn)換為距離。 //工作于模式 2 TH1=T12us。在方式 1 工作下，計數(shù)器計數(shù) 范圍 為 1 至 65536。其復位由觸發(fā)方式來設置。當定時器計滿產(chǎn)生溢出時，由硬件自動置 “1”，并可申請中斷。 方式控制寄存器 TMOD 定時 /計數(shù)器 T0、 T1 都有四種工作方式，可通過程序?qū)?TMOD 進行設置來選擇，其各位定義如下： TMOD.6 TMO GATE TC/ M1 M0 GATE TC/ M1 M0 GATE：門控位。 TR1=0。 /* 初始化定時器 */ init_INT( )。 系統(tǒng)資源分配表見表 31。 超聲波測距的原理為超聲波發(fā)生 器 T 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。本設計中采用動態(tài)顯示方式，以實時顯示 距離 變化。 圖 29 接收部分電路圖 15 超聲波測距儀顯示電路 超聲波測距系統(tǒng)的顯示要求比較簡單，測量結(jié)果采用十進制數(shù)字顯示。其中的前置放大器具有自動增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠反射信號輸出微弱電壓時放大器有較高的增益 ， 在近距離輸入信號強時放大器不會過載。 加 上拉電阻一方面可以提高反向器 74HC04 輸出高電平的驅(qū)動能力， 另一方面可以增加超聲波換能器 的阻尼效果 ，縮短其自由振蕩的時間。由于超聲波的傳播距離與它的振幅成正比 ， 為了使測距范圍足夠遠 ， 可對振蕩信號進行功率放大后再加在超聲波傳感器上。在外部振蕩電路中，單片機的 XTAL1和 XTAL2 管腳分別接至由 12MH。 聲波幅值檢測法易受反射介質(zhì)的影響 [11]。 圖 22 超聲波測距示意圖 9 特性 現(xiàn)以 MA40S2R 接收器和 MA40S2S 發(fā)送器為例說明超聲波傳感器的各種特性，表22 示出的就是這種超聲波傳感器的特性。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲 波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號， 8 這時它就成為超聲波接收換能器了 [9]。 在實際應用中 ， 壓電式超聲波傳感器的發(fā)射器和接收器也可合成為一體 ， 由一個壓電元件作為 發(fā)射 和 接收 兼用，其工作原理為：將脈沖交流電壓加在壓電元件上 ， 使其向被測介質(zhì)發(fā)射超聲波，同時又利用它接收從該介質(zhì)中反射回來的超聲波，并將反射波轉(zhuǎn)換為電信號輸出。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超 聲波時，將壓迫壓電晶片 7 作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了 。為此，在實際中采用電路的方法產(chǎn)生超聲波，根據(jù)使用目的的不同來選用其振蕩電路 [7]。 （ 3）聲的吸收 ： 傳聲介質(zhì)對聲波的吸收是聲衰減的主要原因之一，固體介質(zhì)的結(jié)構情況對聲波在其中的吸收有很大的影響。 流體中的聲速隨壓力的增加而增加。 (2)可聞 波：振動頻率在 16～ 20kHz 之間，這個頻率范圍內(nèi)的聲波可 以為人類的耳朵所聽到。 第 3章為系統(tǒng)軟件設計。該裝置是由超聲波發(fā)射模塊、接收模塊、顯示模塊、及控制模塊組成。 超聲波測距技術是一種原理簡單、易于實現(xiàn)的非接觸測量技術，被廣泛地應用于工業(yè)、醫(yī)療、軍事及日常生 活等諸多領域 [4]。 通過超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā) 射超聲波，單片機在發(fā)射時刻同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即反射回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。 顯示部分完成數(shù)據(jù)在 LED 數(shù)碼管的顯示。超聲波測距傳感器按其可實現(xiàn)的檢測距離可以分為大、中、小三種量程，小量程探測距離小于 2m，工作頻率 60kHz～300kHz之間；中量程探測距離約為 2m～ l0m，工作頻率在 40kHz～ 60kHz之間； 大量程探測距離約為 20m～ 50m，工作頻率處在 16kHz～ 30kHz之間。 目 錄 1 緒 論 .................................................................................................................................... 1 課題設計的研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................ 1 課題設計的任務和要求 .................................................................................................... 2 課題設計的任務 .......................................................................................................... 2 課題設計的要求 .......................................................................................................... 2 選題的意義 ........................................................................................................................ 3 研究內(nèi)容及論文構成 ........................................................................................................ 3 2 超聲波測距原理 .................................................................................................................... 5 超聲波簡介 ........................................................................................................................ 5 超聲波的聲學特性 ...................................................................................................... 5 超聲波的發(fā)生原理 ...................................................................................................... 6 超聲波傳感器的原理與特性 ............................................................................................ 7 原理 .............................................................................................................................. 7 特性 .............................................................................................................................. 9 超聲波測距儀的測距原理 ................................................................................................ 9 單片機最小系統(tǒng) ........................................................................................................ 11 超聲波發(fā)射電路 ........................................................................................................ 12 超聲波接收電路 ........................................................................................................ 13 超聲波測距儀顯示電路 ............................................................................................ 15 本章小結(jié) .......................................................................................................................... 15 3 超聲波測距系統(tǒng)軟件設計 .................................................................................................... 17 超聲波設計概述 .............................................................................................................. 17 主程序流程圖 .........................................................................................