【正文】 要考慮微機(jī)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(cè)試分辨率為 ℃ ，－ 10℃ 至 +85℃ 準(zhǔn)確度為 177。 34 結(jié) 論 本課題介紹了一種基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的 LED 顯示部分采用的是 動(dòng) 態(tài) 顯示 方式。了解了超聲波傳感器的原理，學(xué)會(huì)了各種放大電路的分析、設(shè)計(jì)，也掌握了單片機(jī)的開發(fā)過程和利用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路的方法。同時(shí)，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛，相互促進(jìn)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(shí)上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會(huì)，向您們表示由衷的感激。5cm 內(nèi)。單片機(jī)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(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了調(diào)試和分析。 如采用芯片計(jì) 時(shí)器，計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率越高，則時(shí)間量化誤差造成的測(cè)距誤差就越小， 例如：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)置計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率只有晶振頻率的十二分之一，當(dāng)晶振頻率 6MHz時(shí)，計(jì)數(shù)頻率為 ，此時(shí)在空氣中的測(cè)距時(shí)間量化誤差為 ；當(dāng)晶振頻率為12MHz 時(shí)，計(jì)數(shù)頻率為 1MHz，此時(shí)測(cè)距時(shí)間量化誤差為 。使用的 12MHz 晶體作時(shí)鐘基準(zhǔn)的 89C52單片機(jī)定時(shí)器能方便的計(jì)數(shù)到 1μs 的精度，因此系統(tǒng)采用 AT89C52 定時(shí)器既能保證時(shí)間誤差在 1mm 的測(cè)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(cè)距離時(shí) ， 接收端會(huì)直接接收發(fā)射端的信號(hào) ，影響測(cè)量 ,在程序設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮如何避免。 圖 41 keil軟件啟動(dòng)圖標(biāo) Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件， Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)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(duì)于使用 51系列單片機(jī)來說是十分必要的，如果你使用 C 語(yǔ)言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 定時(shí)器 T1入口 關(guān) 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(jì)算程序流程圖 利 用超聲波測(cè)距儀測(cè)距的核心是測(cè)得計(jì)數(shù)器 T0 的數(shù)，將測(cè)量的時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離。 //工作于模式 2 TH1=T12us。在方式 1 工作下，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 范圍 為 1 至 65536。其復(fù)位由觸發(fā)方式來設(shè)置。當(dāng)定時(shí)器計(jì)滿產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件自動(dòng)置 “1”，并可申請(qǐng)中斷。 方式控制寄存器 TMOD 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 都有四種工作方式，可通過程序?qū)?TMOD 進(jìn)行設(shè)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(shí)器 */ init_INT( )。 系統(tǒng)資源分配表見表 31。 超聲波測(cè)距的原理為超聲波發(fā)生 器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。本設(shè)計(jì)中采用動(dòng)態(tài)顯示方式，以實(shí)時(shí)顯示 距離 變化。 圖 29 接收部分電路圖 15 超聲波測(cè)距儀顯示電路 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的顯示要求比較簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果采用十進(jìn)制數(shù)字顯示。其中的前置放大器具有自動(dòng)增益控制功能，可以保證在超聲波傳感器接收較遠(yuǎn)反射信號(hào)輸出微弱電壓時(shí)放大器有較高的增益 ， 在近距離輸入信號(hào)強(qiáng)時(shí)放大器不會(huì)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(dòng)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(shí)間。由于超聲波的傳播距離與它的振幅成正比 ， 為了使測(cè)距范圍足夠遠(yuǎn) ， 可對(duì)振蕩信號(hào)進(jìn)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(jī)的 XTAL1和 XTAL2 管腳分別接至由 12MH。 聲波幅值檢測(cè)法易受反射介質(zhì)的影響 [11]。 圖 22 超聲波測(cè)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(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，如果兩電極間未外加電壓，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)， 8 這時(shí)它就成為超聲波接收換能器了 [9]。 在實(shí)際應(yīng)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(gè)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(cè)介質(zhì)發(fā)射超聲波，同時(shí)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(hào)輸出。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超 聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片 7 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器了 。為此，在實(shí)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(duì)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(gòu)情況對(duì)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(dòng)頻率在 16～ 20kHz 之間，這個(gè)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(shè)計(jì)。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(cè)距技術(shù)是一種原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的非接觸測(cè)量技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、軍事及日常生 活等諸多領(lǐng)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(jī)在發(fā)射時(shí)刻同時(shí)開始計(jì)時(shí)，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(jì)時(shí)。 顯示部分完成數(shù)據(jù)在 LED 數(shù)碼管的顯示。超聲波測(cè)距傳感器按其可實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)距離可以分為大、中、小三種量程，小量程探測(cè)距離小于 2m，工作頻率 60kHz～300kHz之間；中量程探測(cè)距離約為 2m～ l0m，工作頻率在 40kHz～ 60kHz之間； 大量程探測(cè)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(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................ 1 課題設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 .................................................................................................... 2 課題設(shè)計(jì)的任務(wù) .......................................................................................................... 2 課題設(shè)計(jì)的要求 .......................................................................................................... 2 選題的意義 ........................................................................................................................ 3 研究?jī)?nèi)容及論文構(gòu)成 ........................................................................................................ 3 2 超聲波測(cè)距原理 .................................................................................................................... 5 超聲波簡(jiǎn)介 ........................................................................................................................ 5 超聲波的聲學(xué)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(cè)距儀的測(cè)距原理 ................................................................................................ 9 單片機(jī)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(cè)距儀顯示電路 ............................................................................................ 15 本章小結(jié) .......................................................................................................................... 15 3 超聲波測(cè)距系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .................................................................................................... 17 超聲波設(shè)計(jì)概述 .............................................................................................................. 17 主程序流程圖 .........................................................................................