【正文】 ......................... 18 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0/T1 定時(shí)程序流程圖 ............................................................................. 20 方式控制寄存器 TMOD.......................................................................................... 20 控制寄存器 TCON .................................................................................................. 21 定時(shí)器 T0 流程圖 ...................................................................................................... 21 定時(shí)器 T1 中斷服務(wù)程序流程圖 .............................................................................. 22 外部中斷服務(wù)程序流程圖 .............................................................................................. 23 顯示程序流程圖 .............................................................................................................. 23 計(jì)算程序流程圖 .............................................................................................................. 24 4 電路調(diào)試及誤差分析 .......................................................................................................... 26 系統(tǒng)軟件的調(diào)試 .............................................................................................................. 26 系統(tǒng)的軟硬件串聯(lián)調(diào)試 .................................................................................................. 28 系統(tǒng)的誤差分析 .............................................................................................................. 30 聲速引起的誤差 ........................................................................................................ 31 單片機(jī)時(shí)間分辨率的影響 ........................................................................................ 31 隨機(jī)誤差 .................................................................................................................... 32 提高測(cè)距精度的方法 ...................................................................................................... 32 本章小結(jié) .......................................................................................................................... 33 結(jié) 論 ........................................................................................................................................ 34 致 謝 ........................................................................................................................................ 35 參考文獻(xiàn) :................................................................................................................................... 36 附錄： ........................................................................................................................................ 37 1 1 緒 論 課題設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀 當(dāng)我們的測(cè)距技術(shù)日漸趨于成熟，我們對(duì)測(cè)距的精度要求也日漸嚴(yán)苛，傳統(tǒng)的測(cè)距技術(shù)在某些場(chǎng)合已經(jīng)不能夠滿足人們的需要， 如在井道，水位，管道等的長(zhǎng)度 測(cè)量方面，傳統(tǒng)的測(cè)距方式已然不再適用。 關(guān)鍵詞 ：超聲波測(cè)距儀 ,單片機(jī) Thesis: ultrasonic range finder (software) Specialty: Automation Undergraduate: (Signed) __________ Instructor: (Signed) __________ ABSTRACT Ultrasonic Ranging is a noncontact optical measurement method which has been widely applied in recent years. It has the advantages of measuring convenience, not be the object produce damage. Obvious features of the ultrasound is directional, perating. Especially in light opaque solid, it met the impurities or the interface will have a significant reflection.. Therefore, we can use ultrasound to achieve the measurement of distance. The distance is got by measuring time difference that between emission ultrasonic and the echo of the measured object reflection received with piezoelectric ultrasonic transducer. The device includes a microcontroller system, display circuit, ultrasonic transmitter and ultrasonic detection receiver circuit. The software part of the system include the main program, timing subroutine display routines, and external interrupt service routine. The main program use C language for conducive to the program structure and easy to calculate the distance. I plete hardware and software design of the ultrasonic range finder, and achieve measured results display. According to system debugging, LED digital display clear and measuring results are stable and reliable and the range finder error is less than 5cm. KEY WORDS: ultrasonic range finder SCM 前 言 隨著科技的迅猛發(fā)展越來越多科技成果被廣泛的運(yùn)用到人們的日常生活當(dāng)中 ， 給我們的生活帶來了諸多方便。尤其是在光不透過 的固體中，它碰到雜質(zhì)或分界面就有顯著的反射。因此，可以利用超聲波實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的測(cè)量。這一設(shè)計(jì)就是本著這個(gè)宗旨出發(fā) ， 利用超聲波的特性來為我們服務(wù)。在現(xiàn)代社會(huì)中，我們既要要求測(cè)量的準(zhǔn)確性，又要避免人類在危險(xiǎn)的環(huán)境下作業(yè)。 在我國(guó)的相關(guān)技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比也較落后，因此對(duì)這種能準(zhǔn)確、高效、實(shí)時(shí)測(cè)量距離的方式的研究在我國(guó)尤其重要。 中斷 服務(wù)程序中，提供了定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，并且調(diào)用相關(guān)處理程序。超聲波在空氣中的傳播速度為 V，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離。 利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的指標(biāo)要求，因此為了使移動(dòng)機(jī)器人能夠自動(dòng)躲避障礙物行走，就必 須裝備測(cè)距系統(tǒng)，以使其及時(shí)獲取距障礙物的位置信息（距離和方向）， 因此超聲波測(cè)距在移動(dòng)機(jī)器人的研究上得到了廣泛的應(yīng)用。由單片機(jī)進(jìn)行整體控制。首先是對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行整體的分析，闡述軟件設(shè)計(jì)的整體概念，然后再具體討論程序的各個(gè)模塊。 (3)超聲波：振動(dòng)頻率高于 20kHz 的機(jī)械波。 其聲速 C 也與溫度有關(guān)，表 21 列出了幾種不同溫度下的聲速。例如：均勻介質(zhì)對(duì)超聲波的吸收并不顯著，而當(dāng)介質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻時(shí)，聲吸收情況將發(fā)生明顯變化。 總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為 兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。 超聲波傳感器的原理與特性 原理 用超聲波作為檢測(cè)手段，應(yīng)能發(fā)射超聲波和接收超聲波。因此，壓電式超聲波傳感器實(shí)質(zhì)上是一種壓電式傳感器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。傳感器的標(biāo)稱頻率為 40kHz，這是壓電元件的中心頻率，實(shí)際上發(fā)送超聲波時(shí)是串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振的中心頻率，而接收時(shí)各自使用并聯(lián)諧振頻率。因此，當(dāng) 前超聲波測(cè)距一般使 用渡越時(shí)間法。 晶振和兩個(gè) 22pF 電容構(gòu)成的振蕩電路兩側(cè)，為電路提供正常的時(shí)鐘脈沖。 發(fā)射電路的主要目的是驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭內(nèi)的壓電晶片振動(dòng)，使之發(fā)出超聲波，并且發(fā)射的超聲波具有一定的能量，可傳播較遠(yuǎn)的距離，實(shí)現(xiàn)測(cè)量的目的。 該測(cè)距電路的 40kHz 方波由單片機(jī)編程產(chǎn)生，方波的周期為 1/40ms ，即 25181。其帶通濾波器中心頻率可由芯片腳 5的外 接電阻調(diào)節(jié)。只需能顯示09 的數(shù)字，且顯示穩(wěn)定無閃爍即可。 電路 圖如圖 210 所示。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間 T[12]，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 表 31 資源分配表 接口 功能 P0,P2 顯示輸出口 超聲波輸出端口 超聲波接收中斷入口 T1 定時(shí)模式 2 T0 計(jì)數(shù)模式 1 外部中斷 0 判斷回波 18 主程序流程圖 單片機(jī)編程產(chǎn)生超聲波，在系統(tǒng)發(fā)射超聲波的同時(shí)利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能開 始計(jì)時(shí)，接收到回波后，接收電路輸出端產(chǎn)生的負(fù)跳變?cè)趩纹瑱C(jī)的外部中斷源輸入口產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，停止計(jì)時(shí)，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離，然后通過軟件譯碼，將數(shù)據(jù)輸出 P0 口顯示 。 /* 初始化外部中斷 */ CLflag=1。 TR0=0。當(dāng) GATE＝ 0，定時(shí)器只由 TR0 或 TR1 來控制啟停。進(jìn)人中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清 0。 IT1 和 IT0：為外部中斷 1 和外部中斷 0 的觸發(fā)方式選擇位。 它的初始化指令為 i