【正文】 bstract 2第一章 緒論 5 課題的研究背景 5 超聲波在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 6 研究目的和意義 7 研究內(nèi)容 7 論文結(jié)構(gòu) 8第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 9 設(shè)計(jì)要求 9 9第三章 硬件設(shè)計(jì) 11 AT89C51單片機(jī)簡介 11 AT89C51各引腳的含義和功能 11 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)組成部分 14 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng) 14 數(shù)碼管顯示模塊 14 超聲波發(fā)射接收模塊 15 聲光報(bào)警模塊 21 復(fù)位電路 21 DS18B20溫度補(bǔ)償電路 22 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及測溫原理 23 DS18B20的封裝形式及引腳功能 25 DS18B20的供電方式 25 +5V電源模塊 27第四章 軟件設(shè)計(jì) 28 28 系統(tǒng)主要模塊程序設(shè)計(jì) 29 29 DS18B20訪問程序 29第五章 調(diào)試與檢測 31 硬件測試 31 軟件測試 32 結(jié)果分析 32 誤差來源 32 解決方案 33 本設(shè)計(jì)所做工作 33總結(jié)與展望 35謝 詞 36參考文獻(xiàn) 37附 錄1 電路原理圖及PCB圖 38附 錄2 程序清單 40第一章 緒 論超聲波以其指向性好、穿透能力強(qiáng)、能量消耗緩慢、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，因而超聲波常用于距離測量。超聲波可用于非接觸測量，具有不受光、電磁波以及粉塵等外界因素的干擾等優(yōu)點(diǎn)，是通過計(jì)算超聲波在被測物體和超聲波探頭之間的傳輸時(shí)間來測量距離的，對(duì)被測目標(biāo)無損害，而且超聲波的傳播速度在相當(dāng)大范圍內(nèi)與頻率無關(guān)。在使用過程中，如果精度要求不高，則可以認(rèn)為傳播速度不變。1922年，首例超聲波治療的發(fā)明專利出現(xiàn)在德國。高強(qiáng)度聚焦超聲無創(chuàng)外科，已使超聲治療在當(dāng)代醫(yī)療技術(shù)中占據(jù)重要位置，而在21世紀(jì)(HIFU)超聲聚焦外科已被譽(yù)為是21世紀(jì)治療腫瘤的最新技術(shù)。本設(shè)計(jì)中還利用DS18B20進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以減小測距誤差。主要闡述課題的研究背景、研究現(xiàn)狀以及研究目的和意義等；第二章：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。1 設(shè)計(jì)思路我們可以通過尺、激光測距等原理來實(shí)現(xiàn)距離測量，但通過尺測量速度慢，效率低；激光測距精度高速度快，但成本高。 AT89C51單片機(jī)簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。當(dāng)使用自激震蕩方式時(shí)，XTAL1和XTAL2外接石英晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率震蕩，即產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。在Flash 編程時(shí)，用于輸入編程脈沖。4. 并行I/0口P0~P3口引腳（1） ~（Pin39~Pin32）P0口是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/0端口，P0口可做為通用I/O口使用。P2口做輸入輸出腳，為8位準(zhǔn)雙向并行的I/O口；當(dāng)P2用做普通I/O口時(shí)，P2口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。復(fù)位電路中的電容和電阻的取值根據(jù)其充放電時(shí)間常數(shù)來定。s的高電平，即可觸發(fā)IO口測距。由此就可以通過發(fā)射超聲波到接收信號(hào)的時(shí)間間隔計(jì)算出障礙物到傳感器的距離。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。的傳感器能夠檢測具有較大傾角的物體。為調(diào)試方便和修改，超聲波發(fā)射模塊和單片機(jī)之間的接口采用排針相連。成本17元24元，使用HCSR04超聲波發(fā)射接收模塊成本低、精度高、射程遠(yuǎn)；同時(shí)由于使用CX20106A芯片和TR40制成的超聲波發(fā)射接收模塊，必須保證接收到的信號(hào)為40KHZ，否則無法解調(diào)出來，即無法計(jì)算出距離。 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位的原理是在時(shí)鐘電路開始工作后，在單片機(jī)的RST施加兩個(gè)時(shí)鐘周期以上高電平的震蕩脈沖，單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。它可以將被測溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，因此單片機(jī)可以方便地通過串行總線實(shí)現(xiàn)讀取?！駲z測溫度范圍為55℃~+125℃。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及測溫原理，它主要包括寄生電源電路、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器、用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余效驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部份。：。 DS18B20外部供電方式 DS18B20寄生電源供電方式 溫度補(bǔ)償電路原理圖本設(shè)計(jì)采用外部供電方式。而單片機(jī)C語言在結(jié)構(gòu)上更易于理解，可讀性強(qiáng)，開發(fā)速度快、可靠性好、便于移植。超聲波測距主程序是利用外部中斷0檢測超聲波回波信號(hào)，則外部中斷0立即執(zhí)行中斷，將定時(shí)器0關(guān)閉使其停止計(jì)時(shí)，并將測距成功標(biāo)志位置1，以此同時(shí)綠燈亮，表示成功接收回波信號(hào)。系統(tǒng)測試時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)測試距離超過90cm時(shí)，數(shù)碼管顯示的數(shù)字比較暗，可能是因?yàn)槌暡òl(fā)射越遠(yuǎn)，需要的能量就越大，所以在測量距離大時(shí)，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)有所變暗。 誤差來源1） 晶振和兩個(gè)電容離單片機(jī)過遠(yuǎn)，影響系統(tǒng)誤差。計(jì)數(shù)誤差一般存在量化誤差、時(shí)基誤差和觸發(fā)誤差；而系統(tǒng)誤差主要由溫度和濕度引起的，這是因?yàn)榫嚯xS=VT，超聲波的在空氣中的傳播速度因溫度和濕度的不同而不同。同時(shí)，由于DS18B20對(duì)時(shí)間延時(shí)要求比較高，如果延時(shí)不夠精確，則將會(huì)使DS18B20初始化失敗。謝 詞通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我意識(shí)到要做好一個(gè)完整的作品不容易！要想做好一個(gè)產(chǎn)品，不僅僅只是考慮它的效果，能實(shí)現(xiàn)多少功能，我們還要認(rèn)真考慮一個(gè)產(chǎn)品的成本、性能的好壞、適用范圍、精度等。最后讓我再次向在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過我的人，真誠的說聲：謝謝！參考文獻(xiàn)[1] 趙建領(lǐng)，2012：591~596．[2] 王紅云，姚志敏，2010，11：47~49．[3] ，1994．（01）：7~8.[4] 馮德虎. 基于超聲波的高精度測距系統(tǒng)的研究[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2007,25 (04)：111~113.[5] 林偉,梁家寧,李才安. 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uint j。 P2=0xf7。 P2=0xfd。 led2=1。 } if(distance10) //距離小于10厘米聲光報(bào)警并顯示“” { P2=0xf0。amp。 if(k1==0) //防止按鍵抖動(dòng) { Trig=1。 led2=1。 TMOD=0x11。i++)。float v。sbit k2=P3^6。Human Robot Interaction and Cooperative Robots39。其實(shí)，在本次畢設(shè)過程中我學(xué)會(huì)最重要的是一種心態(tài)，一種做任何事都要耐心、執(zhí)著專研的精神。4） 軟硬件調(diào)試方面，通過對(duì)每個(gè)模塊和功能的不斷測試和修改完善，最終得出成品。 本設(shè)計(jì)所做工作1） 為完成本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，查閱了大量的網(wǎng)絡(luò)資料和重要文獻(xiàn)，較為全面地了解超聲波發(fā)射與接收原理，進(jìn)一步了解單片機(jī)的開發(fā)與應(yīng)用。但由于做好板子后，上網(wǎng)查到相關(guān)信息才發(fā)現(xiàn)自己在布板方面存在的問題，由于經(jīng)費(fèi)和避免資源浪費(fèi)，發(fā)現(xiàn)后就不重新再做板子了；2） 溫度是影響測量誤差的關(guān)鍵。 軟件測試軟件測試主要是檢測程序是否正確以能觸發(fā)HCSR04發(fā)出脈沖、DS18B20能否正常初始化、數(shù)據(jù)能否正常發(fā)送給P0口顯示等。 //取出定時(shí)器的值 outeL =TL0。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境主要包括Windows 7的PC機(jī)、 Keil uVision4和STC_ISP_V480 下載器。 +5V電源模塊本設(shè)計(jì)的電源時(shí)通過一個(gè)變壓器將220V交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?2V交流電，然后通過制成的+5V電源電源電路，經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓，最后輸出所需的+5V電壓。當(dāng)采用外部供電方式時(shí)。測溫電路初始工作時(shí)，溫度寄存器被預(yù)置位55℃，同時(shí)計(jì)數(shù)器1也被預(yù)置與55℃相對(duì)應(yīng)的預(yù)置數(shù)。℃。DS18B20通過編程后，可以實(shí)現(xiàn)9~12位的溫度度數(shù)。單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位、手動(dòng)加上電復(fù)位、看門狗復(fù)位等電路，各復(fù)位電路如下：1. 上電復(fù)位電路利用RC電路的充放電效應(yīng)即為上電復(fù)位的基本原理。其次，使用HCSR04超聲波發(fā)射接收模塊編程很簡單，只需給TRIG一個(gè)10181。CX20106A有8個(gè)管腳，當(dāng)換能器接收到回波信號(hào)時(shí)，管腳7就會(huì)輸出一個(gè)低電平。這種結(jié)構(gòu)更適合檢測安裝空間有限的場合。超聲波傳感器的檢測范圍取決于其使用的波長和頻率。 超聲波時(shí)序圖由于HCSR04有一定的反射角和盲區(qū)，因此檢測距離不因小于它的最小射程，以及所測物體的表面盡可能光滑平整，以減少誤差。 （3） 當(dāng)檢測到有信號(hào)返回時(shí)，IO口ECHO輸出一個(gè)高電平， 高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波發(fā)射有接收信號(hào)的時(shí)間。P0口定義為I/O口時(shí)，需外接上拉電阻，為準(zhǔn)雙向I/O口。當(dāng)作為普通I/0端口時(shí)，P3口可以進(jìn)行位操作，是準(zhǔn)雙向端口，可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，讀指令代碼，（Pin29）腳輸出兩個(gè)負(fù)脈沖選通信號(hào)；在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器讀取指令碼和讀寫外部數(shù)據(jù)時(shí)，不產(chǎn)生此信號(hào)。復(fù)位功能:當(dāng)單片機(jī)上電后，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期寬度以上的高電平，就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。超聲波測距儀是通過單片機(jī)控制發(fā)射出40KHZ頻率的超聲波，以此同