【正文】 可以進(jìn)行水下的通信聯(lián)絡(luò)。超聲波也遵循一般機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進(jìn)入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減。 其操作控制系統(tǒng)的本質(zhì)是通過(guò)廚師使用爐灶烹飪時(shí)，炒菜鍋在爐灶上放上或拿起的機(jī)械性變化被電子控制器感應(yīng)檢測(cè)，并同步控制爐灶火焰變化，達(dá)到杜絕空燒的目的。 Key word：Energy conservation。Current dining industry，Kitchen all employ that burnting gas, burnting oil cooking range with blower。此研究就是為了減少這種浪費(fèi)。但是我們可以做一些努力，減少對(duì)能源的浪費(fèi)。關(guān)鍵詞 節(jié)能；單片機(jī)；超聲波；自動(dòng)化Abstract Fossil fuel is can not renewable sources of energy，with the development of industrialisation progress along with the human being，Increasing wastage of the fuel with each passing day 。The text mainly studied base on ultrasonic wave of MCU economize on energy control system。這點(diǎn)也是每個(gè)餐飲業(yè)主一直為此煩惱而又無(wú)法克服的成本支出。 能有效降低廚房的空氣溫度與爐灶噪聲。廚用燃汽燃油節(jié)能控制系統(tǒng)開發(fā)研究是集機(jī)械技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，微電子技術(shù)的系統(tǒng)，對(duì)每一項(xiàng)分類來(lái)講，這些技術(shù)都已經(jīng)成熟，且社會(huì)對(duì)節(jié)能的渴望造就了巨大的市場(chǎng)空間，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功必將帶來(lái)旺盛需求。因此，當(dāng)壓電效應(yīng)和磁致現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)后并沒(méi)有應(yīng)用于制造有效的超聲設(shè)備。在應(yīng)用方面，B超和A超醫(yī)療探頭開始投入生產(chǎn)和醫(yī)療應(yīng)用。要求探測(cè)信號(hào)的脈沖極窄，但是一般脈沖寬度是波長(zhǎng)的幾倍(如要產(chǎn)生更窄的脈沖在技術(shù)上是有困難的)，超聲波波長(zhǎng)短，因此可以作為窄脈沖的信號(hào)發(fā)生器；(4)功率大，超聲波能夠產(chǎn)生并傳遞強(qiáng)大的能量。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波。這主要是由于介質(zhì)對(duì)聲波能量的吸收隨著聲波頻率的升高而增加，頻率越高，聲波在介質(zhì)中衰減的就越快。以及進(jìn)行物位、濃度、硬度、溫度等檢測(cè)。衰減系數(shù)。并且，超聲波傳感器在測(cè)量過(guò)程中容易產(chǎn)生盲區(qū)，接收端易接收到泄漏波。透過(guò)介質(zhì)的射線強(qiáng)度I與入射強(qiáng)度Io之間有如下關(guān)系: ()式中，為吸收系數(shù)，條件固定時(shí)為常數(shù)。在傳輸過(guò)程中受到粉塵、煙霧、火焰及強(qiáng)光的影響小，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。當(dāng)固態(tài)源的調(diào)制頻率F和頻偏Δf0一定時(shí)，只要測(cè)出Δf，就可以計(jì)算得到L。針對(duì)不同用途和要求(從測(cè)量范圍、精度要求、測(cè)量條件等考慮)，位移測(cè)量有多種測(cè)量技術(shù)：有機(jī)械的浮子方法；利用電阻、電感、電容的非電量電測(cè)量方法；有光學(xué)或激光測(cè)量方法；有利用放射性或射流技術(shù)的測(cè)位方法等，在本設(shè)計(jì)中采用的是超聲波測(cè)量技術(shù)。在原理上利用壓電陶瓷材料在電能與機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的功能。壓電陶瓷晶片有一個(gè)固有的諧振頻率，即中心頻率發(fā)射超聲波時(shí)，加在其上面的交變電壓頻率要與它的固有諧振頻率一致，接收超聲波時(shí)，作用在它上面的超聲機(jī)械波的頻率也要與它的固有諧振頻率一致。一頻率特性超聲發(fā)射傳感器頻率特性如下所示： 發(fā)射靈敏度（dB）其中，f0＝40KHz為超聲發(fā)射傳感器的中心頻率，在f0處，超聲發(fā)射傳感器所產(chǎn)生的超聲機(jī)械波最強(qiáng)，也就是說(shuō)在f0處所產(chǎn)生的超聲聲壓能級(jí)最高。并且最大靈敏度向稍低的頻率移動(dòng)。課題中超聲發(fā)射傳感器的指向角為60176。C 最高使用溫度：85176。聲速隨溫度變化公式為: （） 式中，T是溫度。這就是本設(shè)計(jì)中的測(cè)量盲區(qū)。節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括：發(fā)射電路的設(shè)計(jì)；接收電路的設(shè)計(jì)；電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；執(zhí)行電路的設(shè)計(jì)。故在超聲波測(cè)量中，常使用40KHz的超聲波。本設(shè)計(jì)中采用的是CD40107二路2輸入與非門緩沖器/驅(qū)動(dòng)器。定時(shí)器內(nèi)部由比較器、分壓電路、RS 觸發(fā)器及放電三極管等組成。電路無(wú)穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，亦不需外加觸發(fā)信號(hào)，即可產(chǎn)生振蕩。 多諧振蕩器的電路圖和波形圖（2） 采用單片機(jī)做脈沖源一個(gè)單片機(jī)要想正常工作必須有一個(gè)極其穩(wěn)定的時(shí)鐘基準(zhǔn)，而其時(shí)鐘基準(zhǔn)多采用石英晶振，石英晶振的頻率穩(wěn)定性極高。這需要單片機(jī)有一個(gè)響應(yīng)的過(guò)程，必然達(dá)不到及時(shí)計(jì)時(shí)的要求。連接電路如下圖所示： 發(fā)射部分電路圖 接收電路的方案設(shè)計(jì)超聲波接收電路由前置放大電路，帶通濾波放大電路及二值化電路構(gòu)成。前置放大電路是由一個(gè)通用運(yùn)算放大器CF741及電阻R7，R8和R9構(gòu)成，組成一反向比例放大電路，以實(shí)現(xiàn)把數(shù)十毫伏的輸入信號(hào)放大到伏級(jí)，以便于后續(xù)電路的處理。于是設(shè)計(jì)出一高品質(zhì)因數(shù)的濾波器對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)十分重要。因而，可以在電路中優(yōu)先采用損耗較大而體積較小的電阻來(lái)代替無(wú)源濾波器中的電感器件，這樣不僅可以使濾波器的重量和體積大大縮小，而且可以避免由電感所帶來(lái)的非線性、參數(shù)調(diào)整困難以及制造成本高等缺點(diǎn)。 由于在本系統(tǒng)中，總噪聲包括在低頻段主要集中室內(nèi)環(huán)境噪聲和50Hz工頻干擾，以及在高頻率段的接收機(jī)內(nèi)部噪聲。根據(jù)同相比例運(yùn)算電路的計(jì)算公式： （）故： （）式中稱為截止角頻率。其目的是確定接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，這是整個(gè)電路中一個(gè)關(guān)鍵的地方，因?yàn)樗粌H決定系統(tǒng)的測(cè)量精度，還關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)是否能正常工作。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容?？删幊檀型ǖ? 89C51引腳圖 AT89C51主要特性 AT89C51引腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 三端固定正穩(wěn)壓器的外行及引腳排列 本設(shè)計(jì)的電源部分電路圖如圖中所示：市電為交流220V，先經(jīng)變壓器變?yōu)?0V，24V，40V的交流電，在經(jīng)過(guò)硅橋堆整流，變?yōu)槊}動(dòng)電壓。為了較為精確的測(cè)量距離，減少誤操作。因而，使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 E2PROM。R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換精度位數(shù)，即用來(lái)設(shè)置分辨率，分辨率的定義規(guī)定如表 。 圖 DS18B20 測(cè)溫原理圖減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。只有與 64 位 ROM 序列完全匹配的 DS18B20 才能響應(yīng)隨后的存儲(chǔ)器操作。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來(lái)中止讀取。 執(zhí)行電路設(shè)計(jì)執(zhí)行元件為電磁閥，其具體型號(hào)不知道。我們采用可控硅來(lái)實(shí)現(xiàn)弱電與強(qiáng)電之間的變換，從而使電磁閥受單片機(jī)的控制。 PL/M 是 Intel 從 8080 微處理器開始為其系列產(chǎn)品開發(fā)的編程語(yǔ)言。它有功能豐富的庫(kù)函數(shù)，運(yùn)算速度快、編譯效率高，且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制；同時(shí)，C 語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，支持自頂向下的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，它具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，在軟件開發(fā)中可以采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法。根據(jù)第三章所述系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和所完成的功能，系統(tǒng)軟件需要實(shí)現(xiàn)以下功能: 在系統(tǒng)硬件中，已經(jīng)完成了發(fā)射電路、接收放大電路、濾波及二值化的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)軟件功能的實(shí)現(xiàn)可以分為主程序、子程序、在初始化以及發(fā)射脈沖串程序后打開定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，程序進(jìn)入中斷響應(yīng)的等待。 //外部中斷1 for(a=6。 //延時(shí)400微秒 EX1=1。 //Time0/1為16定時(shí)器（方式1） T。 //清除發(fā)送超聲波標(biāo)記位 } e=TH0。a) //一次發(fā)射5個(gè)超聲波 { P1_0=1。: 系統(tǒng)流程圖 主程序部分主程序是單片機(jī)程序的主體，整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)軟件的功能的實(shí)現(xiàn)都是在其中完成的，在此過(guò)程中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。 為了得到發(fā)射信號(hào)與接收回波間的時(shí)間差，要讀出此時(shí)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，但不能作為距離值直接顯控制輸出，因?yàn)橛?jì)數(shù)值與實(shí)際的距離值之間轉(zhuǎn)換公式為:S=*V*T=*（+）*T，其中，T為發(fā)射信號(hào)到接收之間經(jīng)歷的時(shí)間。有利于研制出規(guī)模更大、性能更完備的系統(tǒng)。PL/M 總的來(lái)說(shuō)是一種“高級(jí)匯編語(yǔ)言”，可詳細(xì)控制著代碼的生成。： 3CTG系列可關(guān)斷晶閘管型號(hào)最大可關(guān)斷電流（A）門極反響峰值電壓（V）正向平均壓降（V）門極電流（mA）關(guān)斷時(shí)間（）儲(chǔ)存溫度（）外形3CTG554010100F2： 執(zhí)行部分電路 至此，系統(tǒng)的硬件電路已經(jīng)全設(shè)計(jì)完了，整個(gè)系統(tǒng)的電路圖見附錄A5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)編程語(yǔ)言的選擇 51 系列單片機(jī)，現(xiàn)有四種語(yǔ)言支持，即 BASIC、PL/M、匯編和 C 語(yǔ)言。為驅(qū)動(dòng)如此大電流的器件，我們選用了大電流可調(diào)集成穩(wěn)壓器W138。 T(溫度轉(zhuǎn)換) [44H] 該命令啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換而無(wú)需其它數(shù)據(jù)。 ROM (搜索 ROM) [0F0H] 搜索 ROM 命令允許總線控制器用排除法識(shí)別總線上所有從機(jī)的 64 位編碼。圖 ，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是 DS18B20 的測(cè)溫原理。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。前兩個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息。 DS18B20 的外形及引腳定義DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，如圖 所示。溫度補(bǔ)償電路采用了美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司的 DS18B20 單總線型數(shù)字溫度傳感器。 三端集成穩(wěn)壓電源的參數(shù)元件790579157815輸出電壓/V+5+1515輸出電流/mA1005001500LM317是3端，可調(diào)整電壓輸出穩(wěn)壓器芯片。 電源的設(shè)計(jì)單片機(jī)的工作需要穩(wěn)定的＋5V直流電壓，運(yùn)放、三極管和電磁閥則需要＋15V直流電壓，所以需對(duì)市電進(jìn)行變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，為系統(tǒng)提供這兩種直流電壓。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：引腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 ： 帶限幅的過(guò)零比較器 如圖中所示，R1電阻的左端接收來(lái)自帶通濾波器的正弦信號(hào)，將其與R2左端參考電壓進(jìn)行比較，圖中的參考電壓是0V，所以此電壓比較器被稱作過(guò)零比較器。高通濾波網(wǎng)絡(luò)與此同理，分析略。經(jīng)過(guò)此濾波電路后，40KHz左右的有用回波信號(hào)被保留，之外的無(wú)用信號(hào)被削弱，為下一級(jí)的檢波電路提供較高信噪比的輸入信號(hào)，： 有源帶通濾波器，可以看出它是由低通濾波電路與高