【正文】 單片機(jī)工作提供5V 的直流電源，其設(shè)計(jì)電路原理圖如圖34所示。C 1111 1111 0101 1110 FF5Eh176。表32 DS18B20 溫度/ 數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系表TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT(Binary) DIGITAL OUTPUT (Hex)+125176。用戶可自設(shè)定非易失性溫度報(bào)警上下限值TH 和TL(掉電后依然存在 )，DS18B20在完成溫度變換后，所測(cè)溫度值將自動(dòng)與貯存在TH 和 TL內(nèi)的報(bào)警值相比較，如果高于TH或低于TL, DS18B20內(nèi)部的告警標(biāo)志就會(huì)被置位。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 E RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。由于 LM358 本身都相當(dāng)于一個(gè)低通濾波器，因此在連續(xù)發(fā)射 40KHz 的超聲波的時(shí)候，接收部分包括運(yùn)放的輸出和比較起的輸出可以很穩(wěn)定的接收到 40KHz 的信號(hào)。 主要器件選擇及其簡(jiǎn)介元器件的選擇對(duì)本超聲波傳感器測(cè)距模塊設(shè)計(jì)來說非常重要，合理地選擇元器件可使電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔，模塊的性能更好，硬件開發(fā)成本低。測(cè)溫部分采用了 DS18B20 測(cè)量環(huán)境溫度，用以溫度補(bǔ)償修正超聲波的速度。對(duì)高頻信號(hào)和電源干擾可以通過選擇合適的元器件，加之濾波電路就可以消除干擾，對(duì)接收部分的信號(hào)放大處理也可以采用隔離抗干擾技術(shù)。因此，超聲波傳感器的工作電壓不能超過這個(gè)極限值。其特性參數(shù)圖如表31所示。西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文13第 3 章 超聲波傳感器測(cè)距模塊的硬件設(shè)計(jì)由超聲波測(cè)距公式（23）知： ，其中c為超聲波的傳播速度， t為超聲波2ts?從發(fā)射到接收的往返時(shí)間。超聲波傳感器的主要作用是發(fā)射和接收超聲波信號(hào)。 超聲波傳感器模塊設(shè)計(jì)原理超聲波測(cè)距的常用方法有渡越時(shí)間法、頻差法、幅值法等。此時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)放大器的放大倍數(shù)會(huì)降低，甚至沒有放大作用，這種現(xiàn)象稱為阻塞。當(dāng)f 選定后，指向角θ近似于傳感器半徑成0 0fC??0反比。電磁效應(yīng)型接收器的結(jié)構(gòu)是將磁性受音板作為磁路的一部分，在磁路中設(shè)置拾音線圈。超聲波發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括，反壓電效應(yīng)、電致伸縮效應(yīng)、動(dòng)電效應(yīng)、電磁效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)等它恰好是上述超聲波接收的相反作用，所以從結(jié)構(gòu)上來看，發(fā)射與接收呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以，一個(gè)傳感器可以兼作發(fā)送傳感器和接收傳感器。通過上述超聲波傳感器結(jié)構(gòu)，配以適當(dāng)?shù)氖瞻l(fā)電路，可以使超聲能量定向傳輸，并按預(yù)期接收反射波，實(shí)現(xiàn)超聲遙控、測(cè)距、防盜等檢測(cè)功能。壓電組件在超聲振蕩時(shí)，仿佛是一個(gè)小活塞，其振幅很小，但是這種振動(dòng)加速度很大，于是把電磁振蕩能量轉(zhuǎn)化為振動(dòng)能量，這種巨大的超聲波能量 沿著特定方向傳播出來。壓電效應(yīng)原理： 逆壓電效應(yīng)將具有逆壓電效應(yīng)的介質(zhì)置于電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)作用介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心發(fā)生位置變化，這種位置變化在宏觀上表現(xiàn)為產(chǎn)生了形變，形變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。另外由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測(cè)和診斷中習(xí)慣上都把超聲波傳感器稱作探頭，而工業(yè)中采用的流體動(dòng)力型超聲波傳感器稱為“哨” 或“ 笛” 。70年代，人們又研制出PLZT 透明壓電陶瓷。在聲場(chǎng)中,液體中的氣泡可能逐步生成和擴(kuò)大, 然后突然破滅,在這急速的氣泡崩潰過程中, 氣泡內(nèi)出現(xiàn)高壓高溫,氣泡附近的流體中也形成局部強(qiáng)烈的激波。 課題設(shè)計(jì)研究范圍及成果本課題研究的超聲波傳感器模塊測(cè)距技術(shù)是一種非接觸式的測(cè)量物體間距離的方法，它是基于無目視能力的生物( 如蝙蝠等) 防御及捕捉獵物生存的原理, 利用超聲波在空氣等媒質(zhì)中傳播, 通過遇到障礙物反射回來的時(shí)間間隔長(zhǎng)短及被反射超聲波的強(qiáng)弱判斷障礙物性質(zhì)和位置的方法，它在現(xiàn)在機(jī)器人中有著舉足輕重的作用。西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文2有人說，計(jì)算機(jī)與傳感器的協(xié)調(diào)發(fā)展，才能決定技術(shù)的將來，這句話是有一定道理的 [2]。 傳 感 器 技 術(shù) 概 況人類為了從外界環(huán)境中獲取有用信息，必須借助于自身的感覺器官。關(guān)鍵詞：51 單片機(jī)；超聲波；測(cè)距西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IIDesign of Ultrasonic Distance Measurement Based on AT89C51 MCUAbstract: The thesis introduces a kind of singlepulserefection ultrasonic distance meter system module in detail based on Microcontroller. The system could measure certain distance with the reflected wave on condition in which the speed of transmitting wave is fixed. This paper summarizes the development and foundational principle of ultrasonic detections. Then it presents the theory and characters of ultrasonic sensor. At the same time, it discusses a number of main technical parameters. Moreover, it proposes the whole structure of the system by introducing the function of ultrasonic distance meter. And then the transmission receiver, detection, display scheme of this distance meter system is demonstrated. Specially, after the application of AT89C51 microcontroller, it analyzes the hardware and soft ware realization of each part in this system. At last the result and error analysis of the experiments is presented. It is proved by experiments that the design of the system is provided with high accuracy and reliability. In the end, the further measures of modification are presented.Keywords: AT89C51 MCU, ultrasonic, distance measurer 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 III目 錄第 1 章 緒論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 課題背景 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 機(jī)器人感知系統(tǒng)研究現(xiàn)況 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 傳感器技術(shù)概況 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 課題目的及意義 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 課題設(shè)計(jì)研究范圍及成果 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2第 2 章 超聲波傳感器模塊測(cè)距方案分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 超聲波與超聲波的應(yīng)用 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 超聲波傳感器 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 超聲波傳感器的原理及結(jié)構(gòu) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 超聲波傳感器的分類 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 超聲波發(fā)射器 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 超聲波接收器 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 系統(tǒng)主要參數(shù)考慮 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 傳感器的指向角 θ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 聲速 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 測(cè)量盲區(qū) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 超聲波傳感器模塊設(shè)計(jì)原理 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11 典型的超聲波傳感器測(cè)距模塊 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11第 3 章 超聲波傳感器測(cè)距模塊的硬件設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????13 超聲波傳感器測(cè)距模塊的總體 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13 超聲波傳感器測(cè)距模塊的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決方法 ??????????????????????????????????????????????????14 提高測(cè)距精度的依據(jù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 系統(tǒng)設(shè)計(jì)干擾問題及其解決方法 ???????????????????????????????????????????????????????????????????15 硬件電路設(shè)計(jì)說明 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 發(fā)射部分 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IV 接收部分 ????????????????????