【正文】 T L 07 4R675 KR812 0KR 111KR 102KR 1275 KR710 KR C 73. 3MR?R E S 2R310 KR210 KC710 nFV C CC 1610 0n FVTVTV C CRA10 KRB3. 9KQ2N P NV C CY14M H ZC622 PC122 PC2V C CR51KP N PV C CC810 0n FC 1110 0n FC310 0n FC410 0n FTR 1456 KR 1516 0R 1710 KR 1847 KR 196. 8KR 1310 KC 121n FC 101n FC91n FC 1510 nFRT r i gT r i gE c hoE c hoV C C 電子信息工程系畢業(yè)論文 35 附錄三 源程序 //*函數(shù)名： Read_Temperature(void) //功能：讀取溫度 *// Read_Temperature(void)//讀取溫度 { Init_DS18B20()。但是課題最終得以順利完成。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的4位共陽(yáng) LED 數(shù)碼管， 溫度補(bǔ)償使用 DS18B20 來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算的精確，語(yǔ)音播報(bào)電路采用 ISD1730 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播報(bào)。 //補(bǔ)償 distance=sqrt(s)?？諝庵新曀倥c溫度的關(guān)系可表示為： 3 3 1 . 4 5 ( 2 7 3 . 1 6 ) / 2 7 3 . 1 6 3 3 1 . 4 0 . 6 ( / )c T T m s? ? ? ? 聲速確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離： 1 / 2 (3 3 1 .4 0 .6 )l T t?? 如果為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，本設(shè)計(jì)中將根據(jù)需要利用軟件方式增加角度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)： 2 2 2S l h?? （ S 為物體離超聲波發(fā)射器的距離 ） 通過(guò)以上溫度采集得到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際溫度 在距離計(jì)算中，實(shí)行了溫度補(bǔ)償和夾角補(bǔ)償?shù)某绦蛉缦拢? /**************************************** 距離計(jì)算函數(shù) ****************************************/ void puter(float temp) //距離計(jì)算函數(shù) { float c,d,s。 if(tvalue0x0fff) tflag=0。//啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 ds1820rst()。0x01。 //給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0x80。 //拉高 delay_18B20(40)。 uchar temper_ge,temper_shi,temper_bai。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序讀時(shí)序?qū)憰r(shí)序。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 511，圖中低溫度系數(shù)的晶振的振蕩頻率受溫度很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送 給計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。為了得到較為精確的測(cè)量結(jié)果，必須對(duì)波速進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 // 播放語(yǔ)音片段“米” 開(kāi) 始開(kāi) 始變 量 b a i 1 = 1 (米 單 位 )變 量 b a i 1 = 1 (米 單 位 )變 量 是 s h i 1 = 3 （ 分 米 單 位 )變 量 是 s h i 1 = 3 （ 分 米 單 位 )變 量 g e 1 = 5 (厘 米 單 位 )變 量 g e 1 = 5 (厘 米 單 位 )按 米 變 量 地 址 播 放 語(yǔ) 音按 米 變 量 地 址 播 放 語(yǔ) 音按 分 米 變 量 地 址 播 放 語(yǔ) 音按 分 米 變 量 地 址 播 放 語(yǔ) 音按 厘 米 變 量 地 址 播 放 語(yǔ) 音按 厘 米 變 量 地 址 播 放 語(yǔ) 音結(jié) 束結(jié) 束 圖 44 語(yǔ)音播報(bào)流程圖 電子信息工程系畢業(yè)論文 22 第五章 溫度補(bǔ)償 采用超聲波 測(cè)量距離的方法，實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度用以實(shí)現(xiàn)實(shí)際波速數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)，減小溫度對(duì)測(cè)距產(chǎn)生的誤差，最終由數(shù)碼管顯示所測(cè)距離，測(cè)量范圍為 7cm~1m,誤差177。//播放語(yǔ)音片段“ 1” ISD_SET_PLAY(add1[10],0,add2[10],0)。 電子信息工程系畢業(yè)論文 19 定 時(shí) 中 斷 入 口定 時(shí) 器 初 始 化發(fā) 射 超 聲 波發(fā) 射 完 否 ？停 止 發(fā) 射返 回 Y N 圖 42 定 時(shí)中斷服務(wù)子程 電子信息工程系畢業(yè)論文 20 外 部 中 斷 入 口關(guān) 外 部 中 斷讀 取 時(shí) 間 值計(jì) 算 距 離結(jié) 果 輸 出開(kāi) 外 部 中 斷返 回 圖 43 外部中斷服務(wù)子程序 超聲波測(cè)距主程序利用外中斷 1 檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（即 INT1 引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入中斷程序。置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P1清 0。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，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 ISD1700 系列的 SPI 串行接口操作遵照以下協(xié)議： ．一個(gè) SPI 處理開(kāi)始于 /SS 管腳的下降沿。為了兼容獨(dú)立按鍵模式，一些 SPI 命令： PLAY ， REC， ERASE， FWD， RESET和 GLOBAL_ERASE 的運(yùn)行類(lèi)似于相應(yīng)的獨(dú)立按鍵模式的操作?？商幚矶噙_(dá) 255 段以上信息 DS18B20 主要特性 獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用 無(wú)需外部器件 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電 零待機(jī)功耗 測(cè)溫范圍 55℃～ +125℃。 圖 34 時(shí)序圖 超聲波發(fā)射電路 超聲波傳感器的發(fā)射電路主要由方波發(fā)生芯片， 40kHz 的晶振和 MAX232 芯片構(gòu)成，單片機(jī)給方波發(fā)生芯片觸發(fā)信號(hào)后，方波發(fā)生芯片開(kāi)始工作，產(chǎn)生 40kHz的方波信號(hào)，電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)振蕩器的高電壓，進(jìn)而產(chǎn)生所需的 40kHz 的超 聲波。 電子信息工程系畢業(yè)論文 9 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 超聲波測(cè)距模塊 HCSR04 實(shí)物圖 圖 33 HCSR04 實(shí)物圖 主要技術(shù)參數(shù) 所用工作電壓：直流 5V 電壓。 52 單片機(jī)最小系統(tǒng)起振電容 C C3一般采用 15~33pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好 口為開(kāi)漏輸出，作為輸出口時(shí)需加 上拉電阻，阻值一般為 10k。 A/VPP（ 31 引腳） 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部 定時(shí)器或時(shí)鐘使用。 在對(duì) Flash ROM 編程或程序校驗(yàn)時(shí)， P3 還接收一些控制信號(hào)。 P2 作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì) 輸出一個(gè)電流（ I） 。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳） ： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 主要特性如下： 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 工作 頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工 作頻率可達(dá) 48MHz 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 片上集成 512 字節(jié) RAM 通用 I/O 口 (32 個(gè) )復(fù)位后為 :P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉 ,P0口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葌鞲衅鬟x擇普遍且實(shí)用的 DS18B20。再由單機(jī)計(jì)算出距離，送數(shù)碼管顯示測(cè)量結(jié)果。 d、語(yǔ)音模塊技術(shù)： ISD1730A 芯片來(lái)語(yǔ)音播報(bào)距離。溫度對(duì)傳感器的影響也很大，因此，需要用溫度傳感器進(jìn)行校正，目前相位探測(cè)法和聲譜輪廓分析法或二者結(jié)合起來(lái)的方法是主要的降低探測(cè)傳輸不確定度的方法。隨著測(cè)距的技術(shù)進(jìn)步，測(cè)距 將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。 換能器 的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理，實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距儀的各種功能。 本設(shè)計(jì)采用以 STC89C52 單片機(jī)為核心的超聲波測(cè)距 的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法?？稍诓煌h(huán)境中進(jìn)行距離準(zhǔn)確度在線標(biāo)定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進(jìn)行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。 國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài) 國(guó)外在提高超聲波測(cè)距方面做了大量的研究，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也作了相關(guān)的研究。現(xiàn)代人類(lèi)生活大部分電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。其原理為：檢測(cè)從發(fā)射傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時(shí)間 t，這個(gè)時(shí)間就是渡越時(shí)間，然后求出距離 l。 HCSR04 集成的發(fā)射電路模塊發(fā)出超聲波，遇到障礙物產(chǎn)生回波，被接收電路模塊接收， STC89C52 單片機(jī)統(tǒng)計(jì)出聲波傳輸所用時(shí)間，經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償溫，計(jì)算出正確的待測(cè)距離，同時(shí)ISD1730A 根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行組合播報(bào)當(dāng)前測(cè)試距離，并且由數(shù)碼管顯示。芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。此時(shí)， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。 表 XX 和 引腳復(fù)用功能 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳） ： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。 XTAL1（ 19 引腳） ：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。當(dāng)某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加1，更新的計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的 S3P1 期間裝入計(jì)數(shù)器。 高精度：可達(dá) 3mm。在中斷服務(wù)程序中，讀取計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值 ，結(jié)合溫度補(bǔ)償后的聲速計(jì)算出測(cè)距儀距離障礙物的距離?？射洝⒎乓羰f(wàn)次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年。靜態(tài)電流： 1 μ A 為了兼容獨(dú)立按鍵模式，一些 SPI 命令： PLAY ， REC， ERASE， FWD， RESET和 GLOBAL_ERASE 的運(yùn)行類(lèi)似于相應(yīng)的獨(dú)立按鍵模式的操作。 電子信息工程系畢業(yè)論文 15 . 在完成一個(gè) SPI 命令的操作后，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)中斷信息，并且持續(xù)保持為低，直到芯片收到 CLR_INT 命令或者芯片復(fù)位。 圖 310 顯示電路圖 電子信息工程系畢業(yè)論文 17 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)主要有主程序、超聲波發(fā)生程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。為了有利于程序結(jié)構(gòu)化和容易計(jì)算出距離，主程序采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)。 ge1=S%10。delay1(100)。表 1為超聲波在不同溫度下的波速值。此種形式的溫度測(cè)量結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量精度易受原器件參數(shù)影響。其輸出用于修正計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)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。 系統(tǒng)軟件編制時(shí)考慮相關(guān)硬件的連線，同時(shí)還要進(jìn)行存儲(chǔ)空間、寄存器以及定時(shí)器和外部中斷引腳的分配和使用。//ds18B20 uint xdata tvalue。 //延時(shí) DQ = 0。i) { DQ = 0。 i0。 ds1820rst()。 tvalue=b。 } endif 溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)及距 離計(jì)算 在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速 c是基本不變的，計(jì)算時(shí)取 c 為 340m/s。 //計(jì)數(shù)時(shí)間 d=(c*t*)/2。單片機(jī)采用 STC89C52。 通過(guò)以上的設(shè)計(jì)過(guò)程，我們不但在知識(shí)上收獲了，而且發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足之處；同時(shí)，我們也對(duì)自己的動(dòng)手能力有所鍛