【正文】 ，開(kāi)關(guān)控制的作用（單片機(jī)的 I/O口驅(qū)動(dòng)能力有限）。DSl8B20 的電源甚至可以由數(shù)據(jù)線本身來(lái)提供從而不需要再接外部電源。當(dāng)單片機(jī)接收到中斷信號(hào)時(shí)，說(shuō)明檢測(cè)到了反射回來(lái)的超聲波。集成電路 CX20226A是一款常用于紅外線的檢波接收專用芯片，其靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，由于紅外遙控常用的頻率為 38 kHz和發(fā)射出的超聲波頻率 40 kHz很接近，所以可以使用它來(lái)制作超聲波的檢波接收電路。發(fā)射端所需的一串脈沖可以由單片機(jī)提供。所以在 ，RST引腳所接收到的電壓是 5V～。51 單片機(jī)的內(nèi)部有用作構(gòu)成一個(gè)振蕩器的高增益反相放大器，它的輸入端和輸出端分別為芯片的 XTAL1引腳和 XTAL2引腳，這兩個(gè)引腳接晶振和微調(diào)電容，這樣就能夠形成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。這就相當(dāng)于：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)所需功能，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)可以劃分為五大主要模塊：控制模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、溫度檢測(cè)模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊。溫度轉(zhuǎn)換所需時(shí)間為750毫秒。多點(diǎn)能力，簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)選用壓電式超聲波傳感器，工作頻率是 40KHz，工作溫度20℃～+70℃，靈敏度在 5米以內(nèi)。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。簡(jiǎn)而言之，AT89S51有操作簡(jiǎn)單，體積較小，編譯和調(diào)試安裝簡(jiǎn)易，成本較低廉等特點(diǎn)，此外考慮到我自己對(duì)于單片機(jī)的掌握程度，我選擇AT89S51作為系統(tǒng)控制器。首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件測(cè)距測(cè)試，然后對(duì)系統(tǒng)性能誤差進(jìn)行討論。論文構(gòu)成主要由以下部分組成：第 1 章 包括研究背景和意義，并介紹本系統(tǒng)對(duì)誤差做出的措施。如果對(duì)檢測(cè)精度要求很高，則可以通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)測(cè)量結(jié)果加以校正。實(shí)際的工作環(huán)境對(duì)超聲波的影響很大，如空氣的溫度對(duì)超聲波的速度影響，及供電電源的穩(wěn)定也會(huì)使測(cè)量產(chǎn)生很大的誤差。一般的超聲波測(cè)距儀可用于固定物位或液位的測(cè)量，適用于建筑物內(nèi)部、液位高度的測(cè)量等。用時(shí)間乘以速度就得到了測(cè)量距離。本系統(tǒng)采用以AT89s51單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀的硬件電路。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)生衰減等。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） 。 以 室 溫 為 例 ， 超 聲 波 在 大 氣 中 的 傳 播 速 度 為 340m/s， 計(jì) 時(shí) 器 記 錄 的時(shí) 間 為 t， 就 可 以 計(jì) 算 出 發(fā) 射 端 到 距 障 礙 物 的 距 離 (s)， 即 ： s=340t/2。將后（12）和（13）代入（11）可得： ]cos[21HLartgvt? （14）其中,超聲波速度 v在一定的溫度下為一個(gè)常數(shù)(例如在溫度 T=30度時(shí),V=349m/s)；當(dāng)要測(cè)量距離 H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 L時(shí),則上式變?yōu)? vtH21? （15）所以,只需要測(cè)量出超聲波傳播的時(shí)間 t,就可以通過(guò)公式計(jì)算出距離 H. 研究?jī)?nèi)容及論文結(jié)構(gòu)本文設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)通過(guò)溫度補(bǔ)償計(jì)算出當(dāng)時(shí)聲波速度，能較準(zhǔn)確的測(cè)量出距離。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。距離測(cè)量首先要選擇好適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，在選擇好了傳感器后再經(jīng)由恰當(dāng)?shù)暮诵男酒幚砑茨苓_(dá)到所需精度，下面就對(duì)控制器、傳感器、顯示方案選擇做以下論述。晶片的材料有許多種。　?。?）靈敏度。所以通過(guò)測(cè)量溫度，求出當(dāng)時(shí)的準(zhǔn)確聲速能有效的減小誤差。C。LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光二級(jí)管以8字形結(jié)構(gòu)組成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)單片機(jī)這一詞最初源于“SingleChip Microputer”，簡(jiǎn)稱“SCM”。單片機(jī)正常工作電壓為 5V，通過(guò) 40引腳接電源正極，20 引腳接電源負(fù)極來(lái)實(shí)現(xiàn)供電。上電自動(dòng)復(fù)位就是利用外部的復(fù)位電路中的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，單片機(jī)的計(jì)時(shí)器就記錄了超聲波傳播整個(gè)過(guò)程的時(shí)間。圖中的上拉電阻有兩個(gè)作用：一方面能夠增強(qiáng)超聲波換能器的阻尼效果，縮短換能器自由振蕩所需的時(shí)間，另一個(gè)方面能夠增強(qiáng)反向器74HC04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，原理圖如圖 。6 引腳連接積分電容與地相連，電容的大小能夠影響探測(cè)距離。如果溫度升高1 ℃, 。畢業(yè)設(shè)計(jì)1251系列單片機(jī)的輸出方式為強(qiáng)下拉/弱上拉，高電平輸出電流很小，所以數(shù)碼管會(huì)很暗。由于單片機(jī)的工作壓是5V，采用 78L05三端穩(wěn)壓電源調(diào)整器來(lái)穩(wěn)定的輸出 5V電壓，電路如圖 。然后啟動(dòng)定時(shí)器 T1，進(jìn)行 ，在 T1中斷服務(wù)子程序中將會(huì)在 P1^0產(chǎn)生 40KHz的矩形波。畢業(yè)設(shè)計(jì)15開(kāi)始系統(tǒng)初始化溫度檢測(cè)計(jì)算聲速啟動(dòng) T1，產(chǎn)生 40KHz 矩形脈沖串啟動(dòng) T0，開(kāi)始計(jì)時(shí)，開(kāi)放外部中斷回波接收成功，進(jìn)入外部中斷子程序，得出傳播時(shí)間計(jì)算距離顯示距離圖 主程序設(shè)計(jì)流程圖 定時(shí)器T1中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中 40 kHz方波的產(chǎn)生采用軟件方式實(shí)現(xiàn)：控制 的高電平，再輸出 的低電平，這樣得到一個(gè)周期為 40 kHz的脈沖，再循環(huán)發(fā)送 5次。void CTC1_INT ( ) interrupt 3// 中斷一次 ,用于發(fā)射脈沖{VOLCK=~VOLCK。time=time120。從應(yīng)用手冊(cè)上能找出相應(yīng)的時(shí)序。 // 550us DQ = 1。 DS18B20在 t0后 1560us間對(duì)總線進(jìn)行采樣，若低電平寫入的位則是 0；若高電平，寫入的位則是 1。nops()。畢業(yè)設(shè)計(jì)20讀數(shù)據(jù)程序如下：uint8 read_byte(void){uint16 i, value=0。 //4usDQ = 1。write_byte(0xCC)。 //溫度高 8 位temp = temp_data[1]。距離顯示子程序如下：void display(void) // 顯示 5 位數(shù)據(jù) { P0=table[number[4]]。S2=1。S4=1。畢業(yè)設(shè)計(jì)23200cm以后的數(shù)據(jù)誤差增大, 這是由于發(fā)射功率不夠大, 接收到的信號(hào)很微弱, 引入了一些干擾因素。尤其在障礙物的距離較小的時(shí)候這個(gè)誤差就會(huì)成為距離測(cè)量的主要誤差來(lái)源。不過(guò)，本設(shè)計(jì)尚可以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行改善，從而使得本設(shè)計(jì)的測(cè)距儀功能更加完美：(1) 由于探頭的限制，在高溫高壓等惡性環(huán)境下測(cè)量誤差大，根據(jù)實(shí)際情況更換合適的探頭。 //聲波發(fā)射sbit key=P2^0。 //溫度返回值float V。 define nops()。) i++。S1=0。P0=table[number[2]]。}void Timetojuli(void) // 將測(cè)量的時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離 {long int s。 // 設(shè)CTC1工作于模式2, 定時(shí)器 CTC0 工作在方式1 ET0 = 0。 // 550us DQ = 1。 i8。 //66usval = 1。value = 1。return(value)。 // 發(fā)讀命令temp_data[0]=read_byte()。weima[1]=temp%10。S2=1。S1=0。S3=0。delay_ms(1000)。 // 串?dāng)?shù) delay(200)。EX0=0。 // 等待脈沖串 發(fā)送完 TR1=0。read_temp()。i500。time=time120。}。TH0=0。}}}}/* 中斷服務(wù)程序 */void CTC1_INT ( ) interrupt 3 //T 1 中斷一次 ,用于發(fā)射{畢業(yè)設(shè)計(jì)34VOLCK=~VOLCK。delay_ms(1000)。 // 啟動(dòng)定時(shí)器0 ，脈沖串發(fā)完后，開(kāi)始記時(shí) delay(12)。 //12us 初值畢業(yè)設(shè)計(jì)33TL1=0xf4。 // 開(kāi)總中斷 ET1=1。i1000。S3=1。S1=1。v=(int)(V+)。 S1=0。 //溫度高8位畢業(yè)設(shè)計(jì)31temp = temp_data[1]。write_byte(0xCC)。nops()。delay(1)。_nop_()。 // 66us flag = DQ。 // 置外部中斷INT0優(yōu)先級(jí)為高 TCON=0。 //單位為微米number[4]=s/10000000。delay(200)。S1=1。for (i=0。 _nop_()。 // 時(shí)間 bit CLflag。 //位選畢業(yè)設(shè)計(jì)27sbit S2 =P2^5。畢業(yè)設(shè)計(jì)25參考文獻(xiàn)[1] [M].北京:清華大學(xué)出版社,2022.[2] [M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2022.[3] （第 3 版）[M].北京:高等教育出版社,2022.[4] （第 5 版）[M].北京:高等教育出版社,2022.[5] （模擬部分）[M].北京:高等教育出版社,2022.[6] （數(shù)字部分）[M].北京:高等教育出版社,2022.[7] [M]北京:中國(guó)鐵道鐵道出版社,2022.[8] 張毅剛等. 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