【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 9 設(shè)計要求 9 9第三章 硬件設(shè)計 11 AT89C51單片機簡介 11 AT89C51各引腳的含義和功能 11 系統(tǒng)硬件設(shè)計組成部分 14 AT89C51單片機最小系統(tǒng) 14 數(shù)碼管顯示模塊 14 超聲波發(fā)射接收模塊 15 聲光報警模塊 21 復(fù)位電路 21 DS18B20溫度補償電路 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 28 28 系統(tǒng)主要模塊程序設(shè)計 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、能量消耗緩慢、環(huán)境污染小等優(yōu)點，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，是通過計算超聲波在被測物體和超聲波探頭之間的傳輸時間來測量距離的，對被測目標(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為是21世紀(jì)治療腫瘤的最新技術(shù)。本設(shè)計中還利用DS18B20進(jìn)行溫度補償，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。1 設(shè)計思路我們可以通過尺、激光測距等原理來實現(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單片機簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（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。當(dāng)使用自激震蕩方式時，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)生時鐘信號。在Flash 編程時，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，P2口可以驅(qū)動4個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的時間間隔計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為40KHZ，否則無法解調(diào)出來，即無法計算出距離。 復(fù)位電路單片機復(fù)位的原理是在時鐘電路開始工作后，在單片機的RST施加兩個時鐘周期以上高電平的震蕩脈沖，單片機即可實現(xiàn)復(fù)位。它可以將被測溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，因此單片機可以方便地通過串行總線實現(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、用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余效驗碼（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 溫度補償電路原理圖本設(shè)計采用外部供電方式。而單片機C語言在結(jié)構(gòu)上更易于理解，可讀性強，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，則外部中斷0立即執(zhí)行中斷，將定時器0關(guān)閉使其停止計時，并將測距成功標(biāo)志位置1，以此同時綠燈亮，表示成功接收回波信號。系統(tǒng)測試時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)測試距離超過90cm時，數(shù)碼管顯示的數(shù)字比較暗，可能是因為超聲波發(fā)射越遠(yuǎn)，需要的能量就越大，所以在測量距離大時，數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)有所變暗。 誤差來源1） 晶振和兩個電容離單片機過遠(yuǎn)，影響系統(tǒng)誤差。計數(shù)誤差一般存在量化誤差、時基誤差和觸發(fā)誤差；而系統(tǒng)誤差主要由溫度和濕度引起的，這是因為距離S=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，由于DS18B20對時間延時要求比較高，如果延時不夠精確，則將會使DS18B20初始化失敗。謝 詞通過本次畢業(yè)設(shè)計，我意識到要做好一個完整的作品不容易！要想做好一個產(chǎn)品，不僅僅只是考慮它的效果，能實現(xiàn)多少功能，我們還要認(rèn)真考慮一個產(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, 2007,25 (04)：111~113.[5] 林偉,梁家寧,李才安. 便攜式多功能超聲波測距儀的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子測量技術(shù),2008, 31(01)：91~93．[6] 王安敏,張凱. 基于AT89C52單片機的超聲波測距系統(tǒng)[J]. 儀表技術(shù)與傳感器，2006，06：45~48．[7] 戴曰章,吳志勇. 基于AT89C51單片機的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計[J]. 計量與測試技術(shù),2005， 32(02)：17~19.[8] 彭翠云,趙廣耀,戎海龍. 汽車倒車系統(tǒng)中超聲波測距模塊的設(shè)計[J].壓電與聲光, 2008，32(02)：251~254．[9] 鄒曉娥,李良仁. 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計[J]. 九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2006, 03：25~26.[10] 柴政，（科學(xué)sbit fmq=P1^4。uint ge,shi,bai。 for(i=0。 temp_T = Get_Temp()。 TL0=0x00。 //調(diào)用子函數(shù)，顯示溫度值 if(temp_T90) fmq=0。 //當(dāng)RX為1計數(shù)并等待 TR0=0。 distance=(int)time*v/20000。i++) { led2=0。 shi=(distancebai*100)/10。 P0=ledcode[shi]。 iN。 }void Reset(void){ DQ = 0。 i3。 m = 1。 for(i=0。 delay_us(1)。 StartChange()。 value = TMPH。ji。 P2 = 0xfd。 P2 = 0xf7。 //消影 P0 = ledcode[temp%10]。 //消影 P0 = ledcode[temp/100%10]。x=120。 value = value | TMPL。 //至少延時750ms Reset()。 write_byte(start)。 i++) { temp = val i。 for(i=0。 return(DQ)。 DQ = 1。}void Delay(uint i){ uint j。 P2=0xf7。 P2=0xfd。 led2=1。 } if(distance10) //距離小于10厘米聲光報警并顯示“” { P2=0xf0。amp。 if(k1==0) //防止按鍵抖動 { Trig=1。 led2=1。 TMOD=0x11。i++)。float v。sbit k2=P3^6。Human Robot Interaction and Cooperative Robots39。其實，在本次畢設(shè)過程中我學(xué)會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，通過對每個模塊和功能的不斷測試和修改完善，最終得出成品。 本設(shè)計所做工作1） 為完成本系統(tǒng)的設(shè)計，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)費和避免資源浪費，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。 //取出定時器的值 outeL =TL0。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境主要包括Windows 7的PC機、 Keil uVision4和STC_ISP_V480 下載器。 +5V電源模塊本設(shè)計的電源時通過一個變壓器將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。測溫電路初始工作時，溫度寄存器被預(yù)置位55℃，同時計數(shù)器1也被預(yù)置與55℃相對應(yīng)的預(yù)置數(shù)?！?。DS18B20通過編程后，可以實現(xiàn)9~12位的溫度度數(shù)。單片機的復(fù)位電路有上電復(fù)位、手動加上電復(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10181。CX20106A有8個管腳，當(dāng)換能器接收到回波信號時，管腳7就會輸出一個低電平。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)檢測到有信號返回時，IO口ECHO輸出一個高電平， 高電平持續(xù)的時間就是超聲波發(fā)射有接收信號的時間。P0口定義為I/O口時，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，P3口可以進(jìn)行位操作，是準(zhǔn)雙向端口，可以驅(qū)動4個LS型TTL負(fù)載。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型TTL負(fù)載。當(dāng)單片機訪問外部程序存儲器時，讀指令代碼，（Pin29）腳輸出兩個負(fù)脈沖選通信號；在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器讀取指令碼和讀寫外部數(shù)據(jù)時，不產(chǎn)生此信號。復(fù)位功能:當(dāng)單片機上電后，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期寬度以上的高電平，就會使單片機復(fù)位。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。超聲波測距儀是通過單片機控制發(fā)射出40KHZ頻率的超聲波，以此同