【正文】 ............................................. 24 附錄 A 匯編程序清單 ....................................................... 25 圖 一 系統(tǒng)完整電氣原理圖 .................................................. 28 1 1 引言 測(cè)距在工業(yè)方面的應(yīng)用 在現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用可以說(shuō)是無(wú)處不在。 現(xiàn)在典型的非接觸測(cè)距方法有雷達(dá)探測(cè)、激光探測(cè)、 CCD 探測(cè)和 超聲波測(cè)距等方法。這些方法同 早 期 的機(jī)械測(cè)量相比，運(yùn)用比較簡(jiǎn)單，但大都采用了如壓力值、電氣量等中間量來(lái)反映液位值，增加了測(cè)量誤差。應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)大多沒(méi)有復(fù)雜的傳動(dòng)、運(yùn)動(dòng)部件， 安裝、維護(hù)時(shí)比較方便 ，尤其是在氣體或液體中測(cè)量時(shí)超聲波測(cè)距系統(tǒng)性能表現(xiàn)出較大的優(yōu)越性。采用硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式，選用單片機(jī)為 微 控制器，超聲波發(fā)射和接收器分別通過(guò)相應(yīng)電路與單片機(jī)相連， 這樣就可以 通過(guò)單片機(jī) 來(lái)控制超聲波的發(fā)射和接收 ，并利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 計(jì)算超聲波的傳輸時(shí)間t。單片機(jī)通過(guò) 、和 口控制超聲波測(cè)距模塊的觸發(fā)和接收回波信號(hào)。 HC— SR04 超聲波測(cè)距模塊簡(jiǎn)介 HC— SR04 超聲波測(cè)距模塊主要包括超聲波發(fā)射器、超生波接收器和相關(guān)的控制電路。選擇該型號(hào)單 片機(jī)的另一個(gè)重要因素是在導(dǎo)師的實(shí)驗(yàn)室有許多現(xiàn)成的該型號(hào)單片機(jī)，這樣就節(jié)省了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的額外成本。 XTAL2 則是內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器的輸出端，和 外部晶振的另一端 相連 ，當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘電源時(shí)，此引腳可懸空，此時(shí) XTAL2 實(shí)際將 XTAL1 輸入的時(shí)鐘進(jìn)行輸出（ STC12C5A08S2 應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)）。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，就是利用 、 、 分別連 接 74HC138 地址譯碼器的 A、 B、 C 端進(jìn)行地址的擴(kuò)展和選通。每個(gè)數(shù)碼管都有一個(gè)公共的外部選通端 COM，當(dāng)選擇共陰極連接時(shí)， 8 個(gè)發(fā)光二級(jí)管的陰極都連接到 COM 端。 溫度傳感器的類型及特點(diǎn) 人們對(duì)溫度傳感器的研究和應(yīng)用起步較早，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。 C[9]。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中它的信號(hào)通信端跟單片機(jī)的 口相連，其接線圖如下圖 所示。 單 片 機(jī) 初 始 化超 聲 波 模 塊 復(fù) 位給 H C S R 0 4 送 2 0 u S 的 T T L檢 測(cè) P 2 . 4 口 電 平 變 化 ， 為 高 電 平 時(shí) 啟 動(dòng) T 0P 2 . 4 口 由 高 變 低 時(shí) 關(guān) T 0計(jì) 算 距 離 S延 時(shí)數(shù) 碼 管 顯 示 結(jié) 果開(kāi) 始 13 圖 主程序流程圖 子程序設(shè)計(jì) 溫度采集程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)上電復(fù)位后，需對(duì)傳感器 DS18B20 執(zhí)行復(fù)位命令并開(kāi)始采集溫度數(shù)值。跳過(guò) ROM 命令 LCALL DS18B20_WriteByte 。讀暫存存儲(chǔ)器 LCALL DS18B20_WriteByte 。釋放數(shù)據(jù)線 MOV R7， 60 。準(zhǔn)備接收 MOV R7， 1 LCALL DelayXus MOV C， DQ 。準(zhǔn)備送出下一位數(shù)據(jù) MOV R7， 1 LCALL DelayXus DJNZ 0， WriteNext POP 0 RET END 16 速度查表程序 由超聲波測(cè)距的溫度補(bǔ)償公式 V=+，建立了一張溫度 —— V 的 修正值表格 TAB1。其程序流程圖 （如 圖 ） 。 圖 下載程序到單片機(jī)中 測(cè)試中選取了室溫 14 度時(shí)聲速為 340m/s 時(shí) 80cm— 200cm 之間的距離進(jìn)行了驗(yàn)證。調(diào)試結(jié)果 （ 如圖 所示 ） 。從調(diào)試 過(guò)程和調(diào)試 結(jié) 來(lái) 果看， 雖然沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果顯示，但是經(jīng)過(guò)了一番的排查，找到了問(wèn)題的根源，鑒于調(diào)試時(shí)間的緊迫性，未能及時(shí)更換模塊解決問(wèn)題 ，確實(shí)有些遺憾，但是通過(guò)一些列的設(shè)計(jì)，從硬件電路到軟件部分設(shè)計(jì)，再小到編程的細(xì)節(jié)問(wèn)題，自己確實(shí)學(xué)到了很多。吳老師不僅給我輔導(dǎo)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，還為我提供了很多硬件設(shè)備幫助我更好的了解系統(tǒng)的工作原理，對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大的幫 助。 最后，我還要感謝各位評(píng)委老師能在百忙之中查看我的系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。給 口送至少 20uS 的高電平信號(hào) 啟動(dòng)測(cè)距模塊 LOP1： JNB ， LOP1 SETB TR0 。*********距離計(jì)算子程序 (S=計(jì)算值 *17/1000cm)********* WORK: MOV A， R6 MOV B， R5 MUL AB 。acH+進(jìn)位和送入 46H 單元內(nèi) LCALL RIGHT RET 。取要顯示的數(shù)作查表偏移量 MOV DPTR， TAB 。選通第三個(gè)數(shù)碼管 MOV P0， A 。 9 。取要顯示的數(shù)作查表偏移量 MOV DPTR， TAB 。查表得字形碼 MOV P2， 01H 。*********顯示子程序 ********* DISPLAY: MOV P0， 00H MOV P2， 0FFH MOV R1， 40H 27 PLAY1: MOV A,R1 。(bc)L 存入 44H 單元內(nèi) MOV R3， B 。 口由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)停止計(jì)數(shù) START2： MOV A， TH0 MOV R7， A MOV A， TL0 MOV R6， A MOV R5， 11H LCALL WORK 。我相信您的嚴(yán)格是對(duì)我的負(fù)責(zé)，您的批評(píng)是對(duì)我的認(rèn)可，您的意見(jiàn)是我學(xué)習(xí)改進(jìn)的方向 24 參考文獻(xiàn) [1]馬瑩 ,鄭文斌 .基于單片機(jī)的超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].海峽科學(xué)， 20xx（ 10） [2]張敏 ,寇為剛 .基于超聲波的自動(dòng)測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用， 20xx（ 04） [3]趙廣濤 ,程蔭杭 .基于超聲波傳感器的測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].微計(jì)算機(jī)信息， 20xx（ 01） [4]莫德舉 ,劉艷艷 .超聲波液位測(cè)量方法的研究 [J].儀器儀表與分析監(jiān)測(cè)， 20xx（ 01） [5]卜英勇 .一種高精度超聲波測(cè)距方法的研究 [J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)， 20xx（ 27） [6]樓然苗 ,李光飛 .單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M].北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， [7]田志宏 ,曹建光 ,劉秀紅 .超聲波傳感器在電動(dòng)輪椅車(chē)上的應(yīng)用研究 [J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)， 20xx（ 20） [8]彭翠云 ,趙廣耀 ,戎海龍 .汽車(chē)倒車(chē)系統(tǒng)中超聲波測(cè)距模塊的設(shè)計(jì) [J].壓電與聲光， 20xx（ 30） [9]孫寶元 ,楊玉清 .傳感器及其應(yīng)用手冊(cè) [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， [10]應(yīng)崇福主編 .超聲學(xué) [M].北京： 科學(xué)出版社， 1990 [11]Murugavel Raju. Ultrasonic Distance Measurement With the MSP430. Aplication Report SLAA136A . 20xx [12]彭廣亮 .新型超聲波液位計(jì)的開(kāi)發(fā)研究 [D].河北工業(yè)大學(xué)， 20xx [13]趙小強(qiáng) ,趙連玉 .超聲波測(cè)距系統(tǒng)中的溫度補(bǔ)償 [J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)， 20xx（ 11） [14]趙亮 ,王余 .基于 AT89S51 單片機(jī)超聲波測(cè)距儀器設(shè)計(jì) [J].內(nèi)江科技， 20xx（ 02） [15]姚來(lái)鳳 ,馮益華 ,王麗 .超聲波及超聲檢測(cè) [J].山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 20xx（ 02） [16]李冬梅 .國(guó)內(nèi)外液位計(jì)量?jī)x表技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 [J].儀器儀表用戶， 20xx（ 05） [17]焦冰 ,唐慧強(qiáng) ,葉松 ,溫雅婷 .液位測(cè)量中超聲回波信號(hào)的采集與處理 [J].測(cè)控技術(shù)， 20xx（ 08） [18]李戈 ,孟祥杰 ,王曉華 ,王重修 .國(guó)內(nèi)超聲波測(cè)距研究應(yīng)用現(xiàn)狀 [J].測(cè)繪科學(xué)， 20xx（ 07） [19]武鋒 ,趙明 .超聲波液位計(jì)的選型及其 在原型水位自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用 [J].治淮， 20xx（ 08） 25 附錄 A 匯編程序清單 ORG 0100H START: MOV R1， 40H 。在此我由衷的感謝吳老師的耐心指導(dǎo)和幫助，相信在以后的工作和學(xué)習(xí)中我會(huì)努力做到更好。 對(duì)于誤差的分析，相信隨著超聲波測(cè)距集成模塊的技術(shù)改進(jìn)誤差會(huì)隨之減少。然而 口卻一直是低電平信號(hào)，即超聲波測(cè)距模塊并沒(méi)有返回回波信號(hào)，因此可以推斷導(dǎo)致測(cè)試失敗的 原因可能 是 超聲波測(cè)距模塊 內(nèi)部觸發(fā)無(wú)法響應(yīng) 的問(wèn)題。 針對(duì)調(diào)試 出現(xiàn)的問(wèn)題，首先想到的是編譯程序的計(jì)算和顯示部分出現(xiàn)了差錯(cuò)。弄清開(kāi)發(fā)板上的元件電氣連接后，將 STC12C5A08S2 單片機(jī)芯片正確插入鎖緊插座，用四根連接線分別將 HC— SR04 模塊的 VCC 和 GND 端接單片機(jī)的 VCC 和 GND 端，將Trig 端接至單片機(jī)的 口， Echo 接單片機(jī)的 口。編程時(shí)將DS18B20 采集的溫度值送到 R1 中，并將其作 為查表偏移量進(jìn)行查表，查表所得結(jié)果仍放 R1 中。等待時(shí)間片結(jié)束 LCALL DelayXus DJNZ 0， ReadNext POP 0 RET ； ************************************** ；向 DS18B20 寫(xiě) 1字節(jié)數(shù)據(jù) ； ************************************** DS18B20_WriteByte： PUSH 0 MOV 0， 8 。檢測(cè)存在脈沖 15 MOV R7， 240 。讀溫度低字節(jié) MOV TPL， A 。開(kāi)始轉(zhuǎn)換 LCALL DS18B20_WriteByte 。溫度采集程序流程圖如下圖 所示。編程語(yǔ)言選擇的是匯編語(yǔ)言，能夠做到直接控制硬件電路，且能精確計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間。與這些溫度傳感器相比，半導(dǎo)體集成數(shù)字傳感器因自帶 A/D轉(zhuǎn)換部分而是應(yīng)用電路設(shè)計(jì)更趨簡(jiǎn)單。溫度傳感器大致有如下幾個(gè)類型：熱電阻式傳感器、熱電偶式傳感器、半導(dǎo)體集成模擬溫度傳感器、半導(dǎo)體集成數(shù)字溫度傳感器等幾種。 在利用單片機(jī)的數(shù)碼管顯示時(shí)有兩種顯示方式可選，即數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。該系統(tǒng)中單片機(jī)的所用晶振為 ，因此只需利用 STC12C5A08S2單片機(jī)的第一復(fù)位功能鍵即可。 8 — P0 口可以作為標(biāo)準(zhǔn)的 8位