【正文】 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 電源電路 本設(shè)計(jì)是要設(shè)計(jì)一個(gè) +5V 直流電源供電，這里沒有直接的 +5V 電壓，而直流電源的輸入電壓為 220V 的電網(wǎng)電壓，在正常情況下，這一電網(wǎng)電壓是遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于本設(shè)計(jì)所需的電壓值，因而需要先使用變壓器，將 220V 的電網(wǎng)電壓降低后，再進(jìn)行下一階段的處理。 一有輸出就可以開定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值，此時(shí)就為此次測距的時(shí)間，就能夠算出距離。 三段穩(wěn)壓器 7805將會(huì)輸出穩(wěn)定的 +5V 直流電壓。本測量電路采用第二種方案。下面 我們拿 長沙太陽人電子有限公司的 1602字符型液晶顯示器為例，介紹 它的 用法。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū)的 000H—— 00FH 的 16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為 8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH）=FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H）=00H，??（ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H 時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8段亮線和 8 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 條暗線組成的虛 線。 (3)第 3腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度。 1602LCD 的指令說明及時(shí)序 ： 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器 總 共有 11條控制指令，如表 所示： 表 控制命令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的（說明：1 為高電平、 0為低電平） 。 (6)指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10 的點(diǎn)陣字符。以半導(dǎo)體熱敏電阻為探測元件的溫度傳感器應(yīng)用廣泛，這是因?yàn)樵谠试S工作條件范圍內(nèi)，半導(dǎo)體熱敏電阻器具有體積小、靈敏度高、精度高的特點(diǎn)，而且制造工藝簡單、價(jià)格低廉。 C 范圍內(nèi) ,精度為177。其總放大增益 80db。 （ 4） 4腳：接地端。 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，是目前最流行開發(fā) 80C51 系列單片機(jī)的軟件，提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ amp。 Keil C51 語言編譯工具都是以 ANSLC作為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)的，因此，一種 C語言環(huán)境下所編寫的 C 語言程序，只需將部分與硬件相關(guān)的地方和編譯連接的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)修改 ,就 可方便移植到另外一種系列上。如圖 ： 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 圖 軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖 程序流程框圖及說明 。 用 C 語言開發(fā)的代碼便于開發(fā)小組計(jì)劃項(xiàng)目 ,靈活管理 ,分工合作以及后期維護(hù)，基本上可以杜絕因開發(fā)人員變化而給項(xiàng)目進(jìn)度 ,后期維護(hù)或升級(jí)所帶來的影響。Vision）將這些部份組合在一起。例如，取 R=200kΩ時(shí)， f0≈ 42kHz，若取 R=220kΩ，則中心頻率 f0≈ 38kHz。 （ 1） 1腳：超聲信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為 40kΩ。 C。 本設(shè)計(jì)采用的是美國 Dallas 半導(dǎo)體公司的不銹鋼封裝的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器。 (8)指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 (2)指令 2：光標(biāo)復(fù)位 ，光標(biāo)返回到地址 00H。 (5)第 5腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 圖 1602LCD 尺寸圖 （ 1） 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : (W H)mm （ 2）引腳功能說明： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如?字符顯示：用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8或 8 8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位 置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 圖 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物圖 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用 液晶 顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ? 壓電陶瓷片具有如下特性：當(dāng)在其兩端加上大小和方向不斷變化的交流電壓時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“壓電效應(yīng)”，使壓電陶瓷也產(chǎn)生機(jī)械變形，這種機(jī)械變形的大小以及方向與外加電壓的大小和方向成正。但是，為防止發(fā)射信號(hào)對回收信號(hào)的影響，本超聲波集成模塊的測量周期最好定在 60 ms 以上，所以本設(shè)計(jì)將測量周期定在 80 ms。而且，它的感應(yīng)的角度不大于 15176。 HRSR04 超聲波集成模塊正 反面外觀如圖 所示。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 圖 DS18B20 溫度傳感器 發(fā)射電路設(shè)計(jì) 圖 超聲波發(fā)射電路 工作 過程中 ， 單片機(jī)產(chǎn)生 40kHz 的脈沖通過 口向超聲波發(fā)射電路發(fā)出信號(hào)，接入由 74LS04 構(gòu)成的放大電路放大信號(hào)， 驅(qū)動(dòng)超聲波探頭將超聲波發(fā)射出去。 DS18B20 是美國 DALLS 公司推出的 DS1820 的替代產(chǎn)品，具有 1 12 位的轉(zhuǎn)換精度，未編程時(shí)默認(rèn)的精度是12 位，測量精度一般為 176。 1602通過 D0D7的 8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。使用時(shí)通過接一個(gè) 1K的電阻來調(diào)節(jié)。按鍵按下時(shí)，就發(fā)出提示音，即開始了測距。如圖 所示，使用時(shí)，對于電容的選擇有一定的要求，一般選擇 30pF 左右。 （ 2） AT89S52 系列單片機(jī)內(nèi)、內(nèi)部含有 Flash 存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)開發(fā)可以反復(fù)擦寫。而 51 系列單片機(jī)具有成本低，穩(wěn)定性好，且運(yùn)行速度基本能滿足該系統(tǒng)的要求。 隨著傳感器和單片機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，無線檢測技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。同樣 LFMCW 雷達(dá)測距也存在著缺點(diǎn)，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是作用距離受限，二是距離 速度耦合的問題。 表 波速與溫度關(guān)系表 溫度（ ℃ ） 30 20 10 0 10 20 30 100 波速（ m/s） 313 319 325 323 338 344 349 386 由 表 21 可得溫度與波速得 轉(zhuǎn)換關(guān)系式 ： ?? （ 26） 式中 T —— 現(xiàn)場溫度； v —— 實(shí)際波速， 從上式可以看出， 要提高測量精度，就得能夠準(zhǔn)確的測得波速 ， 而波速 又受介質(zhì)中溫度影響最大，所以 必須首先 測量環(huán)境中 溫度 T 的大小。 正因?yàn)榫哂羞@樣的性質(zhì) ，使得超 聲波可以 去測量距離。 圖 LFMCW 雷達(dá)的基本組成 方案二 激光測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì) LFMCW 雷達(dá)測距系統(tǒng)主要包括射頻前端子系統(tǒng)和信號(hào)處理及顯控子系統(tǒng)兩大部分，其工作過程為：在 FPGA 中產(chǎn)生數(shù)字的鋸齒波調(diào)制電壓信號(hào)，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬的調(diào)制電壓加載到壓控振蕩器 (VCO)上控制其產(chǎn)生等幅連續(xù)調(diào)頻信號(hào)，然后經(jīng)功分器分成兩路，一路至發(fā)射天線發(fā)射出去，另一路作為本振信號(hào)進(jìn)入混頻器與接收到的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行混頻，通過低通濾波器獲得含有距離信息的差頻信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后 進(jìn)入FPGA 進(jìn)行處理，提取距離信息并顯示。 超聲波測距的原理一般采用渡越時(shí)間法（ time of flight）。與其它方法相比，如電磁的或光學(xué)的方法，它不受光芒、被測對象顏色等影響。 隨著 電子 技術(shù)的發(fā)展 相繼 出現(xiàn)了微波雷達(dá)測距、激光測距 以 及超聲波測距。國內(nèi)近幾年也相繼出現(xiàn)了許多數(shù)字式超聲波儀器和分析系統(tǒng)。 超聲波測距技術(shù)作為檢測技術(shù)的重要手段之一，在其發(fā)展過程中起著重要的作用。但是，由于歷史原因 、 自然災(zāi)害等 許多不可預(yù)見因素，城市 給 排水系統(tǒng)，特別是排水系統(tǒng)往往 要比 城市建設(shè) 要落后許多 。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目 錄 1 前言 ............................................................ 1 課題設(shè)計(jì)目的及意義 ................................................ 1 設(shè)計(jì)的目的 ..................................