【正文】 位電路 (1)單片機 STC90C52 作為主控芯片，控制整個電路的運行。 數(shù) 據(jù)顯示模塊 顯示電路采用簡單實用的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管，斷碼用 74LS244 驅(qū)動，位碼用 PNP三極管 9012 驅(qū)動。由于 在 常溫下 超聲波 在空氣中的傳播速度 大 約為 340 m/s，所以障礙物到發(fā)射探頭之間的距離為： (31) 因為 單片機內(nèi)部定時器的計時實際上 就 是對機器周期 T的計數(shù)， 而本 設(shè)計中時鐘頻率 fosc取 12 MHz，設(shè)計數(shù)值 N，則 ： (32) (33) (34) 在程序中按 式 (34)計算距離。 CX20xx6A 芯片的 5 腳在外接電阻對它的帶通濾波器的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且不用再外接其他的電感，能夠很好地避免外加磁場對芯片電路的干擾，而且它的可靠性也是比較高的。 圖 實 物 圖 電氣參數(shù) ： 理工大學(xué)學(xué)士論文 18 電 氣 參 數(shù) HCSR04 超 聲 波 模塊 工作電壓 DC 5 V 工作電流 15mA 工作頻率 40Hz 最遠(yuǎn)射程 4m 最近射程 2cm 測量角度 15 度 輸入觸發(fā)信號 10uS 的 TTL 脈沖 輸出回響信號 輸出 TTL 電平信號，與射程成比例 規(guī)格尺寸 45*20*15mm 超聲波時序 圖： 圖 超 聲 波 時序圖 以上時序圖表明你只需要提供一個 10uS 以 上 脈沖觸發(fā)信號，該模塊內(nèi)部將 發(fā)出 8 個 40kHz 周期電平并檢測回波 。所以系統(tǒng)最小測量約為 112mm； 程序流程圖如圖 理工大學(xué)學(xué)士論文 21 圖 主程序 流程 圖 開始設(shè)置定時器工作方式及初值允許 T 0 T 1 中斷 ， 開啟定時器 1 ， 開啟總中斷計算距離超出測距范圍檢測到反射信號結(jié)束是否是否理工大學(xué)學(xué)士論文 22 系統(tǒng)主程序如下： void main( void ) { TMOD=0x11。 //開啟定時器 1 EA=1。 TH0=0。 disbuff[2]=S%1000%100/10。 //關(guān)閉千位數(shù)碼管 SMG_b=0。 //加入短暫延時 P0=0XFF。 /*******************定時器 1 溢出 **********************/ void timer1(void)interrupt 2 using 1 {TR1=0。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 軟件調(diào)試 系統(tǒng)軟件程序在編寫好之后，可通過編譯軟件對程序進(jìn)行編譯，變成可執(zhí)行的目標(biāo)文件。 第四步：點擊 download/下載。這使我們意識到，任何一件產(chǎn)品的產(chǎn)生，都不是單一知識所能實現(xiàn)的。 理工大學(xué)學(xué)士論文 31 致 謝 經(jīng)過 兩個多月 的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個 本科生的畢業(yè)設(shè)計 ，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是 非常困難 的。 control requires a certain preload, prone to friction。特別是 他每周都會 詢問 我的 寫作進(jìn)程， 檢查我所查找的資料，并對這些資料進(jìn)行評價，有不足之處他會不厭其煩的為我指出來， 并為我指點迷津，幫助我開拓思路，精心點撥，熱忱鼓勵。必須有一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，加上 100％的努力才有可能獲得成功的喜悅。 第六步：斷電后連上測距模塊，接通電源測試結(jié)果是否符合設(shè)計要求。所有子程序和中斷程序調(diào)試完 成后，應(yīng)把主程序與它們連接在一起 進(jìn)行整體調(diào)試，檢查各模塊間的相互影響，是否會出現(xiàn)交叉錯誤。 _nop_()。 _nop_()。 理工大學(xué)學(xué)士論文 26 _nop_()。 TL1=0x30。 //關(guān)閉十位數(shù)碼管 SMG_g=0。 //查找定義好的數(shù)碼管段值與 P0 口輸出， delay()。 } } 顯示程序 void display(){ unsigned char i=0。 S=(time*)。 //當(dāng) RX 為零時等待 TR0=1。 TL0=0。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔理工大學(xué)學(xué)士論文 19 可以計算得到距離。超聲波接收電路如圖 所示。 超聲波發(fā)射電路設(shè)計 超聲波發(fā)射電路是由超聲波探頭和超聲波放大器組成。顯示電路如 圖： 圖 顯示電路 超聲波發(fā)射和接收電路設(shè)計 超聲波是一種 振動 頻率超過 20 kHz 的機械波， 它 可以 沿直線 方向 傳播， 而且傳播的 方向性好，傳播 的 距離 也 較遠(yuǎn)，在介質(zhì)中傳播時 遇到障礙物在入射到它的反射面上就會產(chǎn)生反射波 。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。傳感器輸入端與發(fā)射接收電路組成超聲波測距模塊，模塊的輸出輸入端與單片機相連接，單片機的輸出端與顯示電路輸入端相連接。 為了弄清單片機的工作原理，現(xiàn)以如下的 Y=5+10 求和程序來說明單片機的工作過程。 理工大學(xué)學(xué)士論文 11 表 指令的三種形式 指令的二進(jìn)制形式 指令的十六進(jìn)制形式 指令的匯編形式 01110100 data1 74 data1 MOV A,data1。串行 I/O 用于串行通信，它可以把單片機內(nèi)部的并行 8 位數(shù)據(jù) (8 位機 )變成串行數(shù)據(jù)向外傳送，也可以串行接收外部送來的數(shù)據(jù)并把它們變成并行數(shù)據(jù)送給 CPU 處理。 RAM 主要用來存放實時數(shù)據(jù)或作為通用寄存器、數(shù)據(jù)堆棧和數(shù)據(jù)緩沖器之用。由于單片機主要在控制系統(tǒng)中使用，因此一旦該系統(tǒng)研制成功，其硬件和應(yīng)用程序均已定型。s,乘法指令為 4181。為此，在分析單片機工作原理前，先對圖 中各部件作一基本介紹是十分必要的 。接收裝置對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小可測距離。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率高，波長短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性 。 超聲波傳感器 超聲波傳感器主要有電致伸縮和磁致伸縮兩類，電致伸縮采用雙壓電陶瓷晶片制成，具有可逆特性。對于一個頻率一定的聲波，在氣體中傳播時吸收尤為歷害，在液體中傳播時吸收就比較弱，在固體中傳播時吸收是最小的。針對這一矛盾，金元郁 ]17[ 等提出步進(jìn)電機驅(qū)動單套小波束角傳感器做扇形掃描的方法，即步 進(jìn)電機每轉(zhuǎn)過一個步距角 [1]，測距系統(tǒng)便在當(dāng)前的角度上測取一個距離信息，結(jié)合當(dāng)前的掃描角度，就得到 了一個較為精確，而且兼有距離、方向的位置信息。 （ 4）超聲波旁瓣影響 接收傳感器在超聲波發(fā)射結(jié)束后接收到的第一個波一般是串?dāng)_直通波。 （ 2）回波信號幅值隨傳播距離增大呈指數(shù)規(guī)律衰減 回波信號幅值隨傳播距離增大呈指數(shù)規(guī)律衰減，使得接收傳感器接 收到的回波信號隨著測量距離的增大而大幅減小，給回波前沿的準(zhǔn)確定位帶來困難，造成測量精度降低。因此可廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測、食品（酒業(yè)、飲料業(yè)、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路 限高等行業(yè)中。理工大學(xué)學(xué)士論文 1 1 緒 論 課題背景 傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一。 課題研究意義 由于超聲測距是一種非接觸檢測技術(shù)，不受光線、被測對象顏色等的影響， 較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護(hù)、不污染、高可靠、長壽命等特點。常溫下，超聲波的傳播速度為 340m/s，溫度每升高 1℃ ，聲速增加約為 m/s，因此超聲波測距中一般采用溫度補償?shù)姆椒?，即在?shù)據(jù)處理中對超聲波傳播速度進(jìn)行實時溫度補償。郗曉田提出通過減小電容上電壓最大值 U 的初值來加速余振衰減的方法，也可在一定程度上減小盲區(qū)。然而如果采用小波束角探測器，可以滿足分辨能力的需要，但探測范圍很難滿足要求。對于同一介質(zhì)，聲波的頻率越高，介質(zhì)吸收就越強。由于聲波振動引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。 超聲波是指振動頻率大于20xx0Hz 以上的 ,其每秒的振動次 數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（ 20xx0Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。經(jīng)分析和大量實驗表明，頻率為 40KHz 左右的超聲波在空氣中傳播效果最佳，同時為了處理方便，發(fā)射的超聲 波被調(diào)制成具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號限制該系統(tǒng)的最大可測距離存在四個因素：超聲波的幅 度、反射物的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收裝置的靈敏度。 理工大學(xué)學(xué)士論文 8 中 央 處 理 器 （ C P U ）R A M并 行 I / O 接 口R O M串 行 I / O 接 口時 鐘 系 統(tǒng) 定 時 器 / 計 數(shù) 器外 部 元 件內(nèi)部總線復(fù) 位中 斷電 源TT X DR X D 圖 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 由圖 可見，中央處理器 (CPU)是通過內(nèi)部總線與 ROM、 RAM、 I/O 接口以及定時器 /計數(shù)器相連的，這個結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但并不好理解。 51 系列單片機的 ALU 提供了豐富的指令系統(tǒng)和極快的指令執(zhí)行速度，大部分指令理工大學(xué)學(xué)士論文 9 執(zhí)行時間位 1181。存儲器結(jié)構(gòu)分為獨立的兩部分：數(shù)據(jù)存儲器 （ RAM） 和程序存儲器 (ROM) (1)ROM ROM(Read Only Memory，只讀存儲器 )一般為 64KB，用于存放應(yīng)用程序，故又稱為程序存儲器 。 理工大學(xué)學(xué)士論文 10 (2) RAM 通常，單片機片內(nèi) RAM(Random Access Memory， 隨機存取存儲器 )容量為 64～ 256字節(jié)，最多可達(dá) 48K 字節(jié)。 4. I/O 接口和特殊功能部件 I/O 接口電路有串行和并行兩種。其格式為： 操作碼 地址碼 指令碼的二進(jìn)制形式既不便于記憶，又不便于書寫，故人們通常采用助記符形式來表示，表 所列。通常，設(shè)計人員采用指令的匯編符 (即助記符 )形式編程，這種程序設(shè)計稱為“匯編語言程序設(shè)計”。如圖 所示 理工大學(xué)學(xué)士論文 12 超聲波測距發(fā)射電路電源電路 顯示電路ST C 90 C 52 單片機超聲波接收電路 圖 超聲波測距原理圖 該測距裝置是由超聲波模塊、單片機、和 LED 顯示電路組成。單片機外圍需要一個復(fù)位電路，復(fù)位電路的功能是 ：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號。 由 P0 口輸出顯示數(shù)據(jù)， ~ 用來位選。 由于條件限制，本設(shè)計采用了價格便 宜使用方便的HCSR04 超聲波測距模塊。 CX20xx6A 芯片電路本身就具有很高的抗干擾的能力，而且靈敏度也比較高，所以，能滿足本設(shè)計的要求。 一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號 ， 回響信號的脈沖寬度與所測的距離成正比 。 //設(shè) T0 為方式 1， GATE=1； TH0=0。 //開啟總中斷 while(!RX)。 TL0=0。 disbuff[3]=S%1000%10 %10。 //選擇百位數(shù)碼管 P0=discode[disbuff[1]]。 //清除數(shù)碼管顯示，因是共陽型，所以不是 0 理工大學(xué)學(xué)士論文 25 SMG_s=1。} /********************************************************/ void zd3() interrupt 3 //T1 中斷用來掃描數(shù)碼管和計 800MS 啟動模塊 { TH1=0xf8。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。軟件的調(diào)試順序是子程序 —— 中斷程序 —— 算法模塊 —— 主程序。 第五步：給單片機系統(tǒng)上電。而且在電路的設(shè)計和程序的編制過程中，出現(xiàn)了很多意想不到的錯誤，讓我們措手不及，有些甚至是一些非常低級的錯誤，但是這些錯誤也同樣讓我們獲益非淺，它使我們意識到，研究是一個非常嚴(yán)肅的過程，來不得半點馬虎。 本 設(shè)計 從選題的確定 、說明書 的寫作、修改到最后定稿得到了我的 導(dǎo)師 老師 的悉心指導(dǎo)。 tendon layout prone coupling torque and motion. These factor