【正文】 發(fā)展階段：上個世紀中后期，大概是 20 世紀 80 年代。 課題設計的意義 因為應用超聲波進行距離測量的技術是一種非接觸式的檢測技術，由于該測距技術所受到的外界干擾因素的影響較其他方式小，另外在一些惡劣的環(huán)境下（腐蝕、潮濕、粉塵等等），超聲波測距能完成其他測距方式所不能完成的測距任務，且測量值的準度也非常高。 Technology， Nanjing 210044 Abstract:This design mainly use STC89C52 singlechip microputer, and the production of ultrasonic sensor plete range alarm system. STC89C52 as main control chip, using ultrasonic to detect distance, the distance detected object behind the object, then single chip processing operations, pared with set alarm distance value judgment, when measured distance is less than the set value, the STC89C52 mands to control buzzer alarm. By the way, the STC89C52 is on STC series singlechip puter is widely used in a single chip microputer。 enjoy a very high value in automatic control field. With its ease of use and versatility has been well received by the majority of electronic design enthusiasts. Keywords: microcontroller STC89C52。因而超聲波測距具有了：高可靠性高，使用壽命長等特點。 MCS51 和 MCS96 的成功研發(fā)問世，理所應當?shù)某蔀?Inter 公司在單片機方面的典型代表系列。頻率為 20～ 20xx0 赫茲的聲波是正常人所能接收到，換句話說，正常人能聽到頻率在 20～ 20xx0 赫茲這之間的所有聲音。即超聲波的聲波射線發(fā)射到某個物體上時，它也會從該物質(zhì)表面發(fā)生反射現(xiàn)象。這個原因一方面跟分子本身的質(zhì)量有一定的關系，但是更主要的因素還取決于分子振動速度，所以介質(zhì)分子獲得的能量與其分子的振動的頻率成正比。因此，超聲波傳感器就是基于這種原理被設計和制造出來的。由此可見，此無論是在精確度還是 4 可靠性方面，超聲波測距的優(yōu)勢遠超過其他測距方式，也適用于更大范圍的應用場景，如工業(yè)自動控制，建筑工程測量和機器人視覺識別等方面都運用到了超聲波測距的基本原理。如何通過將這兩項功能有效地結合在一起，形成一個完整的測距報警系統(tǒng)，由此我展開了此次課程設計的思路：采用以單片機為核心的最小系統(tǒng)，通過編譯軟件程序使以單片機為核心的最小系統(tǒng)發(fā)出各項運算指令，有效地將測距報警系統(tǒng)的各個功能模塊銜接起來，并且完成測距、分析、報警等工作。當超聲波傳感器的聲波發(fā)射器接收發(fā)射超聲波的指令之后，它便會立即朝著智能小車的后方實時發(fā)出超聲波信號，并且在發(fā)射出超聲波的那一刻起單片機的時鐘電路開始計時。 系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機作為核心控制器 ,在智能小車移動的過程中，由測距儀進行實時距離的探測與對比，當無線測距儀通過對超聲波傳播時間的運算得到實際的距離值之后，主控制器便會拿實際的距離跟系統(tǒng)設定的距離報警值進行對比，當測量出來的實際距離值小于系統(tǒng)初始設定的報警距離時，蜂鳴器收到報警指令后就會立即報警。 如圖 1 所示：系統(tǒng)方框結構圖。在單片機系統(tǒng)運算方面 提供了高性 價比 7 的解決方案。 （ 3）復位引腳 8 為了提高單片機在運行過程中的抗干擾能力，而且保證整個電路的穩(wěn)定工作， STC89C52還具備復位功能 RST——第 9 位引腳， RST 作為 RESET 復位信號輸入端口，為了讓單片機能夠正常工作，當給系統(tǒng)連續(xù)輸入 2 個周期以上的有效高電 平時，復位引腳接收到高電平信號后，使得整個系統(tǒng)完成復位初始化操作。 單片機的第 21～ 28 引腳分別是 P2 口的 ～ 端口，它和 P1 同樣是 8 位具有內(nèi)部上拉電路的準雙向 I/O 端口。 一般情況下，我們選擇的超聲波傳感器都是以壓電的方式來產(chǎn)生超聲波的，這種傳感器的探頭通常是用晶體材料或者陶瓷材料制成的，這些材料也要通過壓電處理，而探頭的工作原理正是利用這些通過壓電處理過的材料所產(chǎn)生的壓電效應，如圖 3 所示 [3]。也就是說，增加超聲波傳感器靈敏度的方法，就是通過調(diào)節(jié)使得傳感器的工作時所產(chǎn)生的交流電的電壓頻率和晶片共同振動時所產(chǎn)生的頻率一致，這樣能產(chǎn)生巨大的能量和超高的靈敏度。 ａ STC89C52 ｂ 超聲波 傳感器 11 c 數(shù)碼管 ｄ 按鍵 圖 4 硬件元件電路組圖 超聲波電路 通過內(nèi)部原理圖， 可以發(fā)現(xiàn)超聲波傳感器中的反相器和超聲波發(fā)射換能器主要構成超聲波傳感器的發(fā)射電路。其工作的模式為：反射源信號經(jīng)過放大以后，通過對信號的解析，只要接收到符合要求的頻率信號，單片機控制器就會接到來自鎖相環(huán)電路發(fā)出的中斷請求。 圖 8 超聲波時序圖 電源設計 觸發(fā)信號 模塊內(nèi)部 發(fā)出信號 輸出回響 信號 14 電源電路如圖 9 所示。 至于機器周期的問題，根據(jù)所采用的晶振類型不同，機器周期也會隨之產(chǎn)生變化，以頻率為 12MHz 的晶振為例，復位信號持續(xù)時間應不小于 2us。 圖 12 時鐘電路圖 聲音報警電路 16 如下圖所示，系統(tǒng)中 的聲音報警電路主要是由蜂鳴器、三極管、 2K 電阻 3 個元件構成，在實際測量中只要測量值小于警報值，單片機的 端口就發(fā)出一個信號聲音報警電路，使得蜂鳴器開始嘯叫，達到報警效果。只要傳感器的接收電路檢測到有回波信號，則傳感器的 ECHO 引腳便開始輸出回響信號。根據(jù)聲波遇到障礙物會被反射回來的原理，超聲波傳感器的信號接收器只要在聲波信號發(fā)射之后，一旦接收到被反射回來的發(fā)射信號，就將停止計時的指令回復給單片機的時鐘電路，與此同時時鐘電路停止計時。 超聲波測距的應用場景很多，主要包括倒車提醒、工業(yè)現(xiàn)場、建筑工地、雷達測試等場景，但是超聲波測距也有一些不足之處，雖然測量長度上能達到上百米的測量范圍，但是在測量精度 上面目前還停留在厘米數(shù)量級。 將整體程序拆分開來，分工完成各自要實現(xiàn)的功能語句，有利于我能夠清晰把握每個模塊的作用與設計進度 [15]。 計時器 T1 在中斷程序執(zhí)行后，也馬上由計時狀態(tài)進入停止狀態(tài)，如果在計時器未溢出前，接收器成功檢測到了回波信號，則將完成測距任務的信號賦值 1。 （ 2）測距盲區(qū) 本次設計調(diào)試過程中為避免超聲波發(fā)出的波直接回到接收端，在軟件的距離計算部分設置了一個延時，這就是超聲波的測距系統(tǒng)會有一個最小可測距離的原因，它使系統(tǒng)的最小測量距離為 2cm，大于 2cm 的距離均可連續(xù)顯示，不會出現(xiàn)大于 2cm 的誤差。 （ 1）系統(tǒng)設計方案：一個系統(tǒng) 能否順利的運營主要取決于整個系統(tǒng)框架的構思是否合理。我做的模塊是基于單片機的無線測距系統(tǒng)，主要給智能小車提供距離報警，這其中就要對單片機擁有足夠充分的了解，在 能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能要求的基礎上，使整個儀器在操作上更加簡單、方便 。 24 參考文獻 [1]. 高飛燕 . 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設計 [J]. 信息技術 , 20xx,(07): 4345. 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