【正文】 有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個探頭反射、一個探頭接收）等。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。 C，在 10～ +85176。 DS18B20 溫度傳感器簡介 溫度傳感器主要由熱敏元件組成。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL) . P3 口除了作為一般的 I/0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口〕 TXD（串行輸出口〕 INTO（外中斷 0〕 INTO（外中斷 l) TO （定時／計數(shù)器 0 ) Tl （定時／計數(shù)器 l ) WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 178。對端口 P2 寫“ l，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ llt ）。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所 有部件工作直到下一個硬件復(fù)位 . AT89C52 管腳說明 Vcc:電源電壓 GND:地 P0： P0口是一組 8位漏極開路型雙向 1/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。再由軟件進(jìn)行判別、計算，得出距離數(shù)并送 LED 顯示。為了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設(shè)計方法。若超聲波在 30℃的環(huán)境下以 0℃的聲速測量 100m距離所引起的測量誤差將達(dá)到 5m，測量 1m誤差將達(dá)到 5mm。 mol1178。 超聲波測距誤差分析 根據(jù)超聲波測距公式 L=C179。 障 礙 物SHθ超 聲 波接 收 電 路B 1B 2MCU控 制顯 示超 聲 波發(fā) 射 電 路 超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。微波超聲的重點(diǎn)放在微波電子器件，已經(jīng)制成了超聲波延遲線、聲電放大器、聲電濾波器、脈沖壓縮濾波器等。包括超聲波檢測、超聲波探傷、功率超聲、超聲波處理、超聲波診斷、超聲波治療等。所謂振動是指物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn) SXPI 5 在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運(yùn)動。位處理在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程測控等方面極為有效；而 8 位處理則在數(shù)據(jù)采集和處理等方面具有明顯長處。超聲測量另一個突出優(yōu)點(diǎn)是 :環(huán)境介質(zhì)可以為空氣、液體或固體，適用范圍廣泛。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。本課題的研究是非常有實(shí)用和有商業(yè)價值的。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電子測量技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，而超聲波測量精確高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞。相關(guān)部分附有硬件電路圖、程序流程圖，給出了系統(tǒng)構(gòu)成、電路原理及程序設(shè)計。 33 SXPI 1 摘 要 在空氣介質(zhì)中，超聲測距傳感器因其性能好，價格低廉、使用方便，在現(xiàn)場機(jī)器人定位系統(tǒng)、車輛自動導(dǎo)航、車輛安全行駛輔助系統(tǒng)、城市交通管理和高速公路管理監(jiān)測系統(tǒng)，以及河道、油井和倉庫及料位的探測中都有應(yīng)用。 18 測溫子程序 16 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 13 LM567 概述 11 超聲波傳感器的基本原理 9 SXPI 2 DS18B20 溫度傳感器簡介 7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測距原理 5 超聲波的測距原理 4 超聲波的特性及特點(diǎn) 4 什么是超聲波 4 課題的提出 15 顯示電路 15 LM7805 電平轉(zhuǎn)換電路 31 參考文獻(xiàn) 整個硬件電路由超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、電源電路、顯示電路等模塊組成。 超聲波是指頻率在 20kHz以上的聲波，它屬于機(jī)械波的范疇。超聲波由于指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢且在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而經(jīng)常用于距離的測量。 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器。因此超聲波作為非接觸測量手段，己越來越引起人們的重視。以 8051 為內(nèi)核的單片機(jī)系列，其硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件齊全、功能強(qiáng)等特點(diǎn)。 4 超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，可在 界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)象。 3 超聲波與傳聲媒質(zhì)的相互作用適 中，易于攜帶有關(guān)傳聲媒質(zhì)狀態(tài)的信息。應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中的超聲波診斷發(fā)展甚快，已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)上三大影象診斷方法之一，與 X 線、同位素分別應(yīng)用于不同場合，例如超聲波理療、超聲波診斷、腫瘤治療和結(jié)石粉碎等。日本、美國和歐洲等各大汽車公司都已投入了相當(dāng)?shù)娜肆Α⑽锪﹂_發(fā)在高級汽車上使用的防撞與安全預(yù)警系統(tǒng)，包括毫米雷達(dá)、 CCD 攝像機(jī)、 GPS、和高檔微機(jī)等。 由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是作為液體高度測量的理想手段。使用的 12MHz 晶體作時鐘基準(zhǔn)的 89C51 單片機(jī)定時器能方便的計數(shù)到 1μ s 的精度，因此系統(tǒng)采用 89C51定時器能保證時間誤差在 1mm的測量范圍內(nèi)。 T℃ 式中： C0 為零度時的聲波速度 332m/s； T 為實(shí)際溫度 (℃ )。 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測距的原理 單片機(jī)發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間 差 tr，然后求出距離 S＝ Ct／ 2，式中的 C為超聲波波速。另外還有溫度測量電路測量當(dāng)時的空氣溫度，等到把數(shù)據(jù)送到單片機(jī)后使用軟件對超聲波的傳播速度進(jìn)行調(diào)整，使測量精度能夠達(dá)到要求。 8 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作： 0HZ24MHZ 三級加密程序存儲器 256X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I/0 口線 3 個 16 位定時／計數(shù)器 8 個中斷源 可編程串行 UART 通 功耗空閑和掉電模式低 8字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字竹內(nèi)部 RAM , 32 個 I/O口線， 3 個 16 位定時／計數(shù)器，一個 6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 178。 DS18B20 是采用專門設(shè)計的不銹鋼外殼，僅有 的壁厚，具有很小的蓄熱量，采用導(dǎo)熱性高的密封膠，保證了溫度傳感器的高靈敏性，極小的溫度延遲。 DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝； DS18B20 數(shù)字化溫度傳感器的主要性能如下： 1) 適用電壓為 3V～ 5V； 2) 9～ 12 位分辨率可調(diào)，對應(yīng)的可編程溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃、℃； 3) TO9 SOIC 及 CSP 封裝可選； 4) 測溫范圍： 55℃～ 125℃； 5) 精度： 10℃～ 85℃范圍內(nèi)177。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲探頭。這里僅介紹小型超聲波傳感器，發(fā)送與接收略有差別，它適用于在空氣中傳播，工作頻率一般為 2325KHZ 及 4045KHZ?？刂撇糠种饕獙Πl(fā)送器發(fā)出的脈沖鏈頻率、占空比及稀疏調(diào)制和計數(shù)及探測距離等進(jìn)行控制。 LM567 鎖相環(huán) LM567 的概述 LM567 為通用鎖相環(huán)電路音調(diào)譯碼器， LM567 的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過程非常復(fù)雜 (具體的可參考 :音頻 *567 芯 片詳解 )，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng) LM567 的③腳輸入幅度≥ 25mV、頻率在其帶寬內(nèi)的信號時，⑧腳由高電平變成低電平，②腳輸出經(jīng)頻率 /電壓變換的調(diào)制信號；如果在器件的②腳輸入音頻信號，則在⑤腳輸出受②腳輸入調(diào)制信號調(diào)制的調(diào)頻方波信號。 ③腳是輸入端，要求輸入信號≥ 25mV。輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。 當(dāng)超聲波傳感器接收到超聲波信號后，送入兩級放大器放大，放大后的信號進(jìn)入鎖相環(huán)檢波，如果頻率為 40kHz，則從 8 腳發(fā)出低電平中斷請求信號送單片機(jī) 端，單片機(jī)檢測到低電平后停止定時器的工作。 Vin1Gnd2+5V3U1D1LEDD2K09VC3 C4+ C1 + C2 圖 LM7805 電平轉(zhuǎn)換電路 AT89C52 復(fù)位電路 AT89C51 復(fù)位有一個專用的外部引腳 RESET，外部可通過此引腳輸入一個正脈沖使單片機(jī)復(fù)位。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計時器 T1 停止計時，并將測距成功標(biāo)志字賦值 1。 TH0=0x1f。 t=t/1000000。 TH0=0x1f。讀出一個字節(jié) C 代碼如下： uchar readbyte(void) //直接讀一字節(jié)程序 { uchar i,k。 NOP。 return(dist)。 最后檢測按鍵 k2，若 k2 閉合，則調(diào)用溫度顯示子程序， LED 顯示溫度（溫度并非測量距離時用于補(bǔ)償?shù)臏囟?，而是?dāng)前溫度） 5s 后恢復(fù)顯示本次測量距離；若按鍵 k2 沒有閉合，則顯示器恒定顯示最新一次的測量結(jié)果；若要進(jìn)行下一次測量，則先要按下 k3 重新開始，再按下按鍵 k1 才執(zhí) 行新一次測量。 uchar temp_h,temp_l。 /////////////////////////////////////////////////////////////// void delay(unsigned int count) { unint i。k72。 i=103。 while(i) { tem_in=1。 } return(k)。 dat=dat1。 i=8。 //跳過序列號命令 tmpwrite(0x44)。 tem_in=1。i++。 unsigned char j。 tem_in=0。 tem_in=1。 } } /////////////////////////////////////////////////////////////// void delay_us(uchar n) { uchar i。 while(i0)i。 //當(dāng)前溫度值 float t。 SXPI 22 源程序 include include include include define unint unsigned int define uchar unsigned char define LED P1 //際溫度值輸出端口定義 N Y N Y N Y Y N 開始 系統(tǒng)初始化 顯示測量距離 測溫，根據(jù)溫度和時間計算距離 顯示溫度 5s 發(fā)射超聲波， T1 計時 K2 閉合？ T1 停止定時，保存定時值 N 接收到反射波？ K1 閉合？ K3 閉合？ SXPI 23 define NOP _nop_() sbit tem_in=P1^1。我們知道 C 語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程