【正文】 處理信號并不能準確地判斷反射波前沿到達的確切時間。MAX5161芯片是一個具有32抽頭的數(shù)字電位器，它可以通過單片機連接引腳Inc和V/D，從而使抽頭位置改變，達到電阻大小相應變化的目的。當系統(tǒng)主程序最終計算出距離后，將所得的這個距離以BCD編碼的形式傳遞給LED，然后再由74LS245鎖存器驅動8段數(shù)碼管顯示結果。 //顯示“” disbuff[1]=10。TH0=0。}　距離計算子程序在本設計中，測量距離的關鍵就是測量時間。 write_byte(0xcc)。 if(DQ) value1=0x80。dat1。delay(4)。圖42 溫度補償程序流程圖否圖42 溫度補償程序流程圖具體程序如下：void init_DS18B20() //DS18B20初始化函數(shù){ uchar n。uchar read_byte(void)。unsigned long S=0。另外，還可通過串口將結果傳遞給計算機。該電路支持遠距離通信和多個計算機直接的通訊，屬于半雙工型，并且不需要外界電源就可工作。缺點是數(shù)據(jù)傳送控制起來較難，串行通信如圖320所示：圖320串行通信示意圖串行通信RS232C接口是常用的串行接口標準，RS232于1969年被美國電子工業(yè)協(xié)會所修訂，它明確了數(shù)據(jù)終端設備與數(shù)據(jù)通信設備的物理接口標準。具體電路如圖318所示：圖318 顯示電路原理圖　通訊電路的設計計算機的功能比單片機更完善，單片機的計算能力受到硬件限制，很難完成復雜計算和數(shù)據(jù)的處理。74LS245是一個常用的芯片，它的作用是驅動LED或別的設備。靜態(tài)顯示要求數(shù)碼管的所有段選端都要接上8位的數(shù)據(jù)線，以此來顯示的字形碼。在許多的電子產(chǎn)品中都采用了常見的七段數(shù)碼管來顯示所需信息。近距離比較器用來處理3 cm50cm的距離的反射波，遠距離比較器用來處理50cm4 m的距離的反射波。數(shù)字電位器由單片機控制，實現(xiàn)起來相對容易，增益效果能按照電路實際要求來做出調(diào)整。用這樣的方法就能夠辨別出近處的信號，盲區(qū)也就變小了?！』夭ń邮占盀V波放大電路由于超聲波在傳遞的過程中能量會衰減，因此，首先我們需要將接收探頭接收到的信號進行一定的放大，該放大電路的核心元件為NE5532運放器，這是一個性能較高而噪聲較低的雙運放器，而且該器件占用的信號和電源的帶寬都不高，和大多數(shù)的普通運放相比顯示出較高的性能。右邊電容是5V電源的濾波電容直流穩(wěn)壓電源的工作流程如圖38所示：t對于單線操作：漏極開路73VDD可選的VDD引腳。被發(fā)出的超聲波向空中各個方向不斷傳播，碰到物體后就立刻被反射回來。特別地，P0口作為低八位地址/數(shù)據(jù)口時內(nèi)部沒有上拉電阻，使用時需要外接上拉電阻。３　硬件設計　硬件的選型　主控單片機的選型本系統(tǒng)中，單片機主要用于控制超聲波的發(fā)射和接收，與此同時，還要進行準確的時間的記錄，也就是說需要在發(fā)送的同時啟動計時器，并且在接收到回波的時候立刻停止計時并將時間長度值返回，用于計算目標距離。當信號到達被測目標后，立即被反射回來，而超聲波接收探頭將接收到的回波信號經(jīng)行適當?shù)姆糯蟆３暡▊鞲衅鞯姆N類多樣化，可分為壓電、電磁、磁滯、電動等幾類。造成其減小的原因主要有波的發(fā)散、散射等。其次，遇到障礙后一部分聲波會被反彈回來。它具有很好的方向性，并且有著非同一般的穿透力。一個高精度的超聲波測距系統(tǒng)不僅能準確的引導機器人的行動，而且還能迅速的反饋周圍的環(huán)境狀況，為機器人完成各種復雜工作提供必要的輔助。如國內(nèi)的測試研究所就在超聲波測距方向做出了較為系統(tǒng)的研究并發(fā)表了諸多相關論著。就是在液體的實驗槽里進行穿透測試，并記錄了穿過實驗物的超聲能量。綜上，超聲波測距系統(tǒng)應用廣泛，為了滿足未來技術參數(shù)的精度需求，我們需要在高精度方向做出深入研究，解決這個技術難題以面對更加高的市場需求,因此這項技術的研究將有重大的意義。這其中，激光的測量精度較高，但其有個很大的缺點，就是極易受到周圍環(huán)境的影響，而且激光測距系統(tǒng)后期的檢測和維護成本較高，所以會產(chǎn)生較高的費用，很難推廣到日常生活和工作中去，一般用于高端專業(yè)領域，如軍事類。超聲波作為聲波的一種，有著和聲波同樣的性質：它的產(chǎn)生來源于振動，另外，在不同物體中的傳的速度也是不一樣的。另外，紅外線傳播速度為3108米/秒，速度之快，相較于超聲波在普通情況下的速度來說，紅外線是超聲波的八十多萬倍。一個叫做朗之萬的德國科學家用了晶體傳感器對超聲波進行發(fā)射和接收，這項研究是在水下進行的，且只能接頻率相對較低的超聲波。這是早期的比較系統(tǒng)的資料之一，一直被奉為經(jīng)典。詳細可見于國家測試研究所《超聲波原理及實踐技術》，作者李冒山。而且不斷加入各個其他的領域的知識，結合了人類智慧的結晶。因此不難看出，超聲波的應用領域不受限制，即可用于軍事也可用于日常生活，對工農(nóng)業(yè)和醫(yī)療業(yè)也有著巨大作用?！〕暡ㄅc傳播介質的關系當超聲波在通過幾種不同的媒介時,在這兩個介質交界的地方會發(fā)生折射和反射兩種現(xiàn)象。其衰減與距離的關系如表21所示：表21 聲波衰減與距離的關系表L(cm)12510204080160200幅值（mv）141112867452413183經(jīng)研究證明，在介質中，聲音傳播速度會受到環(huán)境溫度的影響?！〕暡y距系統(tǒng)總體設計超聲波測距的具體方式有多種，可以采取檢測相位的方式，也可以采取檢測幅值的方式，最普遍的度量時間的方式。另外一路信號直接進入雙比較器整形電路的B比較器送入單片機。經(jīng)過研究，選用AT89C52單片機作為電路的主控芯片，AT89C52是Atmel公司的一個經(jīng)典的MCU，它有著低電壓的特點。1115646/10060/712400177。因此該測距系統(tǒng)選用該頻率作為傳感器的工作頻率。另外AT89C52的VCC引腳需要外接一個5V直流電源，由電源模塊產(chǎn)生，GND引腳接地。超聲波發(fā)射包括兩部分的內(nèi)容：首先是超聲波的發(fā)射電路，本設計中選用4069非門組成，當輸入口輸入的信號為高時，經(jīng)過反相器變?yōu)榈碗娖剑划斴斎肟谳斎胄盘枮榈蜁r，經(jīng)過反相器后變?yōu)楦唠娖?，這樣就實現(xiàn)了振蕩的信號，以此來對發(fā)射探頭進行控制。距離增的增加會導致回波信號的幅值衰減，并且衰減呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律。該電路主要通過數(shù)字電位器變化主化阻值來達到目的。超聲波發(fā)射探頭發(fā)出的超聲波角度在360度以下，而0度到60度最為常見，因為兩探頭之間有外殼包圍，故而超聲波是不會直接進入接收器的。　溫度補償電路的設計由第二章中表22 聲速與溫度關系可以看出溫度會造成超聲波測距的精度降低。七段數(shù)碼管如圖315所示:圖315七段數(shù)碼管示意圖七段數(shù)碼管的亮段和普通的發(fā)光二極管一致，我們可以把這7個亮段之間當做7個發(fā)光二極管來看待。動態(tài)顯示要求數(shù)碼管的所有段選端并聯(lián)在一起，具體用到的那位數(shù)碼管的選擇是由位選線控制的，采用動態(tài)掃描顯示。當AT89C52單片機的P0口總線負載大于等于P0口最大負載能力時，一般需要接入74LS245等總線驅動器。并行通信就是將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的每一位用不同的數(shù)據(jù)線同時傳輸過去。單片機主要是對數(shù)據(jù)進行收集和控制電路，計算機主要是對單片機收集到的數(shù)據(jù)進行一系列計算和處理以及對單片機進行控制。計算機到單片機的數(shù)據(jù)傳輸過程為：計算機的數(shù)據(jù)通過RS232串口傳到MAX202芯片的R1I口，接著MAX202將信號轉換為單片機可接收的信號，通過R1O口輸出，再經(jīng)過一個光電耦合器，然后進入單片機的RXD口。外圍電路的初始化包括：顯示電路初始化、RS232通訊電路初始化、DS18B20溫度補償電路初始化、MAX5161時間增益補償電路初始化等。unsigned char const discoed[]={0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xBF,0xff}。　溫度測量子程序測溫子程序是為了控制DS18B20芯片，從而完成采集溫度并向單片機傳遞溫度數(shù)據(jù)。DQ=0。i++){ DQ=O。 for(i=0。}uchar readtemptaure(void){ uchar a,b。 b=read_byte()。時間增益補償電路的設計也是先按照實驗得的一個隨時間而變大的增益，換算為MAX5161每次應該減小的阻值。c=c/150。 disbuff[1]=S%1000%100/10。}else{ P1=discoed[disbuff[posit]]。表43 MAX5161真值表V/DIncRwL↑○H↑○L↓H↓+上表中，L代表低電平，H代表高電平，↑代表上升沿，↓代表下降沿，○代表狀態(tài)不變，代表減少，+代表增加。通過實驗我們觀察到，反射波的信號有一定的規(guī)律可循，具體表現(xiàn)為波形大致相同，振幅有所差異，反射波到達的峰值時間和反射波前沿到達的時間差不會因為傳播長度而改變。最后通過峰值時間檢測算法，就能準確的辨別出超聲波反射信號返回的時間，使系統(tǒng)的測量結果更加準確。還有，基于超聲波衍射作用而對反射波造成的幅值的不同，專們設計了雙比較器來對不同距離的發(fā)射波進行不同處理。該超聲波系統(tǒng)用途有：物體位置的測量、液體高度的測量、智能機器人的行動控制和汽車倒車雷達等等。而且，傳送速率也不超過20Kbps。另外，在考慮衰減的時候，不僅僅只是考慮到聲速、散射等造成的衰減，還需要考慮到一些其他不常見的造成衰減的原因，通過查閱相關資料了解到：超聲波在傳播是，介質也會對其造成一定的衰減。超聲波測距系統(tǒng)的研究，也能推動與其相關的各行各業(yè)的發(fā)展，對于實現(xiàn)我國現(xiàn)代化的發(fā)展有很大的促動作用。第37頁 共 30頁