【正文】 荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈。由于超聲波的往返時間由單片機(jī) AT89S52 的定時器 T1 來記，定時器 T1 工作在方式 1，其最大定時時間為 ，可得出在常溫下最大的測量距離在10m 以內(nèi)。由于無法測量到 5m 以外的物體，電路電流比較大，不同溫度下無法不能實(shí)現(xiàn)測距的功能，而且受電磁干擾較大等不足，在實(shí)際應(yīng)用過程中會遇到很多困擾。而且超聲波元件的價格比較昂貴，所以制作時候需要特別小心。首先，超聲波發(fā)射和接收頭安裝之間有一個夾角，如圖所示： 圖 51 測量夾角這樣測量的值就是一個斜邊的距離。測距間隔中，整個程序主要進(jìn)行循環(huán)顯示測量結(jié)果。第十五腳 BLA:背光電源正極輸入端。它具有 16 個引腳，其正面左起為第一腳:第一腳 GND：接地。C，軟件處理后可以達(dá)到 176。例如，取 R=200kΩ 時，f0≈42kHz，若取 R=220kΩ，則中心頻率 f0≈38kHz 。以下是 CX20226A 的引腳注釋。這種方法的特點(diǎn)是無需驅(qū)動電路，但缺乏靈活性。圖 38 時鐘電路 按鍵電路我們通過 來啟動測量，程序中通過查詢 的電平來檢測是否按鍵被按下，電路原理如下：當(dāng)按下按鍵時 為低電平，單片機(jī)通過查詢到低電平開始測量距離，當(dāng)松開按鍵， 即為高電平。第三章 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計13 單片機(jī)電路 圖 37 單片機(jī)主電路引腳功能：P0 口用來送顯示信號給 LCD 的數(shù)據(jù)為，P20~P22 送命令到LCD 控制 LCD 的顯示方式。而集成電路構(gòu)成的發(fā)射和接收電路具有調(diào)試簡單，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)，體積小，功耗低的優(yōu)點(diǎn)，所以首先考慮采用集成電路來組成收發(fā)電路。很容易通過軟件控制。超聲波測距的算法設(shè)計: 超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘 340 米（15℃時）。反之，如果由超聲波機(jī)械振動作第二章 超聲波測距的原理7用于陶瓷片使其發(fā)生微小的形變時，那么壓電晶片也會產(chǎn)生與振動頻率相同的微弱的交流信號。r?由于超聲波的干涉，在輻射器的周圍形成一個包括最大最小的揚(yáng)聲場。為了測量各種狀態(tài)下的物理量多采用縱波形式的超聲波?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文4第二章 超聲波測距的原理5第二章 超聲波測距的原理 超聲波的基本理論 超聲波是一門以物理、電子、機(jī)械、以及材料科學(xué)為基礎(chǔ)的、各行各業(yè)都要使用的通用技術(shù)之一。例如，液面測量就是一種距離測量，傳統(tǒng)的電極法是采用差位分布電極，通過給電或脈沖來檢測液面，電極長期浸泡于水中或其他液體中，極易被腐蝕、電解，失去靈敏性。（1）軍事裝備：各種武器控制（火炮控制、彈道控制、炮彈引信等） ，坦克、艦船、轟炸等各種電子裝備，雷達(dá)、電子對抗、軍事通訊裝備等。 Measure distance。 編號 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文題 目 基于單片機(jī)的超聲測距系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名 韓露學(xué) 號 15011315院 系 電子工程學(xué)院專 業(yè) 應(yīng)用電子系班 級 150113指導(dǎo)教師 丁向榮顧問教師 俞學(xué)剛二〇一四年六月摘 要I摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)，但就目前的水平來說，人們可以具體利用的測距技術(shù)還十分有限。 Ultrasonic wave?，F(xiàn)代社會中嵌入式系統(tǒng)無處不在，早已被應(yīng)用在國防、國民經(jīng)濟(jì)、以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，主要可以歸納為以下幾個方面。通常開發(fā)一個單片機(jī)系統(tǒng)的步驟如下：淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文2圖 11 設(shè)計步驟 超聲波測距系統(tǒng)概述在基于傳統(tǒng)的測力距離存在不可克服的缺陷。 誤差分析 1）誤差的分析； 2）改進(jìn)。橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體液體中和氣體中傳播，表面波隨深度的增加其衰減很快。從上式看出，當(dāng) d=0或 d= （ 為整數(shù)）時，合成振幅 達(dá)到最大值；當(dāng) d= 時，?nr?,.)531(2?n?合成振幅 為最小值。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，就會產(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。因?yàn)槌暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為 米/秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計時，單片機(jī)使用 晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達(dá)到毫米級?；窗残畔⒙殬I(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文10圖 32 555 構(gòu)成的超聲波發(fā)射電路圖 33 是由非門構(gòu)成的一個振蕩器發(fā)送電路，用非門構(gòu)成的電路簡單，調(diào)試容易。 圖 35 運(yùn)放構(gòu)成的超聲波接收電路(3) CX20226 構(gòu)成的接收電路淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文12 圖 36 CX20226 構(gòu)成的接收電路以上為常用的發(fā)射和接收電路，分立元件構(gòu)成的收發(fā)電路容易受到外界的干擾，體積、功耗也比較大。(6) AT89S52 價格也比較便宜 6 元/片(7) 增加了看門狗電路，防止程序“走飛”，更加安全可靠。我們選擇晶振為 12MHz,電容 33pF。第二種方法是利用超聲波專用發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號，并直接驅(qū)動超聲波換能器產(chǎn)生超聲波。其總放大增益 80db。5 腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。DS18B20 是美國 DALLS 公司推出的 DS1820 的替代產(chǎn)品，具有112 位的轉(zhuǎn)換精度，未編程時默認(rèn)的精度是 12 位，測量精度一般為176。其具有體積小、功耗低、界面美觀大方等優(yōu)點(diǎn)，這里使用 YB1602 液晶屏，1602 顯示模塊用點(diǎn)陣圖形顯示字符，顯示模式分為 2 行 16 個字符。第 7~14 腳： 8 位數(shù)據(jù)線 D0~D7。進(jìn)行程序主程序后，進(jìn)行定時測距判斷，當(dāng)測距標(biāo)志位cl==1，即進(jìn)行測量一次，程序設(shè)計中，超聲波測距頻度是 2 次/ 秒。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文22圖 41 系 統(tǒng) 軟 件 方 框 圖 Y?時間=1s?發(fā)送超聲波延時避開盲區(qū)收到回波否？預(yù)設(shè)時間？啟動計時器 T0停止計時計算測量值超聲波測距結(jié)束NNY?Y?N第五章 實(shí)驗(yàn)分析23第五章 實(shí)驗(yàn)分析 誤差分析從以上看出，整機(jī)誤差率不超過 %，但是從試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，在測量距離小于 300 時誤差很小，而當(dāng) 300 以上時，誤差已經(jīng)比較大，雖然誤差率不大，但是在精確測量下是不能容忍的，從設(shè)計的方案來看，這個誤差的造成是有多方面原因的。同時指出的是，經(jīng)過我們的多次的樣機(jī)制作發(fā)現(xiàn)，超聲波的發(fā)淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文24射和接收頭比較脆弱，不要隨意的撥動它們。本課題所設(shè)計的超聲波測距儀系統(tǒng)，在許多工業(yè)現(xiàn)場和自動控制場合都有很重要的作用。因此在測量過程中稍不小心就會接收不到超聲波，而導(dǎo)致沒有