【正文】 為簡單與便利。二極管D1提供了一個電流的瀉放電路，也可以說是將反向電動勢降到最?。ǎ?，保護三極管及其他電路。在中斷服務程序中，讀取時間計數(shù)器的計數(shù)值，并結合溫度換算出的速度算出發(fā)射到接收的距離如圖412所示：圖411 40KHz超聲波接收電路圖412 40KHz超聲波接收電路圖412所示電路為雙穩(wěn)態(tài)超聲波接收機電路，由VTVT6及相關輔助元件構成雙穩(wěn)態(tài)電路，當VT4每導通一次（發(fā)射機工作一次），觸發(fā)信號經CC8向雙穩(wěn)電路送進一個觸發(fā)脈沖，VTVT6狀態(tài)翻轉一次，當VT6從截止狀態(tài)轉變成導通狀態(tài)時，VD5截止，VT7截止，繼電器K釋放； 當再來一個觸發(fā)信號時，VT6由導通轉變?yōu)榻刂範顟B(tài)，VD5導通，VT7導通，繼電器K吸合......由于增加了雙穩(wěn)電路，使之用于電燈、電扇、電視等電器遙控成為現(xiàn)實。在TXD口為高電平時停止發(fā)射超聲波，此時INT0口也為高電平，使得三極管Q3導通，即打開消除余振功能，將剩余的能量接地。信號由NE555的3腳向外輸出，經過二極管D2整形，濾去低于低電平 的部分，只保留零電平以上部分。利用NE555可以組成相當多的應用電路，甚至多達數(shù)百種應用電路，在各類書刊中均有介紹，例如家用電器控制裝置、門鈴、報警器、信號發(fā)生器、電路檢測儀器、元器件測量儀、定時器、壓頻轉換電路、電源應用電路、自動控制裝置及其它應用電路都有著廣泛的應用，這是因為NE555巧妙地將模擬電路和數(shù)字電路結合在一起的緣故。發(fā)射超聲波信號大于8m。振蕩信號分別控制由YFYF3組成的差相驅動器工作，當YF3輸出高電平時，YF4一定輸出低電平；YF3輸出低電平時，YF4輸出高電平。頻率穩(wěn)定性好，不需作任何調整，并由T4016作為換能器發(fā)出40kHZ的超聲波信號。S是電源開關，按一下S，便能驅動T4016發(fā)射出一串40kHZ超聲波信號。 超聲波發(fā)射電路 超聲波測距技術經過幾年的研究和發(fā)展，已經有了很多比較成熟的技術和設計方案，使本次設計能有很多可借鑒的資料，從中學到了很多寶貴的知識。超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出超聲波發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即為：s=340t/2，這就是所謂的時間差測距法。超聲波探頭接OUT口實現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收。隨著電子技術的飛速用日趨廣泛，電子電路也變得越來越復雜，這給電路的設計工作帶來更的難度。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產生超聲波。逆壓電效應將高頻電振動轉換成高頻機械振動，從而產生超聲波，可作為發(fā)射探頭；而利用正壓電效應，將超聲振動波轉換成電信號，可作為接收探頭。主要取決于制造晶片本身。由于晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能都是不同的，我們使用前必須預先了解清楚該探頭的性能參數(shù)。 （4）超聲波的聲壓特性當聲波進入某物體時,由于聲波振動使物質分子相互之間產生壓縮和稀疏的作用，將使物質所受的壓力產生變化。（2）吸收特性聲波在各種介質中傳播時，隨著傳播距離的增加，其強度會逐漸減弱，這是因為介質要吸收掉它的部分能量。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。智能系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，一般包含微處理器、按鍵與顯示人機界面、A/D轉換、D/A轉換等基本功能部件，同時也包含與應用領域相關的其他特殊部件。當需要測量的距離H遠遠大于L時,則(3—4)變?yōu)? ( 35) 所以,只要需要測量出超聲波傳播的時間t,就可以得出測量的距離H.單片機一詞最初源于“SingleChip Microputer”，簡稱“SCM”。超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物面的距離s，即：s=340t/2。它們所產生 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。3方案設計和選擇根據本次設計的要求，方案的選擇應力求實用性強，性價比高，使用簡單。一般的超聲波測距儀可用于固定物位或液位的測量，適用于建筑物內部、液位高度的測量等。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因此在工農業(yè)生產上到了廣泛的應用。隨著經濟發(fā)展，電子測量技術應用越來越廣泛，而超聲波測量精確高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準確度在線標定，可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。利用超聲波的這種性能就可制成超聲傳感器，或稱為超聲換能器，它是一種既可以把電能轉化為機械能、又可以把機械能轉化為電能的器件或裝置。超聲波發(fā)生器內部結構如圖1所示，它有兩個壓電晶片和一個共振板。如果對測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒▽y量結果加以數(shù)值校正。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。 AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。CEA/Vpp腳相對于Vss的電壓0～+V其他任何腳相對于Vss的電壓～+V每個IO腳的最大IOL15mA 超聲波傳感器聲音是與人類生活緊密相關的一種自然現(xiàn)象。（3）超聲波的能量傳遞特性超聲波之所以能在各個工業(yè)部門中得到廣泛的應用，主要原因還在于比聲波具有強大得多的功率。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。當加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，輸出的能量最大，靈敏度也最高。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。 CAD簡介CAD在早期是英文Computer Aided Drafting (計算機輔助繪圖)的縮寫，隨著計算機軟、硬件技術的發(fā)展，人們逐步的認識到單純使用計算機繪圖還不能稱之為計算機輔助設計；真正的設計是整個產品的設計，它包括產品的構思、功能設計、結構分析、加工制造等。而且Protel99SE包含眾多的服務器程序，總體上可以分為5種，分別為：原理圖設計、PCB設計（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD設計。而超聲波發(fā)射與接收電路還要加入放大電路。穩(wěn)定準確的超聲波傳播速度是保證測量精度的必要條件，波的傳播速度取決于傳播媒質的特性。我參考電路圖如圖43,44,45,46。電路不需調試即可工作。電感采用固定式。電路工作電壓9V，工作電流大于35mA，發(fā)射超聲波信號大于10m。 NE555是一種用途很廣的時基單元集成電路，其工作電壓范圍較寬，～18V范圍內工作，其驅動電流可達200mA。 Vcc經外接電阻R1和R2向電容C充電，當C上的電壓Vc上升到2Vcc/3時，反相比較器A1翻轉輸出低電平，RS觸發(fā)器復位，即V＝0，3腳輸出為“0”，則三極管導通，C經三極管和P1放電，當Vc下降到Vcc/3時，同相比較器A2翻轉輸出低電平，即S＝0，RS觸發(fā)器置位，3腳輸出變?yōu)椤?”，三極管又截止，C又開始充電，如此周而復始，輸出端便可獲得周期性的矩形脈沖波，NE555的內部電路。此外在超聲波發(fā)射電路中還加入了消除余振部分以保證電路可以更好的為超聲波發(fā)射器提供信號，也使測量結果更為精確。圖49方波消除余波電路 圖410 發(fā)射電路模塊 超聲波接收電路在本次設計中選擇了前置放大電路＋帶通濾波電路＋后級放大電路的類似電路。為了測量結果的準確性，對于超聲波探頭接收到的信號同樣需要進行處理。CX20106是一款應用廣泛的紅外線檢波接收的專用芯片，其具有功能強、性能優(yōu)越、外圍接口簡單、成本低等優(yōu)點，由于紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz比較接近，而且CX20106內部設置的濾波器中心頻率f0五可由其5腳外接電阻調節(jié)，阻值越大中心頻率越低，范圍為30～60 kHz。在顯示電路的設計上，利用單片機的P0～P2口來控制數(shù)碼管顯示，這種接法雖然比較浪費管腳資源，但是對單片機的理論知識要求相對比較低，而且超聲波發(fā)射和接收電路并不需要很多的管腳來支持，所以我選擇這種方案。所以，40Kz的超聲波單頻測距的范圍只有5～6米，無法滿足我們的要求。 發(fā)射探頭和接收探頭間的影響 超聲波從發(fā)射到接收的時間間隔是由控制器內部的定時器來完成的。 （3）粘滯衰減:聲波在介質中傳播時，由于介質的粘滯性造成近質點之間的內摩擦從而使一部分聲能轉化熱能。光線對測量裝置中的半導體器件會產生干擾。（3）供電系統(tǒng)干擾及其抗干擾由于供電電網面對各種用戶，電網上并聯(lián)著各種各樣的用電器。供電電壓跳變時間的持續(xù)時間At lm s的被稱為尖峰噪聲。對于50HZ市電基波 ， 則通過整流濾波后也能夠完全濾除。所以，認真設計地線和接地點對于系統(tǒng)的穩(wěn)定是十分重要的。 程序完成的功能本次設計的程序需要完成的功能有：（1）超聲波的發(fā)射和接受控制（2）消除余振（3）對回波信號的檢測（4）測距時間到距離的換算（5）距離的顯示（6）對距離進行判斷 編程語言的選擇在編程語言的選擇上，我主要考慮使用我所學過的匯編語言和C語言。C語言是一種編譯型的程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。目前，支持硬斷點的單片機仿真器已能很好的進行C語言程序調試，為使用C語言進行單片機編程提供了便利條件。 // 跳過多傳感器識別skio rom write(0xBE)。 //去掉低四位即為整數(shù)溫度值，無需* return c。 //若1820不存在即無法讀取溫度，聲 速＝（取25度）return speed。 Read_Temperature()。 bell=0。 //停止計數(shù)do{ LED_T_C(Read_Temperature())。 key()。 //如WD為0只顯示溫度//測距部分開始 TMOD=0X11。 //延時66uS，限制最小測量 ET1=1。} //測Wu次距后取一次溫度聲速 w++。 bell=1。從課題選擇、方案論證到具體設計，我查閱了大量的資料。感謝他在此次畢業(yè)設計過程中給予我的悉心指導與各方面的幫助，他給了我許多非常有益的建議和意見，使我在思路上得到了很大的開闊，從中認識到了自己存在的不足，并且學到了很多非常寶貴的知識。 //定義數(shù)碼管個位 片選sbit DQ=P3^4。 //定義外部中斷1標志位bit TO=0。//* */ 定義顯示暫存區(qū)//顯示段代碼表uchar code LED0[]={ 0x28,0xEE,0x32,0xA2,0xE4,0xA1,0x21,0xEA,0x20,0xA0,0xF7,}。 //復位1820//測距部分涵數(shù)聲明void led_display(void)。x0。 // 等待500us DQ = 1。 i) // 寫8位, 一位一位地寫 { DQ = 0。 // 延時66US確保數(shù)據送出 DQ = 1。 // 開始信號 _nop_()。 // 延時 if(DQ)v|=0x8000。 // 跳過多傳感器識別skio rom write(0xBE)。 //去掉低四位即為整數(shù)溫度值，無需* return c。} //個位 else{temp[0]=0xF7。i0。 //減去限制10M的初值+可調誤差值 cm*=speed。led_2H=0。 //關閉數(shù)據輸出顯示}//void LED_temp(uint x) //顯示轉換 {// x=(unsigned int)x。 //初值限定測量范圍10M}//uint C_speed(void) //根據溫度查算聲速值{ uchar y。x0。while(k2==0)。w255。 time(20)。 //顯168次后采一次溫度 key()。 key()。 //開總中斷 IT1=1。 //允許外部中斷0中斷 do{ led_display()。 //轉換距離 flag=0。 //測量數(shù)據顯示 } } TO=0。 //關中斷 EX1=0。正是因為具有這些性質，使得超聲波可以用于距離的測量中。軟件程序主要由主程序、預置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組