【正文】 ...........................................................10 超聲波測(cè)距原理 ....................................................................................................................11第 4 章 測(cè)距系統(tǒng)構(gòu)成與誤差分析 ............................................................................................13 單片機(jī)控制器 ........................................................................................................................13 傳感器 ....................................................................................................................................13 超聲波傳感器原理與選型 ..............................................................................................13 溫度傳感器選型 ..............................................................................................................14 LCD 顯示屏 ...........................................................................................................................15 系統(tǒng)誤差 ................................................................................................................................15 系統(tǒng)誤差分析 ..................................................................................................................15 系統(tǒng)誤差補(bǔ)償 ..................................................................................................................16第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................................................................................17 系統(tǒng)框圖 ................................................................................................................................17 硬件 ........................................................................................................................................17 發(fā)射電路 ..........................................................................................................................17 接收電路 ..........................................................................................................................18 程序流程圖 ............................................................................................................................20 系統(tǒng)實(shí)物圖 ............................................................................................................................21 測(cè)試及數(shù)據(jù)分析 ....................................................................................................................21第 6 章 總結(jié) ................................................................................................................................25參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................26附錄 1 部分程序 ................................................................................................................................28致謝 ....................................................................................................................................................39第 1 章 緒論 課題的背景和意義 課題的背景隨著科技的迅猛發(fā)展越來(lái)越多科技成果被廣泛的運(yùn)用到人們的日常生活當(dāng)中,給我們的生活帶來(lái)了諸多方便。本課題完成整個(gè)超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)控制電路，發(fā)射電路，接收電路，LCD 顯示電路和溫度補(bǔ)償電路。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí) [1]。因此，本課題的研究是非常有實(shí)用和商業(yè)價(jià)值。在了解超聲波測(cè)距原理的基礎(chǔ)上，完成了基于時(shí)差測(cè)距原理的一種超聲波測(cè)距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，其中為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)測(cè)量精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，在硬件上增加了溫度傳感器測(cè)溫電路，采取聲速預(yù)置和媒質(zhì)溫度測(cè)量相結(jié)合的辦法對(duì)聲速進(jìn)行修正，降低了溫度變化對(duì)測(cè)距精度的影響。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。 單片機(jī)的最新技術(shù)進(jìn)步，包括數(shù)字單片機(jī)的工藝及技術(shù)，模糊單片機(jī)的工藝及技術(shù)，單片機(jī)的可靠性技術(shù)，以及以單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)。原因是其內(nèi)部已集成上各種應(yīng)用電路。它可以支持所有 8051的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真器，同時(shí)支持其它第三方開發(fā)工具。 uVision2 可以為片外存儲(chǔ)器產(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)：確定起始地址和規(guī)模。Infineon 的 EasyCase接口：集成塊集代碼產(chǎn)生。斷點(diǎn)可設(shè)置為條件表達(dá)式，變量或存儲(chǔ)器訪問，斷點(diǎn)被觸發(fā)后，調(diào)試器命令或調(diào)試功能即可執(zhí)行。 C51 編譯器KEIL C51 編譯器在遵循 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，為 8051 微控制器系列特別設(shè)計(jì)。在 V2 的編譯器和許多高性能仿真器中，可以支持應(yīng)用程序的調(diào)試。 部分代碼優(yōu)化通用代碼優(yōu)化：常量重疊(constant folding)；通用子表達(dá)式刪除(mon subexpression elimination)；長(zhǎng)度縮減速(reduction)；控制流優(yōu)化(control flow optimization)；寄存器變量使用 (register variable usage)；寄存器間參數(shù)傳遞(parameter passing in register)；循環(huán)(loop rotation) ；死碼刪除(dead code elimination)；通用 Tail Merging；通用子程序塊打包(block subroutine packing)。 A51 宏匯編：A51 宏匯編支持標(biāo)準(zhǔn)宏和 MPL 宏。 RTX51 和 RTX51 Tiny 都可使用戶創(chuàng)建和撤消任務(wù)，發(fā)送和接收信號(hào)，也可執(zhí)行其它操作系統(tǒng)管理。每一個(gè)啟動(dòng)工具包括一套 2K 字節(jié)的開發(fā)工具和許多可快速運(yùn)行的舉例程序。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動(dòng)，這種振動(dòng)狀態(tài)通過空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲波作用于介質(zhì)后，在介質(zhì)中產(chǎn)生聲弛豫過程，聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運(yùn)過程，并在宏觀上表現(xiàn)出對(duì)聲波的吸收（見聲波） 。超聲波在空氣中的傳播速度為 v，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即： (32)2ts??這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。所以，單片機(jī)是典型的嵌人式系統(tǒng)，是嵌入式系統(tǒng)低端應(yīng)用的最佳選擇。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。本設(shè)計(jì)選用T/R4012 超聲波傳感器?！妗！　〉?5 腳：RW 為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)寫操作。在相同的間隔測(cè)量距離，由于波的傳播時(shí)間是相同的，但不同溫度下到聲速不同，所以最終造成測(cè)量出來(lái)的距離不相等，即如果不是在標(biāo)準(zhǔn)溫度下進(jìn)行測(cè)量，將存在系統(tǒng)誤差?！? (42)??式中， 為實(shí)際溫度(℃)， 為當(dāng)前環(huán)境下聲速，單位為 m/s。利用 LM386 的驅(qū)動(dòng)放大功能將單片機(jī)產(chǎn)生的 40kHz 方波放大輸出。接收的回波信號(hào)先經(jīng)過前置放大器和限幅放大器，將信號(hào)調(diào)整到合適的幅值；再經(jīng)過帶通濾波器濾波得到有用信號(hào)，濾除干擾信號(hào)；最后由峰值檢波器和整形電路輸出到鎖相環(huán)路，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)。單片機(jī)在得到外部中斷0 的中斷請(qǐng)求后，會(huì)轉(zhuǎn)入外部中斷 0 的中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理。 7. 接收溫度傳感器的聲速。這樣處理數(shù)據(jù)也具有一定的科學(xué)性和合理性。影響測(cè)量誤差的因素很多，還包括現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾、時(shí)基脈沖頻率等等。實(shí)際距離(cm) 測(cè)得距離(cm) 誤差(cm) 誤差比(%)5 6 8 10 15 20 30 50 100 150 200 圖 57 測(cè)量結(jié)果曲線圖圖 57 更加直觀的顯示了測(cè)量的結(jié)果。而且測(cè)量結(jié)果清晰穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間短， 秒刷新一次數(shù)據(jù)，所以測(cè)量的實(shí)時(shí)性和連續(xù)性好。 1921 [17] 何永強(qiáng),卜英勇,任鳳躍,[J] .機(jī)械工程師。 3032 [21] 譚定忠,王啟明,王葉蘭,何干輝,[J] .機(jī)械與電子。 4345 [25] 張健,李鋼 .超聲波測(cè)距系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) [J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)。sbit SENT=P3^0。//顯示處理時(shí)的零時(shí)變量int t。 RS=0。0x80)==0x80) { EN=0。 _nop_()。 wr(0x38)。 //開顯示}//////////////////////////////////////設(shè)置光標(biāo)位置/////////void setpos(unsigned char x,unsigned char y){ busytest()。 RS=1。 if(length16) { YMAX=2。y++) for(x=0。 c[15]=tempchar。 templong=templong/10。//關(guān)外部中斷 0 times = 0。//開定顯定時(shí)器EX0=1。ET0=0。t++。t++。t++。t++。clrscr()。TL0=0。在此致以十分