【正文】 show(uchar p,uchar *s,uint low)。在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。C語言是一種結構化設計語言，支持支持由頂向下結構化程序設計技術。其次，匯編語言是一種面向機器的低級的程序設計語言。首先是系統(tǒng)的原理，然后是系統(tǒng)各個模塊的內(nèi)部構造、工作特性和使用方法，最后是各個模塊之間的連接方式。LCD1602液晶顯示屏采用標準的16腳接口，其連接方式如下：第1腳VSS為電源地；第2腳VDD接5V電源；第3腳V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接地；第4腳RS為寄存器選擇引腳，高電平時選擇數(shù)據(jù)存儲器，低電平時選擇指令存儲器；第5腳RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作；第6腳E端為使能端，當E端由高電平跳變成為低電平時液晶模塊執(zhí)行命令；第7～14腳D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線；第15～16腳為背光。 超聲波接收部分超聲波檢測接收電路主要是由集成電路CX20106A組成，這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，常用于電視機紅外遙控接收器。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設計和制成了許多種超聲波發(fā)生器。由于壓電材料的居里點一般比較高，特別時診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間地工作而不失效。它有許多不同的結構，可分直探頭、斜探頭、表面波探頭、蘭姆波探頭、雙探頭等。由于聲波振動引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。再次是能量傳遞特性。當聲的頻率高到超過約20kHz時，人耳聽覺的頻率達到極限，人們就會覺察不出周圍聲的存在，因而稱這種高頻率的聲為“超”聲。可在本系統(tǒng)中作為顯示設備顯示出準確、有序而美觀的測量結果。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復位操作。單片機時鐘電路原理圖如圖24所示。 電源供電電路本單片機系統(tǒng)采用電源供電電路，即通過變壓器將單片機與220V電壓直接相連，則單片機核心板的VCC端能夠接收到約5V的直流穩(wěn)壓電源，對于本系統(tǒng)來說簡單方便。智能儀器儀表作為一種智能系統(tǒng)，其核心在于微處理器。表21 波速與溫度關系表發(fā)射電路接收電路超聲波發(fā)射器超聲波接收器被測物體單片機圖21 超聲波測距系統(tǒng)原理圖SH波速與溫度之間的關系如表21所示。其中脈沖回波法最為常用，它主要基于超聲測距回波信號的識別，多采用模擬方法，用電路來實現(xiàn)。 本文的結構和主要內(nèi)容本文研究的主要內(nèi)容是利用51單片機設計一種超聲波測距的設備。這段時間由于無法檢測超聲波傳播距離，從而出現(xiàn)盲區(qū)。因而該方法存在測量分辨力和有效作用距離的矛盾，極大制約了超聲波傳感器應用領域的拓寬。具有語音告知功能, 兼帶振動功能, 更加人性化、智能化。超聲波傳感器已經(jīng)被廣泛用作測距傳感器，并應用于機器人的定位和避障。超聲波測距的工作原理是發(fā)射換能器向外發(fā)射超聲波，超聲波在介質中傳播，遇到障礙物后反射，產(chǎn)生回波，接收換能器接收回波。目前，超聲波測距已普遍應用在液位測量、移動機器人定位和避障等領域，應用前景廣闊。 Temperature Compensation目錄摘要 IAbstract II目錄 III第1章 緒論 1 課題背景 1 超聲波測距技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 超聲波測距技術研究的主要成果 2 超聲波測距技術的主要發(fā)展趨勢 3 超聲波測距技術存在的問題 3 本文的結構和主要內(nèi)容 4第2章 超聲波測距硬件設計 6 6 單片機核心部分 7 電源供電電路 9 單片機時鐘電路 9 單片機復位電路 10 液晶顯示模塊 10 溫度測量模塊 11 超聲波測量模塊 13 超聲波的特性 13 超聲波傳感器原理 13 超聲波發(fā)射部分 15 超聲波接收部分 15 各部分連接方案 16 本章小結 17第3章 超聲波測距軟件設計 19 軟件設計方法 19 軟件系統(tǒng)流程介紹 20 液晶顯示模塊 20 溫度測量模塊 22 超聲波測量模塊 23 主程序部分 24 本章小結 25第4章 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程及結果分析 26 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)過程及結果 26 存在的問題及原因 30 無法測量過近距離 30 測量結果不夠精確 31 測量距離不夠遠 32 本章小結 32結論 33參考文獻 34致謝 35附錄1 36附錄2 44附錄3 50附錄4 59第1章 緒論 課題背景 超聲波測距技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀無線測距指用無線電測量載機與某個目標或反射面之間的信號傳播延遲、頻率、相位差來測定兩點之間直線距離的方法。系統(tǒng)主要原理是系統(tǒng)控制超聲波發(fā)射器發(fā)生超聲波的同時開始計時，之后超聲波接收器接到超聲波到達被測物體的反射信號后產(chǎn)生外部中斷停止計時，在已知超聲波的速度的情況下通過測量超聲波的運動時間來進行計算從而測量出測距系統(tǒng)與被測物之間的距離。系統(tǒng)由單片機、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收模塊、顯示電路組成。經(jīng)過系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，本系統(tǒng)成功實現(xiàn)了在一定距離范圍內(nèi)的準確距離測量，具有迅速、方便、易于操作等特點，可應用于移動機器人避障和汽車倒車雷達等領域中。目前，典型的無線測距方法有超聲波測距、CCD探測、雷達測距、激光測距等。超聲波也遵循一般機械波在彈性介質中的傳播規(guī)律，如在介質的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進入介質后被介質吸收而發(fā)生衰減等。近十年來，國內(nèi)科研人員在超聲波回波信號處理方法、新型超聲波換能器研發(fā)、超聲波發(fā)射脈沖選取等方面進行了大量理論分析與研究，并針對超聲測距的常見影響因素提出溫度補償、接收回路串入自動增益調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)等提高超聲波測距精度的措施。通過在車身前后安裝超聲測距傳感器可以有效測量車身距障礙物間距離，解除了駕駛員泊車、倒車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。目前，國內(nèi)學者對超聲波回波信號處理算法的研究已經(jīng)日漸成熟，但其作為超聲波探測定位的關鍵技術，仍將是一個重要的研究方向。常溫下，超聲波的傳播速度為340m/s，溫度每升高1℃， m/s，因此超聲波測距中一般采用溫度補償?shù)姆椒ǎ丛跀?shù)據(jù)處理中對超聲波傳播速度進行實時溫度補償。因此，安裝傳感器過程中，兩個探頭之間距離應大于3cm，從而降低超聲波旁瓣對測距系統(tǒng)精度的影響。當系統(tǒng)運行時，超聲波發(fā)送部分發(fā)出超聲波傳至被測物后經(jīng)反射由接收器接收，通過控制單片機的外部中斷來實現(xiàn)計時。按照系統(tǒng)設計的功能要求，初步確定設計系統(tǒng)由單片機主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個模塊組成。 單片機核心部分單片機也叫做“微控制器”或者“嵌入式微控制器”。智能系統(tǒng)一般需要在惡劣的環(huán)境下長期連續(xù)地工作，因此在滿足功能的基礎上，其可靠性也是設計時需要考慮的一個方面，目前已經(jīng)普遍應用于通信、雷達、遙控和自動控制等各個領域中。單片機本身就如一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號的嚴格控制下。上電復位是單片機上電時復位操作，保證單片機上電后立即進入規(guī)定的復位狀態(tài)。 液晶顯示模塊液晶顯示部分主要采用LCD1602液晶顯示器。該芯片有如下特性：具有獨特的單線接口，只需一個接口即可通信；多點能力使分布式溫度檢測應用得以簡化；不需要外部元件；可用數(shù)據(jù)線供電；不需備份電源；測量范圍為55℃至+125℃，℃；以9位數(shù)字值方式讀出溫度。即超聲波射線從一種物質表面反射時，入射角等于反射角，當射線透過一種物質進入另一種密度不同的物質時就會產(chǎn)生折射現(xiàn)象，也就是要改變它的傳播方向，兩種物質的密度差別愈大，則折射率也愈大。頻率愈高速度愈大。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。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)。主要取決于制造晶片本身。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。由于在距離較遠的情況下，超聲波的回波很弱，因而轉換為電信號的幅值也較小，為此要求將信號放大。圖29 超聲波發(fā)送部分電路圖CX20106A內(nèi)部由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構成。DS1820溫度傳感器為單線接口，因此從中央處理器到DS1820僅需連接一條線。Keil提供了豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。但由于匯編指令與機器語言指令一一對應，即一條匯編語言的可執(zhí)行指令對應著一條機器語言指令，反之亦然。C語言應用于單片機編程出了上述特點外，還有以下突出特點：編譯器可以自動完成變量存儲單元的分配，省去了分配和紀錄存儲單元的繁瑣；不必對單片機和硬件接口的結構有很深入的了解，省去了單片機漫長的學習時間；具有良好的可移植性，只要將程序略加改動就可以將其應用與其他類型的單片機，省去了更改單片機型號時重新編寫程序的無奈。置位總中斷允許位EA并給顯示端口P0和P1清0。 //寫入地址p for(num=0。其中溫度處理程序如下： uint get_temp(){ uchar h,l。 //溫度數(shù)值轉換 temp1=temp18。進入中斷后就立即關閉計時器T0停止計時，并將測距成功標志字賦值1。 //發(fā)1次脈沖給trip端，則其自 動產(chǎn)生8個40kHz脈沖并發(fā)出超 聲波 NOP()。 } distance=zonghe/10。 //設定定時器工作方式 EA=1。 //距離和溫度數(shù)據(jù)處理 TempConvert(temp1)。圖42 液晶顯示實物圖圖41 超聲波測距系統(tǒng)實物圖將軟件程序寫入單片機，連接電源，打開開關。當測量距離超過540cm時。j10。 //通過溫度計算當前超聲波速度 distance=v*n/4424。無法測量過近距離的修正手段之一是減小超聲波發(fā)射器和超聲波接收器之間的距離，從而減小θ角的大小，使式（25）不會產(chǎn)生太大的偏差；也可以對系統(tǒng)進行改進，增加測量θ角的模塊設備，直接應用式（24）進行距離的計算。然后，不僅僅是溫度，空氣濕度、氣壓和空氣密度等環(huán)境因素都會對超聲波在空氣中的速度產(chǎn)生影響導致產(chǎn)生誤差。結論本文通過對基于單片機的超聲波測距的硬件設計、軟件編程和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)以及實測應用，實現(xiàn)了利用超聲波進行的近距離的精確測量。在這次畢業(yè)設計過程中。隨著傳感器和單片機控制技術的不斷發(fā)展，無線檢測技術已被廣泛應用于多個領域。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。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：本次課題的主要內(nèi)容是在深入學習單片機的基礎上，利用聲波傳播的延時設計無線測距系統(tǒng)。其原理如右圖所示，發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度v在空氣中傳播，在空氣中傳播至被測物，經(jīng)反射后由超聲傳感器接收反射脈沖，可得其往返時間t，由s=vt/2即可算出被測物體的距離。壓電式超聲波傳感器的工作原理主要是基于壓電晶體的壓電效應。超聲波檢測接收電路主要是由集成電路CX20106A組成，它是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。為了得到較為精確的測量結果,必須對波速進行溫度補償。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器T0溢出中斷將外中斷0關閉，并將測距成功標志字賦值2以表示此次測距不成功。五、主要參考文獻：[1] 孫培剛，張春迪，張艷鵬．，：36[2] 曹月真．，:5556[3] 趙小強，趙連玉．，:6265[4] 戴曰章. 基于AT89C51 ，:131132[5] 王安敏，張凱．基于AT89C52 ，:4849[6] 許艷惠．，:3435[7] ，:7477[8] ，:5356[9] 徐建超、:305306[10] ，:143145[11] 馬繼鵬，尚璇，蔣空空，易江臣，:23[12] 張毅剛、彭喜元、姜守達、喬立巖.《新編MSC51單片機應用設計（第3版）》.哈爾濱工業(yè)大學出版社[13] 高西全、丁玉美.《數(shù)字信號處理（第三版）》.西安電子科技大學出版社附錄2燕 山 大 學本科畢業(yè)設計（論文）文獻綜述 課題名稱： 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 學院（系）： 里仁學院 年級專業(yè)： 08級電信3班 學生姓名 段煉 指導教師： 練秋生 教授 完成日期： 2012年3月25日 一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀無線測距指用無線電測量載機與某個目標或反射面之間的信號傳播延遲、頻率、相位差來測定兩點之間直線距離的方法。目前，超聲波測距已普遍應用在液位測量、移動機器人定位和避障等領域，應用前景廣闊。渡越時間法就是通過檢測發(fā)射超聲波與接收回波之間的時間差t，求出目標障礙物距信號發(fā)射源的距離d，計算公式為：d = vt/2,其中，v為超聲波波速。隨著汽車擁有量的增長，汽車的安全和使用便捷性能受到了空前的關注。三、發(fā)展趨勢：超聲波測距中，超聲波回波處理方法的優(yōu)劣，直接關系到回波前沿的定位精度和渡越時