【正文】 程定時 /計數(shù)器 178。 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機 ,有 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口。 MAX232 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的 +5V電壓變換為 RS232C 輸出電平所需要的 177。最簡單的顯示器可以使 LED 發(fā)光二極管，給出一個簡單的開關(guān)量信**************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實現(xiàn) 19 息，而復(fù)雜的較完整的顯示器應(yīng)該是 CRT 監(jiān)視器或者屏幕較大的 LCD液晶屏。本設(shè)計采用三位撥碼開關(guān)來設(shè)定測量環(huán)境溫度，通過單片機軟件編程獲得測量環(huán)境的聲速，以提高測量精度。由于設(shè)計采用的超聲波傳感器是收發(fā)一體的，所以在發(fā)送完超聲波脈沖后，當(dāng)發(fā)出的超聲波碰到障礙物時會返回到超聲波傳感器產(chǎn)生回波信號（ ECHO），回波信號 (ECHO)經(jīng)反相器連接到單片機AT89C51 的 INT0 和 INT1 引腳，觸發(fā)外部中斷，同時記錄此刻計數(shù)器 T0 的計數(shù)值，計數(shù)器所計的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時間 t。正因如此， 35 英尺以外的返回信號就難以被檢測到，盡管我們可以通過調(diào)節(jié)電阻 R1 來增大增益，然而這種接收放大器的增益的增加也是有極限的，這會隨著應(yīng)用的改變而改變，在生產(chǎn)該產(chǎn)品的時候都作了最終的匹配性的測試，這種測試是非常必要的，因為如果有一個電阻與該模塊相匹配，我們想要的放大器增益比該模塊增益的分布要小的多。 在單回聲模式下（ Figure1），所有應(yīng)該做的是發(fā)出超聲波后等待回波， 回波信號被放大以 ECHO 引腳變?yōu)楦唠娖降男问捷敵觥? INTERNAL BLANKING：內(nèi)部消隱信號，給 INIT 引腳送高電平之后，該信號會變?yōu)楦唠娖剑挥性撔盘枮榈碗娖角野l(fā)現(xiàn)障礙物時 ECHO 引腳才會有高電平輸出，如果在該信號為高電平期間有障礙物 ECHO 引腳也不會有高電平輸出。因為返回的超聲波信號比較微弱，需要進行放大才能被單片機接收， TL852 主要提供了放大電路，當(dāng)TL852 接收到 4 個脈沖信號時，就通過 REC 給 TL851 發(fā)送高電平表明 超聲波已經(jīng)接收。如果記下從發(fā)出觸發(fā)信號到接到回波信號的時間 t，根據(jù)公式 s=ct/2 即可得距離。以石英晶片為例，當(dāng)溫度達到 +290℃時靈敏度可降低 6%。 **************** 論文 超聲波測距技術(shù)綜述 7 超聲波傳感器的主要參數(shù)及選擇 主要參數(shù) 中心頻率，即壓電晶片的諧振頻率。經(jīng)分析和**************** 論文 超聲波測距技術(shù)綜述 6 大量實驗表明，頻率為 40KHz 左右的超聲波在空氣中傳播的效率最佳，同時為了處理方便，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成 4OKHz 左右、具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號。 ：質(zhì)點的振動介于縱波和橫波之間，沿著表面?zhèn)鞑ィ穹S著深度的增加而迅速地衰減，稱為表面波。然而由于超聲波是人耳聽不到的信號，直到 18 世紀(jì)，人們在研究蝙蝠、海豚等動物時，才推測自然界中存在超聲。 本課題的研究內(nèi)容及其意義 在許多距離測量工作中，外界光線、色彩、電磁場以及有毒、灰塵或煙霧的惡劣環(huán)境等因素往往會造成測量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，同激光或紅外線等測距方法相比，超聲波方向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，對外界光線、色彩、電磁場不敏感，也更適用于黑暗、有毒、灰塵或煙霧的惡劣環(huán)境，且在識別透明及漫反射性差的物體上也更有優(yōu)勢；作為一種非接觸式的測量方式，超聲波測距器可以廣泛應(yīng)用于 汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控，也可用于如液位、井深、管道長度的測量等場合。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元件逐漸代替了電子管器件，硬件電路的簡化更有利于無損檢測技術(shù)的推廣普及。 **************** 論文 緒論 2 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，因此超聲波測距系統(tǒng)在移動機器人避障、導(dǎo)航系統(tǒng)、機械加工自動化裝配及檢測、自動測距、無損檢測等方面也得到了廣泛的應(yīng)用。對于巷道橫向變形量的測量，若安設(shè)于巷道兩側(cè)之間，則妨礙人、車來往，若不固定安設(shè)裝，則測量精度低，難以監(jiān)測微小變形。 摘要 1 畢業(yè)論文 多超聲波傳感器的距離測量系統(tǒng)設(shè)計 摘要 2 摘要 本文詳細介紹了一種基于 AT89C51 單片機的脈沖反射式雙傳感器超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計，具體內(nèi)容為測距單元硬件設(shè)計和單片機應(yīng)用程序設(shè)計；該系統(tǒng)是以空氣中超聲波的傳播速度為確定條件，利用發(fā)射超聲波與反射回波的時間差來測量待測距離。比如，傳統(tǒng)的接觸式測量儀器 (如鋼卷尺 )在測量巷頂與底板距離及巷道的變形量時，這種儀器對高于 3m 的頂板安設(shè)困難，且測量不準(zhǔn)確 。 作為一種非接觸式的測量方式，超聲波測距器可以廣泛應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控，也可用于如水庫液位、工業(yè)測井、管道長度的測量等場合。 七十年代中期，因無損檢測技術(shù)仍處于試驗階段，未推廣普及，所以儀器沒有多大發(fā)展，仍使用電子管式的 UCT2， CTS10 型儀器。其數(shù)字和波形都比較清晰穩(wěn)定，操作簡單，可靠 性高，具有斷電存儲功能，其串口可以方便用戶對儀器的測試數(shù)據(jù)進行后處理及有關(guān)程序的開發(fā)，達到了國際先進水平。早在 19 世紀(jì)，聲學(xué)已成為具有現(xiàn)代意義的科學(xué)并發(fā)展到相當(dāng)高的水平。它只能在固體中傳播。由于是利用超聲波測距，要測量預(yù)期的距離，所以產(chǎn)生的超聲波必須要有一定的功率和合理的頻率才能達到預(yù)定的傳播距離， 同時這是得到足夠的回波功率的必要條件，只有得到足夠的回波功率，接收電路才能檢測到回波信號和防止外界干擾信號的干擾。 超聲波探測方法主要有脈沖反射法（把超聲脈沖發(fā)射到物體中再接收來自物體中的反射波的方法）、穿透法（利用穿過被檢物體的超聲波的穿透率和有無聲影進行探傷檢驗的方法）、聲阻法（利用被測物件的振動特性，即被測物對探頭所呈現(xiàn)的機械阻抗的變化來進行檢測）等；本次超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計采用的是脈沖反射法。 工作溫度是指能使傳感器正常工作的溫度范圍，其溫度上限應(yīng)遠于居里點溫度。 Polaroid 600 系列傳感器 [2] **************** 論文 超聲波測距技術(shù)綜述 8 該超聲波測距傳感器采用了 6500系列的測距驅(qū)動模塊和能夠發(fā)出高頻超聲波的陶瓷振蕩器 (ceramic oscillator)，當(dāng)給驅(qū)動模塊以觸發(fā)信號，此振蕩器便以狹小的圓錐形式發(fā)出 40Khz 的超聲波，當(dāng)遇到障礙物時超聲波會有回波，那么該振蕩器又變成了一個超聲波接收器，當(dāng)接收回波時，Polaroid 6500 內(nèi)有一個調(diào)諧電路，使得只有頻率接近 的信號才能被接收，并把接受到的信號放大變成電信號，而其它頻率的信號則被過濾。 **************** 論文 超聲波測距技術(shù)綜述 10 TL852 是專門為接收超聲波而設(shè)計的芯片 [5]。 **************** 論文 超聲波測距技術(shù)綜述 11 ECHO 引腳：回波輸出信號，輸出為高電平時表示遇到障礙物。為了消除超聲波傳感器自身的回響，會有一個高電平的 內(nèi)部消隱信號禁止 REC 接受回波，如果想提前結(jié)束內(nèi)部消隱，只需把 BINH 信號置為高電平即可提前結(jié)束內(nèi)部消隱。大約 38 毫秒 之后增益達到最大。 系統(tǒng)工作過程大體如下：系統(tǒng)模塊上電后， 單片機 AT89C51 先把 （或 ）置 0，低電平信號通過反相器，給傳感器的 INIT 引腳送入高電平信號，以啟動超聲波傳感器 1 或超聲波傳感器 2 發(fā)射超聲波，同時啟動內(nèi)部定時器 T0 開始計時。 溫度信號采集電路的設(shè)計 圖 溫度信號采集電路圖 不同溫度條件下，聲波在介質(zhì)（空氣等）中的傳播速度也不同；超聲波屬于聲波范圍，其波速與溫度的關(guān)系為：波速 C= t/2731? m/s，其泰**************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實現(xiàn) 18 勒級數(shù)展開式（僅保留到一次項）為： C=＋ ，其中ｔ為攝氏溫度。 顯示單元電路的設(shè)計 圖 顯示單元電路 顯示器是一個典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結(jié)構(gòu)類型不同而已。 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的、包含兩路接收器和驅(qū)動器的 RS232 電平轉(zhuǎn)換芯片，適用于各種232 通信接口。 單片機 AT89C51 在本系統(tǒng)設(shè)計中，采用的是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位單片機— AT89C51 作為超聲波測距系統(tǒng)的控制器件。 可編程 UARL 通道 178。 3 級加密位 178。其值可用程序決定。一般情況下GATE=O。 (4).IT1 為外部中斷 1INT 觸發(fā)方式選擇， IT1=0 時 1INT 為電平觸發(fā)方式，當(dāng)外部引腳 1INT 上出現(xiàn)低電平時就向 CPU 申請中斷， CPU 響應(yīng)中斷后要采取措施撤銷中斷請求信號，使 /INT1 恢復(fù)高電平 。 CPU 的 ALE信號必須經(jīng)過反相器反相之后才能與 74LS273的控制端 CLK 端相連。 LED特點和優(yōu)點 有以下幾點 ： 1) LED基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常輕小。因此，當(dāng) AT89C51 單片機的串行口與 RS232 接口時必須進 行電平轉(zhuǎn)換。在這個部分中，信號處理主要包括溫度補償算法，計數(shù)值與距離值換算，以及二進制轉(zhuǎn)換等。外部中斷 0 入口地址 **************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實現(xiàn) 32 Ljmp INT0INT ORG 0013 。開 T0 中斷 SETB TR1 。給 BLNK 1 送脈寬為 的脈沖 ACALL DELAY1 CLR 。 傳感器標(biāo)志位為 0 轉(zhuǎn)移 CLR 00H 。記數(shù)單元為 0 轉(zhuǎn)移 LOOP10:DEC R0 MOV A,R0 。超出測量范圍 INC R1 MOV R1,03H INC R1 DJNZ R2,LOOP11 。程序如下： SRT: CLR ES ；串口中斷服務(wù)程序 CLR TI CLR RI MOV R0,80H CLR A MOV A,SBUF MOV R0,A INC R0 SETB ES RETI Panduan: MOV R0,80H ；判斷指令內(nèi)容程序 CJNE R0,65,L1 LCALL MAN1 SJMP Panduan L1: CJNE R0,66,L2 LCALL MAN2 SJMP Panduan L2: CJNE R0,67,L3 **************** 論文 超聲波測距系統(tǒng)硬件及軟件的實現(xiàn) 41 LCALL MAN3 SJMP Panduan L3: CJNE R0,68,L4 LCALL MAN4 SJMP Panduan L4: CJNE R0, 69,L5 LCALL MAN5 SJMP Panduan L5: