【正文】 ................. 1 設計的意義 ................................................... 1 超聲波測距技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀 ........................................ 1 發(fā)展歷史 ..................................................... 1 研究現(xiàn)狀 ..................................................... 2 本課題研究的主要內(nèi)容 .............................................. 2 2 總體方案設計 ..................................................... 4 方案比較 .......................................................... 4 方案一 雷達測距系統(tǒng) ......................................... 4 方案二 激光測距系統(tǒng)的設計 ................................... 4 方案三 基于單片機的超聲測距系統(tǒng)設計 ......................... 5 方案論證 .......................................................... 7 方案選擇 .......................................................... 7 3 單元模塊設計 ..................................................... 8 各單元模塊功能介紹及電路設計 ...................................... 8 單片機主機控制電路 .......................................... 8 復位電路 .................................................... 9 時鐘電路 ................................................... 10 按鍵電路 ................................................... 10 蜂鳴器電路 ................................................. 11 液晶顯示電路 ............................................... 11 溫度采集 DS18B20 電路 ....................................... 13 超聲波發(fā)射電路設計 ......................................... 14 超聲波 接收電路設計 ......................................... 14 HRSR04 超聲波集成模塊 ..................................... 15 電源 電路 ................................................... 16 特殊器件的介紹 ................................................... 17 超聲波傳感器 ............................................... 17 1602 字符型液晶顯示器 ....................................... 19 溫度傳感器 DS18B20 .......................................... 23 CX20xx6A 芯片 ............................................... 24 4 軟件設計 ........................................................ 26 說明軟件設計原理及設計所用工具 ................................... 26 軟件設計結構圖 ................................................... 27 主要軟件設計流程框圖 ............................................. 28 程序流程框圖及說明 .......................................... 28 西華大學畢業(yè)設計說明書 系統(tǒng)主程序 ................................................. 29 40KHz 超聲波發(fā)送程序 ....................................... 30 超聲波的接受和處理程序 ................................... 30 DS18B20 溫度采集程序 ...................................... 30 距離計算程序 .............................................. 31 數(shù)據(jù)轉換程序 .............................................. 32 LCD 顯示程序 ............................................... 32 5 系統(tǒng)調試 ........................................................ 33 軟件調試 ......................................................... 33 硬件調試 ......................................................... 35 6 結論 ........................................................... 38 7 總結與體會 ...................................................... 39 8 謝辭 ........................................................... 40 9 參考文獻 ........................................................ 41 附錄： ........................................................... 42 附錄 1：原理圖 ....................................................... 42 附錄 2： ............................................................. 43 西華大學畢業(yè)設計說明書 第 1 頁 1 前言 課題設計目的及意義 設計的目的 設計的意義 超聲波測距技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀 發(fā)展歷史 隨著科學技術 越來越快的發(fā)展 ，超聲波在測距 系統(tǒng) 中的應用 將會 越來越 廣泛 。 隨著科學技術的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設加快，城市 給 排水系統(tǒng)也有較大發(fā)展，其狀況不斷改善。這就是我設計超聲波測距 系統(tǒng) 的意義。 目前國內(nèi)外在超聲波檢測領域都向著數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字式超聲波測距系統(tǒng)的發(fā)展 速度很快。與國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設計新穎合理，功能齊全，在儀器設計上有重大突破和創(chuàng)新，達到了國際先進水平。超聲測距是一種非接觸式的檢測方式。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉換 為超聲波信號并發(fā)射 ；而在收到回波的時候，則將 超聲 信號 轉換成電信號。圖 所示的是 LFMCW 雷達的基本組成結構。超聲波也遵循一般機械波在彈性介質中的傳播規(guī)律， 例 如在介質的分界面處發(fā)生反射和折射，在進入介質后被介質吸收而發(fā)生衰減等 現(xiàn)象 。 圖 超聲波測距系統(tǒng)原 理圖 波速與溫度之間的關系如表 所示。 LFMCW 雷達的主要優(yōu)點是：（ 1）無距離盲區(qū)；（ 2）高距離分辨率；（ 3）信號能量大、時帶積大；（ 4）結構簡單、工作電壓低。目前，測量距離的方法主要采用測量波在介質中傳播速度與時間的關系。 微控器是系統(tǒng)的控制中心，其工作效率的高低關系到系統(tǒng)效率的高低以及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。 本次我們采用了 Atmel 公司的 芯片 AT89S52,該單片機主要特點如下： 復位電路 （ 1） AT89S52 系列單片機以 8051 為內(nèi)核，兼容 MCS51 系列單片機。 時鐘電路 當單片機工作于內(nèi)部時鐘模式的時候，只需要在 XTAL1 引腳和 XTLA2 引腳連接一個晶體震蕩器或者陶瓷振蕩器，并聯(lián)接兩個電容后接地就可以實現(xiàn)。 圖 按鍵電路 蜂鳴器電路 本設計接一個蜂鳴 器電路，目的是跟按鍵電路聯(lián)系在一起。 (3)第三腳 VO：對比度調整端。 圖 液晶顯示電路 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160個不同的點 陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 ‘ A’ 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母‘ A’ 。 C，超聲波速度約增加 ，本次我們考慮溫度補償，以使我們的設計更加精確，溫度的采集通常使用 DS18B20 一線式數(shù)字溫度傳感器，電路非常簡潔，具體電路圖如圖 所示。圖中的 R9 為上拉電阻，阻值選 5K 左右。測試距離 =（高電平時間 *聲速） /2。本設計電源電路如 圖 如 下： HRSR04 型超聲波集成模塊的工作電壓為 5 V，而且此模塊的靜態(tài)工作電流是小于2 mA 的，工作時候可以比較穩(wěn)定。這樣不斷的循環(huán)周期測，就可以在不停地移動的過程中測量距離值了。 特殊器件的介紹 超聲波傳感器 超聲波傳感器主要有電致伸縮和磁致伸縮兩類，電致伸縮采用雙壓電陶瓷晶片制成，具有可逆特性。由于超聲波的聲速與溫度有關，如果溫度變化不大，則可認為聲速基本不變 。 1602 字符型液晶顯示器實物如 圖 所示。 LCD 顯示的基本原理 就是這樣的 。 (4)第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 溫度傳感器 DS18B20 (1)指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標復位到地址 00H 位置。 (7)指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置。半導體熱敏電阻按溫度特性熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻（電阻隨溫度上升而增加）和負溫度系數(shù)熱敏電阻（電阻隨溫度上升而下降）。 176。以下是 CX20xx6A 的引腳注釋。 （ 5） 5 腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設置帶通濾波器的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。micro。也就是說，基于 C 語言環(huán)境下的嵌入式系統(tǒng)能基本達到平臺的無關