【正文】 ................. 1 設(shè)計(jì)的意義 ................................................... 1 超聲波測(cè)距技術(shù)的國(guó)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(shè)計(jì) ..................................................... 4 方案比較 .......................................................... 4 方案一 雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng) ......................................... 4 方案二 激光測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ................................... 4 方案三 基于單片機(jī)的超聲測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) ......................... 5 方案論證 .......................................................... 7 方案選擇 .......................................................... 7 3 單元模塊設(shè)計(jì) ..................................................... 8 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) ...................................... 8 單片機(jī)主機(jī)控制電路 .......................................... 8 復(fù)位電路 .................................................... 9 時(shí)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(shè)計(jì) ......................................... 14 超聲波 接收電路設(shè)計(jì) ......................................... 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(shè)計(jì) ........................................................ 26 說(shuō)明軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具 ................................... 26 軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 ................................................... 27 主要軟件設(shè)計(jì)流程框圖 ............................................. 28 程序流程框圖及說(shuō)明 .......................................... 28 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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(jì)算程序 .............................................. 31 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 .............................................. 32 LCD 顯示程序 ............................................... 32 5 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................ 33 軟件調(diào)試 ......................................................... 33 硬件調(diào)試 ......................................................... 35 6 結(jié)論 ........................................................... 38 7 總結(jié)與體會(huì) ...................................................... 39 8 謝辭 ........................................................... 40 9 參考文獻(xiàn) ........................................................ 41 附錄： ........................................................... 42 附錄 1：原理圖 ....................................................... 42 附錄 2： ............................................................. 43 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 頁(yè) 1 前言 課題設(shè)計(jì)目的及意義 設(shè)計(jì)的目的 設(shè)計(jì)的意義 超聲波測(cè)距技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 發(fā)展歷史 隨著科學(xué)技術(shù) 越來(lái)越快的發(fā)展 ，超聲波在測(cè)距 系統(tǒng) 中的應(yīng)用 將會(huì) 越來(lái)越 廣泛 。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設(shè)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(shè)計(jì)超聲波測(cè)距 系統(tǒng) 的意義。 目前國(guó)內(nèi)外在超聲波檢測(cè)領(lǐng)域都向著數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字式超聲波測(cè)距系統(tǒng)的發(fā)展 速度很快。與國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。超聲測(cè)距是一種非接觸式的檢測(cè)方式。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換 為超聲波信號(hào)并發(fā)射 ；而在收到回波的時(shí)候，則將 超聲 信號(hào) 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。圖 所示的是 LFMCW 雷達(dá)的基本組成結(jié)構(gòu)。超聲波也遵循一般機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的傳播規(guī)律， 例 如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射，在進(jìn)入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減等 現(xiàn)象 。 圖 超聲波測(cè)距系統(tǒng)原 理圖 波速與溫度之間的關(guān)系如表 所示。 LFMCW 雷達(dá)的主要優(yōu)點(diǎn)是：（ 1）無(wú)距離盲區(qū)；（ 2）高距離分辨率；（ 3）信號(hào)能量大、時(shí)帶積大；（ 4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作電壓低。目前，測(cè)量距離的方法主要采用測(cè)量波在介質(zhì)中傳播速度與時(shí)間的關(guān)系。 微控器是系統(tǒng)的控制中心，其工作效率的高低關(guān)系到系統(tǒng)效率的高低以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 本次我們采用了 Atmel 公司的 芯片 AT89S52,該單片機(jī)主要特點(diǎn)如下： 復(fù)位電路 （ 1） AT89S52 系列單片機(jī)以 8051 為內(nèi)核，兼容 MCS51 系列單片機(jī)。 時(shí)鐘電路 當(dāng)單片機(jī)工作于內(nèi)部時(shí)鐘模式的時(shí)候，只需要在 XTAL1 引腳和 XTLA2 引腳連接一個(gè)晶體震蕩器或者陶瓷振蕩器，并聯(lián)接兩個(gè)電容后接地就可以實(shí)現(xiàn)。 圖 按鍵電路 蜂鳴器電路 本設(shè)計(jì)接一個(gè)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(duì)比度調(diào)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(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn) 陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母 ‘ A’ 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，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(bǔ)償，以使我們的設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(cè)試距離 =（高電平時(shí)間 *聲速） /2。本設(shè)計(jì)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(shí)候可以比較穩(wěn)定。這樣不斷的循環(huán)周期測(cè)，就可以在不停地移動(dòng)的過(guò)程中測(cè)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(lèi)，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(guān)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速基本不變 。 1602 字符型液晶顯示器實(shí)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(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)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(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 (7)指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。半導(dǎo)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(fù)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(gè)電阻，用以設(shè)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(shuō)，基于 C 語(yǔ)言環(huán)境下的嵌入式系統(tǒng)能基本達(dá)到平臺(tái)的無(wú)關(guān)