【正文】 （ 7）一個(gè)可編程全雙工串口通信。最后送給超聲波發(fā)射換能器 TCT40－ 16T 以聲波形式發(fā)射到空氣中。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 （ 4）單片機(jī)正常工作輸出最大電壓 5V。 限制該系統(tǒng)最大可測(cè)距離有四個(gè)因素： （ 1）超聲波的幅度 。 （ 3）超聲波的傳播速度對(duì)測(cè)距有影響。并因此會(huì)形成逐步加強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng)。同時(shí)還必須有高精度、小輸入的偏置電壓 。比數(shù)碼管更專業(yè)、美觀。 第 4 腳 :RS 為寄存器選擇。因此在編寫軟件時(shí)要記得做相應(yīng)處理，才能讀取正確。 （ 4）配置寄存器。了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般情況。 系統(tǒng)軟件的主程序可分為以下幾部分： （ 1）系統(tǒng)初始化。 （ 3）按鍵 S 為測(cè)量啟動(dòng)鍵。 //溫度初始化 tmpchange()。該脈沖信號(hào)會(huì)在遇到障礙物后發(fā)生反射而產(chǎn)生反射波。當(dāng)測(cè)量的距離很遠(yuǎn)的時(shí)候，定時(shí)器的工作出錯(cuò)，發(fā)生溢出現(xiàn)象。//啟動(dòng)超聲波 while(!RX)。amp。 TL0=0。隨著科技的不斷高速發(fā)展，超聲波也將滲透應(yīng)用于更加寬廣的領(lǐng)域。在這個(gè)過程中有無數(shù)人給了我莫大的幫助。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 附錄一（實(shí)物圖） 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 附錄二（ Proteus仿真圖） 。感謝他在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予的悉心指導(dǎo)與各方面的幫助，和所 付出的心血熱情。 在設(shè)計(jì)之前，查閱了大量的資料。 } 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù) 表 實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù) 環(huán)境溫度 ℃ 測(cè)量值 cm 實(shí)測(cè)值 cm 誤差 % 21 21 20 22 21 由上表 數(shù)據(jù)可看出，測(cè)量精度受溫度和測(cè)量距離的遠(yuǎn)近的影響。amp。 //開啟計(jì)數(shù) while(RX)。同時(shí)由于硬件原因，電路測(cè)量距離的最大量程為 4 米。而在中斷服務(wù)程序當(dāng)中，首先需要 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要保護(hù)。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 tmpchange()。 （ 5）沒有使用看門狗功能。 （ 3）各個(gè)子程序的調(diào)度管理。該模塊首先要初始化程序，然后再寫入命令最后進(jìn)行讀取子程序。本設(shè)計(jì)將采用 DS18B20 溫度傳感器進(jìn)行環(huán)境溫度采集。在連接到蜂鳴器之前，先由一個(gè)三極管 9012 的放大。 第 5 腳 :RW 為讀寫信號(hào)線。如圖 所示。 該放大器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，本次設(shè)計(jì)用到的放大器是用 R2 和 R3 來調(diào)節(jié)電壓的放大倍數(shù)的。因此要用一個(gè)前置放大電路將該信號(hào)充分放大，并為了排除干擾信號(hào)，在放大有用信號(hào)的同時(shí)還應(yīng)加入濾波電路。為提高測(cè)量精度需對(duì)聲速進(jìn)行修正。 （ 3）反射回波和入射聲波之間的夾角 。 綜上所述，發(fā)射電路設(shè)計(jì)的主要解決問題是要提高發(fā)射到發(fā)射探頭的輸入電壓和功率。 圖 超聲波發(fā)射電路框圖 發(fā)射電路設(shè)計(jì)方案 對(duì)發(fā)射電路進(jìn)行分析： （ 1）發(fā)射波必須具備良好的重復(fù)性。 如圖 是單片機(jī) STC89C51 各部件關(guān)系的的框圖。 （ 2）一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 （ 3） P2 口（ 21～ 28 腳）： P2 口也是一個(gè)準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。高阻在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 （ 7）內(nèi)置看門狗電路 。 ① 5V 型號(hào)的可工作于 ～ 。 （ 4） C— 表示該器件為 CMOS 產(chǎn)品。 ④ 通信方面。所以單片機(jī)會(huì)擁有一些特殊功能。 （ 6）報(bào)警電路。 圖 超聲波回波測(cè)距原理分析圖 本章小結(jié) 本章主要是介紹設(shè)計(jì)相關(guān)理論，對(duì)超聲波和 設(shè)計(jì)所用單片機(jī)作了簡(jiǎn)要概述，并對(duì) STC89C51 的性能特點(diǎn)、外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部組成做了相關(guān)闡述。 222 hls ? 公式 2（ 3） 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 測(cè)量盲區(qū) 我們都知道，超聲波模塊發(fā)射探頭和接收探頭是并排放置到銅板上的。超聲波測(cè)距原理如圖 所示。N 可用計(jì)數(shù)器測(cè)出。 超聲波測(cè)距的原理 超聲波測(cè)距方法主要有三種： （ 1） 聲波幅值檢測(cè)法： 該方法雖然最廉價(jià)最簡(jiǎn)單但容易受反射波的影響，精確度卻是最低，在此就不詳細(xì)介紹了。 本模塊的使用方法非常簡(jiǎn)單。 可用于機(jī)器人避障，物體測(cè)距，液位檢測(cè)，公共安全，停車場(chǎng)檢測(cè)。 （ 6）超聲波具有反射的現(xiàn)象。這對(duì)我們以后的工作生活是非常有意義的。超聲波測(cè) 距器的系統(tǒng)框圖如下圖 所示。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 (3)單片機(jī)控制器。主要研究方向是如何提高超聲波回波信號(hào)精度的處理方法。二是：回波信號(hào)中夾雜著許多干擾信號(hào)，而回波信號(hào)自身較為微弱，很容易被噪聲所淹沒。而且還有測(cè)量精確度高，對(duì)環(huán)境無污染，基本上不用維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)等好處。 alarm。具有聚束、定向及反射、透射等機(jī)械特性。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系 （院） 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱 二 〇 一五年 六 月 日 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。人耳無法捕捉到它，超出了人的聽力極限。 LCD。它還對(duì)環(huán)境因素（如光線、高溫、腐蝕氣體和潮濕等）的測(cè)量影響具有較高的抵抗性。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 實(shí)際上，在工程應(yīng)用當(dāng)中超聲波檢測(cè)技術(shù)存在兩個(gè)突出的問題，一是 :由于超聲波自身傳播的特性和某些材料的吸收特性，使得超聲波在傳播距離加長(zhǎng)的同時(shí)，回波信號(hào)也隨著變的異常微弱 。其中有對(duì)超聲波發(fā)射脈沖的選取和對(duì)新型超聲波 換能器的研發(fā)。 (2)接收電路。如果距離超出設(shè)定的值，報(bào)警電路就會(huì)鳴叫，即提醒測(cè)量距離超出量程。并且能夠具體了解基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距的發(fā)展現(xiàn)狀以及能進(jìn)行簡(jiǎn)易測(cè)距儀器制作。 （ 5）超聲波傳遞的能量可以很強(qiáng)。 HCRS04 模塊不但性能比較穩(wěn)定、測(cè)度距離精確，而且該模塊的測(cè)量精度高，盲區(qū)小。這個(gè)高電平所持續(xù)存在的時(shí)間就是超聲波往返的時(shí)間。通過不斷的進(jìn)行周期測(cè)量，就可以得出移動(dòng)測(cè)量的值。其中 K 為波長(zhǎng)， N 為整周期數(shù)， U$ 為非整周期的相位差值。 綜合以上分析，本設(shè)計(jì)將采用渡越時(shí)間法。空氣中聲速與溫度的關(guān)系可表示為： ）（ m/ 73 31c ???? 公式 2（ 1） 聲速確定后，只要得到超聲波往返的時(shí)間，就 可以求得距離： 0 . 6 T ) t+1 /2 ( 3 3 1 . 4=L 公式 2（ 2） 增加角度補(bǔ)償可使得測(cè)量數(shù)值更加的精確?？捎孟聢D 表示。 （ 5）顯示電路。 單片機(jī)概述 單片機(jī)就是一塊由諸多功能模塊構(gòu)成的 集成電路 芯片 。如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、微波爐、 IC 卡、 汽車電子設(shè)備等。PROM 存儲(chǔ)器。 （ 3） STC89C51 系列單片機(jī)有較寬的工作電壓。 （ 6）擴(kuò)晨 P4 口 。實(shí)際使用時(shí)，為使其能夠正常工作我們需要為其添加上上拉電阻（一般選擇 10KΩ）。二是首先要先向 P2 口寫入 1 才能把 P2 口作為輸入口使用，也就是在這之前會(huì)有一個(gè)“準(zhǔn)”備程序。 表 P3 口各引腳第二功能定義 標(biāo)號(hào) 引腳 第二功能 說明 10 RXD 串行輸入口 11 TXD 串行輸出口 12 INT0 外部中斷 0 13 INT1 外部中斷 1 14 T0 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部輸入端 15 T1 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部輸入端 16 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖 17 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖 圖 STC89C51 引腳排列 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 STC89C51 內(nèi)部組成 STC89C51 單片機(jī)內(nèi)包含的具體部分如下： （ 1）一個(gè) 8 位 CPU。 （ 8） 8 個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。發(fā)射部分電路，如圖 所示。要使得發(fā)射電路更合加理就需要進(jìn)行功率放大。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ 2）反射的質(zhì)地 。然而超聲波在傳播媒質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)受到溫度（其次還受壓力和密度）的直接影響。因壓電效應(yīng)晶片只可以提供微小的交變電壓信號(hào)， 卻不能提供電流信號(hào)。為減小該系統(tǒng)地線噪聲的影響，需要采取相應(yīng)的措施，通過采用前置放大器與其他元件組成反向比例放大電路是其中一種非常有效的方法。在實(shí)際使用過程中， LCD 的數(shù)據(jù)線要與單片機(jī)的 P0 口連接， LCD的控制線要與單片機(jī)的 P2 口連接。低電平選用指令寄存器，高電平選用數(shù)據(jù)寄存器。 報(bào)警部分 采用一個(gè)蜂鳴器，由 輸出一定頻率的信號(hào)。 因聲速與空氣的溫度有關(guān)，所以為了提高系統(tǒng)精度，采用溫度補(bǔ)償功能。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)： （ 1） DS18B20 溫度傳感器接口模塊。 （ 2）按鍵處理。 （ 4）系統(tǒng)采用 STC89C51 的內(nèi)時(shí)鐘。 t_=tmp()。反射波被接收檢測(cè)電路接收后，將會(huì)產(chǎn)生能指揮單片機(jī)進(jìn)行下一步操作的外中斷信號(hào)。所以必須對(duì)溢出 中斷進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置才能使得單片機(jī)正常工作。 //當(dāng) RX 為零時(shí)等待 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 TR0=1。WD20amp。 JS_(WD)。就目前來說，超聲波仍然存在局限性，因此需要對(duì)超聲波進(jìn)行更加有力的研究，使得超聲波能夠?yàn)槿祟愂澜珞w更更好的服務(wù)。 完成本次設(shè)計(jì)， 首先要感謝的是指導(dǎo)老師 XXX