【正文】 ；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績热?。還有在焊接電路的過程中，一定要注意元件焊接排版順序，以便在之后的焊接中避免走線的麻煩，以保證焊接的美觀，整潔。另一方面更需要靠自己的積極探索與勤奮學習，自我發(fā)掘出老師所教導的更深層次奧義。然后再通過查閱 23 相關資料學會設計匯編語言，讓單片機的運算系統(tǒng)能過運行起來。帶著好奇心自覺的進行了資料的深入搜集，加深了對系統(tǒng)的了解。距離測量的結果如表 2 所示 ： 表 2 測距誤差表 實際測距（ cm） 測量距離（ cm） 誤差（ cm） 10 12 12 0 25 24 1 35 34 1 100 99 1 150 148 2 通過測試分析發(fā)現(xiàn)，超聲波測距儀基本上能達到起初本設計的最基本要求。 圖 18 超聲波探測程序流程圖 21 5 系統(tǒng)調試 在整個產(chǎn)品完成設計之后，由于是實物設計，無法模擬調試，只能通過實物調試進行檢查。 CPU 循環(huán)檢測 —INT1 引腳，當 INT1 端為低電平時， 20 超聲波傳感器的接收端開始接收到回波，并立即讓 T1 端停止計時，控制器開始統(tǒng)計超聲波從發(fā)射到接收回波所用的時間，并記錄好該計數(shù)值 [16]。如圖 16 所示： 圖 16 測距原理圖 由測距原理分析可得： ?cosSH? （ 31 ） )(HLarctg?? （ 32 ） 又知道超聲波傳播的距離為 : 2S=vt （ 33 ） .將（ 3—2）、（ 3—3）代入（ 31）中得： ]c o s [21 HLarctgvtH ? （ 34 ） 其中 ,超聲波的傳播速度 v 在相對穩(wěn)定的溫度情況下是不變化的 (例如在溫度 T=30 度時 ,V=349m/s)。根據(jù)超聲波的距離計算公式即可計算出發(fā)射器與 障礙物之間的距離（ S），即： 18 S=(v*t)/2。超聲波傳感器的測距功能就是這樣實現(xiàn)的：通過發(fā)射器發(fā)射信號，然后接收器收到的回響信號，最后送到最小系統(tǒng)處理運算，得到兩者之間的時間間隔，系統(tǒng)就可以計算得到距離了。 圖 13 聲音報警電路 單元設計模塊 主控制模塊 主控制最小系統(tǒng)電路如圖 14 所示。 圖 11 復位電路 時鐘電路 反向放大器包含兩個引腳，分別是輸入引腳 XTAL1 和輸出引腳 XTAL2。 顯示電路 顯示電路如圖 10 所示。 因此超聲波接收器的整個運作流程變清晰明了，首先反射回來的超聲波信號經(jīng)超聲波接收器接受后，然后兩級放大器將其進行一次放大，最后，鎖相環(huán)電路開始檢測反射波的頻率，如果反射波的頻率為 40kHz，傳感器則從 Echo 腳發(fā)出低電平中斷請求信號，單片機 —INT1端立即變成低電平并使得定時器 T0 停止計時工作。發(fā)射電路與接收電路的結合實現(xiàn)了超聲波傳感器發(fā)射與接收聲波的功能 [5]。因為通過壓電處理過的材料，通常來說其居里點都很高，但是超聲波探頭在測量物體距離時所消耗的功率很小，這就導致了其工作時的溫度 10 幾乎不會發(fā)生變化，這樣傳感器就能連續(xù)工作而不至于因為溫度的劇烈變化而失去作用。發(fā)射探頭通常是利用逆向的壓電效應來工作的，其原理是在逆向的壓電效應中，頻率較高的電振動會被轉化稱為同等高頻率的機械振動，通過這樣的方式來產(chǎn)生超聲波。 單片機的第 10～ 17 引腳分別是 P3 口的 ～ 端口，它具有內部上拉電路的 8 位準雙向 I/O 端口。順便補充一句，在這 4 類 I/O 端口中 P3 口還具有第二功能，在下文我會簡單地介紹。其引腳圖如下圖 2 所示 [2]。既然是微型計算機，單片機也同樣具有跟普通計算機相同的功能結構，我們知道普通計算機具備的功能模塊有：進行運算和控制功能的 CPU，進行數(shù)據(jù)存儲的 RAM，進行程序存儲的 ROM，控制系統(tǒng)需要與外部設備發(fā)生連接時所需要的控制串行口、并行口的輸入 /輸出設備，除了以上這些模塊，單片機還有對內外部指令進行執(zhí)行與中斷的信號中斷系統(tǒng)，也有控制時間計數(shù)的定時 /計數(shù)器等等。如我本次想要完成基于單片機的超聲波測距儀系統(tǒng)設計，并且想要實現(xiàn)超聲波傳感器無線測距、單片機運算、蜂鳴器報警等等功能。由此便能很容易計算出試驗中的智能小車與障礙物之間的距離：測試距離 =(高電平時間 *聲速 )/2。 把具有一定頻率特征的超聲波通過超聲波發(fā)射器發(fā)射到被攝目標上，一旦發(fā)射出的超聲波遇到被攝物體時，根據(jù)超聲波的傳播特性，聲波便會發(fā)生反射效應時，由超聲波接收器接收到反射回的某一特征頻率的超聲波，讓計時器立即計算出這其中超聲波傳輸所用的時間并換算出距離，這是當前比較普遍的測距的原理。 2 總體設計方案 設計思路 對于在距離的測量的方法上，從古至今已經(jīng)發(fā)明了很多種。一般而言，這些超聲波發(fā)生器根據(jù)其產(chǎn)生方式不同大致能夠被劃分成兩個類型：第一種類型的發(fā)生器所發(fā)出的超聲波是通過電氣的方式產(chǎn)生的，第二種類型的發(fā)生器所發(fā)出的超聲波是通過機械運動的方式產(chǎn)生的。 （ 4）聲壓特性 超聲波的聲壓特性主要體現(xiàn)在，當聲波進入某一介質時使改介質所受的壓力產(chǎn)生變化，這種變化主要是由于聲波的振動使介質分子相互之間產(chǎn)生了相互壓縮和稀疏的作用。 （ 2）吸收特性 通過實驗的論證發(fā)現(xiàn)：聲波在某一介質中傳播時，介質本身會吸收部分聲波的能量，因此導致聲波在隨著傳播距離增加的過程中，其強度會逐漸減弱。因此，超聲波便由此而來：振動地頻率高于 20xx0 赫茲。由此可知， 8 位和 16 位的單片機在性能上得到了大幅度的提升，使得單片機指令功能有效地得以執(zhí)行，為了增加兼容性，此時的單片機在原來的存儲容量的基礎上增加了 I/O 端口的種類和數(shù)量，不僅如此它還具備了 A/D轉換器，因此單片機應用范圍得到拓展。 由上可知，超聲波在距離測量方面展現(xiàn)了驚人的良好特點。Measure distance 1 1 緒論 課題設計的背景 隨著城市的快速建設與經(jīng)濟上的繁榮快速發(fā)展，使得普通百姓的生活水平也在日益高升，由此帶來交通運輸業(yè)的蓬勃興起，交通運輸?shù)陌踩砸苍絹碓奖桓嗳酥匾?。其?STC89C52 是 STC 系列單片機里應用比較廣泛的一款單片機，它的應用價值在自動控制領域里是非常高的，絕大部分的電子設計愛好者的對它的易用性和多功能性給出了很高的評價。 同時，隨著社會的日益發(fā)展，這也意味著它也 要不斷地完善與提升， 高定位、高精度應該成為它的發(fā)展目標。 單片機簡介 對于單片機發(fā)展歷史的過程，我把它拆分為三個階段時期： 第一階段 初級階段：上個世紀中期，具體一點來講是 20 世紀 70 年代， MCS48 系列單片機是 Intel 公司的代表作，其構成結構主要有 CPU、并口、定時器、 RAM 和 ROM。此階段的單片機的性價比得 到空前提升，隨著帶來了廣泛的應用前景，也給從事單片機行業(yè)的技術人員來說，帶來了更多運用的選擇性。另外，超聲波的射線和光線所具備的一些特性十分相似 。 （ 3）能量傳遞特性 超聲波比普通聲波具有更強大的功率，這就是超聲波能在各個工業(yè)部門中得到廣泛的應用的主要原因。通過對聲波高頻振動特性運用，加上電子計數(shù)器 與光電開關相互結合，實現(xiàn)遠程測量是超聲波測距系統(tǒng)的一個重要特性。在實際應用中，如今使用比較多的超聲波發(fā)生器是通過壓電的方式產(chǎn)生超聲波的。 以單片機為核心控制端的測距儀器可以具備多種功能：既能夠展現(xiàn)測量的距離值，又能實時監(jiān)控并發(fā)出警報，另外加上單片機目前在市場造價低且性能高，將單片機與超聲波傳感器想結合，一來能降低整個課題實物產(chǎn)品的制作成本、同時還能保證測量質量；二來以單片機為核心的測距系統(tǒng)一定程度上保證整個設計產(chǎn)品工作的穩(wěn)定性和可靠性，加上單片機本身的操作步驟的叫便捷更提高了實用性。超聲波和普通的聲波性質是一樣，即在標準空氣中傳播速度為 每秒傳播 340米 ，眾所周知：路程 =速 度 X 時間。因此本次課程設計所用的超聲波傳感器測距儀，不僅測量精度高，而且也適合中長距離測量。 本次基于單片機的無線測距儀設計主要包括硬件電路和軟件程序設計兩個部分。 本課程設計所使用的 STC89C52 單片機在外表封裝方面，采用的是目前比較普遍的塑料雙列直插式（ DIP）封裝技術，由于從芯片引出來的管教較長，更利于我們在搭建電路板塊時，對單片機模塊 的焊接。 XTAL1和 XTAL2分別是單片機片內反相器的輸入和輸出端口，它們的作用主要是用來給單片機控制器里的時鐘電路提供外部震蕩源。此外當P0 提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)總線，只能在訪問數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器的情況下才能實現(xiàn)，并且只有激活內部上拉電阻才能算是有效的。第二變異功能的具體含義如表 1 所示： 表 1 引腳第二功能表 端口引腳 第二功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） INT0 （外中斷 0） INT1 （外中斷 1） T0 （定時 /計數(shù)器 0） T1 （定時 /計數(shù)器 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） （ 5） WR/RD 端口引腳 9 在對 P3 端口的介紹中，我們知道 WR 和 RD 是 P3 端口的第二特意功能中的兩種，當前作為第二特意功能時，只要將外部數(shù)據(jù)存儲器接入這兩個端口，即可對外部數(shù)據(jù)進行讀寫功能了。超聲波傳感器之所以能發(fā)射和接收超聲波，這塊經(jīng)過壓電處理的晶片起到了決定性的核心作 用。而晶片的機械和電力之間的耦合系數(shù)是和靈敏度成正比的。為了提高超聲波的發(fā)射強度，我將方波信號以推換的形式加到超聲波換能器的兩端，另外把兩個反向器連接方式設置為并聯(lián)的連接方式，用以提高傳感器的驅動能力 [6]。且回響信號的脈沖寬度與所測的距離成線性比例。 復位電路 STC89C52 單片機的第 9 位引腳是一個專門用來解決外部復位功能的一個 RESET 引腳，系統(tǒng)外部的復位電路可通過這個復位 引腳輸入一個正脈沖信號從而讓單片機強制地重啟運行系統(tǒng)，當我們出發(fā)了復位引腳的時候，整個單片機系統(tǒng)便會進入到一個初始的工作狀態(tài)，這 15 就叫所謂的復位。 通過學習，我們知道 6 個狀態(tài)周期形成一個大的周期，我們把它定義為單片機的一個機器周期，而狀態(tài)周期下面又可以劃分出振蕩周期，并且是 2 個振蕩周期組成 1 個狀態(tài)周期，所以一個大的機器周期中可以包含 6 個狀態(tài)周期和 12 個振蕩周期 [10]。這個超聲波模塊起到實現(xiàn)非接觸式距離感測功能的作用，其規(guī)格為 2mm 測距精度和 的測距量程，該型號傳感器在測距和誤差的兩個范圍方面足以滿足設計要求。 圖 15 超聲波模塊實物圖 測距分析 在本次的測距報警系統(tǒng)的設計中，我采用的是市面上較常見的 STC89C52 單片機作為核心主控制器，它的其中一項功能就是控制超聲波發(fā)射器的觸發(fā)脈沖，以及超聲波發(fā)射電路觸發(fā)脈沖的開始時間，并且在超聲波接收器接收到反射波的時候，能夠立即響應回波時刻，同時開始計算聲波從發(fā)射到被接收這之間所消耗的時間差，最后進行距離值的處理運算 [13]。 其中 v 是超聲波在空氣中的傳播速度（ 340m/s）， t 是計時器記錄的時間。隨后才是主程序，各模塊和子程序。 在發(fā)出超聲波信號之后，接下來就是對超聲波回波信號進行處理工作了。系統(tǒng)實物圖如圖 19 所示。 （ 2）當被測的障礙物過于接近超聲波傳感器時，聲波信號對自己本身電路的干擾也會十分明顯。 （ 2）模塊資料查詢：如今模塊化的理念不斷的被推廣，我們也運用了這一思想方法。又例如，將超聲波傳感器的發(fā)射腳與接收腳接反，導致數(shù)碼管無測距反應等等，這些都需要悉心的檢查。通過一定的了解與學習，我最終確定了將該系統(tǒng)以 STC89C52 單片機為工作處理器核心，運用超聲波傳感器能以非接觸方式測出后方物體距離并將其轉化為相應的電信號輸出等優(yōu)良特性，完成 了此次模擬實現(xiàn)公交車防追尾報警功能的課程設計。 毛鵬嚴謹與負責的態(tài)度值得我以后不管在生活還是工作中向他學習。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔 1）設計（論文） 2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂 3）其它