【正文】 ；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。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(xué)習(xí)，自我發(fā)掘出老師所教導(dǎo)的更深層次奧義。然后再通過查閱 23 相關(guān)資料學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)匯編語言，讓單片機(jī)的運(yùn)算系統(tǒng)能過運(yùn)行起來。帶著好奇心自覺的進(jìn)行了資料的深入搜集，加深了對(duì)系統(tǒng)的了解。距離測(cè)量的結(jié)果如表 2 所示 ： 表 2 測(cè)距誤差表 實(shí)際測(cè)距（ cm） 測(cè)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(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，超聲波測(cè)距儀基本上能達(dá)到起初本設(shè)計(jì)的最基本要求。 圖 18 超聲波探測(cè)程序流程圖 21 5 系統(tǒng)調(diào)試 在整個(gè)產(chǎn)品完成設(shè)計(jì)之后，由于是實(shí)物設(shè)計(jì)，無法模擬調(diào)試，只能通過實(shí)物調(diào)試進(jìn)行檢查。 CPU 循環(huán)檢測(cè) —INT1 引腳，當(dāng) INT1 端為低電平時(shí)， 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(jì)時(shí)，控制器開始統(tǒng)計(jì)超聲波從發(fā)射到接收回波所用的時(shí)間，并記錄好該計(jì)數(shù)值 [16]。如圖 16 所示： 圖 16 測(cè)距原理圖 由測(cè)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(duì)穩(wěn)定的溫度情況下是不變化的 (例如在溫度 T=30 度時(shí) ,V=349m/s)。根據(jù)超聲波的距離計(jì)算公式即可計(jì)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(cè)距功能就是這樣實(shí)現(xiàn)的：通過發(fā)射器發(fā)射信號(hào)，然后接收器收到的回響信號(hào)，最后送到最小系統(tǒng)處理運(yùn)算，得到兩者之間的時(shí)間間隔，系統(tǒng)就可以計(jì)算得到距離了。 圖 13 聲音報(bào)警電路 單元設(shè)計(jì)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(fù)位電路 時(shí)鐘電路 反向放大器包含兩個(gè)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(gè)運(yùn)作流程變清晰明了，首先反射回來的超聲波信號(hào)經(jīng)超聲波接收器接受后，然后兩級(jí)放大器將其進(jìn)行一次放大，最后，鎖相環(huán)電路開始檢測(cè)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(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī) —INT1端立即變成低電平并使得定時(shí)器 T0 停止計(jì)時(shí)工作。發(fā)射電路與接收電路的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了超聲波傳感器發(fā)射與接收聲波的功能 [5]。因?yàn)橥ㄟ^壓電處理過的材料，通常來說其居里點(diǎn)都很高，但是超聲波探頭在測(cè)量物體距離時(shí)所消耗的功率很小，這就導(dǎo)致了其工作時(shí)的溫度 10 幾乎不會(huì)發(fā)生變化，這樣傳感器就能連續(xù)工作而不至于因?yàn)闇囟鹊膭×易兓プ饔谩０l(fā)射探頭通常是利用逆向的壓電效應(yīng)來工作的，其原理是在逆向的壓電效應(yīng)中，頻率較高的電振動(dòng)會(huì)被轉(zhuǎn)化稱為同等高頻率的機(jī)械振動(dòng)，通過這樣的方式來產(chǎn)生超聲波。 單片機(jī)的第 10～ 17 引腳分別是 P3 口的 ～ 端口，它具有內(nèi)部上拉電路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。順便補(bǔ)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(huì)簡(jiǎn)單地介紹。其引腳圖如下圖 2 所示 [2]。既然是微型計(jì)算機(jī)，單片機(jī)也同樣具有跟普通計(jì)算機(jī)相同的功能結(jié)構(gòu)，我們知道普通計(jì)算機(jī)具備的功能模塊有：進(jìn)行運(yùn)算和控制功能的 CPU，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的 RAM，進(jìn)行程序存儲(chǔ)的 ROM，控制系統(tǒng)需要與外部設(shè)備發(fā)生連接時(shí)所需要的控制串行口、并行口的輸入 /輸出設(shè)備，除了以上這些模塊，單片機(jī)還有對(duì)內(nèi)外部指令進(jìn)行執(zhí)行與中斷的信號(hào)中斷系統(tǒng)，也有控制時(shí)間計(jì)數(shù)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器等等。如我本次想要完成基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且想要實(shí)現(xiàn)超聲波傳感器無線測(cè)距、單片機(jī)運(yùn)算、蜂鳴器報(bào)警等等功能。由此便能很容易計(jì)算出試驗(yàn)中的智能小車與障礙物之間的距離：測(cè)試距離 =(高電平時(shí)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(biāo)上，一旦發(fā)射出的超聲波遇到被攝物體時(shí)，根據(jù)超聲波的傳播特性，聲波便會(huì)發(fā)生反射效應(yīng)時(shí)，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(jì)時(shí)器立即計(jì)算出這其中超聲波傳輸所用的時(shí)間并換算出距離，這是當(dāng)前比較普遍的測(cè)距的原理。 2 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)思路 對(duì)于在距離的測(cè)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(gè)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(jī)械運(yùn)動(dòng)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(dāng)聲波進(jìn)入某一介質(zhì)時(shí)使改介質(zhì)所受的壓力產(chǎn)生變化，這種變化主要是由于聲波的振動(dòng)使介質(zhì)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(shí)驗(yàn)的論證發(fā)現(xiàn)：聲波在某一介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)本身會(huì)吸收部分聲波的能量，因此導(dǎo)致聲波在隨著傳播距離增加的過程中，其強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱。因此，超聲波便由此而來：振動(dòng)地頻率高于 20xx0 赫茲。由此可知， 8 位和 16 位的單片機(jī)在性能上得到了大幅度的提升，使得單片機(jī)指令功能有效地得以執(zhí)行，為了增加兼容性，此時(shí)的單片機(jī)在原來的存儲(chǔ)容量的基礎(chǔ)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(zhuǎn)換器，因此單片機(jī)應(yīng)用范圍得到拓展。 由上可知，超聲波在距離測(cè)量方面展現(xiàn)了驚人的良好特點(diǎn)。Measure distance 1 1 緒論 課題設(shè)計(jì)的背景 隨著城市的快速建設(shè)與經(jīng)濟(jì)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(yùn)輸業(yè)的蓬勃興起，交通運(yùn)輸?shù)陌踩砸苍絹碓奖桓嗳酥匾暋Ｆ渲?STC89C52 是 STC 系列單片機(jī)里應(yīng)用比較廣泛的一款單片機(jī)，它的應(yīng)用價(jià)值在自動(dòng)控制領(lǐng)域里是非常高的，絕大部分的電子設(shè)計(jì)愛好者的對(duì)它的易用性和多功能性給出了很高的評(píng)價(jià)。 同時(shí)，隨著社會(huì)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(yīng)該成為它的發(fā)展目標(biāo)。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 對(duì)于單片機(jī)發(fā)展歷史的過程，我把它拆分為三個(gè)階段時(shí)期： 第一階段 初級(jí)階段：上個(gè)世紀(jì)中期，具體一點(diǎn)來講是 20 世紀(jì) 70 年代， MCS48 系列單片機(jī)是 Intel 公司的代表作，其構(gòu)成結(jié)構(gòu)主要有 CPU、并口、定時(shí)器、 RAM 和 ROM。此階段的單片機(jī)的性價(jià)比得 到空前提升，隨著帶來了廣泛的應(yīng)用前景，也給從事單片機(jī)行業(yè)的技術(shù)人員來說，帶來了更多運(yùn)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(qiáng)大的功率，這就是超聲波能在各個(gè)工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用的主要原因。通過對(duì)聲波高頻振動(dòng)特性運(yùn)用，加上電子計(jì)數(shù)器 與光電開關(guān)相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量是超聲波測(cè)距系統(tǒng)的一個(gè)重要特性。在實(shí)際應(yīng)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(jī)為核心控制端的測(cè)距儀器可以具備多種功能：既能夠展現(xiàn)測(cè)量的距離值，又能實(shí)時(shí)監(jiān)控并發(fā)出警報(bào)，另外加上單片機(jī)目前在市場(chǎng)造價(jià)低且性能高，將單片機(jī)與超聲波傳感器想結(jié)合，一來能降低整個(gè)課題實(shí)物產(chǎn)品的制作成本、同時(shí)還能保證測(cè)量質(zhì)量；二來以單片機(jī)為核心的測(cè)距系統(tǒng)一定程度上保證整個(gè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品工作的穩(wěn)定性和可靠性，加上單片機(jī)本身的操作步驟的叫便捷更提高了實(shí)用性。超聲波和普通的聲波性質(zhì)是一樣，即在標(biāo)準(zhǔn)空氣中傳播速度為 每秒傳播 340米 ，眾所周知：路程 =速 度 X 時(shí)間。因此本次課程設(shè)計(jì)所用的超聲波傳感器測(cè)距儀，不僅測(cè)量精度高，而且也適合中長(zhǎng)距離測(cè)量。 本次基于單片機(jī)的無線測(cè)距儀設(shè)計(jì)主要包括硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。 本課程設(shè)計(jì)所使用的 STC89C52 單片機(jī)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(shù)，由于從芯片引出來的管教較長(zhǎng)，更利于我們?cè)诖罱娐钒鍓K時(shí)，對(duì)單片機(jī)模塊 的焊接。 XTAL1和 XTAL2分別是單片機(jī)片內(nèi)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(jī)控制器里的時(shí)鐘電路提供外部震蕩源。此外當(dāng)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(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器的情況下才能實(shí)現(xiàn)，并且只有激活內(nèi)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(shí) /計(jì)數(shù)器 0） T1 （定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） （ 5） WR/RD 端口引腳 9 在對(duì) 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(dāng)前作為第二特意功能時(shí)，只要將外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接入這兩個(gè)端口，即可對(duì)外部數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)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(qiáng)度，我將方波信號(hào)以推換的形式加到超聲波換能器的兩端，另外把兩個(gè)反向器連接方式設(shè)置為并聯(lián)的連接方式，用以提高傳感器的驅(qū)動(dòng)能力 [6]。且回響信號(hào)的脈沖寬度與所測(cè)的距離成線性比例。 復(fù)位電路 STC89C52 單片機(jī)的第 9 位引腳是一個(gè)專門用來解決外部復(fù)位功能的一個(gè) RESET 引腳，系統(tǒng)外部的復(fù)位電路可通過這個(gè)復(fù)位 引腳輸入一個(gè)正脈沖信號(hào)從而讓單片機(jī)強(qiáng)制地重啟運(yùn)行系統(tǒng)，當(dāng)我們出發(fā)了復(fù)位引腳的時(shí)候，整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)便會(huì)進(jìn)入到一個(gè)初始的工作狀態(tài)，這 15 就叫所謂的復(fù)位。 通過學(xué)習(xí)，我們知道 6 個(gè)狀態(tài)周期形成一個(gè)大的周期，我們把它定義為單片機(jī)的一個(gè)機(jī)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(gè)振蕩周期組成 1 個(gè)狀態(tài)周期，所以一個(gè)大的機(jī)器周期中可以包含 6 個(gè)狀態(tài)周期和 12 個(gè)振蕩周期 [10]。這個(gè)超聲波模塊起到實(shí)現(xiàn)非接觸式距離感測(cè)功能的作用，其規(guī)格為 2mm 測(cè)距精度和 的測(cè)距量程，該型號(hào)傳感器在測(cè)距和誤差的兩個(gè)范圍方面足以滿足設(shè)計(jì)要求。 圖 15 超聲波模塊實(shí)物圖 測(cè)距分析 在本次的測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我采用的是市面上較常見的 STC89C52 單片機(jī)作為核心主控制器，它的其中一項(xiàng)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(shí)間，并且在超聲波接收器接收到反射波的時(shí)候，能夠立即響應(yīng)回波時(shí)刻，同時(shí)開始計(jì)算聲波從發(fā)射到被接收這之間所消耗的時(shí)間差，最后進(jìn)行距離值的處理運(yùn)算 [13]。 其中 v 是超聲波在空氣中的傳播速度（ 340m/s）， t 是計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間。隨后才是主程序，各模塊和子程序。 在發(fā)出超聲波信號(hào)之后，接下來就是對(duì)超聲波回波信號(hào)進(jìn)行處理工作了。系統(tǒng)實(shí)物圖如圖 19 所示。 （ 2）當(dāng)被測(cè)的障礙物過于接近超聲波傳感器時(shí)，聲波信號(hào)對(duì)自己本身電路的干擾也會(huì)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(yùn)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(dǎo)致數(shù)碼管無測(cè)距反應(yīng)等等，這些都需要悉心的檢查。通過一定的了解與學(xué)習(xí)，我最終確定了將該系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為工作處理器核心，運(yùn)用超聲波傳感器能以非接觸方式測(cè)出后方物體距離并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)輸出等優(yōu)良特性，完成 了此次模擬實(shí)現(xiàn)公交車防追尾報(bào)警功能的課程設(shè)計(jì)。 毛鵬嚴(yán)謹(jǐn)與負(fù)責(zé)的態(tài)度值得我以后不管在生活還是工作中向他學(xué)習(xí)。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)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(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它