【正文】 超聲波作為一種檢測(cè)技術(shù)，采用的是非接觸式測(cè)量，此特點(diǎn)可使測(cè)量?jī)x器不受被測(cè)介質(zhì)的影響。 30 testok=2。 dispram[3]=(uchar) (time/10)。 IE=0x80。G MOV R5,0F7H。超聲波測(cè)距一定是將來(lái)一種最重要的短距離測(cè)量方法，一定能在我們的更多領(lǐng)域起到不可或缺的作用。單片機(jī)用 端口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的 40KHz 方波信號(hào)，利用外中斷 0口檢測(cè)超聲波接受電路輸出的返回信號(hào)。 2. 單總線數(shù)據(jù)通信。 1 7 OUT 遙控指令信號(hào)輸出端 該 端 口 為 集 電 極 開(kāi)路輸出端。 圖 4 CX20206A 邏輯框圖 CX20206A 的主要技術(shù)特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)： 1. 低電壓供電，其典型值為 5V。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。作為輸入，由于外 10 部下拉為低 電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 GND： 接地。 。 超聲波測(cè)距的原理一般采用渡越時(shí)間法 TOF（ time of flight）。超 聲波就像一位無(wú)聲的功臣，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域。這個(gè)現(xiàn)象引起了他的好奇：蝙蝠憑什么特殊本領(lǐng)在夜空中自由自在的飛行呢？ 1793 年夏天，一個(gè)晴朗的夜晚，喧騰熱鬧的城市漸漸平靜下來(lái)。在文中還詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的主要芯片（ AT89S51， CX20206A, TCT4010）的性能和特點(diǎn)。 另外，在控制方面，單片機(jī)其卓越的性能，要本設(shè)計(jì)中得到了很好的體現(xiàn)，尤其在檢測(cè)，控制領(lǐng)域中，具有以下特點(diǎn)： 小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化，它能方便地組裝成各種智能測(cè)試，控制設(shè)備及各種智能儀器表。這就大大解決了在粉塵多情況下，給人類引起的身體接觸傷害，腐蝕性質(zhì)的被測(cè)物對(duì)測(cè)量 儀器腐蝕，觸點(diǎn)接觸不良造成的誤測(cè)情況。 正由于這樣，目前對(duì)于超 聲波精確測(cè)距的需求也越來(lái)越大，在機(jī)械制造，電子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用。其不同點(diǎn)是超聲頻率高，波長(zhǎng)短，具有方向性強(qiáng)、能量集中、不受光和電磁波以及粉塵等外界因素的干擾等優(yōu)點(diǎn)。前幾種方法由于技術(shù)難度大，成本高，一般僅用于軍事工業(yè)，而超聲波測(cè)距由于其科研技術(shù)難度相對(duì)較低，且成本低廉，適于民用推廣。 無(wú)論從精度還是從可靠性方面，超聲波測(cè)距做得都比較好。整個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)其它所用器件也進(jìn)行了介紹和對(duì)比。 知道人類第一次真正“認(rèn)識(shí)到”超聲波是怎么樣的呢？這要?dú)w功于意大利科學(xué)家斯帕拉捷。原來(lái)，蝙蝠靠喉嚨發(fā)出人耳聽(tīng)不見(jiàn)的“超聲波”，這種聲音沿著直線傳播，一碰到物體就像光照到鏡子上那樣反射回來(lái)。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，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時(shí)候，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 （四 ） 論文完成的工作 本課題將使用 AT89S51, CX20206A 紅外接收專用放大電路 ， TCT4010超聲波傳感器和 數(shù)字化的溫度傳感器 DS18B20 設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距儀?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入 編程脈沖。 （二） CX20206A 紅外接收放大模塊的設(shè)計(jì) CX20206A 是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外遙控信號(hào)接收集成電路，廣泛應(yīng)用于 視頻、音頻、空調(diào)、風(fēng)扇等各種遙控系統(tǒng)中作遙控信號(hào)接收電路 。 4 GND 接地端 接地。 超聲波接收電路原理圖如圖 9所示： 15 圖 9 超 聲 波接收原理圖 而整個(gè)超聲波測(cè)距的原理，就是如圖 10所示： 圖 10 超 聲 波測(cè)距原理圖 （四 ） DS18B20 溫度傳感器的設(shè)計(jì) DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此 引腳必須接地。 關(guān)于現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，超聲波測(cè)距已經(jīng)是一種非常成熟的技術(shù)，而且它的成本低，適合于大多數(shù) 需要比較 精確的數(shù)據(jù)的地方 ，例如井深，液位，汽車倒車?yán)走_(dá)等地方。T0 中斷， 65ms 中斷一次 INTT0: CLR EA CLR TR0 MOV TH0, 00H MOV TL0, 00H SETB ET1 SETB EA SETB TR0 ；啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 T0，用以計(jì)算超聲波來(lái)回時(shí)間 SETB TR1 ；開(kāi)啟發(fā)超聲波用定時(shí)器 T1 OUT: RETI ； T1 中斷，發(fā)超聲波用 INTT1: CPL VOUT DJNZ R4,RETIOUT CLR TR1 ；超聲波發(fā)送完畢，關(guān) T1 CLR ET1 MOV R4,04H 24 SETB EX0 ；開(kāi)啟接收回波中斷 RETIOUT: RETI 。 P0=0xff。 dispram[1]=(uchar) (time%10)。 } void overtime(void) interrupt 1 { EX0=0。 在測(cè)量方面，尤其工業(yè)，據(jù)了解，我國(guó)一些工業(yè)領(lǐng)域曾經(jīng)使用過(guò)接觸式測(cè)量?jī)x，但普遍存在著這樣一些問(wèn)題，抗粉塵能力差，觸點(diǎn)接觸不良，經(jīng)常失靈，誤動(dòng)作，不可調(diào)整，容易被雜物纏繞而誤報(bào)等缺點(diǎn)，工作不可靠，影響設(shè)備的正常使用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益看，是多向節(jié)能型研究。建立一個(gè)超聲波測(cè)距儀 主要工作有： 。 dispram [1]=16。 29 testok=0。 MOV P2, 0FFH MOV P0, 0FFH RET 25 TAB。前后 經(jīng)歷了四 個(gè)月時(shí)間，但對(duì)于踏踏實(shí)實(shí)搞知識(shí)創(chuàng)新的人來(lái)說(shuō)，從搜集材料、投入研討到起草排版、打印輸出，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。 主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器 T0 工作模式為 16 位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P2 清 0。 4. 12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750ms。 圖 5 CX20206A 集成塊內(nèi)電路方框圖與其典型應(yīng)用電路 （三） TCT4010超聲波傳感器的設(shè)計(jì) TCT4010 是 一款常用的超聲波發(fā)射接收 器件 ， 由一塊發(fā)射 端 T和一塊接收 端 R共同組成。由于沒(méi)有使用電感，能夠不受磁場(chǎng)的感染，因此抗干擾能力強(qiáng)。另外，該引腳被略微拉高。 /INT0（外部中斷 0） 。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。本課題屬于近距離測(cè)量，可以采用常用的壓電式超聲波換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 表 1 不 同 溫度下超聲波傳輸速度 溫度 ℃ 30 20 10 0 10 20 30 速度 m/s 313 319 325 331 338 344 349 關(guān)于溫度補(bǔ)償， 由于超聲波傳播速度與環(huán)境溫度有以下 公式① 關(guān)系： ? (T+)1/2 公式① 式中 T為攝氏溫度， C為在該溫度下的超聲波傳播速度（單位為 m/s）。隨著科技的迅猛發(fā)展越來(lái)越多科技成果被廣泛的運(yùn)用到人們的常生活當(dāng)中 ,給我們的生活帶來(lái)了諸多方便。因?yàn)槟菐字或穑劬θ凰缮狭?，都是“瞎子”呀? 那什么是超聲波呢？ 我們知道，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能所 用的指令。 超聲波測(cè)距與其它非接觸式的檢測(cè)方式方法相比，如電磁的或光學(xué)的方法它不受光線，被測(cè)對(duì)象顏色，電磁干擾等影響。 測(cè)距原理采用一般的方法：渡越時(shí)間法 TOF（ time of flight）來(lái)測(cè)量物體與發(fā)聲源的距離。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于 20200 赫茲或小于 20 赫茲時(shí)，我們便聽(tīng)不見(jiàn)了。針對(duì)以上這些缺點(diǎn)。 超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦?，反射，折射，干涉，衍射，散射。例如：超聲波測(cè)距儀廣泛應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控，也可用于聯(lián)合收割機(jī)、液位、井深、管道長(zhǎng)度等的實(shí)時(shí)測(cè)量場(chǎng)合。譬 如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動(dòng)，這種振動(dòng)狀態(tài)通過(guò)空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。這次，蝙蝠可沒(méi)有了先前的神氣。為了以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。 攝氏度等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 I/O 口 作為輸入口時(shí)有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖 存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU 將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作這是由硬件自動(dòng)完成的不需要我們操心 1然后再實(shí)行讀引腳操作否則就可能讀入出錯(cuò)為什么看上面的圖如果不對(duì)端口置 1端口鎖存器原來(lái)的狀態(tài)有可能為 0Q端為 0Q^為 1加到場(chǎng)效應(yīng)管柵極的信號(hào)為 1該場(chǎng)效應(yīng)管就導(dǎo)通對(duì)地呈現(xiàn)低阻抗 ,此時(shí)即使引腳上輸入的信號(hào)為 1也會(huì)因端口的低阻抗而使信號(hào)變低使得外加的 1信號(hào)讀入后不一定是 1 若先執(zhí)行置 1操作則可以使場(chǎng)效應(yīng)管截止引腳信號(hào)直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作所以這類 I/O 口被稱為準(zhǔn)雙向口 89C51 的P0/P1/P2/P3 口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口接下來(lái)讓我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問(wèn)題從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別除了 P1 口外 P0P2P3 口都還有其他的功能 RST： 復(fù)位輸入。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。電阻值大，容量值小，則增益低；反之則高?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38KHz 與測(cè)距超聲波頻率40KHz 較為接近，可以 利用它作為超聲波檢測(cè)電路。開(kāi)漏單總線接口引腳。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器 T0溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值 2 以表示此次測(cè)距不成功。更難忘 實(shí)驗(yàn)室老師 劉強(qiáng) 和 寢室同學(xué) 對(duì) 我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的幫助與關(guān)心， 使 得 我的工作和學(xué)習(xí)得以順利進(jìn)行。 void main (void) { data uchar dispram[5]。 time/=10000。 ET0=0。測(cè)量能夠?yàn)槿藗兲峁┮粋€(gè)距離衡量的尺度，對(duì)待事物有準(zhǔn)確的物理概念。因此在液位測(cè)量，機(jī)械手控制，車輛自動(dòng)導(dǎo)航，物體識(shí)別等方面有廣泛應(yīng)用。即 AT89S51,CX2020A,TCT4010,DS18B20 的軟件設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。 } for (i=0。 while(! testok) display(dispram)。 extern void delay(uint)。正因?yàn)檫@樣，我們才要努力做出成果！ ” 事先有了心理準(zhǔn)備，做起事來(lái)才不至于手足無(wú)措。 測(cè)出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式 LED,然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過(guò)程。 8． 在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一超聲波發(fā)生器 。 6. 8 引腳單列直插式塑料封裝。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 T1（記時(shí)器 1 外部輸入） 。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。由于本設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能均可以由 ATMEL 公司的 8951 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，而且它的售價(jià)相當(dāng)?shù)土?，一個(gè)在電子市場(chǎng)的價(jià)格也就6元錢左右，因此選擇它為本課題的主控制器。 關(guān)于溫度傳感器的選擇， 在傳統(tǒng)的中，低溫測(cè)溫領(lǐng)域中采用的方法有熱敏電阻，半導(dǎo)體溫度傳感器等。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制 ,并且在測(cè)量精 度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求 ,因此在移動(dòng)機(jī)器人 ,汽車安全 ,海洋測(cè)量等上得到了廣泛的應(yīng)用。斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛，蝙蝠憑什么來(lái)辨別前方的物體，捕捉靈活的飛蛾呢？ 于是，他把蝙蝠的鼻子堵住 .結(jié)果，蝙蝠在空中還是飛的那么敏捷、輕松。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于 20200 赫茲或小于 20赫茲時(shí)，我們便聽(tīng)不見(jiàn)了。采用軟件控制，提高了測(cè)量精度和整機(jī)的可靠性。特別是應(yīng)用于空氣測(cè)距，由于空氣中波速較慢，其回波信號(hào)中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信 息