【正文】 EX0： EX0=1 時為允許外部中斷 INT0 中斷。 (2) TCON 控制寄存器 TCON 是一個可位尋址的寄存器，字節(jié)地址為 88H，高 4 位用于定時器控制，低 4位 用于外中斷控制，其各位如下： TF1 TR1 TF0 YR0 IE1 IT1 IE0 IT0 用于定時器 用于外中斷 各位意義如下： TF1：定時器 /計數(shù)器 T1 溢出標(biāo)志。 (4) 方式 3 圖 方式 3時 T0的結(jié)構(gòu)圖 T0 為方式 3時， T1 作為波特率發(fā)生器，其 TF TR1 資源出借給 T0使用，而 T0 可以構(gòu)成兩個獨立的結(jié)構(gòu)，其中 TL0 構(gòu)成一個完整的 8 位定時器/計數(shù)器，而 TH0 則是一個僅能對晶振頻率 12分頻的定時器，其結(jié)構(gòu)如圖 T L i( 8 位 ）T h i( 8 位 ）1 / 1 2f o s cT F i 中 斷 請 求+T i 引 腳G A T EI N T iT R iC / T = 0C / T = 1T L 0( 8 位 ）1 / 1 2f o s cT F 0 中 斷 請 求+T i 引 腳G A T EI N T iT R iC / T = 0C / T = 1T L 0( 8 位 ）T F 11 / 1 2f o s c 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 所示。 TR0==時停止， TR0=1 時開啟。 3． 1． 2 定時器 /計數(shù)器的 SFR 參與定時器 /計數(shù)器管理的 SFR由方式寄存器 TMOD和控制寄存器 TCON。由于該電路僅作單路信號放大，當(dāng)發(fā)射機(jī)每發(fā)射一次超聲波信號時，接收機(jī)的繼電器吸合一次（吸合時間同發(fā)射機(jī)發(fā)射信號時間相同），無記憶保持功能。由LM555第 3腳輸出端驅(qū)動超聲波換能器 T4016，使之發(fā)射出超聲波信號。原理圖如圖 ： T 4 0 1 6V D1I N 4 1 4 8V T1 9 0 1 3 2V T2C11 0 0 μ++9 VSR15 . 1 KR25 1 0 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 (3) 40kHZ超聲波發(fā)射電路 三： 工作原理：由 VT VT2組成正反饋回授振蕩器。 單片機(jī) (AT89C51)發(fā)出短暫的 40kHz 信號，經(jīng)放大后通過超聲波換能器輸出；反射后的超聲波經(jīng)超聲波換能器作為系統(tǒng)的輸入，鎖相環(huán)對此信號鎖定，產(chǎn)生鎖定信號啟動單片機(jī)中斷程序，得出時間，再由系統(tǒng)軟件對其進(jìn)行計算、判別后，相應(yīng)的計算結(jié)果被送至 LED 顯示電路進(jìn)行顯示，若測得的距離超出設(shè)定范圍系統(tǒng)將提示聲音報警電路報警。因此，超聲波的頻率不能選的太大，太大會加速聲波的衰減，但也不能太小，太小會使引入的噪聲過大，而且頻率越低，則波長越長，測距的絕對誤差就越大 .在空氣媒質(zhì) 里，一般頻率選在幾十 KHz左右。利用這一特性，就可以根據(jù)測量發(fā)射波與反射波之間的時間間隔，從而達(dá)到測量距離的作用。現(xiàn)在檢測超聲波普遍使用的是各種類型的壓電陶瓷振子。顯然，它們都不適用于超聲波料位計。超聲波的發(fā)射是由開關(guān)狀態(tài)控制的，處于打開狀態(tài)時作為發(fā)射器發(fā)射超聲波，處于關(guān)閉狀態(tài)時作為接受器偵聽反射回的超聲波 . 測距傳感器能根據(jù)檢測到目標(biāo)的距離得到連續(xù)的、線性的模擬量輸出，由于不受物體顏色和透明度的影響，它能很好地檢測出諸如光電傳感器檢測不到的物體。目前相位探測法和聲譜輪廓分析法或?qū)⒍呓Y(jié)合起來的方法是主要的降低探測傳輸時間不確定度的方法。 1． 4． 2 超 聲波測距的應(yīng)用 利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等生物作為防御和捕捉獵物生存的手段，也就是由生物體發(fā)射不能被人們聽到的超聲波 (20Hz以上的機(jī)械波 )，借助空氣或其它介質(zhì)傳播。人聽不見看不著超聲波，它具有許多特點 : (1) 超聲波在均勻的氣體、液體和固體介質(zhì)中沿直線傳播。反過來，當(dāng)壓電晶體的兩個表面受到電場作用時，它將沿一個方向膨脹，而沿另一個方向收縮，既電致伸縮現(xiàn)象 . 超聲波和其它波動一樣，可以在固體、液體和氣體 中傳播，并且和聲 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 波具有相同的速度，在兩種媒質(zhì)的交界面上，可以發(fā)生反射和折射 。它能在固體、液體和氣體中傳播。被測介質(zhì)也各不相 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 同，比重，顆粒度等給測量帶來 很大困難，超聲波料位計在固體顆粒和塊狀物料的測量中已經(jīng)被普遍采用，并且得到一定的認(rèn)可。 問題 : 1．設(shè)計超聲波料位計系統(tǒng)接口電路和外圍電路。 第二部分：超聲波的基本原理 單片機(jī)發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差 tr，然后求出距離 S＝ Ct／ 2，式中的 C為 超聲波波速。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 摘 要 本論文 詳細(xì)介紹了我們設(shè)計超聲波料位計的結(jié)構(gòu)和功能，并從課題背景、系統(tǒng)組成、工作原理、軟硬件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試等方面加以論述。料位計在液面測量和容積較小的煤倉使用中數(shù)值比較精確 ， 容積較大的煤倉的測量可選擇多個點進(jìn)行測量通過計算可得出比較準(zhǔn)確的數(shù)值。質(zhì)點的振動介于縱波與橫波之間，沿表面?zhèn)鞑?，振幅隨深度增加而迅速衰減的波。聲波在液體和固 體中的聲速比在氣體中的聲速大。超聲波在傳播時，隨著被介質(zhì)吸收、散射和擴(kuò)散，能量不斷降低。利用超聲波在固體里傳播的時間確定物體的長度以及超聲波在固體里遇到障礙物界面上的反射來確定物體內(nèi)部 損傷 (如裂縫、氣孔及雜質(zhì)等 )位置，稱之為無損探傷。 意大利的 Carullo等人介紹了一種自適應(yīng)系統(tǒng)，采用特殊的發(fā)射波形來獲得好的回波包絡(luò)，同時采用對環(huán)境的噪聲進(jìn)行估測，設(shè)置一定的回波開門電平，且采用自動增益的控制放大器，通過這些措施來提高超聲波的探測精度。 電磁感應(yīng)測距傳感器的核心由線圈和永久磁鐵構(gòu)成，當(dāng)傳感器遠(yuǎn)離或靠近鐵磁性材料時，會引起永久磁鐵磁力線的變化，從而在線圈中產(chǎn)生電流。 ③ 紅外和光電傳感器 這類測距傳感器是依靠紅外線或是其它不可見光的直線傳播特性。若在圖 (a)所示的已經(jīng)磁化的壓電陶瓷上施加如圖 (b)所示極性的電壓，外部正電荷與壓電陶瓷的極化正電荷相斥，同時，外部負(fù)電荷與極化負(fù)電荷相斥。當(dāng)接收器直接收到發(fā)送器的超聲波信號時，認(rèn)為被測物體不存在 。由 CCD(電荷禍合器件 )攝像機(jī)接受反射光，采用圖像處理的方法檢測出激光點圖像，并根據(jù)位置坐標(biāo)及攝像機(jī)光學(xué)特點計算出激光反射角。電源用 9V疊層電池。本電路適應(yīng)電壓較寬（ 3~12V），且頻率不變。原理圖如圖 ： R25 1 0T 4 0 1 6Y F1C11 0 0 μ+9 VSR15 . 1 Kamp。經(jīng)實測，配合相應(yīng)的發(fā)射機(jī)，遙控距離可達(dá) 8m 以上。 GATE：控制方式選擇。 IE0：外中斷 0中斷請求標(biāo)志位。 （ 2） 中斷源：能產(chǎn)生中斷的外部事件和內(nèi)部事件叫中斷源。 CPU 響應(yīng)中斷后自動復(fù)位。 PT0、 PT1：定時器 /計數(shù)器溢出中斷優(yōu)先級擇位。 IT0=0 時為電平觸發(fā)， IT1=1 時為下降沿邊沿觸發(fā)。 (1) 串行口控制寄存器 SCON SCON 為可位尋址寄存器，直接地址為 98H，其各位如下： SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。 3． 1． 3 定時器 /計數(shù)器的工作方式 圖 方式 0 時 T0、 T1 的結(jié)構(gòu)圖 定時器 /計數(shù)器的工作方式有以下四種： (1) 方式 0 當(dāng) TMOD 中的 M0=0， M1=0 時，為 13 位計數(shù)或定時方式，其中 TLi 使用低 5位，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 TR1：定時器 /計數(shù)器 T1 運行控制位。+V T1 9 0 1 3 2V T2V T3 9 0 1 8V T4 9 0 1 5( 3 V )V T5 9 0 1 3+ 3 VG N DV D1I N 4 1 4 8V D2I N 4 0 0 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 3 單片機(jī)基本單元結(jié)構(gòu)與操作原理 3． 1 定時器 /計數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)與操作方式 3． 1． 1 定時器 /計數(shù)器的基本組成 圖 89C51 中定時器 /計數(shù)器的基本組成 89C51 中有兩個 16 位的加計數(shù)定時器 /計數(shù)器 T0、 T1，其組成入圖 所示。如圖 所示 :電路中，由 VT VT6及相關(guān)輔助元件構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng) VT 4每導(dǎo)通 一次（發(fā)射機(jī)工作一次），觸發(fā)信號經(jīng) C C8 向雙穩(wěn)電路送進(jìn)一個觸發(fā)脈沖， VT VT 6狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，當(dāng) VT 6從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)時， VD5截止， VT7截止，繼電器 K 釋放； 當(dāng)再來一個觸發(fā)信號時， VT6由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)， VD5導(dǎo)通， VT 7導(dǎo)通，繼電器 K 吸合。振蕩信號分別控制由 YF YF3組成的差相驅(qū)動器工作，當(dāng) YF3輸出高電平時，YF4一定輸出低電平； YF3輸出低電平時， YF4輸出高電平。 T4016兩端的振蕩波形近似于方波，電壓振幅接近電源電壓。為 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設(shè)計方法 。因為這種方式是將超聲波發(fā)射探頭和接收探頭置于兩處，沒有反射波可以被接收到，這樣使得超聲波在介質(zhì)中的傳播時間不易被準(zhǔn)確測出，所以，這種方式一般不被用來測 距。當(dāng)換能器的環(huán)境溫度升到居里點溫度 (臨界溫度 )時，電疇結(jié)構(gòu)解體，材料不再具有壓電性能，所以必須采用一定的冷卻系統(tǒng)，才能使之用于高溫環(huán)境。它的測量原理是基于測量原理是基于測量渡越時間，即測量從發(fā)射換能器的超聲波，經(jīng)目標(biāo)反射后，沿原路返回到接收換能器所需的時間。磁場的變化引起特定導(dǎo)體兩端電壓的變化，根據(jù)這個原理可實現(xiàn)對距離的測量。 1． 5 本論文的主要研究內(nèi)容及可行性分 析 本論文是以超聲波料位計的工作原理為內(nèi)容的出發(fā)點的，先進(jìn)行硬件方面的學(xué)習(xí)，比如先通過參考別人的一些資料，了解硬件的基本知識和功能，然后進(jìn)行硬件的選型，最后搭建出一個合理的硬件電路來。因此超聲波測距得以廣泛的推廣。在這些應(yīng)用中，如果使用可聽聲，效率也許會更高，但同時會產(chǎn)生巨大的噪聲，對人體造成傷害。與入射波的強(qiáng)度工之比 (聲強(qiáng)反射系數(shù)日 )由下式?jīng)Q定 . （ ） Z Z2分別代表入射媒質(zhì)和反射媒質(zhì)的聲阻抗 率。這主要是由于介質(zhì)對聲波能量的吸收隨聲波頻率的升高而增加，頻率越高，聲波在介質(zhì)中衰減就越快。傳輸過程中衰減較小，反射能力較強(qiáng)。 Afterwards knowledge by means of the ultraaudible sound of understanding to the ultrasonic ranging rule with nearer year fireing and the receiving electric circuit has stressly been carried on The function introductions of 51 serial SingleChip Microputers and the software and hardware respect design ， Detailed introduction and analysis were make to circuit diagram and flow diagram ， Still propose some proposals on the system debug respect 。 第四部分：調(diào)試 用 51系列單片機(jī)系統(tǒng)仿真工具（或?qū)嶒炑b置）對系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。軟件的編寫我們采用匯編語言和 C語言相結(jié)合的方法。 Dissertation ing into being first of all through the ultraaudible sound with the property is begined with to anticipate the ultraaudible sound to calculate to elaborate with the ultrasonic ranging technique ， Moreover obtain the feasible quality analysis with 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 researcies of main research