【正文】 的理念的變革。人的聽(tīng)覺(jué)范圍如圖25所示。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個(gè)探頭反射、一個(gè)探頭接收）等。另外，超聲波在空氣中的傳播速度較慢，為340m／s，這就使得超聲波傳感器使用變得非常簡(jiǎn)便。早在20世紀(jì)70年代軍工部門就是利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成飛機(jī)，火箭等航空，航天器的設(shè)計(jì)工作。整體電路結(jié)構(gòu)圖如圖41。40kHZ超聲波發(fā)射電路之一，電路中晶體管VTVT2組成強(qiáng)反饋穩(wěn)頻振蕩器，振蕩頻率等于超聲波換能器T4016的共振頻率。發(fā)射超聲波信號(hào)大于8m。輸入控制端有直接復(fù)位Reset端，通過(guò)比較器A1，復(fù)位控制端的TH、比較器A2置位控制的T。所以當(dāng)發(fā)射電路停止向其輸入脈沖信號(hào)后，如果沒(méi)有合適的能量釋放回路，則在其感性的作用下，超聲波探頭內(nèi)部振蕩仍會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，仍然發(fā)射超聲波，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。電路中加入二極管D1同樣是因?yàn)樯厦嫣岬降奶筋^的感性。顯示及其驅(qū)動(dòng)電路的原理圖見(jiàn)圖415。這一干擾問(wèn)題可通過(guò)軟件編程，使控制器不讀取接收器在從發(fā)射開(kāi)始到虛假反射波結(jié)束的時(shí)間段里的信號(hào)。干擾竄入測(cè)量裝置有三條主要途徑，如圖418： 圖418 產(chǎn)生誤差的途徑（1）電磁干擾干擾以電磁波輻射的方式經(jīng)空間竄入測(cè)量裝置。它可消除過(guò)壓、欠壓所造的影響，保證供電的穩(wěn)定。下面公式是超聲波傳播速度與空氣溫度的關(guān)系。C語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言，支持支持由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。 //讀兩個(gè)字 reset()。 cm=TH1*256+TL1。 time(20)。 key()。 //允許外部中斷0中斷 do{ led_display()。 //測(cè)量數(shù)據(jù)顯示 } } TO=0。同時(shí)還要感謝給我們提供優(yōu)越學(xué)習(xí)條件和優(yōu)良儀器的各位實(shí)踐部老師。 //定義溫度正、負(fù)標(biāo)示位0為正1為負(fù)bit show_temperature=0。 //延時(shí)1mSvoid Send_40K(void)。 // 等待66US while(DQ==0){r=1。 //算法，相當(dāng)于右移1位 } time_11uS(1)。 // 延時(shí) } DQ = 1。 } //返回0XFF表示未檢測(cè)到18B20 }//void LED_T_C(uint x) //溫度顯示轉(zhuǎn)換 { if(tu==1){temp[2]=0x26。 _nop_()。led_2H=1。 //采溫度 if(r){ //若1820存在則處理 if(T_C!=y) //若溫度有變化則按溫度值取聲速 { T_C=y。} if(k3==0){bell=0。 OFF=0xff。 key()。amp。 key()。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括兩部分，即硬件電路和軟件程序。再設(shè)計(jì)的過(guò)程中考慮了這些因素，并給出了一些解決方案。 ｝超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要：超聲波是指頻率在20kHz以上的聲波，它屬于機(jī)械波的范疇。 bell=1。 //延時(shí)66uS，限制最小測(cè)量 ET1=1。 key()。 bell=0。bell=1。 //個(gè)位 }////裝入初值void TT1(void){TH1=(6553558000)/256。led_3H=1。i++)。tu=1。_nop_()。0x01。 DQ = 0。 //寫(xiě)1820uint read(void)。bit r=0。感謝他們四年來(lái)的辛勤栽培。}//溢出處理 else{ bell=0。 //啟動(dòng)定時(shí)器T1 Send_40K()。 key()。led_3H=0。 //溫度為正則+聲速 else speed=332T_C*。 //復(fù)位18b20芯片 tu=0。因此，匯編語(yǔ)言可直接利用機(jī)器硬件系統(tǒng)的許多特性，如寄存器、標(biāo)志位以及一些特殊指令等，具有執(zhí)行速度快、占用內(nèi)存少等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，地線是所有信號(hào)的公共點(diǎn)所有信號(hào)電流都要經(jīng)過(guò)地線。供電電壓跳變的持續(xù)時(shí)間lmsAtls ，稱為浪涌和下陷噪聲。 系統(tǒng)干擾因素測(cè)量裝置的干擾來(lái)自多方面。由于該裝置在距離較遠(yuǎn)時(shí)對(duì)精度要求不是很高，所以可以用EchoL探測(cè)?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的I／O接口電路很多，常用的就是通過(guò)串口外接串并轉(zhuǎn)換器74LS164，擴(kuò)展并行的I／O口。調(diào)試時(shí)，在a點(diǎn)與+16V（電源）之間用導(dǎo)線快速短路一下后松開(kāi)，繼電器應(yīng)吸合（或釋放），再短路一下松開(kāi)，繼電器應(yīng)釋放（或吸合），如果繼電器無(wú)反應(yīng)，請(qǐng)檢查雙穩(wěn)電路元件焊接質(zhì)量和元件參數(shù)。整形后的信號(hào)經(jīng)由三極管2放大，此時(shí)的信號(hào)已經(jīng)很可靠，可以滿足本次設(shè)計(jì)的需要。LM555可用NE555直接替代，效果一樣。電感L1與電容C2調(diào)諧在40kHZ起作諧振作用。對(duì)自己設(shè)計(jì)電路有很大幫助。另外還有溫度測(cè)量電路測(cè)量當(dāng)時(shí)的空氣溫度，等到把數(shù)據(jù)送到單片機(jī)后使用軟件對(duì)超聲波的傳播速度進(jìn)行調(diào)整，使測(cè)量精度能夠達(dá)到要求。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高。由于聲波振動(dòng)引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。 極限參數(shù) 表31 AT89S52極限參數(shù)參數(shù)額定值單位操作溫度0～+70或40～+85176。單片機(jī)也叫做“微控制器”或者“嵌入式微控制器”。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 課題研究意義由于超聲測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護(hù)、不污染、高可靠、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著電子測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用超聲波作出精確測(cè)量已成可能。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)。在使用時(shí)，如果傳播介質(zhì)溫度變化不大，則可近似認(rèn)為超聲波速度在傳播的過(guò)程中是基本不變的。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我選用的是AT89S52單片機(jī)。對(duì)于一個(gè)頻率一定的聲波，在氣體中傳播時(shí)吸收尤為歷害，在液體中傳播時(shí)吸收就比較弱，在固體中傳播時(shí)吸收是最小的。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率?？傮w上講，超聲波發(fā)生器大體可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。Protel99SE是澳大利亞Protel Technology公司于2000年推出的一款基于Windows 95/98以上環(huán)境下的全32位EDA（Electronic Design Automation 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）道路設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，是一個(gè)客戶/服務(wù)器應(yīng)用程序。測(cè)距誤差主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：（1）超聲波波束對(duì)探測(cè)目標(biāo)的入射角的影響；（2）超聲波回波聲強(qiáng)與待測(cè)距離的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系，所以實(shí)際測(cè)量時(shí)，不一定是第一個(gè)回波的過(guò)零點(diǎn)觸發(fā)；（3）超聲波傳播速度對(duì)測(cè)距的影響。發(fā)射超聲波信號(hào)大于8m。電路中YF1~YF4采用高速CMOS電路74HC00四與非門電路，該電路特點(diǎn)是輸出驅(qū)動(dòng)電流大（大于15mA），效率高等。555芯片8腳接到高電平開(kāi)始工作，4腳被拉高，多諧振蕩電路不工作，當(dāng)接到單片機(jī)的低電平信號(hào)后振蕩器開(kāi)始工作。電路如圖49所示。電阻R5起一個(gè)上拉電阻的作用，因?yàn)榛夭ㄐ盘?hào)經(jīng)過(guò)濾波后很可能會(huì)衰減的很嚴(yán)重，所以利用R5將其幅度上拉到5V，以便單片機(jī)更好的檢測(cè)回波信號(hào)。另一方面，頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，測(cè)量的絕對(duì)誤差就越大。 （2）散射衰減:當(dāng)聲波要傳播過(guò)程中遇到由不同聲阻抗介質(zhì)所組成的界面時(shí)，就將產(chǎn)生散亂反射，從而損耗了聲波的能量，被散射的超聲波在介質(zhì)中沿著復(fù)雜的路徑傳播下去，最終變?yōu)闊崮?。因此，在微機(jī)系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)與v0通道的干擾是問(wèn)題的主要方面。它可濾去大于50Hz市電基波的高頻干擾。而且程序的設(shè)計(jì)也是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。C語(yǔ)言的缺點(diǎn)是生成目標(biāo)代碼比較大，但隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，片內(nèi)ROM的空間做到16/32 KB的已經(jīng)很多，所以代碼較大已經(jīng)不是重要的問(wèn)題了。} //若溫度小于0,tu=1 c=4。} 主函數(shù)的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容void main(void) //主函數(shù){ uchar w。 //關(guān)總中斷 TR1=0。 }while(show_temperature==1)。w=0。本畢業(yè)設(shè)計(jì)以AT89S52為核心，靈活的運(yùn)用超聲波換能集成電路作為超聲波的接收電路，在討論了超聲波測(cè)距原理、硬件電路實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，完成了超聲波測(cè)距的設(shè)計(jì)要求。 //定義數(shù)碼管十位 片選sbit led_3H=P2^5。 // (25度)uchar temp[3]={0xF7,0xF7,0xF7}。 //距離計(jì)算函數(shù)//////延時(shí)11usvoid time_11uS(uint x){ for(。 i0。i) { DQ = 0。 //先置位溫度正負(fù)標(biāo)示為正if(r) { write(0xCC)。/**/} if(r){temp[0]=LED0[x/10]。 cm=7610。 LED_Data=0xFF。}//void show(uint x){for(。 //先采一次溫度 for(w=11。 //采溫度并轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED顯示值 show(25)。 //設(shè)定時(shí)器T0、T1工作于16位定時(shí)/計(jì)數(shù)模式 EA=1。 dis=Dis_count()。}//void timer1(void) interrupt 3 //T1定時(shí)器中斷服務(wù){(diào)// ET1=0。溫度測(cè)量后送到單片機(jī),通過(guò)程序?qū)λ俣冗M(jìn)行校正, 結(jié)合兩者實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的功能。它控制單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，在一定溫度下對(duì)超聲波速度的校正，還有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)正確顯示在LED上。 //關(guān)外部中斷1 TR1=0。 if(dis=8||dis=996){temp[0]=0xF7。 //外部中斷下降沿觸發(fā)方式 w=0。 show(25)。w) //啟動(dòng)顯示9~0，H~A，{ LED_Data=LED0[w]。x){led_display()。 temp[2]=LED0[x%10]。 //計(jì)算距離uS*34650m cm/=20000。/**/} }////void time(uint x) //普通延時(shí)函數(shù) {uint j。 //發(fā)讀內(nèi)部9字節(jié)內(nèi)容指令 c=read()。_nop_()。 // 設(shè)為低電平，寫(xiě)開(kāi)始 _nop_()。x)。//0~9 //第一位數(shù)碼管顯示段碼uchar code LED1[]={0x08,0xCE,0x12,0x82,0xC4,0x81,0x01,0xCA,0x00,0x80,}。 //18b20定義端口sbit bell=P2^2。對(duì)一些疑難的問(wèn)題，我得到了老師和同學(xué)的幫助。 dis=Dis_count()。 //設(shè)定時(shí)器T0、T1工作于16位定時(shí)/計(jì)數(shù) 模式 EA=1。//采溫度并轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED顯示值 show(25)。 //先采一次溫度 for(w=11。 }else{return r。因此，利用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為單片機(jī)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用的必然趨勢(shì)。下面將對(duì)匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言的特點(diǎn)進(jìn)行比較。④ 獨(dú)立功能塊單獨(dú)供電。用電器在開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)都會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)強(qiáng)度不一的電壓跳變。同時(shí)，由于介質(zhì)的熱傳導(dǎo)，介質(zhì)的稠密和稀疏部分之間進(jìn)行熱交換，從而導(dǎo)致聲能的損耗，這就是介質(zhì)的吸收現(xiàn)象。為了解決測(cè)量范圍和測(cè)量精度之間的矛盾，我們采用雙頻測(cè)距的方法。故本次設(shè)計(jì)用它來(lái)做接收電路。通過(guò)波形整形，積分器，檢波器，帶通濾波，限幅放大和前置放大等實(shí)現(xiàn)接收超聲波的功能。由電路可知電容C的放電時(shí)間t1＝R2Cln2，充電時(shí)間t2＝（R1+R2）Cln2，即可得出輸出脈沖的頻率為：f＝1/t1+t2。圖45 40khz超聲波發(fā)射電路 40kHZ超聲波發(fā)射電路之四，由LM555時(shí)基電路及外圍元件構(gòu)成40kHZ多諧振蕩器電路，調(diào)節(jié)電阻器RP阻值，可以改變振蕩頻率。這樣電路很簡(jiǎn)單與實(shí)用。傳播媒質(zhì)的溫度、壓力、密度對(duì)聲速都將產(chǎn)生直接的影響，因此需對(duì)聲速加以修正。由于其性能優(yōu)越，Prote