【正文】 quid level measurement system III 目 錄 1 引言 ..................................................................... 1 測距在工業(yè)方面的應用 ................................................... 1 現(xiàn)有的測距方法及其優(yōu)缺點 ............................................... 1 超聲波測距的原理及優(yōu)點 ................................................. 2 課題研究的意義 ......................................................... 2 2 總體方案論證 ............................................................. 2 系統(tǒng)方案簡化 ........................................................... 3 系統(tǒng)軟件設計說明 ....................................................... 4 3 系統(tǒng)硬件電路設計 ......................................................... 4 HC— SR04 超聲波測距模塊簡介 ............................................ 4 單片機的選型（ STC12C5A08S2） ................................................. 6 顯示電路的設計 ......................................................... 9 溫度傳感器的選型 ...................................................... 10 4 系統(tǒng)軟件設計 ............................................................ 11 主程序設計 ............................................................ 12 子程序設計 ............................................................ 13 數(shù)碼管顯示程序 ........................................................ 17 5 系統(tǒng)調(diào)試與分析 .......................................................... 18 結 論 ...................................................................... 22 致 謝 ...................................................................... 23 參考文獻 ................................................................... 24 附錄 A 匯編程序清單 ....................................................... 25 圖 一 系統(tǒng)完整電氣原理圖 .................................................. 28 1 1 引言 測距在工業(yè)方面的應用 在現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場，測距技術的應用可以說是無處不在。 激光測距技 術作為非接觸式測量技術的一種 ，可以實現(xiàn)對 工業(yè) 生產(chǎn)線上的物料傳送定 位、電梯的運行監(jiān)測、移動機器人的測距定位等。 2 超聲波測距的原理及優(yōu)點 超聲波 測距模塊主要有超聲波發(fā) 射和接受兩部分， 給定的觸發(fā)信號經(jīng)過放大電路放大后產(chǎn)生超聲波，并開啟定時 /計數(shù)器計時； 當 超聲波在 傳播途中遇到障礙物后反射回波 ， 測距模塊接收電路檢測到反射回波時就停止計時 。 超 聲 波 換 能 器 超 聲 波 發(fā) 射 器單 片 機 控 制器L E D 顯 示 電 路超 聲 波 換 能 器 超 聲 波 接 收 器R S 4 8 5溫 度 傳 感 器 圖 系統(tǒng)控制結構框圖 系統(tǒng)方案簡化 為了系統(tǒng)設計的簡單化，在超聲波發(fā)射和接受這塊進行了簡化，經(jīng)過比較和文獻資料的查閱，選用 HC— SR04 超聲波測距集成模塊代替復雜的超聲波發(fā)射、接收和檢波電路，這樣系統(tǒng)控制就簡單的多。其中 VCC 是電源端，接 DC5V 電源， GND 是接地端， Trig 為觸發(fā)控制信號的輸入端，在試驗中接單片機的 口， Echo 是回波信號輸出端，接單片機的 端口。 P0口也可以分時作為數(shù)據(jù) /地址復用總線。而本系統(tǒng)主要采用的是動態(tài)顯示的方式。目前 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器是應用最廣泛的數(shù)字式傳感器之一。 單 片 機 初 始 化 D S 1 8 B 2 0讀 D S 1 8 B 2 0 序 列 號存 在發(fā) 送 跳 過 R O M 指 令發(fā) 送 溫 度 轉 換 指 令NY上 電 啟 動顯 示 溫 度 圖 溫度采集程序流程圖 主要程序如下： DQ BIT 。存儲數(shù)據(jù) LCALL DS18B20_ReadByte 。8位計數(shù)器 WriteNext： CLR DQ 。 HC— SR04 超聲波測距模塊在通電之前一定要確保接地端可靠接地，否則模塊很容易 被燒壞而導致測量失敗。 22 結 論 文中設計的液位測距系統(tǒng)是基于 STC12C5A08S2 單片機為核心控制器，采用了HC— SR04 超聲波測距集成模塊。 此外，我要感謝我的專業(yè)課老師們，他們引導我入門并掌握基礎知識，要知道這是所有擴展的開始！我還要感謝身邊可愛的同學們和實驗室里盡職盡責的學長研究生們，尤其是我的學長王繼偉同學。調(diào)用距離計算子程序 MOV A， (44H) MOV B， 64H DIV AB MOV R1， 41H MOV R1， A 。取要顯示的數(shù)作查表偏移量 MOV DPTR， TAB 。指向字形表首 MOVC A， A+DPTR 。查表得字形碼 MOV P2， 02H 。acH 送入 A ADDC A， 00H CLR C INC R0 MOV R0， A 。超聲波模塊復位 START1： SETB MOV R0， 20H DJNZ R0， $ CLR 。在大學最后的這幾個月的相處和溝通中，我受益匪淺。由于邏輯分析儀每次可以抓取 6S 的串口電平變化情況，因此可以達到預期的檢測功能。結果的顯示采用動態(tài)掃描的方式顯示，每次通過 74HC138 譯碼器選通一個數(shù)碼管顯示相應的數(shù)字，再經(jīng)過一定的延時掃描顯示下一位數(shù)碼管。延時等待 LCALL DelayXus SETB DQ 。送出命令 MOV A， 0BEH 。主程序流程圖如圖 所示。半導體集成模擬溫度傳感器：利用晶體二極管或三極管 PN 結的結電壓隨溫度變化的原理來工作的，主要優(yōu)點是具有較好的線性度， 而且反應很靈敏，測溫范圍也很廣，可以測到 50150176。數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp 分別對應一個發(fā)光二級管，其中 dp 代表小數(shù)點。當直接使用外部是時鐘電源時， XTAL1 作為外部時鐘源的輸入端（ STC12C5A08S2 應用技術手冊）。本章將分別從這四大部分進行設計和說明，包括器件的選型和模塊的電氣連接等。 利用超聲波在空氣中傳 3 播遇到障礙物后反射回波，并通過 回波接收電路 檢測回波信號，用 t 表示超聲波從發(fā)出到檢測到回波信號的時間， V 為超聲波在空氣中的傳播速度，則可計算出液位的距離 S=Vt/2。就目前為止，工業(yè)中運用 的液位測量方式就有幾十種，比如常見的有壓電式、應變式、電容式等。在數(shù)據(jù)處理上充分利用匯編語言的查表優(yōu)勢，建立了速度修正值表和數(shù)碼管顯示值表，可以便捷、明了地進行數(shù)據(jù)處理和顯示。在車載導航 、石油、化工等領域， 超聲波測距技術都得到了廣泛的應用。 通過查表獲取聲速在當時溫度的修正值 V，從定時 /計數(shù)器中獲取傳播時間 t,即可 根據(jù)公式 S=Vt/2 計算出 測試 點到障礙物 之間 的距離 S。只需要單片機提供一定的 電平 觸發(fā)信號，HC— SR04 模塊就會自動發(fā)射、接收和檢測回波信號。 5 圖 HC— SR04 實物圖 HC— SR04 主要電氣參數(shù)介紹 電氣參數(shù) HC— SR04 超聲波測距模塊 工作電壓 DC 5V 工作電流 15mA 最遠射程 450cm 最近射程 2cm 輸入觸發(fā)信號 10us 的 TTL 脈沖 輸出回響信號 輸出 TTL 電平信號，與射程成比例 超聲波測距模塊工作時序圖 HC— SR04 模塊工作時只需要單片機的 口送一個不低于 10us 的高電平觸發(fā)信號，模塊內(nèi)部會自動循環(huán)發(fā)出 8 個 40KHz 的脈沖，且模塊的回響信號輸出端會自動檢測回波信號，當檢測到回響信號時該端口會輸出一個高電平信號，該高電平信號的持續(xù)時間與檢測距離成比例。在本系統(tǒng)中 P0 口用作數(shù)據(jù)輸出口，對應數(shù)據(jù)的AD0AD7。相比較與數(shù)碼管的靜態(tài)顯示，采用動態(tài)顯示可以省掉繁瑣的電路連接，可以直接通過 74HC138 譯碼器分別與相應數(shù)碼管的公共端 COM 相連，再利用人的視覺差逐個選通每個數(shù)碼管顯示相應數(shù)字，這樣動態(tài)的掃描顯示，在人眼看來就會是連續(xù)的穩(wěn)定顯示了。 數(shù)字式 DS18B20 溫度傳感器簡介 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器。DS18B20 的數(shù)據(jù)口位 14 TPH DATA 20H 。讀溫度高字節(jié) MOV TPH， A 。開始時間片 MOV R7， 1 。在 19 可靠正確連接之后，在測量時還要盡力確保模塊水平放置，從而減小測量誤差。由單片機的 口控制超聲波的發(fā)射， 口控制回波信號的檢測。他在單片機的匯編語言方面很有建樹，給了我很大的幫助和建議。百位放在 41H 單元內(nèi) MOV A， B MOV B， 0AH DIV AB INC R1