【正文】 及波形變換電路三部分，超聲波接收探頭必須與發(fā)送探頭相同的型號，否則可能導(dǎo)致接收效果甚至不能接收。 8 腳：電源正極， ～ 5V。使用時通過接一個 10K 的電阻來調(diào)節(jié)。 (5)主程序，分為系統(tǒng)初始化、按鍵處理以及各個子程序的調(diào)度管理等部分。 if(START) goto waitforstarting。 testtemp()。 //開放總中斷 Init_LCD()。 _nop_()。 DS18B20溫度采集程序 DS18B20的工作流程是 ,初始化 ? ROM 操作指令 ? 存儲器操作指令 ? 數(shù)據(jù)傳輸。 i 0。 } return (dat)。 else //溫度小于 0 c=*temp*。 num[12]=tmp/100。//寫首地址 for(a=0。 } } } LCD 是一個慢顯示器件，所以在寫入數(shù) 據(jù)前必須確定 LCD 處在不忙的狀態(tài)。 RS = 1。 C，通過調(diào)節(jié) DS18B20模型的溫度可以測試顯示溫度是否正確，從圖中可以看出顯示的溫度就是 DS18B20的預(yù)設(shè)溫度值。為了提高系統(tǒng)的電磁兼容能力，必須從設(shè)計初始開始就對電磁兼容給予足夠的重視，電磁兼容可以從 3個要素考慮 .即電磁干擾源、電磁干擾可能的傳播途徑、極易接收電磁干擾的敏感器件很電路入手。 元件封裝的建立 在繪制完成原理圖后接下來就是確定元件的封裝。//左移 } 在程序中，我們將測量的各種結(jié)果存放到一個數(shù)組 num[]中，然后通過這個數(shù)組的數(shù)據(jù)到預(yù)先存放字符的數(shù)組中去按 num[]中的數(shù)據(jù)的順序去讀取出預(yù)存在 numcode[]中的字符然后送到 LCD 中顯示，注意 LCD 的顯示必須做一系列的初始化和忙標(biāo)志的判讀操作。 E = 0。 if((b24)amp。液晶顯示程序如下： /************************************ LCD 顯示函數(shù) **************************************/ void display(void) { { uchar a,b,d。 tp=temp*。 //返回結(jié)果給調(diào)用 } 距離計算程序 距離計算中，實行了溫度補償和夾角補償。 // 給脈沖信號 dat = 1。 Delay(20)。 TR1=1。 _nop_()。 P0=0。 jsh=TH1。 //標(biāo)準(zhǔn)復(fù)位 waitforstarting: //檢測按鍵 while(START)。光標(biāo)加 1)， N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減 1 amp。其具有體積小、功耗低、界面美觀大方等優(yōu)點，這里使用 YB1602 液晶屏， 1602 顯示模塊用點陣圖形顯示字符，顯示模式分為2 行 16 個字符。 5 腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。這種方法的特點是充分利用軟件，靈活性好， 但是需要設(shè)云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 20 計一個驅(qū)動電流為 100mA 以上的驅(qū)動電路。 為 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)采集端。 云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 15 圖 分立元件構(gòu)成的超聲波接收電路 (2) 由運算放大器構(gòu)成的接收電路 圖 是由運放構(gòu)成的超聲波放大電路，該電路的形式在其他應(yīng)用中經(jīng)常遇到，特點如下： 1）一般式用運放組成的放大電路都要求對稱的正負電源供電，這里以單電源供電，輸出端的靜態(tài)電位必須設(shè)置在 1/2 的電源電壓，這由同相輸入端的點位來確定， 1R 和 2R 分壓取得 1/2 的電源電壓加到運放的同相輸入端，使其電位 1/2電源電壓。由于超聲波的聲速與溫度有關(guān)，如果溫度變化不大，則可認為聲速基本不變 。若以兩個頻率相同，振幅 1? 和 2? 不等，波程差為 d 的兩個波干涉 為例，該兩個波合成振幅為 212122211 )2c os2( ??????? d??? ，其中 ? 為波長。超聲波的頻率越高，越與光波某些特性相似。 3) 用 Altium designer 繪制原理圖?，F(xiàn)代社會中嵌入式系統(tǒng)無處不在，早已被應(yīng)用在國防、國民經(jīng)濟、以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，主要可以歸納為 以下 幾個方面。 嵌入式系統(tǒng)無疑是當(dāng)前最熱門、最具有發(fā)展 前景 的 IT 應(yīng)用之一。 本設(shè)計任務(wù)的主要內(nèi)容 1 超聲波測距儀設(shè)計要求如下 ： 1） 測量距離 6m； 2） 精度優(yōu)于 1%； 3） 進行溫度補償； 4） 顯示方式采樣 LCD； 5） 具有抗干擾能量； 6） 體積小、功耗低、便于嵌入到其他系統(tǒng)。于是超聲波在傳播過程中有如下的特性和作用： 1 超聲波的傳播速度 超聲波在介質(zhì)中可以產(chǎn)生三中形式的振蕩波：橫波 —— 質(zhì)點振動方向垂直于傳播方向的波；縱波 —— 質(zhì)點振動方向與傳播方向一致的波；表面波 —— 質(zhì)點振動介于縱波和橫波之間，沿表面?zhèn)鞑サ牟ā? (2)超聲波的衰減 超聲波在一種介質(zhì)中傳播，其聲壓和聲強按指數(shù)函數(shù)規(guī)律衰減。 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)如下： 圖 元件內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 超聲波外部結(jié)構(gòu) 超聲波測距系統(tǒng)原理 在超聲探測電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時間間隔，被測物距離越大，脈沖寬度越大，輸出脈沖個數(shù)與被測距離成正比。圖中把兩個非門的輸出接到一起的目的是為了提高其吸入電流，電路驅(qū)動能力提高。 (8) STC90C52RD+具有工業(yè)級的性能，超強功能，更可靠。 通過單片機軟件產(chǎn)生 3KHz 的信號從 口送到三極管 的基極，控制著電壓加到蜂鳴器上，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。但 C4 的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為 R4=， C4=1μF。 DS18B20 引腳判斷方法是：字面朝人，從左到右依次是 1 （ GND）、 2（輸入 /輸出）、 3（ VDD） 。A’。 //延時，等待系統(tǒng)外圍復(fù)位完成 sys_init()。 testtemp()。} TMOD=0x11。 _nop_()。 _nop_()。 //拉高總線 Delay(10)。 for (i = 8。 t = 8。 fuhao=0。 tmp%=10。 //換行，換到第二行 for(b=16。 } /*********************寫入指令函數(shù) ****************************/ void Write_Comm(uchar lcdm) { Lcd_Data = lcdm。//8位 2行 5*8 Write_Comm(0x06)。首先繪制原理圖。 （ 3）給電機加濾波電路，電容電感引線要盡量短。軟件仿真說明我們的軟件設(shè)計非常成功。 Read_Busy()。 RS = 0。 if((a11)amp。 云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 40 tmp=distance。 d*=d。 Init_18B20()。0x01。首先主機發(fā)復(fù)位脈沖，即寬度范圍為 StS ?? 960480 ?? 的負脈沖，拉高 15~90 S? 以延時等待，然后通過輸入 /輸出線讀存在脈沖，為低說明存在，復(fù)位成功；否則說明不存在，復(fù)位失敗，必須對 DS18B20重新初始化。 云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 33 _nop_()。 TH1=0。 //計算距離 hextobcd()。 while(i)。所以系統(tǒng)最小測量約為 112mm； 云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 29 系統(tǒng)主程序如下： void main(void) { uchar i,j。 第六腳 E：使能端，當(dāng) E 由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r執(zhí)行 命令。 DS18B20 是美國 DALLS公司推出的 DS1820 的替代產(chǎn)品，具有 1 12 位的轉(zhuǎn)換精度，未編程時默認的精度是 12 位，測量精度一般為176。 CX20216 是日本索尼公司的產(chǎn)品，采用單列 8 引腳的直插式封裝，內(nèi)部包含自動偏置控制電路、前置放大電路、帶通濾波、峰值檢波、積分比較器、斯密特整形輸出電路，配合少量外接元件就可以對 38KHz 左右的信號的接收與處理，該芯片內(nèi)部如下圖所示： 云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 21 圖 CX20216 內(nèi)部結(jié)構(gòu) CX20216 構(gòu)成本次設(shè)計接收電路如下圖： 圖 超聲波接收電路 使用 CX20216A 集成電路對接收探頭受到的信號進行放大、濾波。 圖 復(fù)位電路 時鐘電路 當(dāng)使用單片機的內(nèi)部時鐘電路時，單片機的 XATL1 和 XATL2 用來接石英晶體和微調(diào)電容，如圖所示，晶體一般可以選擇 3M~24M，電容選擇 30pF 左右。 單片機主機系統(tǒng)電路 本次我 采用了 STC 公司的 STC90C52RD+,該單片機主要特點如下： (1) STC90C52RD+系列單片機以 8051 為內(nèi)核，兼容 MCS51 系列單片機。超聲波發(fā)射器的壓電晶片可等效于一個串聯(lián) LC 諧振電路，具有選頻作用，因此該振蕩器只能振蕩在超聲波發(fā)射頭的固有諧振頻率 0f 。 (2) 空化作用 云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 11 在流體動力學(xué)指出，存在于液體中的微氣泡在聲場的作用下振動，當(dāng)聲壓達到一定的值時，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合，在氣泡閉合時產(chǎn)生沖擊波，這種膨脹、閉合、振動等一系列動力學(xué)過程稱為空化。 (2)橫波聲速公式為 2121 )(])1(2[ ??? GEC q ???? （無限介質(zhì)） 在固體中， ? 介于 0—— 5 之間，因此一般可視為橫波聲速為縱波的一半。因此，我國對超聲波的研究特別活躍。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計包括單片機基本擴展、外圍電路設(shè)計和程序設(shè)計、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)可靠性設(shè)計、電磁兼容性設(shè)計等內(nèi)容。云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 1 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)實現(xiàn) 【摘要】： 基于傳統(tǒng)的方法 在很多特殊場合 ： 如帶腐蝕的液體，強電磁干擾，有毒等惡劣條件下， 測量距離存在不可克服的缺陷， 超聲波測距能很好的解決此類的問題。 （ 6）醫(yī)療電子設(shè)備：各種醫(yī)療電子儀器，如 X 光機、超聲診斷儀、心臟起搏器、監(jiān)護儀器等，以及輔助診斷系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等。該技術(shù)在國民經(jīng)濟中，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運作，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率特別具有潛在能力。 21)(?ECq? （細棒） 云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù) 9 212 ])1([ ?? ?? ECq （薄板） 2121 )34(])21)(1( )1([ ???? ? GKECq?????? （無限介質(zhì)） 式中 E—— 楊氏模具； ?—— 泊松系數(shù)； K—— 體積彈性模具； G—— 剪片彈性模。有時足以達到破壞介質(zhì)的程度。由于在這 的時間里，超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離 如下： 圖 測距原理 超聲波測距器的系統(tǒng)框圖如下圖所示： 圖 系統(tǒng)框圖 云南機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系 —— 電氣自動 化技術(shù)