【文章內(nèi)容簡介】 三極管 S9012 三極管 驅(qū)動。 圖 36： 顯示單元圖 供電電路 本測距系統(tǒng)由于采用的是 LED 數(shù)碼管用為顯示方式，正常工作時，系統(tǒng)工作電流約為 3045mA， 為保證系統(tǒng)統(tǒng)計的可靠正常工作，系統(tǒng)的供電方式主要交流 AC69 伏，同時為調(diào)試系統(tǒng)方便，供電方式考慮了第二種方式，即由 USB 口供電，調(diào)試時直接由 15 電腦 USB 口供電。 6 伏交流是經(jīng)過整流二極管 D1D4 整流成脈動直流后，經(jīng)慮波電容C1 慮波后形成直流電，為保證單片機(jī)系統(tǒng)的可電，供電路中由 5 伏的三端稱壓集 成電路進(jìn)行穩(wěn)壓后輸出 5 伏的真流電供整個系統(tǒng)用電，為進(jìn)一步提高電源質(zhì)量， 5 伏的直流電再次經(jīng)過 C C4 濾波。 圖 37： 供電單元電路 圖 報警輸出 電路 為提高測測距系統(tǒng)的實用性，本測距系統(tǒng)的報警輸出 提供開關(guān)量信號及聲響信號 兩種方式。 方式一： 報警信號由單片機(jī) 端口輸出，繼電器輸出，可驅(qū)動較大的負(fù)載， 電路由電阻 R三極管 BG繼電器 JDQ 組成，當(dāng)測量值低于事先設(shè)定的報警值時，繼電器吸合，測量值高于設(shè)定的報警值時，繼電器斷開。 方式二 ：報警信號由單片機(jī) 口輸出，提供聲響報警信號， 電路由電阻 R三極管 BG蜂鳴器 BY 組成，當(dāng)測量值低于事先設(shè)定的報警值 16 時，蜂鳴器發(fā)出“滴、滴、滴 … ..”報警聲響信號，測量值高于設(shè)定的報警值時，停止發(fā)出報警 聲 響。 報警輸出電路如圖 38。 圖 38 報警輸出電路 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序設(shè)計 超聲波測距的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波測距的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時），又要求精細(xì)計算程序運(yùn)行時間（超聲波測距時），所以控制程序可采用 C 語言編程。 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化， 設(shè)定時器 0 為計數(shù) ，設(shè)定時器 1定時 。置位總中斷允許位 EA。 進(jìn)行程序主程序后，進(jìn)行定時測距判斷，當(dāng)測距標(biāo)志位 ec=1 時， 測量一次，程序設(shè)計中，超聲波測距頻度是 45 次 /秒。測距間隔中，整個程序主要進(jìn)行循環(huán)顯示測量結(jié)果。當(dāng)調(diào)用 超聲波 測距子程序后，首先由單片機(jī)產(chǎn)生 4 個 頻率為 超聲波脈沖 ，加載的超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動內(nèi)部計時器 T0進(jìn)行計時， 為了避免超聲波從發(fā)射 頭 直接傳送到接收 頭 引起的直射波觸發(fā) ，這時，單片機(jī) 需要延時約 2ms 時間 （這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原 17 因 ，稱之為 盲區(qū)值 ）后，才 啟動對單片機(jī) 。當(dāng)檢測到 腳的電平由高轉(zhuǎn)為低電平時，立即停止 T0 計時。 由于采用 單片機(jī)采用的是 12 MHz 的晶振，計 時 器每計一個數(shù)就是 1μs ，當(dāng) 超聲波測距子程序 檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器 T0 中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按式（ 2） 計算，即可得被測物體與測距儀之間的距離 。 設(shè)計時取 15℃ 時的聲速為 340 m/s 則有： d=(ct)/2=172T 0/10000cm 其中，T0 為計數(shù)器 T0 的計算值。 測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式送往 LED 顯示約，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。 超聲波測距子程序 void wdzh() { TR0=0。 TH1=0x00。 TL1=0x00。 csbint=1。 sx=0。 delay(1700)。 csbfs()。 csbout=1。 TR1=1。 i=yzsj。 while(i) { } i=0。 while(csbint) //判斷接收回路是否收到超聲波的回波 { i++。 if(i=3300) 18 csbint=0。 } TR1=0。 s=TH1。 s=s*256+TL1。 TR0=1。 csbint=1。 jsz=s*csbc。 //計算測量結(jié)果 jsz=jsz/2。 } 產(chǎn)生超聲波的子程序： 為了方便程序移置及準(zhǔn)確產(chǎn)生超聲波信號，本測距的超聲波產(chǎn)生程序是用匯編語言編寫的進(jìn)退聲波產(chǎn)生程序。產(chǎn)生的超聲波個數(shù)為 UCSBFS SEGMENT CODE RSEG UCSBFS PUBLIC CSBFS CSBFS: mov R6,8h 。超聲波發(fā)射的完整 波形個數(shù)：共計四個 here: cpl 。輸出 40kHz 方波 nop nop nop nop nop nop nop nop nop djnz R6,here RET 19 END 20 超聲波測距程序流程圖 Y Y N =N0 =0 =1 開始 初始化 測量標(biāo)志 啟動定時器 超聲波測距 距離 上限值 距離 盲區(qū)值 === 顯示值 = C C C 顯示值 = 測量段碼轉(zhuǎn)換 顯示 設(shè)定段碼轉(zhuǎn)換 距離 報警值 === 報警輸出 =N 21 超聲波測距程子序流程圖 第 5 章 調(diào)試及性能分析 我們的步驟是先焊接各個模塊，焊接完每個模塊以后，再進(jìn)行模塊的單獨(dú)測試，以確保在整個系統(tǒng)焊接完能正常的工作， 原件安裝完畢后，將寫好程序的 AT89S51 機(jī)Y N 標(biāo)志 =1? 發(fā)送超聲波 延時避開盲區(qū) 收到回波否？ 預(yù)設(shè)時間？ 啟動計時器 T0 停止計時 計算測量值 超聲波測距 結(jié)束 N N Y N Y N N 22 裝到測距板上，通電后將測距板的超聲波頭對著墻面往復(fù)移 動，看數(shù)碼管的顯示結(jié)果會不會變化，在測量范圍內(nèi)能否正常顯示。如果一直顯示“ ”，則需將下限值增大。本測距板 1s 測量 45 次，超聲波發(fā)送功率較大時，測量距離遠(yuǎn)，則相應(yīng)的下限值（盲區(qū)）應(yīng)設(shè)置為高值。試驗板中的聲速沒有進(jìn)行溫度補(bǔ)償，聲速值為 340m/s，該值為 15℃時的超聲波值 。 性能分析 從實物測試的 總體來說 本測距板 基本上達(dá)到了要求，理想上超聲波測距能達(dá)到 500到 700厘 米 左右，而我們所能實現(xiàn)的最大距離只有 699 厘 米 ， 測量結(jié)果受環(huán)境溫度影響。分析 原因 如下 ： 1. 超聲波發(fā)射部份由電阻 R三極 管 BG超聲波脈沖變壓器 B 及超聲波發(fā)送頭T40 構(gòu) 成 ，以提高超聲波的發(fā)射功率，從面提高測量距離。這種方式，加大的超聲波了送頭的余振時間，造成超聲波測距盲區(qū)值較大（本系統(tǒng)盲區(qū)值為 40 厘米）。 有 設(shè)計溫度補(bǔ)償對測量結(jié)果進(jìn)行修正。 但在硬件的 PCB 上預(yù)留的位置。 參考文獻(xiàn) [1]趙建領(lǐng) 薛園園 51單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021 [2] 沈紅衛(wèi) . 基于 單片機(jī) 智能系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) . 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021 [3] 楊國田 白 焰 董 玲 51單片機(jī)實用 C語言程序設(shè)計 中國 電力出 版社 2021 [4] 李群芳 ,黃建 . 單片機(jī)微型計算機(jī)與接口技術(shù) . 北京 :電子工業(yè)出版社 ,2021 [5] 樓然苗、李光飛 . 51系列單片機(jī)設(shè)計實例 . 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021 [6] 王守中 51單片機(jī)開發(fā)入門與典型實例 . 北京：人民郵電出版社， 2021 23 首先感謝我的導(dǎo)師 老師， 老師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)； 在 老師的耐心指導(dǎo)、幫助下，我才能順利完成畢業(yè)設(shè)計。 老師指導(dǎo)了我的設(shè)計的結(jié)構(gòu)、思路、同時提供了 一些專業(yè)知識的幫助 ,從電路的設(shè)計到調(diào)試整個過程中，我都從 老師那里學(xué)會了很多專業(yè)方面的知識。 還要感謝 老師，在我的畢業(yè)設(shè)計中給單片機(jī)燒錄程序，為我提供單片機(jī)編程器以及對我的細(xì)心指導(dǎo)，衷心感謝他們。 感謝在畢設(shè)中幫助過我的所有同學(xué)和師兄師姐們。 最后感謝我的家人、朋友對我的支持。 24 附錄一 ： 基于 AT89S51單片機(jī)超 聲波測距系統(tǒng)電原理圖 25 附錄二 基于 AT89S51單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng) PCB圖 26 附錄 三 基于 AT89S51單片機(jī)超聲波測距系 統(tǒng) 焊接 組 裝圖 27 附錄 四 基于 AT89S51單片機(jī) 超聲波 測距系統(tǒng) C 語言原程序 //////////////////////////////////////////////////////////// // AT89S51超聲波測距系統(tǒng) // // 賈 源 // // 2021年 4月 // // ： 1211716 // // // // // // 晶振： 12M // // 系統(tǒng)盲區(qū)值： 40厘米 // // 測量上限： 699厘米 // //////////////////////////////////////////////////////////// include include define uchar unsigned char define uint unsigned int define k1 P3_7 //k1功能鍵 define k2 P3_6 //k2數(shù)值調(diào)整鍵 define bjh P3_1 //定值輸出 define sx P0_2 //報警值輸出（聲音） define csbout P2_7 //超聲波發(fā)送 define csbint P3_5 //超聲波接收 uchar 28 ec,cls。cs。xl,mq,xm0,xm1,xm2,sec20,sec,sec1,buffer[3],BitCounter,temp,Number[8]={1,2,3,4,5,6,7,8}。 uchar temp1,convert[10]={0x81,0xED,0xA2,0xA8,0xCC,0x98,0x90,0xAD,0x80,0x88}。//0~9段碼 uint zzz,dz,zzbl,i,jsz,yzsj,kk,s,ss。 static uchar bdata ke,kw。 //可位尋址的狀態(tài)寄存器 float csbc,wdz。 sbit LED1 = P3^4。 //數(shù)碼管位驅(qū)動 sbit LED2 = P3^2。 //數(shù)碼管位驅(qū)動 sbit LED3 = P3^3。 //數(shù)碼管位驅(qū)動 sbit k11=ke^0。 sbit k12=ke^1。 sbit k22=ke^2。 sbit k21=ke^3。 sbit b=ke^4。 sbit c=ke^5。 sbit d=ke^6。 sbit e=ke^7。 sbit w=kw^0。 sbit zj1=kw^1。 sbit zj2=kw^2。 void delay(i)。 //延時函數(shù) void scanLED()。 //顯示函數(shù) void timeToBuffer()。 //顯示轉(zhuǎn)換函數(shù) void time()。 29 void jpcl()。 void jy()。 void wdzh()。 void