【文章內(nèi)容簡介】 。部分源程序如下： receive1：push psw push acc clr ex1 ；關(guān)外部中斷 1 jnb , right ； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至右測距電路中斷服務(wù)程序jnb , left ； 引腳為 0,轉(zhuǎn)至左測距電路中斷服務(wù)程序 return：SETB EX1；開外部中斷 1 pop? acc pop? psw reti right： ...? ；右測距電路中斷服務(wù)程序入口 ? ajmp? return left：... ；左測距電路中斷服務(wù)程序入口 ? ajmp? return 系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試[11]超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較簡單，其中超聲波發(fā)射和接收采用 Φ15的超聲波換能器 TCT4010F1（T 發(fā)射）和 TCT4010S1（R 接收） ，中心頻率為 40kHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距 4～8cm，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容 C0 的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測量的間隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測量需要。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)和程序，測距儀能測的范圍為 ～，測距儀最大誤差不超過 1cm。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對(duì)測量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測量要求。軟件的調(diào)試程序見附錄一總 結(jié)由于時(shí)間和其它客觀上的原因，此次設(shè)計(jì)沒有做出實(shí)物。但是對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)很好的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是使超聲波測距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。以數(shù)字的形式顯示測量距離。超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時(shí)間來計(jì)算出傳播距離。實(shí)用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。超聲波測距儀硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。單片機(jī)采用 AT89C51 或其兼容系列。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)用 端口輸出超聲波換能器所需的 40kHz 的方波信號(hào)，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡單實(shí)用的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管，段碼用 74LS244 驅(qū)動(dòng)，位碼用 PNP 三極管 8550 驅(qū)動(dòng)。超聲波發(fā)射電路主要由反相器 74LS04 和超聲波發(fā)射換能器 T 構(gòu)成，單片機(jī) 端口輸出的 40kHz 的方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推換形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。上位電阻 R1O、R11 一方面可以提高反向器 74LS04 輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時(shí)間。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)換能板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，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換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。超聲波檢測接收電路主要是由集成電路CX20226A組成，它是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路。實(shí)驗(yàn)證明用CX20226A接收超聲波(無信號(hào)時(shí)輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)更改電容C4的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。超聲波測距儀的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。我們知道 C 語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行的時(shí)間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)） ，又要求精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測距時(shí)） ，所以控制程序可采用 C 語言和匯編語言混合編程。主超聲波測距儀主程序利用外中斷 0 檢測返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（即 INT0 引腳出現(xiàn)低電平） ，立即進(jìn)入中斷程序。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器 T0 停止計(jì)時(shí)，并將測距成功標(biāo)志字賦值 1。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，并將測距成功標(biāo)志字賦值 2 以表示此次測距不成功。 前方測距電路的輸出端接單片機(jī) INT0 端口，中斷優(yōu)先級(jí)最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機(jī)INT1 端口，同時(shí)單片機(jī) 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識(shí)別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級(jí)為先右后左。超聲波測距的算法設(shè)計(jì)原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。 在元件及調(diào)制方面，由于采用的電路使用了很多集成電路。外圍元件不是很多，所以調(diào)試應(yīng)該不會(huì)太難。一般只要電路焊接無誤，稍加調(diào)試應(yīng)該會(huì)正常工作。電路中除集成電路外，對(duì)各電子元件也無特別要求。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C0的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。 致 謝首先，我要感謝我的導(dǎo)師趙揚(yáng)老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，同時(shí)也感謝本校的一些老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所給予我得幫助。在我畢業(yè)論文寫作期間，各位老師給我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會(huì)，向您們表示由衷的感激。同時(shí)還要感謝系實(shí)驗(yàn)室在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間提供給我們優(yōu)越的實(shí)驗(yàn)條件。接著，我要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的短短 3 個(gè)月里，你們給我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠的謝謝你們。同時(shí)，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛，相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。最后我要深深地感謝我的家人，正是他們含辛茹苦地把我養(yǎng)育成人，在生活和學(xué)習(xí)上給予我無盡的愛、理解和支持，才使我時(shí)刻充滿信心和勇氣，克服成長路上的種種困難，順利的完成大學(xué)學(xué)習(xí)。 還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵(lì)和幫助的朋友，在此無法一一列舉，在此也一并表示忠心地感謝！ 參考文獻(xiàn) ,5:2932 CPLD 的超聲波測距儀研制. 無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2022,4(3):810,2022:138152,2022:2746,劉民,19(6):2628,.2022,18:9496 Hauptmann, Ralf Lucklum, Bernd Henning. Ultrasonic Sensors for Process Control. Sensors ,3: 163207,.2022,12(6):144145. Otto. Sensors for Distance Measurement and Their Applications in Automobiles. Sensors ,10:231255,龔壁建,23(6):811,. ,1:109 LM92 .2022,6:5859 Moritake, Hiroomi Recognition System Using Two Ultrasonic Sensors and Combinational Logic Circuit. Electronics and Communications in ,88(7):3342附 錄附錄一超聲波測距電路原理圖超聲波測距電路原理圖 附錄二超聲波測距模擬反射延遲 10 秒和延遲 20 秒的 LED 顯示超聲波測距模擬反射延遲 10 秒超聲波測距模擬反射延遲 20 秒附錄三主程序清單INCLUDE DEFINE UCHAR UNSIGNED CHARDEFINE ULONG UNSIGNED LONGDEFINE UINT UNSIGNED INTSBIT OUT=P3^7。 //發(fā)射SBIT IN=P3^2。 //接收SBIT ON=P1^1。 //啟動(dòng)SBIT OFF=P1^0。 //停止//數(shù)碼管位選SBIT LED1=P2^1。SBIT LED2=P2^2。SBIT LED3=P2^3。 //共陽數(shù)碼管字庫UCHAR CODE TAB[]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0XFF}。UCHAR BWEI,SHWEI,GWEI。BIT AGAIN, //接收標(biāo)志ONOFF。 //開關(guān)標(biāo)志VOID DELAYS (VOID) { } // 延時(shí)程序VOID DELAY1MS(UCHAR I) // 1MS 延時(shí)程序 12MHZ{ UINT X。 FOR(。I0。I) FOR(X=124。X0。X)。}VOID DISPLAY(VOID) //數(shù)碼管顯示子程序{P0=TAB[BWEI]。 //顯示百位LED1=0。DELAY1MS(2)。LED1=1。P0=TAB[SHWEI]。 //顯示十位LED2=0。DELAY1MS(2)。LED2=1。P0=TAB[GWEI]。 //顯示個(gè)位LED3=0。DELAY1MS(2)。LED3=1。}VOID MAIN(VOID){TMOD=0X01。 //T0 計(jì)數(shù)，方式 1TH0=0。 //計(jì)數(shù)初值TL0=0。 //計(jì)數(shù)初值IT0=1。 //INT0 負(fù)脈沖觸發(fā)EA=1。 //開總中斷EX0=1。 //開外部 INT0 中斷AGAIN=1。WHILE(1){UCHAR X。IF(ON==0) //啟動(dòng)鍵處理{DELAY1MS(5)。 //按鍵消抖IF(ON==0){ONOFF=1。 //啟動(dòng)WHILE(ON)。 //等待按鍵釋放}}IF(OFF==0) //停止鍵處理{DELAY1MS(5)。 //按鍵消抖IF(OFF==0){ONOFF=0。 //停止WHILE(OFF)。 //等待按鍵釋放}}IF(ONOFF){OUT=0。 //產(chǎn)生方波,輸出低電平 模擬發(fā)射DELAYS()。 //延時(shí) 產(chǎn)生幾個(gè)微秒的低電平,讓模擬反射的單片機(jī)能正確接收信號(hào)OUT=1。 //恢復(fù)高電平,停止模擬發(fā)射TH0=0。TL0=0。AGAIN=0。 //TR0=1。 //T0 開始計(jì)數(shù)FOR(X=0。X20。X++)DISPLAY()。 //數(shù)碼管顯示IF(AGAIN==0){BWEI=SHWEI=GWEI=0。}}ELSE{BWEI=SHWEI=GWEI=10。}}} VOID INT0(VOID) INTERRUPT 0 USING 1 //INTO 中斷服務(wù)程序 { FLOAT COUNT。 ULONG NUM。 TR0=0 。 //停止計(jì)數(shù) COUNT=(TH0*256+TL0)/2。 NUM= (COUNT/10000)*344。//計(jì)算超聲波來回距離 // NUM= NUM/2。 //總距離除 2 等于實(shí)際距離 BWEI=NUM/100。 //輸出百位 SHWEI=NUM%100/10。 //輸出十位 GWEI=NUM%10。 //輸出個(gè)位 AGAIN=1。 //接收正確 AGAIN=1 }模擬反射程序CLUDE INCLUDE DEFINE UCHAR UNSIGNED CHARDEFINE UINT UNSIGNED INTSBIT OUT=P1^1。 //發(fā)射VOID INITTIMER(VOID) //{TMOD=0X1。TH0=0XFF。TL0=0XFF。}VOID MAIN(VOID){IT0=1。EX0=1。INITTIMER()。// TR0=1。ET0=1。EA=1。WHILE(1){}}VOID TIMER0(VOID) INTERRUPT 1 //定時(shí)器 0,延時(shí){TR0=0。OUT=0。_NOP_()。_NOP_()。 OUT=1。IT0=1。EX0=1。}VOID INT0(VOID) INTERRUPT 0 //外部中斷 0,接收{(diào)IT0=0。EX0=0。SWITCH (P2) {CASE 0XFE: {TH0=0XD8。TL0=0XF0。} //A 開關(guān) 10MSBREAK。CASE 0XFD: {TH0=0XB1。TL0=0XE0。} //B 開關(guān) 20MSBREAK。CASE 0XFB: {TH0=0X8A。TL0=0XD0。} //C 開關(guān) 30MSBREAK。}TR0=1。}摘 要本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的稱重儀，它的硬件電路設(shè)計(jì)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、A/D 轉(zhuǎn)換器、稱重傳感器、語音電路、LED 顯示電路、177。5V 穩(wěn)壓電源電路等幾部分設(shè)計(jì)內(nèi)容。其中壓力傳感器輸出響應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D 變換）后就得到數(shù)字量 D。 但是，數(shù)字量 D 并不是重物的實(shí)際重量值W，W 需要由數(shù)字量 D 在控制器內(nèi)部經(jīng)過一系列的運(yùn)算