【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能夠不受磁場(chǎng)的感染，因此抗干擾能力強(qiáng)。4. 能與PIN光電二極管直接連接。5. 集電極開路輸出，能直接驅(qū)動(dòng)TTL或COMS電路。6. 8引腳單列直插式塑料封裝。接下來再讓我們來看看它的極限參數(shù)，見表2表2 CX20106A的極限參數(shù)參數(shù)名稱符號(hào)參數(shù)值單位電源電壓Vcc17V輸入信號(hào)電壓VIN5V允許功耗PDW工作環(huán)境溫度T120～+75℃貯存溫度T255～+150℃CX20106A引腳功能說明及其參考數(shù)據(jù)，見表3表3 引腳功能說明及其參考數(shù)據(jù)引腳符號(hào)功能說明電壓（V）1IN遙控信號(hào)輸入端該腳和地之間聯(lián)結(jié)著PIN光電二極管，該集成塊1腳輸入阻抗約為40177。5kΩ。2C1RC網(wǎng)絡(luò)連接端該腳與地之間接有RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，用來確定前置放大器頻率特性和增益。電阻值大，容量值小，則增益低；反之則高。但電容不宜過大，否則瞬態(tài)響應(yīng)速度會(huì)降低。3C2檢波電容連接端該腳與地之間接有檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度低；電容量小，則為峰值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈寬變動(dòng)大，容易造成遙控誤動(dòng)作。4GND接地端接地。05fo帶通濾波器中心頻率設(shè)置端該腳與電源間所接電阻器，是用來設(shè)置帶通濾波器的中心頻率fo，電阻值為200kΩ時(shí)，中心頻率fo=40kHz；電阻值為220kΩ時(shí)，則中心頻率fo=38kHz。6C3積分電容連接端該腳所接的積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pF，當(dāng)其容量值變大，則外部噪波干擾增強(qiáng)，遙控距離變短。17OUT遙控指令信號(hào)輸出端該端口為集電極開路輸出端。該腳和電源間連接一只約為22kΩ電阻后，8Vcc供電電源端5V177。5最后再讓我們?cè)倏纯碈X20106A集成塊內(nèi)電路方框圖與它的典型應(yīng)用電路，見圖5。圖5 CX20106A集成塊內(nèi)電路方框圖與其典型應(yīng)用電路（三）TCT4010超聲波傳感器的設(shè)計(jì)TCT4010是一款常用的超聲波發(fā)射接收器件，由一塊發(fā)射端T和一塊接收端R共同組成。 圖6 TCT4010外觀圖 圖7 超聲波轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的功能：利用壓電晶體諧振工作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。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)，壓電晶片將會(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)它就是一超聲波發(fā)生器。如沒加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時(shí)，將壓迫壓電振蕩器作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。超聲波發(fā)射轉(zhuǎn)換器與接受轉(zhuǎn)換器其結(jié)構(gòu)稍有不同。超聲波發(fā)射電路原理圖如圖8所示： 圖8 超聲波發(fā)射電路原理圖超聲波接收電路采用集成電路CX20106A，這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38KHz與測(cè)距超聲波頻率40KHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。實(shí)驗(yàn)證明其具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)改變C4的大小，可改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。超聲波接收電路原理圖如圖9所示： 圖9 超聲波接收原理圖而整個(gè)超聲波測(cè)距的原理，就是如圖10所示： 圖10 超聲波測(cè)距原理圖（四）DS18B20溫度傳感器的設(shè)計(jì)DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20的主要特性有以下幾點(diǎn)：1. 溫度轉(zhuǎn)換及輸出。2. 單總線數(shù)據(jù)通信。3. 12位分辨率，精度可達(dá)177?！妗?. 12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750ms。5. 可選擇寄生工作方式。6. 檢測(cè)溫度范圍為55℃～+125℃7. EPROM，限溫報(bào)警功能。8．在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。9．實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 圖11 DS18B20外觀圖 圖12 DS18B20引腳圖再來看看它的引腳圖，如上圖12：DS18B20有多種封裝形式，本課題使用的是常見的3長(zhǎng)針腳的封裝形式。其引腳功能如表4所示：表4 DS18B20引腳說明引腳名稱功能1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對(duì)DS18B20芯片的訪問。圖13 AT89S51與DS18B20連接圖（五）LED數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)AT89S51采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。，利用外中斷0口檢測(cè)超聲波接受電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡(jiǎn)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三極管驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路如圖14所示：圖14 單片機(jī)及其顯示原理圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距軟件設(shè)計(jì)主要由主程序，超聲波發(fā)射子程序，超聲波接受中斷程序及顯示子程序組成。主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA并給顯示端口P0和P2清0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發(fā)，(這也就是測(cè)距器會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因)后，才打開外中斷0接收返回的超聲波信號(hào)。由于采用12MHz的晶振，機(jī)器周期為1us,當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器T0中的數(shù)（即超聲波來回所用的時(shí)間）按下式計(jì)算即可測(cè)得被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離：(T+)1/2 公式① d=CT0/2+△d 公式②這樣就可以計(jì)算出測(cè)距儀與障礙物之間的距離。測(cè)出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制BCD碼方式LED,然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過程。主程序框圖如圖15所示：圖15 超聲波測(cè)距主程序圖，脈沖寬度為12us左右，同時(shí)把計(jì)數(shù)器T0打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波測(cè)距器主程序利用外中斷0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（INT0引腳出現(xiàn)低電平)，立即進(jìn)入中斷程序。進(jìn)入該中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器T0停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)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(cè)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(cè)距成功標(biāo)志字賦值2以表示此次測(cè)距不成功。它們的整個(gè)軟件系統(tǒng)如圖16，圖17，圖18所示： 圖16主程序流程圖 圖17定時(shí)中斷服務(wù)子程序 圖18外部中斷服務(wù)子程序五、總結(jié)與未來展望本課題到這里就基本結(jié)束了，對(duì)于本人制作的超聲波測(cè)距儀，必定還有很多的不足之處，一定要從實(shí)驗(yàn)查出紕漏，進(jìn)一步完善。本課題采用的AT89S51等器件都是電子市場(chǎng)上非常容易找到的，而且價(jià)格低廉，功能齊全，能滿足設(shè)計(jì)需要，達(dá)到理想的效果。關(guān)于現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，超聲波測(cè)距已經(jīng)是一種非常成熟的技術(shù)，而且它的成本低，適合于大多數(shù)需要比較精確的數(shù)據(jù)的地方，例如井深，液位，汽車倒車?yán)走_(dá)等地方。它已經(jīng)為我們的工業(yè)生產(chǎn)，資源探索，日常生活的一門重要測(cè)量距離解決手段，為我們帶來了方便。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，超聲波測(cè)距的精度一定能更進(jìn)一步精確，從未能解決更多不易解決的問題。超聲波測(cè)距一定是將來一種最重要的短距離測(cè)量方法，一定能在我們的更多領(lǐng)域起到不可或缺的作用。致 謝“千里之行，始于足下?！苯K于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部工作，有一種如釋重負(fù)的感覺。前后經(jīng)歷了四個(gè)月時(shí)間，但對(duì)于踏踏實(shí)實(shí)搞知識(shí)創(chuàng)新的人來說，從搜集材料、投入研討到起草排版、打印輸出，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。其間有過百思不解時(shí)的苦悶，也有過豁然開朗時(shí)的喜悅，不曾身處其境的人，一般不宜感同身受。我的導(dǎo)師汪光宅說過：“科研工作是一項(xiàng)艱苦、寂寞并且需要全心全意投入的工作，一旦選擇了這個(gè)責(zé)任，我們就要承擔(dān)得起他人所不能承受的壓力。正因?yàn)檫@樣，我們才要努力做出成果！”事先有了心理準(zhǔn)備，做起事來才不至于手足無措。盡管如此，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容較多，范圍較寬，方方面面都要照顧到，還是不可避免地遇到許多問題。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)未雨綢繆，提前讓我們熟悉了解了畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)下發(fā)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊(cè)》予以輔導(dǎo)，這給了我們極大的鼓舞和幫助。導(dǎo)師每周三次的面授和上機(jī)指導(dǎo)，給論文的進(jìn)展帶來縷縷曙光和推動(dòng)力。更難忘實(shí)驗(yàn)室老師劉強(qiáng)和寢室同學(xué)對(duì)我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的幫助與關(guān)心，使得我的工作和學(xué)習(xí)得以順利進(jìn)行。在此謹(jǐn)以一顆感激之心向這些給予我極大幫助的人致以衷心的謝意。附 錄附錄一：以下是用匯編語言編寫的超聲波測(cè)距控制源程序：采用AT89S51 12ＭＨz晶振顯示緩沖單元在40H～43H，使用內(nèi)存44H、45H、46H用于計(jì)算距離20H用于標(biāo)志VOUT EQU ；脈沖輸出端口*中斷入口程序*ORG 0000H LJMP STARTORG 0003H LJMP PINT0ORG 000BH LJMP INTT0ORG 0013H RETIORG 001BH LJMP INTT1ORG 0023HRETIORG 002BH RETI *主程序*START: MOV SP, 4FH MOV R0, 40H ；40~43H為顯示數(shù)據(jù)存放單元（40為最高位） MOV R7,0BHCLEARDISP:MOV @R0, 00H INC R0 DJNZ R7, CLEARDISP MOV 20H, 00H MOV TMOD, 21H ；T1為8位自動(dòng)重裝模式，T0為16位定時(shí)器 MOV TH0, 00H ；65ms初值 MOV TL0, 00H ；40KHz初值 MOV TH1, 0F2H MOV TL1, 0F2H MOV P0, 0FFHMOV P1, 0FFH MOV P2, 0FFH MOV P3, 0FFHMOV R4, 04H ；超聲波脈沖個(gè)數(shù)控制（為賦值的一半）SETB PX0SETB ET0STEB EACLR 00HSETB TR0 ；開啟測(cè)距定時(shí)器START1: LCALL DISPLAY JNB 00H, START1 ；收到反射信號(hào)時(shí)標(biāo)志位為1 CLR EA LCALL WORK ；計(jì)算距離子程序 SETB EA CLR 00H SETB TR0 ；重新開啟測(cè)距定時(shí)器 MOV R2, 64H ； 測(cè)量間隔控制（約4*100=400ms）LOOP: LCALL DISPLAY DJNZ R2, LOOP SJMP START 1*中斷程序*。T0中斷，65ms中斷一次INTT0: CLR EA CLR TR0 MOV TH0, 00H MOV TL0, 00H SETB ET1 SETB EA SETB TR0 ；啟動(dòng)計(jì)時(shí)器T0，用以計(jì)算超聲波來回時(shí)間 SETB TR1 ；開啟發(fā)超聲波用定時(shí)器T1OUT: RETI；T1中斷，發(fā)超聲波用INTT1: CPL VOUT DJNZ R4,RETIOUT CLR TR1 ；超聲波發(fā)送完畢，