【文章內(nèi)容簡介】 停止發(fā)射發(fā)射完成?NO圖14 中斷服務(wù)程序流程圖（三）距離計算子程序在主程序中已經(jīng)介紹了障礙物距離的計算公式為：S=(V*T0)/2=17T0/1000cm（其中T0為計數(shù)器T0的計數(shù)值），由于本次設(shè)計使用的是匯編語言，所以需要調(diào)用乘法與除法子程序。距離計算程序的流程圖如圖15所示。超聲波距離計算方法設(shè)計原理為超聲波發(fā)生器T在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當這個超聲波遇到被測物體（障礙物）后反射回來，回波被超聲波接收器R所接收到。這樣只要計算出從發(fā)射超聲波到接收到超聲波信號所用的時間，就可以利用上述公式計算出超聲波發(fā)生器與被測物體之間的距離。在啟動發(fā)射超聲波脈沖信號的同時啟動內(nèi)部定時器T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射與接收到回波之間的時間。當收到超聲波反射波（回波）時，接收芯片CX20106的輸出端會產(chǎn)生一個負跳變，在INT0端產(chǎn)生一個中斷請求信號，單片機響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差T0。開外部中斷返回讀取計數(shù)值 調(diào)用乘法子程序 調(diào)用除法子程序 結(jié)果輸出 關(guān)外部中斷外部中斷入口圖15 距離計算子程序流程圖所以在距離計算的過程中，首先要讀取計數(shù)器T0的計數(shù)值，即可得到從發(fā)射超聲波脈沖到接收到回波信號之間的時間差。利用這個時間差和超聲波的傳播速度還有公式：S=(V*T0)/2=17T0/1000cm 就可以調(diào)用乘法子程序與除法子程序，從而計算與障礙物之間的距離。（四）顯示子程序調(diào)用下一字符位碼右移一位調(diào)用要顯示的字符處理數(shù)據(jù)發(fā)送位碼發(fā)送段碼延時四位顯示完?等待計算結(jié)果數(shù)據(jù)YESN O圖16 顯示子程序流程圖中斷計數(shù)值分別放在44h、45h單元中，顯示子程序等待數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行處理，處理完成后為十進制BCD碼。在顯示數(shù)據(jù)時，為了節(jié)省I/O端口資源，降低功耗，本設(shè)計采用動態(tài)顯示的方法。其中P0口是段碼，低電平有效。P2口是位碼，低電平有效。但究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的位選端，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。顯示子程序的流程圖如圖16所示。四個數(shù)碼管的段碼都是P0口的輸出,即四個數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣的, 為了使其分別顯示不同的數(shù)字, 對已處理數(shù)據(jù)查表從高位顯示，經(jīng)過延時再顯示第二位、再經(jīng)過一段延時，依次下去直到最低位，然后循環(huán)。這樣測試結(jié)果可通過數(shù)碼管的動態(tài)顯示方法顯示出來。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的。六、電路安裝調(diào)試（一）實物焊接基于各種原因，沒有按照PCB圖做實物，而是用通孔板根據(jù)原理圖，將測試實物做出來，首先將所有元器件準備好，用萬用表檢測元件的好壞，確保所有元器件都是完好后才可以準備焊接，因為受通孔板的限制，元件的布局沒有按照PCB圖布置，原來的PCB圖只作為參考，為了方便后期的包裝，決定把顯示電路部分單獨做在一塊小通孔板上面。具體如圖17所示。 圖17 焊接測試電路過程一切準備妥當后，可以著手準備焊接，在電路焊接的過程中主要注意焊接表面必須保持清潔，焊接時溫度、時間要適當，加熱均勻，焊接必須可靠，保證導(dǎo)電性能，另外還要注意烙鐵頭的保護，在不用時應(yīng)加焊錫保護，防止被氧化。電路板焊接完成后用萬用表檢查是否有電路焊接錯誤之處，確認無誤后加電測試，數(shù)碼管正常點亮，測試電路硬件部分完成如圖18。 圖18 測試電路實物（二）電路調(diào)試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試運行。系統(tǒng)調(diào)試完后對測量誤差和重復(fù)一致性進行多次實驗分析, 不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達到實際使用的測量要求。由于電路元件參數(shù)誤差，以及程序設(shè)計并不是很完善，所以實際測量過程中誤差很大。所以程序有待進一步改進。圖19 波形測試圖電路上電之后，用萬用表測試包括單片機在內(nèi)的所有芯片電壓是否正常，判斷一切元件都正常工作后用雙蹤示波器觀察超聲波波形是否正常，同時觀察芯片CX20106A的7號引腳電位，當有物體擋住超聲波并反射回去被接受頭R接收后，7號引腳將由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，測試波形如19所示。在調(diào)試的過程中，首先確保單片機已經(jīng)工作，正常時應(yīng)為40KHz方波信號,另外還需檢查超聲波發(fā)射端波形輸出正常，如果沒有輸出說明運放74ALS04已經(jīng)燒壞，應(yīng)更換。在檢超聲波接收端有無信號時應(yīng)保證超聲波是被物體反射回來的回波，所以選擇障礙物調(diào)試時很重要，且障礙物與超聲波探頭的距離不可過近同時也不可以過遠，以半米左右為宜。在調(diào)試過程中，可以來回移動障礙物以檢測超聲波的發(fā)射接收是否正常。在本次設(shè)計的焊接過程中，當所有電路均焊接正確時，發(fā)現(xiàn)發(fā)射端有信號輸出，但接收端沒有信號，用信號發(fā)生器給CX20106的1號引腳一個脈沖信號，接收電路又能正常工作。經(jīng)過仔細檢查發(fā)現(xiàn)，超聲波換能器是有極性的，帶有小孔的引腳為正極，與外殼相連的引腳為負極。將極性調(diào)整正確后，電路正常工作。這個錯誤說明細節(jié)決定成敗，任何一個小環(huán)節(jié)的錯誤將影響整個系統(tǒng)的失敗。 在實際測量過程中，誤差還是存在的，對于誤差的產(chǎn)生原因，我認為主要來源于以下幾個方面：1．超聲波發(fā)射與接收探頭與被測點存在一定的角度，這個角度直接影響到測量距離的精確值。2．超聲波回波聲強與待測距離的遠近有直接關(guān)系，所以實際測量時，不一定是第一個回波的過零點觸發(fā)。3．由于工具簡陋，實際測量距離也有誤差。影響測量誤差的因素很多，還包括現(xiàn)場環(huán)境干擾、時基脈沖頻率等等。結(jié)束語本次設(shè)計中，我廣泛借鑒各種設(shè)計的優(yōu)點，充分考慮了整個設(shè)計中的各個環(huán)節(jié)。包括40KHz的方波產(chǎn)生等。但由于條件和技術(shù)所限，對于設(shè)計過程中的很多誤差，比如超聲波發(fā)射和接收過程中所產(chǎn)生的誤差沒有得到有效的校正。通過本次設(shè)計，我對所學的知識有了進一步的理解，對單片機的使用與程序編寫能力以及硬件電路的設(shè)計焊接調(diào)試能力均有所提高。同時鞏固了基礎(chǔ)，本次設(shè)計的完成是與我的專業(yè)知識是密不可分，良好的基礎(chǔ)是非常重要的，這在設(shè)計中得以體現(xiàn)。本次設(shè)計讓我對超聲波有了新的認識，對單片機的學習不再僅僅只是抽象的概念，有了具體的了解。在設(shè)計的過程中，收貨是非常多的，同時遇到的問題也有不少，但通過自己的努力查找資料，翻閱課本，將問題一一解決才是最重要的收貨。通過本設(shè)計，我意識到，任何一件產(chǎn)品的產(chǎn)生，都不是某一方面的知識技能所能實現(xiàn)的。而且在電路的設(shè)計和程序的編寫過程中，出現(xiàn)很多意想不到的錯誤，這些錯誤同樣讓我獲益匪淺。通過本次設(shè)計我對自己的專業(yè)技能還是很有信心的，但是在學習單片機方面還是初學者，特別是程序編寫方面，如果沒有老師以及同學的幫助是無法完成的。所以對于單片機的學習我還要繼續(xù)加倍的努力，同時學好電子電路基礎(chǔ)，這樣才能滿足要求。參考文獻[1] 沙占友．集成化智能傳感器原理與應(yīng)用．電子工業(yè)出版社，2004．[2] 吳研．超聲波倒車雷達系統(tǒng)設(shè)計．北京理工大學，2005．[3] 肖景和，趙?。t外線熱釋電與超聲波遙控電路．人民郵電出版社，2003．[4] 史諺賓．基于AT89C2051的超聲波測距儀設(shè)計．航空航天出版社，2006．[5] 路錦正,．成都理工大學，1999．[6] 基于單片機智能系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)．人民郵電出版社，2005．[7] 賴壽宏．微型計算機控制技術(shù)．機械工業(yè)出版社，2002．[8] 王兆安，黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)．機械工業(yè)出版社，2003．[9] 邱關(guān)源．電路．高等教育出版社，1999．[10]，1993．[11],2004.附錄一 原理圖附錄二 PCB圖附錄三 元件清單AT_ISPDC310座子STC89C52RCU4單片機C6330P電容C7104電容C8104電容C9473電容C10電容C11104電容C15470UF/25V電容C16470UF/25V電容C17電容C19電容C2020P電容C2520P電容D1(電源指示燈)發(fā)光二極管D2206二極管DS1數(shù)碼管DS2數(shù)碼管DS3數(shù)碼管DS4數(shù)碼管J3(POWER電源插座J4CX20106接收芯片LS1[TX(F)]超聲波發(fā)射管LS4[RX(S)]超聲波接收管Q19012三極管Q29012三極管Q39012三極管Q49012三極管Q69012三極管R81K電阻R91K電阻R102K電阻R112K電阻R122K電阻R132K電阻R14電阻R15200K電阻R16220K電阻R171K電阻R181K電阻R191K電阻R201K電阻R251K電阻R261K電阻R281K電阻R291K電阻R301K電阻R312K電阻R3210K電阻RL1排阻A103排阻XT112MHZ晶振U77805三端穩(wěn)壓管U5(STC89C52RC)IC40P座子U6(74LS245)IC20P座子U4(74LS04)IC14P座子數(shù)碼管插座IC40P座子附錄四 源程序(僅供參考) 。/////////////////////////////////////////////////////// USE BY :超聲波測距器 IC :STC89C52RC TEL : OSCCAL :XT (12M) display :共陽LED顯示 Updata :2011/03/22 NAME :SUNLEI 。///////////////////////////