【文章內(nèi)容簡介】 路。超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過接收電路處理后。單片機控制著超聲波的發(fā)送，超聲波發(fā)送完畢后，立即啟動內(nèi)部計時器T0計時，立即停止內(nèi)部計時器計時。單片機將測得 40KHZ超聲波接收處理電路 的時間與聲速相乘再除以2即可得到測量值，最后經(jīng)液晶顯示屏將測得的結(jié)果顯示出來。 顯示電路本系統(tǒng)采用液晶顯示屏顯示所測距離值。顯示電路采用當(dāng)下最流行的漢顯LCD液晶顯示屏，、顯示控制總線接入單片機的 、、。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 主程序編制及流程圖。開機后先顯示“寧夏理工學(xué)院”亮燈并且蜂鳴器發(fā)聲，表示開始工作。T0用于記錄發(fā)射至接收的時間間隔t(單位為ms)。初始化后，程序控制發(fā)射40KHZ的超聲波信號，發(fā)射開始立即啟動定時器開始計時。發(fā)射完成。CPU接收回波信號后，立即產(chǎn)生中斷同時立即停止計數(shù)。定時器專門用于記錄CPU發(fā)射脈沖信號前沿至回波脈沖信號前沿之間的距離t,由此時間可換算出障礙物的距離，并決定嘟聲間隙。可設(shè)定T1的定時值，用來控制嘟聲間隙時間和閃爍顯示時間。綜合考慮各類因素及實際情況，為了使計算簡化，取空氣中聲速為340m/s,或34cm/ms,則障礙物距離d的計算公式如下d=(t*34cm/ms)/2=t*17cm/ms.N開始初始化處理信號，計算距離 等待回波中斷發(fā)射超聲波，開始計時，停止發(fā)射超聲波有回波否？、？Y 中斷服務(wù)程序的流程圖CPU接收回波信號后，立即產(chǎn)生INT0中斷同時T0立即停止計數(shù)取計數(shù)值置有回波標(biāo)志。定時器T0專門用于記錄CPU發(fā)射脈沖信號前沿至回波脈沖信號前沿之間的距離t,由此時間可換算出障礙物的距離，并決定嘟聲間隙?？稍O(shè)定T1的定時值，用來控制嘟聲間隙時間和閃爍顯示時間。INT0中斷 　 T0停止取計數(shù)值置有回波標(biāo)志　 　　 中斷返回 　 信號處理程序信號處理首先判斷有無回波信號。若無回波信號，則說明距離沒有超過警戒距離，或所測距離較遠(yuǎn)已超出最大探測距離，此時置閃爍顯示“”并發(fā)出長嘟聲?？罩杏懈鞣N干擾信號，如工業(yè)粉塵，機器運轉(zhuǎn)時發(fā)出的噪聲。這些噪聲中含有40KHZ的諧波成分，被放大后可能引起顯示干擾。另外，電子設(shè)備特別是剛啟動時，電源中也有許多干擾脈沖。因此，除在硬件電路中采取措施外，軟件中還要加入抗干擾程序。一般可根據(jù)距離變化的速度和回波信號脈寬來分析，對接收的信號進(jìn)行甄別，篩選出正確信號。 程序中有關(guān)存儲器、寄存器及標(biāo)志位的內(nèi)容及用途32H 掃描顯示循環(huán)數(shù) 40H 個位顯示符寄存器41H 十位顯示符寄存器 42H 百位顯示符寄存器44H 嘟聲方波脈寬值 45H 閃爍顯示間隙系數(shù)50H 1信號低8位 51H 1信號高8位52H 2信號低8位 53H 2信號高8位54H 3信號低8位 55H 3信號高8位56H 4信號低8位 57H 4信號高8位R2 信號計數(shù)器 R3 連續(xù)無回波計數(shù)器標(biāo)志位：11H 1信號存儲標(biāo)志 12H 2信號存儲標(biāo)志13H 3信號存儲標(biāo)志 01H 回波標(biāo)志。01H=1,有回波；01H=0，無回波5 調(diào)試及性能分析 焊接注意事項因為考慮到做好的傳感器要具有一定的使用價值，所以體積要略有控制，使用了一些SMD器件，給焊接帶來了難度，但對于我來講即使一個挑戰(zhàn)同樣也是一個挑戰(zhàn)自我的機會。首先要有合適的工具，我選擇的是30W的尖頭烙鐵；尖頭鑷子，用于抓取小器件。由于需要焊接一些SMD器件。焊接是3要注意焊接的順序：先焊小的SMD器件然后在按器件的高度從矮到高依次焊接直插器件，體積較大的器件最后焊接，如本設(shè)計中的超聲波傳感器等。在焊接SMD器件時可先將器件的一個焊盤上錫（注意：先給接大面積地線的器件上錫，因為大面積地線的散熱作用明顯，會給后續(xù)焊接帶來麻煩?。┤缓笥眉忤囎幽米∑骷?，先放在沒有焊錫的焊盤上，再用鑷子夾?。ㄟ@樣可以保證器件貼著PCB）器件，同時用烙鐵熔化上好錫的焊盤，平推器件到焊錫中（注意：為了方便另外一個焊盤的焊接，可適當(dāng)偏向已上錫的焊盤，另一側(cè)焊盤留下較大的空間）。然后，用免清洗的助焊劑略涂一些，用細(xì)焊錫絲逐腳焊接，方法和焊接直插器件類似，先放上烙鐵頭，略延時后將焊錫絲送上，只是時間稍短，焊錫不要給的太多，以免連焊到一塊。全部焊好之后，可以用烙鐵尖點IC引腳的端頭，再次讓焊點熔化一次，使焊錫更好的將引腳和PCB連接。 硬件調(diào)試我對各個器件調(diào)試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C8051F410單片機裝到測距板上，通電后將測距板的超聲波頭對著墻面往復(fù)移動，看液晶屏的顯示結(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“ ”，說明所測距離超過量程，需要縮短距離。試驗板中的聲速沒有進(jìn)行溫度補償，聲速值為340m/s。首先，在焊接完成后，調(diào)試屏幕顯示部分，發(fā)現(xiàn)顯示背光異常，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)原理圖繪制錯誤導(dǎo)致，在電路板后側(cè)割線，飛線完成。其次，在調(diào)試超聲波接收部分時，發(fā)現(xiàn)單片機工作異常，經(jīng)過分析得到超聲波回波信號被放大后電壓超過單片機所能承受的5V以上。在電路板上加了保護(hù)裝置，一個穩(wěn)壓二極管，和一個電阻，問題解決。再其次，在調(diào)試超聲波接收部分時，發(fā)現(xiàn)波形不正常且波形緩慢，經(jīng)分析得知是電容C2C24組成的濾波電路對波形造成的影響。去掉C2C24濾波電容，然后觀察波形，癥狀消失，問題解決。再次，蜂鳴器型號錯誤，導(dǎo)致上電單片機復(fù)位，更換合適的蜂鳴器，問題解決。最后，超聲波回波信號，接收到以后，進(jìn)行放大。放大以后進(jìn)過單片機內(nèi)部的比較器進(jìn)行比較。得到一個比較輸出信號。在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)測距的量程大小與比較器的比較電壓有關(guān)?？梢哉{(diào)節(jié)電位器，獲得合適的靈敏度。 軟件調(diào)試軟件調(diào)試過程中，主要是決定超聲波的發(fā)送時間長短，經(jīng)過調(diào)整時間，可以得到一個合適的發(fā)射功率。在程序中的延時值為200。超聲波發(fā)送結(jié)束后，需要快速復(fù)位計數(shù)器的值，開始計數(shù)。等到回波信號收到以后，單片機捕捉模塊，捕捉到信號的下降沿，這時可以認(rèn)為回波到達(dá)。關(guān)閉計數(shù)器，取出計數(shù)值。將計數(shù)值轉(zhuǎn)換為時間值，這個要根據(jù)時鐘頻率，分頻系數(shù)等決定。在程序中已有說明。下圖為測試時截取的波形，通過波形的變化說明測試的過程。說明超聲波發(fā)送時間是一個很短暫的時間，從波形中可以很明顯看到超聲波發(fā)射波形拉開后的狀況，可以清晰看到發(fā)送波形的周期超聲波發(fā)射端管腳波形，有明顯的毛刺，這說明超聲波被驅(qū)動可以清晰看到發(fā)送與接收到回波的時間差 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5到7米左右，而我們所能實現(xiàn)的最大距離只有1米，測量結(jié)果受環(huán)境溫度影響。分析原因如下： (1)長距離的測量需要大功率的超聲波驅(qū)動電路，但由于大功率的驅(qū)動電路在制作成本、產(chǎn)品體積等方面存在著諸多的制約因素，綜合各方面的因素本設(shè)計采用沒有采用大功率驅(qū)動電路，所以測量距離只有1米。(2)超聲波在空氣中的傳播速度受溫度的影響，但由于加溫度補償電路會增加制作成本以及產(chǎn)品體積，不加溫度補償電路對精度的影響不是太大，綜合各方面因素本測距板沒設(shè)計溫度補償電路，來對測量結(jié)果進(jìn)行修正。所以測量一米的誤差在1—2cm。參考文獻(xiàn)[1] 陳富安. 單片機與可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, ，11～20[2] 張齊. 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[M].北京: 電子工業(yè)出版社, ，102～120[3] 李剛. 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)[M]. 西安: 電子科技大學(xué)出版社, ，205～220[4] 李冰. 80C51 嵌入式系統(tǒng)編程[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2005，65～76[5] 徐愛卿. MCS51/96單片機原理及應(yīng)用[M]. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2006，234～240[6] 蔡振江. 單片機原理及應(yīng)用[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 1996 ，140～164 [7] 張毅剛. 新編MSC51單片機應(yīng)用設(shè)計[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2003，50～65[8] [M].北京: 航空航天大學(xué)出版社, ，45～50[9] 呂建平、梅軍進(jìn)等. 電子線路CAD[M]. 北京大學(xué)出版社,，90～100[10] [M].北京: 中國水利水電出版社，1999，209～310結(jié)束語為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，我也完成了自己的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)“超聲波距離測量”。通過親手做畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了自己知識的匱乏和能力的欠缺，我覺得自己對專業(yè)知識的認(rèn)識、理解是比較膚淺的。在設(shè)計過程中，我遇到了許多問題，例如：各硬件芯片的選擇，流量計部分設(shè)計，軟件的編程等。不過這些問題在馬老師的細(xì)心幫助下一點一點地解決了。實際的應(yīng)用加深了我對大學(xué)所學(xué)的軟、硬件知識的理解。單片機的選用與學(xué)習(xí)增強了我們的實際分析解決問題的能力。這次設(shè)計讓我初次體驗了設(shè)計的過程，學(xué)習(xí)了開發(fā)應(yīng)用的主要方法，也讓我意識到理論知識與實際應(yīng)用之間的距離。在本設(shè)計中沒有涉及到芯片內(nèi)部的元件設(shè)計，另外就軟件設(shè)計而言也存在著一些不足之處，我相信這些不足之處在以后的工作和學(xué)習(xí)中會得到改進(jìn)。畢業(yè)設(shè)計作為大學(xué)階段的最后一項任務(wù)，是對自己大學(xué)四年來學(xué)習(xí)水平的綜合檢驗。它能使我對所學(xué)的知識有一個系統(tǒng)的把握，并在此基礎(chǔ)上做到融會貫通。同時，對自己自學(xué)能力的培養(yǎng)等都大有裨益。轉(zhuǎn)眼間畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，在這兩個多月里，無論是在專業(yè)知識，還是在專業(yè)技能方面自己都得到了很好的鍛煉，并有相應(yīng)的提高，作為大學(xué)四年學(xué)習(xí)的總結(jié)，使我認(rèn)識到學(xué)習(xí)過程中的許多缺陷與不足，并對所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行了重新溫習(xí)與整理，使許多獨立的專業(yè)課程在實踐中得到了融會貫通。這將對我今后的學(xué)習(xí)和工作起到了很大的幫助作用，讓我認(rèn)識到了必須踏踏實實的學(xué)習(xí)，決不能眼高手低，要注重理論與實踐的結(jié)合。致謝我經(jīng)過這次系統(tǒng)的課程設(shè)計，熟悉了對一項課題進(jìn)行研究、設(shè)計和實驗的詳細(xì)過程。這些在我將來的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中都會有很大的幫助。課程設(shè)計培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實事求是的科學(xué)態(tài)度。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在課程設(shè)計當(dāng)中體現(xiàn)出來了。在本次畢業(yè)設(shè)計的歷程中，自己遇到了許多想不到的困難。同時在畢業(yè)設(shè)計中，遇到了很多沒見到的問題與現(xiàn)象，真是學(xué)到了很多新的東西。本次畢業(yè)設(shè)計的完成，除了自己的努力外，好多人給予了很多的幫助,有些問題才能得以順利解決。在這次的畢業(yè)設(shè)計過程中，我遇到了好多不懂的問題，都是馬俊濤老師耐心幫助與指導(dǎo)，當(dāng)我遇到問題時，總能夠熱心指導(dǎo)，耐心教育。 在這里還要感謝同組同學(xué)，在最后的論文定稿期間，給了我巨大的幫助，同時也教會了我不少的東西，在這里對他的熱心幫助表示衷心的感謝。畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，給我留下了美好的回憶。路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。所以最后我再一次衷心感謝馬老師和同學(xué)的大力幫助。附錄I 硬件原理圖附錄II元器件清單CommentFootprintDesignators　0805CC25 C20 C19 C18 C1750805CC9 C30 C29 C27 C26 C22 C21 C16 C15 C14 C13 C12 C3 C2 C1 C7 C4170R1206R5 R43 R42 R44100R0805R39 R38 R37 R84100uf/50VE4 E3 E1310K0805R40 R29 R28 R27 R26 R24 R23 R22 R21 R20 R16 R15 R91312V0805LEDD611K0805R36 R33 R7 R6 R2 R35 R3471N4148LL34D9 D821N5819D511uf0805CC11 C28 C24 C23 C10 C8 C6 C5820K0805R11 R1022K0805R17 R1220805LEDD71330R805R31805R251430R805R191430R805R181430R805R141430R805R131470uf/16VE2147uf/25V47UF_SMDE5147uHL11805R411560R805R115V0805LEDD41