【正文】 ，脈沖寬度為 12μ s 左右，同時(shí)把計(jì)數(shù) 器 T0 打開(kāi)進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波發(fā)生子程序較簡(jiǎn)單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確 。 N Y 圖 定時(shí)中斷服務(wù)子程序 開(kāi)始 結(jié)束 定時(shí)中斷入口 停止發(fā)射 發(fā)射超聲波 定時(shí)器初始化 發(fā)射完否？ 24 圖 外部中斷服務(wù)子程序 超聲波測(cè)距儀主程序利用外中斷 1 檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（即 INT1 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(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 1 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。 開(kāi)始 結(jié)束 開(kāi)外部中斷 關(guān)外部中斷 輸出結(jié)果 讀取時(shí)間值 計(jì)算距離 外部中斷入口 25 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試仿真 系統(tǒng)軟硬件部分設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入最后階段，已具備調(diào)試仿真條件。下面將通過(guò) proteus軟件進(jìn)行仿真調(diào)試。 proteus 軟件簡(jiǎn)介 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件 ， Proteus 主要由 ISIS 和 ARES 兩部分組成 ， ISIS 的主要功能是原理圖設(shè)計(jì)及與電路原理圖的交互仿真 ， ARES 主要用于印制電路板的設(shè)計(jì)。 Proteus 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機(jī)，元件庫(kù)齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：（ 1）實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤(pán)和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種 虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。（ 2）支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片 。（ 3）提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中， 也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境 ，如 Keil C51 uVision2 等軟件。（ 4）具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 特點(diǎn)：支持 ARM7， PIC， AVR， HC11 以及 8051 系列的微處理器 CPU 模型，更多模型正在開(kāi)發(fā)中，交互外設(shè)模型有 LCD 顯示、 RS232 終端、通用鍵盤(pán)、開(kāi)關(guān)、按鈕、 LED 等；強(qiáng)大的調(diào)試功能，如訪問(wèn)寄存器與內(nèi)存，設(shè)置斷點(diǎn)和單步運(yùn)行模式；支持如 IAR、 Keil 和 Hitech 等開(kāi)發(fā)工具的源碼 C 和匯編的調(diào)試；一鍵“ make”特性：一個(gè)鍵完成編譯與仿真操作；內(nèi)置超過(guò) 6000 標(biāo)準(zhǔn) SPICE 模型，完全兼容制造商提供的 SPICE 模型； DLL 界面為應(yīng)用 提供特定的模式；基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 SPICE3F5 混合模型電路仿真器 14 種虛擬儀器：示波器、邏輯分析儀 、信號(hào)發(fā)生器、規(guī)程分析儀 等； 26 高級(jí)仿真包含強(qiáng)大的基于圖形的分析功能：模擬、數(shù)字和混合瞬時(shí)圖形；頻率；轉(zhuǎn)換；噪聲；失真；付立 葉；交流、直流和音頻曲線；模擬信號(hào)發(fā)生器包括直流、正旋、脈沖、分段線性、音頻、指數(shù)、單頻 FM；數(shù)字信號(hào)發(fā)生器包括尖脈沖、脈沖、時(shí)鐘和碼流；集成 PROTEUS PCB 設(shè)計(jì)形成完整的 電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 仿真調(diào)試結(jié)果 本系統(tǒng) 采用了 401 CX2021 404 4069 芯片及其其他電子器件 ，由于部分芯片在庫(kù)里找不到，所以只能 部分仿真。圖 為超聲波發(fā)射電路仿真電路圖， 為超聲波發(fā)射電路的仿真波形。 圖 仿真電路 27 圖 發(fā)射電路仿真波形 如圖所示，第一，二行為加在超聲波探頭上的波形，第三行為振蕩器產(chǎn)生的 40kHz的超聲波波形。 28 第 6 章 總結(jié)與展望 由于時(shí) 間和其它客觀上的原因，此次設(shè)計(jì)沒(méi)有成功做出實(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(cè)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(cè)量物體間的距離。以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離。 超聲波測(cè)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(lái)計(jì)算出傳播距離。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)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(lái)后接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。 超聲波測(cè)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(cè)接收電路三部分。單片機(jī)采用 AT89S51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(cè)量誤差。單片機(jī)用 出 超聲波 換能器 所需的 40kHz的方波信號(hào)，利用外中斷 1口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的 128 64液晶模塊。 超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)主要有主程序、超聲波發(fā)生程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成，而超聲波測(cè)距儀的程序有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），所以控制程序可采用 C語(yǔ)言編程。超聲波測(cè)距儀主程序利用外中斷 1檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（即 INT1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(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 1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。 超聲波測(cè)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(cè)物體后反射回來(lái)，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 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。 29 參考文獻(xiàn) [1] 楊振江 , 蔡德芳 . 新型集成電路使用指南與典型應(yīng)用 [M]. 西安 : 西安電子科技大學(xué)出版社 , 1985. 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