【正文】 （超聲波測距時(shí)），所以控制程序采用匯編語言編程。下面對超聲波測距器的算法、主程序、超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序逐一作介紹。 超聲波測距器的算法設(shè)計(jì)圖示意了超聲波測距的原理，即超聲波發(fā)生器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號，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)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。距離的計(jì)算公式為：d=s/2=(ct)/2 其中 d 為被測物與測距器的距離，s 為聲波的來回的路程，c 為聲速。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可以認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?。聲速確定后，只要測得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。 主程序主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器 T0 工作模式為 16 位計(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，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延時(shí)約 （這也就是超聲波測距器會(huì)有一個(gè)最小可測距離的原因）后，才打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號。由于采用的是 12MH z 的晶振，計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就是 1μs,當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(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，即可得被測物體與測距器之間的距離，設(shè)計(jì)時(shí)取 20℃時(shí)的聲速為 344m/s 則有d=s/2=(ct)/2=172T0/10 000 cm 其中 T0 為計(jì)數(shù)器 T0 的計(jì)數(shù)值。 測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式送往 LED 顯示約 s,然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。圖 41 為程序流程圖開始系統(tǒng)初始化開啟 T 0調(diào)用顯示子程序測距成功標(biāo)志位為 1 ？禁止中斷調(diào)用計(jì)算距離子程序允許中斷標(biāo)志位清零顯示結(jié)果 0 . 5 秒開啟 T 0YN圖 41 主程序流程圖 超聲波發(fā)射中斷程序超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 端口發(fā)送 2 個(gè)左右超聲波脈沖信號（頻率約 40kHz 的方波），脈沖寬度為 12μs 左右，同時(shí)把計(jì)數(shù)器 T0 打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波發(fā)生程序較簡單，主要包括 T0 中斷服務(wù)程序和 T1 中斷服務(wù)程序，下面分別給出各自的流程圖。 保護(hù)現(xiàn)場重寫 T O開 T 1 中斷開啟 T O ， T 1返回圖 42 T0 中斷程序流程圖 P 1 . 0 取反R 4 1 → R 4R 4 = 0 ？關(guān)閉 T 1R 4 ← 4開啟外部中斷 0返回YN圖 43 T1 中斷程序流程圖 超聲波接收中斷程序關(guān)閉計(jì)數(shù)器讀取 T O 的值置測距成功標(biāo)志位為 1返回圖 44 超聲波接收中斷程序流程圖超聲波測距器主程序利用外中斷 0 檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 INT0 引腳出現(xiàn)底電平），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，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 以表示本次測距不成功。 顯示子程序先進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示初始化，將指針指向緩沖區(qū)首址，然后取顯示位指針，取要顯示的數(shù)，再將數(shù)變成段碼，然后將段碼送段控制器，位碼送位控制器，再延時(shí)，然后判斷是否是最后一位，是否顯示完畢，沒有的話修改該緩沖區(qū)指針和位碼。動(dòng)態(tài)顯示初始化位選 7 F H選通數(shù)碼管讀要顯示的數(shù)送位選碼到數(shù)碼管顯示完畢位選字右移一位修正地址指針返回YN圖 45 顯示子程序流程圖 距離計(jì)算子程序首先得出距離的計(jì)算公式：d=(Ct)/2=172 T0/10000 cm,為了降低編寫程序的難度，將上式簡化為：d=17 T0/1000 cm，接著進(jìn)行兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序，然后調(diào)用兩次四字節(jié)/兩字節(jié)無符號數(shù)除法程序， ，最后將計(jì)算所得的數(shù)轉(zhuǎn)換成 BCD碼以供顯示。 將要計(jì)算的數(shù)移入處理單元調(diào)用兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序調(diào)用兩次四字節(jié) / 兩字節(jié)無符號數(shù)乘法程序?qū)⒂?jì)算所得數(shù)轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制 B C D 碼將 B C D 碼移入被顯示的單元返回圖 46 計(jì)算距離子程序5 結(jié)束語目前超聲波測距已得到廣泛應(yīng)用，國內(nèi)一般使用專用集成電路根據(jù)超聲波測距原理設(shè)計(jì)各種測距儀器，但是專用集成電路的成本較高、功能單一。而以單片機(jī)為核心的測距儀器可以實(shí)現(xiàn)預(yù)置、多端口檢測、顯示、報(bào)警等多種功能，并且成本低、精度高、操作簡單、工作穩(wěn)定可靠。本文簡要介紹了利用51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)超聲波測距的原理以及實(shí)現(xiàn)的方法。單片機(jī)其卓越的性能，本設(shè)計(jì)中得到了很好的體現(xiàn)，尤其在檢測，控制領(lǐng)域中，具有以下特點(diǎn)：(1) 小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化，它能方便地組裝成各種智能測試，控制設(shè)備及各種智能儀器表。 (2) 可靠性好，適應(yīng)范圍廣，單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其它原件無法比擬的。(3) 易擴(kuò)展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，控制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能所用的指令。(4) 可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)制分布式控制。在一個(gè)學(xué)期的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)當(dāng)中，我逐步了解了整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和過程，并且學(xué)到了很多新的東西。通過對實(shí)際工程的了解、設(shè)計(jì)不但使我加深了對理論知識的理解，對專業(yè)知識的全面認(rèn)識，更重要的是將理論知識應(yīng)用到了實(shí)踐中，應(yīng)用到了實(shí)際工程中，真正做到了學(xué)以致用、理論與實(shí)踐相結(jié)合。同時(shí)，通過對設(shè)計(jì)中困難的克服，也鍛煉了我的思考問題、解決問題的能力以及自學(xué)能力，在這次設(shè)計(jì)中我也對本專業(yè)前沿的一些知識和發(fā)展方向有了了解，開闊了我的眼界、擴(kuò)大了我的知識面，這些都將為我以后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。 在這次論文設(shè)計(jì)過程中，我學(xué)會(huì)了怎樣去根據(jù)課題的要求去設(shè)計(jì)電路和調(diào)試電路。動(dòng)手能力得到很大的提高。從中我發(fā)現(xiàn)自己并不能很好的熟練去使用我所學(xué)到的知識。在以后工作和學(xué)習(xí)中我要加強(qiáng)對使用電路的設(shè)計(jì)和選用能力。[1] 占操，梁厚琴，曹燕．單片機(jī)系統(tǒng)中的軟件抗干擾技術(shù)．電子技術(shù)，2022，3．[2] 杜華兵．MCS51 單片機(jī)原理應(yīng)用．武漢：武漢華中科技大學(xué)出版社，2022，5．[3] 程繼興，劉霞．，2022，4．[4] 蘇偉，鞏壁建．超聲波測距誤差分析．傳感器技術(shù)，2022，6．[5] 李全利，單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)．北京：高等教育出版社，2022． [6] 梅麗鳳．單片機(jī)原理及接口技術(shù)．北京：清華大學(xué)出版社，2022．[7] Tom R，Watt．Cooling our tomorrows economically，ASHRAE Journal． [8] Artori S, ZHANG G X． Geometric Error Measurement and Compensation of Machines．Annals of the CIRP，1995：599609． [9] Army Kayla． Improving efficiency in existing chillers with optimization technology，ASHRAE Journal．[10] 邱平．略論我國非金屬超聲波檢測儀器的發(fā)展?fàn)顩r．工程質(zhì)量，1998 年 01期．[11] 超聲波探傷編寫組編著．超聲波探傷．北京：電力工業(yè)出版社， 1980．[12] 王純正．超聲學(xué)．北京：人民衛(wèi)生出版社，1993．[13] 戴樹蓀．?dāng)?shù)字技術(shù)在雷達(dá)中的應(yīng)用．北京：國防工業(yè)出版社，1981．[14] Brown ．Waveshape Distortion in Log Receiver．Circuit Design Engineering. 1986．[15] 中國無損檢測學(xué)會(huì)編譯．超聲波探傷．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1987．[16] 謝自美 . (第二版)[M]. 武漢: 華中科技大學(xué)出版社，2022.[17] 康華光主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分(第四版)[M]. 北京: 高等教育出版社，1999.[18] 陳大欽等. 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)(第二版)[M]. 北京: 北京高等教育出版社，2022.[19] 何希才編著. 傳感器及其應(yīng)用電路[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社， 2022.[20] .，F(xiàn)undaenals of ultrasonics ， 2nd end butterworths，London，1967附錄 1 系統(tǒng)原理圖附錄 2 pc