【正文】 測得距離(m) 總 結(jié)由于時間和其它客觀上的原因，此次設(shè)計沒有做出溫度補償。但是對設(shè)計有一個很好的理論基礎(chǔ)。設(shè)計的最終結(jié)果是使超聲波測距模塊能夠產(chǎn)生超聲波，實現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實現(xiàn)利用超聲波方法測量物體間的距離。以數(shù)字的形式顯示測量距離。并通過蜂鳴器，指示燈進行相應(yīng)的報警。超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳播距離。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。此次設(shè)計采用反射波方式。超聲波測距儀硬件電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示報警電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。單片機采用 STC89C52 或其兼容系列。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的 40kHz 的方波的控制信號，并通過 NE555 芯片產(chǎn)生。利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。超聲波發(fā)射電路主要由反相器 74LS04 和超聲波發(fā)射換能器 T 構(gòu)成，單片機 端口輸出的40kHz 的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻 R1O、R11 一方面可以提高反向器 74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應(yīng)分清器件上的標志。超聲波檢測接收電路主要是由集成電路CX20226A組成，它是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路。實驗證明用CX20226A接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當更改電容C4的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。超聲波測距儀的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。我們知道 C 語言程序有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細計算程序運行的時間，而超聲波測距儀的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時） ，又要求精細計算程序運行時間（超聲波測距時） ，所以控制程序可采用 C 語言和匯編語言混合編程。主超聲波測距儀主程序利用外中斷 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)低電平） ，立即進入中斷程序。進入中斷后就立即關(guān)閉計時器 T0 停止計時，并將測距成功標志字賦值 1。如果當計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，并將測距成功標志字賦值 2 以表示此次測距不成功。 前方測距電路的輸出端接單片機 INT0 端口，中斷優(yōu)先級最高，左、右測距電路的輸出通過與門 IC3A 的輸出接單片機 INT1端口，同時單片機 和 接到 IC3A 的輸入端，中斷源的識別由程序查詢來處理，中斷優(yōu)先級為先右后左。超聲波測距的算法設(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后反射回來，就被超聲波接收器 R 所接收到。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。當收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生一個負跳變，在 INT0 或 INT1 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，計算距離。在元件及調(diào)制方面，由于采用的電路使用了很多集成電路。外圍元件不是很多，所以調(diào)試應(yīng)該不會太難。一般只要電路焊接無誤，稍加調(diào)試應(yīng)該會正常工作。電路中除集成電路外，對各電子元件也無特別要求。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C0的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。致 謝首先，我要感謝我的導(dǎo)師陳雷老師在畢業(yè)設(shè)計中對我給予的細心指導(dǎo)和嚴格要求，同時也感謝本校的一些老師在畢業(yè)設(shè)計期間所給予我得幫助。在我畢業(yè)論文寫作期間，各位老師給我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計，借此機會，向您們表示由衷的感激。同時還要感謝院實驗室在畢業(yè)設(shè)計期間提供給我們優(yōu)越的實驗條件。接著，我要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計的短短 4 個月里，你們給我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠的謝謝你們。同時，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個團結(jié)友愛，相互促進的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。最后我要深深地感謝我的家人，正是他們含辛茹苦地把我養(yǎng)育成人，在生活和學(xué)習(xí)上給予我無盡的愛、理解和支持，才使我時刻充滿信心和勇氣，克服成長路上的種種困難，順利的完成大學(xué)學(xué)習(xí)。 還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵和幫助的朋友，在此無法一一列舉，在此也一并表示忠心地感謝！ 參考文獻[1] 系列單片機實用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1993. 6： 8793[2] (第二版)[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，：2125[3] 徐淑華，程退安，[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999. 6：128134[4] [M].北京：人民郵電出版社，：2635[5] [M].北京：中國科技大學(xué)出版社，：1116[6] [M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， ：134—146[7] 數(shù)字溫度計在微機溫度采集系統(tǒng)中的序編制[M]. 南京：南京大學(xué)出版社 1998. 3：4351[8] 恒清，[J].通化師范學(xué)院學(xué)報，2022 .10：2[9] 單片機原理應(yīng)用[M].武漢：武漢華中科技大學(xué)出版社，2022 .5：4761[10] rotor S，ZHANG G X. Geometric Error Measurement and Compensation of Machines [M].Annals of the CIRP. 1995:599609[11] Olton W. Instrumentation process measurement. LongmanScientific Technical [M]. 1991 ：364372附錄 1： 原理圖 單片機部分原理圖 超聲波發(fā)射接收電路原理圖附錄2：PCB圖： 單片機部分 超聲波發(fā)射接收模塊附錄3：源程序：include include define uchar unsigned chardefine uint unsigned int//sbit PSB=P3^4。sbit RES=P2^7。sbit RS =P2^4。 sbit RW =P2^5。sbit E =P2^6。sbit H=P2^2。sbit R=P2^1。sbit G=P2^3。sbit TP=P3^5。sbit warn=P3^4。unsigned long time,time1,time2。define DataPort P0unsigned int s,ss。uchar a[17]= 危險距離 。uchar b[17]= 注意保持距離 。uchar c[17]= 安全距離 。uchar d[17]=測量距離: . 米。bit Stop_Flag=0。bit Over_Flag=0。sbit Send_CSB =P3^5 。 //高為發(fā)送unsigned long time。 //,time1/*******************************************************************************毫秒延時**********************************************************************************/void delay1ms(int t){ int i,j。for(i=0。it。i++)for(j=0。j125。j++)。}/*******************************************************************************超聲波開始發(fā)射****************************************************************************/void Send_Start(void){Over_Flag =0。TH0=0x00。TL0=0x00。ET0=1。Send_CSB=1。TR0=1。}/***************************************************************************定時初始化************************************************************************/void initTimer(void){Send_CSB=0。TMOD=0x01。TH0=0x00。TL0=0x00。IT0=1。EX0=1。TR0=0。ET0=0。EA=1。}/*************************************************************************計數(shù)溢出**********************************************************************/void timer0(void) interrupt 1{TR0=0。ET0=0。TH0=0xff。 TL0=0xff。Send_CSB=0。Over_Flag =1。IE0=0。}void int0(void) interrupt 0{//EA=0。 /* TR0=0。 //定時器停止計時 TP=0。 //停止發(fā)射 EX0=0。 //停止外中斷 time=TH0。time=(time8)|TL0。 if(time==65535){time=9999。} else{time=time*。///time=sqrt(time+)*sqrt()。} if (time!=0){ time1=time。 } else time=time1。 s=time。 //zz=1。*/ Send_CSB=0。 //停止發(fā)射 TR0=0。 //定時器停止計時ET0=0。Stop_Flag =1。 }/////////////////////////////////////////////////////////////**************延時ms*count*****************/void delay(int count){ int x,y。 for(x=0。xcount。x++) for(y=0。y120。y++)。}/**************延時us***********************/void delayuS(uchar buf){ while(buf)。}/***********忙檢測********************/void Busy(){ DataPort=0xFF。 RS=0。 RW=1。 while (1) { E =1。 if (P0^7==0) break。 E =0。 } E =0。 }/***********寫指令子程序****************/void send_(uchar mand){ //Busy()。 delay(3)。 RS=0。 RW=0。 DataPort=mand。 E=1。 delay(