【導讀】劣條件下，測量距離存在不可克服的缺陷，超聲波測距能很好的解決此類的問題。計；對系統(tǒng)進行誤差分析。單片機系統(tǒng)概述……………本設計任務主要內容……………超聲波的基本理論……………………DS18B20溫度采集程序………………DXP原理圖的繪制…………………

　　

【正文】 20的工作流程是 ,初始化 ? ROM 操作指令 ? 存儲器操作指令 ? 數(shù)據(jù)傳輸 。其工作時序包括：初始化時序、寫時序和讀時序。 其流程圖如下所示： 發(fā) 起 S k i p r o m 命 令發(fā) 起 C o n v e r T 命令延 時 1 S 等 待 溫 度 轉換 完 成初 始 化 1 8 B 2 0初 始 化 1 8 B 2 0開 始應 答 脈 沖應 答 脈 沖發(fā) 起 R e a d S c r a t c h p a d 命 令讀 取 第 1 、 2 字 節(jié)即 溫 度 數(shù) 據(jù) 本科 畢業(yè)設計論文 36 (1)DS18B20的初始化 DS18B20的初始化的實質是使 DS18B20復位，主要是通過判斷存在脈沖的形式來實現(xiàn)的。首先主機發(fā)復位脈沖，即寬度范圍為 StS ?? 960480 ?? 的負脈沖，拉高 15~90 S? 以延時等待，然后通過輸入 /輸出線讀存在脈沖， 為低說明存在，復位成功；否則說明不存在，復位失敗，必須對 DS18B20重新初始化。 void Init_18B20(void)//初始化 18B20 { DQ = 1。 //DQ 復位 Delay(10)。 DQ = 0。 //單片機將 DQ 拉低 Delay(80)。 //480us DQ = 1。 //拉高總線 Delay(10)。 //稍做延時后 如果 x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗 if(DQ) flag=0。 else flag=1。 Delay(20)。 } (2)字節(jié)寫入 DS18B20程序 字節(jié)寫入的時序是拉低輸入 /輸出線至少 15 S? 以作為起始信號，按從低位到高位的順序取出欲寫入字節(jié)中的 1位數(shù)據(jù)，寫入輸入 /輸出線，延時等待 15 S? 后 本科 畢業(yè)設計論文 37 將輸入 /輸出線拉高作為停止信號，以等待下一位的寫入。寫入程序如下： /********************字節(jié)寫入函數(shù) *****************************/ void WriteOneChar(unsigned char dat)//寫一個字節(jié) { unsigned char i = 0。 for (i = 8。 i 0。 i) { DQ = 0。 DQ = datamp。0x01。 //寫入命令 Delay(5)。 DQ = 1。 dat=1。 //移位為寫入下一位準備 } } (3)字讀 DS18B20程序 讀取過程結合下面函數(shù)說明 /********************字讀函數(shù) *****************************/ uchar ReadOneChar(void)//讀一個字節(jié) { uchar i = 0。 uchar dat = 0。 本科 畢業(yè)設計論文 38 for (i = 8。 i 0。 i) { DQ = 0。 // 給脈沖信號 dat = 1。 DQ = 1。 // 給脈沖信號 if(DQ) dat |= 0x80。 //拼裝處理 Delay(15)。 } return (dat)。 } 從上面可以看出， 16位數(shù)據(jù)同樣是從低位到高位被逐一讀取的，而且讀取的溫度為補碼的形式，使用前必須進行補碼轉換。 (4)DS18B20溫度讀取函數(shù) /*****************讀取溫度函數(shù) *******************/ uint wd(void) { unsigned int a = 0, b = 0, t = 0。 Init_18B20()。 //初始化 DS18B20 WriteOneChar(0xCC)。 //跳過讀序號列號的操作 本科 畢業(yè)設計論文 39 WriteOneChar(0xBE)。 //讀取溫度寄存器 a = ReadOneChar()。 //讀取一個字節(jié) b = ReadOneChar()。 t = b。 t = 8。 t = t | a。 //字節(jié)合并 return (t)。 //返回結果給調用 } 距離計算程序 距離計算中，實行了溫度補償和夾角補償。程序如下： /**************************************** 距離計算函數(shù) ****************************************/ void puter(void) //距離計算函數(shù) { float c,d,s。 uint t。 if(temp0x8000) //溫度大于 0 c=+*temp*。 本科 畢業(yè)設計論文 40 else //溫度小于 0 c=*temp*。 t=jsh*256+jsl120。 //計數(shù)時間 d=(c*t*)/2。 d*=d。 //直角三角形勾股定理 s=。 //補償 distance=sqrt(s)。 //開方運算 } 數(shù)據(jù)轉換程序 經(jīng)過求的數(shù) 據(jù)原碼無法直接用于顯示，必須轉換為 LCD 所接受的 BCD 碼的形式，而且在溫度補償和距離計算中沒有考慮小數(shù)點的存在，而實際顯示必須考慮小數(shù)和有效位數(shù)，這樣就必須對數(shù)據(jù)進行取舍。 /************************************** 數(shù)據(jù)轉換函數(shù) **************************************/ void hextobcd(void) //轉化成 2進制 { float tp。 unsigned long int tmp。 fuhao=0。 if(temp0x8000) 本科 畢業(yè)設計論文 41 tp=temp*。 else //溫度小于 0，求補碼得到原碼 { bm()。 tp=temp*。 fuhao=1。 } tp*=10。 tmp=tp。 num[12]=tmp/100。 //數(shù)據(jù)轉換后放到顯示數(shù)組里面 if(fuhao) num[12]=num[12]|0x80。 //最高位加上負號 num[13]=tmp/10(tmp/100)*10。 tmp=distance。 num[25]=tmp/1000。 tmp%=1000。 num[26]=tmp/100。 tmp%=100。 num[27]=tmp/10。 tmp%=10。 num[28]=tmp/1。 } 本科 畢業(yè)設計論文 42 LCD 顯示程序 LCD 液晶顯示程序分為液晶初始化、讀忙、寫指令和寫數(shù)據(jù)操作，液晶顯示器是一塊慢器件，所以在執(zhí)行每條指令之前必須確定模塊忙標志為低電平（不忙），否側此指令無效。液晶顯示 流程圖 如下： 寫 命 令 函 數(shù)寫 數(shù) 據(jù) 函 數(shù)延 時初 始 化開 始檢 查 忙 信 號N O 在程序中，我們將測量的各種結果存放到一個數(shù)組 num[]中，然后通過這個數(shù)組的數(shù)據(jù)到預先存放字符的數(shù)組中去 按 num[]中的數(shù)據(jù)的順序去讀取出預存在 numcode[]中的字符然后送到 LCD 中顯示，注意 LCD 的顯示必須做一系列的初始化和忙標志的判讀操作。 基于 Proteus 的軟件仿真 Proteus 是一款功能強大的軟件，其 ISIS 用來做仿真十分方便，尤其是單片機系統(tǒng)的仿真，我們在本設計的開發(fā)初期，用 Proteus 來仿真我們的設計，以便驗證我們的設計，對設計的正確性做出分析。首先在軟件中找到我們設計 本科 畢業(yè)設計論文 43 用的元件，然后連接好電路圖，設置好各個元件的參數(shù)值，特別注意液晶顯示屏的連接需要接上拉電阻。 圖 Proteus 仿真 用 Proteus 繪制好電路圖后導入程序文件（用 Keil 編譯過后的 HEX 文件），然后就可以執(zhí)行仿真，我們在仿真的時候 ，由于在軟件中沒有 CX20206模型，所以 ，則程序開始就認為返回信號獲得了，所以顯示了一個最小測量值 111mm，而溫度為 18176。 C，通過調節(jié)DS18B20模型的溫度可以測試顯示溫度是否正確，從圖中可以看出顯示的溫度就是 DS18B20的預設溫度值。下面我們在來看看 發(fā)射信號的產(chǎn)生。由于是頻率比較高的信號（ 40KHz），所以不能通過二極管來觀察到，所以在仿真的時候 ，這時必須用示波器來查看，如圖： 本科 畢業(yè)設計論文 44 圖 波形 從上圖看出， ，由于軟件是間隔 60MS 發(fā)送一次 40KHz的信號，所以可以看到這樣的尖脈沖信號產(chǎn)生。軟件仿真說明我們的軟件設計非常成功。 本科 畢業(yè)設計論文 45 第五章 PCB 設計 軟件和硬件設計完成后就可以開始制作樣機，首先是元件的選擇，通過找 資料和比較，本設計采用 Atmel 公司的 AT89S52單片機，液晶顯示采用 YB1602A；超聲波發(fā)送采用 TI 公司的 74F04,接收采用索尼公司的紅外接收芯片 CX20206，超聲波發(fā)射接收頭采用 40T， 40R。電源采用 LM7805穩(wěn)壓。溫度傳感器采用DALLS 公司的 ： 圖 DALLS 的 DS18B20 本科 畢業(yè)設計論文 46 Altium Designer 原理圖的繪制 Altium Desinger6是 Protel 的最新高端版本，其功能強大，集成原理圖設 計，PCB 設計，信號完整性分析， SPICE 仿真， FPGA 設計等。 Altium dedsigner6操作更加容易，功能更加完善。我們采用它來做我們的原理圖和 PCB 設計。首先繪制原理圖。 繪制原理圖時注意：連線簡潔，在同一圖紙上元件線路多則使用網(wǎng)絡標號來表示， 而多張圖紙使用端口 Port 來連接他們： 連線要清楚的表示連接關系，當連接線路比較多而且集中時可以使用總線 來連接它們。繪制完成后對所有元件做一個編號操作和編譯檢查。 元件封裝的建立 在繪制完成原理圖后接下來就是確定元件的封裝。元件的封裝必 須按照元件實務來確定其大小，比如焊盤大小、外輪廓的大小等，繪制封裝過程中注意焊盤 必須設置成多層上，元件的外輪廓繪制在 Top OverLay,通常第一焊盤設置成方形。建立之后必須和原理圖元件關聯(lián)起來。一些典型的元件封裝如下： 圖 典型元件封裝 本科 畢業(yè)設計論文 47 PCB 的電磁兼容設計 電磁兼容是指系統(tǒng)能在規(guī)定的電磁環(huán)境中正常工作而且不對該環(huán)境中其他設備產(chǎn)生過量的電磁干擾。為了提高系統(tǒng)的電磁兼容能力，必須從設計初始開始就對電磁兼容給予足夠的重視，電磁兼容可以從 3個要素考慮 .即電磁干擾源、電磁干擾可能的傳播途徑、極易接收電磁干擾的敏感器件很電路入手。在 PCB設計中基本的原則如下： 1 抑制干擾源 (1) 繼電器線圈加續(xù)流