【導(dǎo)讀】速度相對(duì)恒定以及碰到障礙物能反射的原理研制而成的。與其它方法相比(如電磁的。煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。因此，研究超聲波在高精。度測(cè)距系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用超聲波傳輸中距離與時(shí)間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出了能精確測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間距離。的超聲波液位檢測(cè)系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有易控制、工作可靠、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)時(shí)。接收電路、單片機(jī)復(fù)位電路、LED顯示電路、報(bào)警電路等。軟件部分由主程序、預(yù)置。子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序組成。各探頭的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分。最后通過(guò)實(shí)物的調(diào)試，各項(xiàng)參數(shù)及功能符合設(shè)計(jì)要求，能達(dá)到預(yù)期的目的。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文

　　

【正文】 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C51 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C51 單片機(jī)為很多 嵌入式控制系統(tǒng) 提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 如圖 所示。 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 8 9 C 5 1C13 0 p FC23 0 p FY11 2 M H z+ 5 V+ 5 V+C32 0 u FR21 0 KR16 8 0蜂鳴器B U Z Z E R+ 5 VS1S W P BQ1N P Naaa a 圖 AT89C51 引腳圖 AT89C51 的主要特點(diǎn)： ? 與 MCS51 兼容 ? 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ? 壽命： 1000寫(xiě) /擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留 時(shí)間： 10年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 8 9 C 5 1C13 0 p FC23 0 p FY11 2 M H z+ 5 V+ 5 V+C32 0 u FR21 0 KR16 8 0蜂鳴器B U Z Z E R+ 5 VS1S W P BQ1N P Naaa a 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ? 128 8位內(nèi)部 RAM ? 32可編程 I/O線 ? 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 5個(gè)中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說(shuō)明： ? VCC：供電電壓。 ? GND： 接地。 ? P0,P1,P2,P3：輸入 /輸出端口 。 ? ： 串行輸入口。 ? ： 串行輸出口。 ? /INT0： 外部中斷 0。 ? /INT1： 外部中斷 1。 ? ： 計(jì)時(shí)器 0外部輸入。 ? T1： 計(jì)時(shí)器 1外部輸入。 ? /WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通。 ? /RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。 ? P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 ? RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ? ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無(wú)效。 ? /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN有效。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 ? /EA/VPP：當(dāng) /EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH）， 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（ VPP）。 ? XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 ? XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě) ―1‖且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 溫度補(bǔ)償電路設(shè)計(jì) DS18B20溫度傳感器是美國(guó) DALLAS半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn) 型智能溫度傳感器 ， 測(cè)溫范圍為 55～ 125℃ ， 最大分辨率可達(dá) ℃ 。 DS18B20可以直接讀出被測(cè)溫度值 ， 而且采用了一線制與單片機(jī)相連 ， 減少了外部的硬件電路 ， 具有低成本和易使用的特點(diǎn) 。 測(cè)溫電路圖 。 圖 DS18B20 DS18B20溫度傳感器： (1)： 技術(shù)性能描述 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理 器與 DS18B20的雙向通訊。 ? 測(cè)溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測(cè)溫分辨率 ℃ 。 ? 工 作電源 ： 3~5V/DC。 ? 在使用中不需要任何外圍元件 。 ? 測(cè)量結(jié)果以 9~12位數(shù)字量方式串行傳送 。 ? 不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6 。 VCC1D02GND3J5D S 1 8 B 2 0+ 5 VR36KP 1 3a aaa 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 ? 適用于 DN15~25， DN40~DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫 。 ? 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1， ， G1/2任選 。 ? PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ， 便于與其它電器設(shè)備連接。 (2)：應(yīng)用范圍 ? 該產(chǎn)品適用于冷凍庫(kù)，糧倉(cāng)，儲(chǔ)罐，電訊機(jī)房，電力機(jī)房，電纜線槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域 。 ? 軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)，等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制。 ? 汽車(chē)空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中 低溫干燥箱等。 ? 供熱 /制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶(hù)熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測(cè)溫和控制 。 超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì) 壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)換能板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問(wèn)未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)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(shí) 應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。 圖 超聲波發(fā)射電路 電路的設(shè)計(jì)思想 超聲波發(fā)射電路由超聲波換能器（或稱(chēng)超聲波振頭）和超聲波發(fā)生器兩部分組成， T R I G2Q3R4C V o l t5T H R6D I S7VCC8GND1U2N E 5 5 5C40 . 1 u FR 1 75 . 1 k+ 1 2 VP 1 0超聲波發(fā)射T 4 01 2U 1 A4 0 6 93 4U 1 B4 0 6 95 6U 1 C4 0 6 99 8U 1 D4 0 6 911 10U 1 E4 0 6 9R 1 62 0 kR 1 91kR 1 81k+ 5 v+ 5 vS2S W P Baa aa 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 40KHz 的超聲波信號(hào)是利用 NE555 時(shí) 基 電 路 振 蕩 產(chǎn) 生 的 ， 振 蕩 頻 率))2(( 41716 CRRf ???? ，通過(guò) 16R 調(diào)節(jié)信號(hào)頻率，使之與換能器的 40KHz 固有頻率一致 ，為保證 555 時(shí)基具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，宜采用 +12V 電 源 。工作時(shí)， 單片機(jī) 通過(guò) 從 555振蕩電路的 3腳輸入到 CD4069驅(qū)動(dòng)器，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后推動(dòng)探頭產(chǎn)生超聲波 ，超聲波發(fā)生電路產(chǎn)生 40KHz 的調(diào)制脈沖，經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)向前方空間發(fā)射。 超聲波接收電路設(shè)計(jì) 超聲波接收電路 CX20206A是一款紅外線檢波接收的專(zhuān)用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率 38kHz與測(cè)距的超聲波頻率 40kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測(cè)接收電路。實(shí)驗(yàn)證明用 CX20206A接收超聲波 (無(wú)信號(hào)時(shí)輸出高電平 )，具有很好 的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)更改電容 6C 的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。其電路由圖 。 CX20206A 的引腳注釋?zhuān)? 1 腳 IN：超聲波信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為 40kΩ。 2 腳 AGC：該腳與 GND 之間連接 RC 串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻 R 或減小 C，將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但 C 的 改變會(huì)影響到頻率特性，一般在實(shí)際使用中不必改動(dòng)，推薦選用參數(shù)為 R=， C=。 3 腳 C0：該腳與 GND 之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作，推薦參數(shù)為 。 4 腳 GND：接地端。 5 腳 RC0：該腳與電源端 VCC 接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率圖 超聲波檢測(cè)接收電路 IN1C12C23GND4fo5C36OUT7VCC8U3 C X 2 0 1 0 6+C51 u F+C53 . 3 u FR 2 21 0 KR 2 12 0 0 KR 2 01 0 K+ 5 VI N T 0+ C63 3 0 p F超聲波接收R 4 0aaaa 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 f0， 阻值越大，中心頻率越低。例如，取 R=200kΩ 時(shí)， fn≈42kHz，若取 R=220kΩ，則中心頻率 f0≈38kHz。 6 腳 C：該 腳與 GND 之間接入一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為 330pF，如果該電容取得 太大，會(huì)使探測(cè)距離變短。 7 腳 OUT：遙控命令輸出端，它是集電極開(kāi)路的輸出方式，因此該引腳必須接上 一個(gè)上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為 22kΩ，沒(méi)有接收信號(hào)時(shí)該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則會(huì)下降。 8 腳 RC1：電源正極， ～ 5V。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 顯示電路設(shè)計(jì) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I／ O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的 字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí) ,再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法 較為簡(jiǎn)單與便利。 在顯示電路的設(shè)計(jì)上，利用單片機(jī)的 P0～ P2 口來(lái)控制數(shù)碼管顯示，這種接法雖然比較浪費(fèi)管腳資源，但是對(duì)單片機(jī)的理論知識(shí)要求相對(duì)比較低，而且超聲波發(fā)射和接收電路并不需要很多的管