【導(dǎo)讀】導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)。的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。超聲波是一種機(jī)械波，其振動(dòng)頻率超過(guò)20KHz。人耳無(wú)法捕捉到它，超出了人的聽(tīng)力極限。具有聚束、定向及反射、透射等機(jī)械特性。機(jī)械特性正是超聲波被利用作為測(cè)量距離的重要方法的原因之一。聲波具有簡(jiǎn)單快捷，精確度高和耐用都特點(diǎn)是另一大原因。本次設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)、超聲波和超聲波測(cè)距原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹。用和精度高簡(jiǎn)易超聲波測(cè)距儀。通過(guò)誤差分析進(jìn)行了溫度補(bǔ)償，并且做。到了可調(diào)節(jié)測(cè)量量程，實(shí)現(xiàn)報(bào)警等功能。

　　

【正文】 22 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)： （ 1） DS18B20 溫度傳感器接口模塊。該模塊首先要初始化程序，然后再寫(xiě)入命令最后進(jìn)行讀取子程序。 （ 2）基于 TC1602 的顯示模塊。該模塊和溫度傳感接口模塊用法相似。 （ 3）溫度補(bǔ)償與距離計(jì)算模塊。該模塊需要對(duì)超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序、 溫度補(bǔ)償子程序等進(jìn)行程序編寫(xiě)。 （ 4）本次設(shè)計(jì)使用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)程序， C 語(yǔ)言相比匯編有許多的優(yōu)勢(shì)；編譯器使用 Keil Version 4 進(jìn)行程序編譯， Keil功能強(qiáng)大使用方便。 系統(tǒng)軟件的主程序可分為以下幾部分： （ 1）系統(tǒng)初始化。 （ 2）按鍵處理。 （ 3）各個(gè)子程序的調(diào)度管理。 本設(shè)計(jì)主程序的思想如下： （ 1）溫度為兩位顯示，距離為三位顯示，單位為 cm。 （ 2）溫度每隔 900ms 就會(huì)進(jìn)行一次采樣。 900ms 符合 DS18B20 在 12 位精度下轉(zhuǎn)換周期。 所以滿(mǎn)足該速度要求。每隔 60ms 超聲波就會(huì)發(fā)送一次。 （ 3）按鍵 S 為測(cè)量啟動(dòng)鍵。 （ 4）系統(tǒng)采用 STC89C51 的內(nèi)時(shí)鐘。 （ 5）沒(méi)有使用看門(mén)狗功能。 （ 6）超聲波發(fā)送一定時(shí)間后才開(kāi)始啟動(dòng)檢測(cè)，避免直達(dá)信號(hào)造成誤判。所以系統(tǒng)最小測(cè)量約為 2cm。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 如圖 所示描述了各個(gè)模塊的關(guān)系。 距 離 計(jì) 算D S 1 8 B 2 0溫 度 檢 測(cè)溫 度 補(bǔ) 償超 聲 波 發(fā) 射超 聲 波 接 收按 鍵 處 理L C D 顯 示 電 路蜂 鳴 器 報(bào) 警 圖 系統(tǒng)軟件方框圖 //主函數(shù) void main() { Init_ultrasonic_wave()。 //屏幕初始化 Init1602()。 //溫度初始化 tmpchange()。 t_=tmp()。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 tmpchange()。 t_=tmp()。 tmpchange()。 t_=tmp()。 } 外部中斷子程序 如圖 所示，中斷服務(wù)程序是響應(yīng)單片機(jī)的外部中斷。由系統(tǒng)主程序進(jìn)行發(fā)射 4OKHz 的脈沖信號(hào)。該脈沖信號(hào)會(huì)在遇到障礙物后發(fā)生反射而產(chǎn)生反射波。反射波被接收檢測(cè)電路接收后，將會(huì)產(chǎn)生能指揮單片機(jī)進(jìn)行下一步操作的外中斷信號(hào)。而在中斷服務(wù)程序當(dāng)中，首先需要 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行必要保護(hù)。然后再讀取進(jìn)入中斷服務(wù)程序的計(jì)數(shù)。對(duì)該計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)處理后再通過(guò)計(jì)算得取距離值，同時(shí)將得出的距離數(shù)值轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。最后送到 P2 口顯示輸出。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 外 部 中 斷 入 口關(guān) 外 部 中 斷讀 取 時(shí) 間 值計(jì) 算 距 離結(jié) 果 輸 出開(kāi) 外 部 中 斷返 回 圖 外部中斷子程序流程框圖 定時(shí)器中斷子程序 定時(shí)器中斷子程序流程圖如圖 所示。由于 51 單片機(jī)中的定時(shí)器是 16 位的，因而會(huì)存在一個(gè)最大計(jì)時(shí)時(shí)間，通過(guò)計(jì)算可是是 65536us。當(dāng)測(cè)量的距離很遠(yuǎn)的時(shí)候，定時(shí)器的工作出錯(cuò)，發(fā)生溢出現(xiàn)象。所以必須對(duì)溢出 中斷進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置才能使得單片機(jī)正常工作。同時(shí)由于硬件原因，電路測(cè)量距離的最大量程為 4 米。當(dāng)實(shí)際測(cè)量距離超出最大量程時(shí)，接收探頭就檢測(cè)不到回波。也就是不能產(chǎn)生外部中斷更會(huì)因此而不能關(guān)閉定時(shí)器。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 定 時(shí) 終 端關(guān) 閉 定 時(shí) 器定 時(shí) 器 初 始 化發(fā) 射 脈 沖 串打 開(kāi) 定 時(shí) 器返 回 圖 定時(shí)終端子程序流程 重要功能實(shí)現(xiàn) 在軟件設(shè)計(jì)方面，要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。除了以上程序需要編寫(xiě)外，還需要對(duì)溫度讀取功能、溫度轉(zhuǎn)換聲速和距離計(jì)算進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。 實(shí)現(xiàn)溫度讀取功能 //溫度初始化 StartModule()。//啟動(dòng)超聲波 while(!RX)。 //當(dāng) RX 為零時(shí)等待 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 TR0=1。 //開(kāi)啟計(jì)數(shù) while(RX)。 //當(dāng) RX 為 1 計(jì)數(shù)并等待 TR0=0。 //關(guān)閉計(jì)數(shù) delayms(20)。 //20MS tmpchange()。 //溫度轉(zhuǎn)換 t_=tmp()。 //度溫度 實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換聲速 //計(jì)算不同溫度下的速度 void JS_(uchar WD) { //大于 2030 else if(WD=30amp。amp。WD20amp。amp。flag==0) { L_=(time*)/200。 //算出來(lái)是 CM。 } } 其余溫度下的計(jì)算方法與上面的程序所寫(xiě)的一樣，只需更換系數(shù)即可。 實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算 //距離計(jì)算 SD 為當(dāng)時(shí)的超聲速度 void Conut(uchar WD) { time=TH0*256+TL0。 TH0=0。 TL0=0。 JS_(WD)。 } 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù) 表 實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù) 環(huán)境溫度 ℃ 測(cè)量值 cm 實(shí)測(cè)值 cm 誤差 % 21 21 20 22 21 由上表 數(shù)據(jù)可看出，測(cè)量精度受溫度和測(cè)量距離的遠(yuǎn)近的影響。一般來(lái)說(shuō)隨溫度的升高和測(cè)量距離的加長(zhǎng)而變大。 本章小結(jié) 本章節(jié)就怎樣實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)并得出結(jié)果進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)方面的分析闡述并簡(jiǎn)要地將相關(guān) C 程序加以直觀羅列。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 結(jié)論 本 設(shè)計(jì)是以單片機(jī) STC89C51 為核心，加以溫度、和超聲波傳感器、 LCD 液晶顯示屏以及蜂鳴器并利用超聲波的特性設(shè)計(jì)出的一種簡(jiǎn)單易操作的測(cè)距系統(tǒng)。超聲波檢測(cè)比較簡(jiǎn)單易操作，測(cè)量精度也足夠日常聲波使用。當(dāng)然，通過(guò)增強(qiáng)擴(kuò)展之后已能滿(mǎn)足工業(yè)使用要求。隨著科技的不斷高速發(fā)展，超聲波也將滲透應(yīng)用于更加寬廣的領(lǐng)域。就目前來(lái)說(shuō)，超聲波仍然存在局限性，因此需要對(duì)超聲波進(jìn)行更加有力的研究，使得超聲波能夠?yàn)槿祟?lèi)世界體更更好的服務(wù)。 在設(shè)計(jì)之前，查閱了大量的資料。雖然這之間碰到過(guò)諸多問(wèn)題，但通過(guò)求助老師和同學(xué)順利地克服了它們 。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不但有了知識(shí)的增長(zhǎng)，更是改進(jìn)了自身 的一些缺點(diǎn)不足，鍛煉了 自己 的實(shí)際動(dòng)手能力。這對(duì)以后的工作生活是很有意義的。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 參考文獻(xiàn) [1]郭天祥 .新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,20xx. 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