【導(dǎo)讀】導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻。的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。超聲波是一種機械波，其振動頻率超過20KHz。人耳無法捕捉到它，超出了人的聽力極限。具有聚束、定向及反射、透射等機械特性。機械特性正是超聲波被利用作為測量距離的重要方法的原因之一。聲波具有簡單快捷，精確度高和耐用都特點是另一大原因。本次設(shè)計對單片機、超聲波和超聲波測距原理進行了詳細介紹。用和精度高簡易超聲波測距儀。通過誤差分析進行了溫度補償，并且做。到了可調(diào)節(jié)測量量程，實現(xiàn)報警等功能。

　　

【正文】 22 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計 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，然后再寫入命令最后進行讀取子程序。 （ 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）溫度補償與距離計算模塊。該模塊需要對超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序、 溫度補償子程序等進行程序編寫。 （ 4）本次設(shè)計使用 C 語言編寫程序， C 語言相比匯編有許多的優(yōu)勢；編譯器使用 Keil Version 4 進行程序編譯， Keil功能強大使用方便。 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）各個子程序的調(diào)度管理。 本設(shè)計主程序的思想如下： （ 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 就會進行一次采樣。 900ms 符合 DS18B20 在 12 位精度下轉(zhuǎn)換周期。 所以滿足該速度要求。每隔 60ms 超聲波就會發(fā)送一次。 （ 3）按鍵 S 為測量啟動鍵。 （ 4）系統(tǒng)采用 STC89C51 的內(nèi)時鐘。 （ 5）沒有使用看門狗功能。 （ 6）超聲波發(fā)送一定時間后才開始啟動檢測，避免直達信號造成誤判。所以系統(tǒng)最小測量約為 2cm。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 如圖 所示描述了各個模塊的關(guān)系。 距 離 計 算D S 1 8 B 2 0溫 度 檢 測溫 度 補 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 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（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)單片機的外部中斷。由系統(tǒng)主程序進行發(fā)射 4OKHz 的脈沖信號。該脈沖信號會在遇到障礙物后發(fā)生反射而產(chǎn)生反射波。反射波被接收檢測電路接收后，將會產(chǎn)生能指揮單片機進行下一步操作的外中斷信號。而在中斷服務(wù)程序當(dāng)中，首先需要 對現(xiàn)場進行必要保護。然后再讀取進入中斷服務(wù)程序的計數(shù)。對該計數(shù)數(shù)據(jù)處理后再通過計算得取距離值，同時將得出的距離數(shù)值轉(zhuǎn)換為十進制。最后送到 P2 口顯示輸出。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 外 部 中 斷 入 口關(guān) 外 部 中 斷讀 取 時 間 值計 算 距 離結(jié) 果 輸 出開 外 部 中 斷返 回 圖 外部中斷子程序流程框圖 定時器中斷子程序 定時器中斷子程序流程圖如圖 所示。由于 51 單片機中的定時器是 16 位的，因而會存在一個最大計時時間，通過計算可是是 65536us。當(dāng)測量的距離很遠的時候，定時器的工作出錯，發(fā)生溢出現(xiàn)象。所以必須對溢出 中斷進行相應(yīng)的設(shè)置才能使得單片機正常工作。同時由于硬件原因，電路測量距離的最大量程為 4 米。當(dāng)實際測量距離超出最大量程時，接收探頭就檢測不到回波。也就是不能產(chǎn)生外部中斷更會因此而不能關(guān)閉定時器。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 定 時 終 端關(guān) 閉 定 時 器定 時 器 初 始 化發(fā) 射 脈 沖 串打 開 定 時 器返 回 圖 定時終端子程序流程 重要功能實現(xiàn) 在軟件設(shè)計方面，要達到實驗?zāi)康?，實現(xiàn)基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。除了以上程序需要編寫外，還需要對溫度讀取功能、溫度轉(zhuǎn)換聲速和距離計算進行編程實現(xiàn)。 實現(xiàn)溫度讀取功能 //溫度初始化 StartModule()。//啟動超聲波 while(!RX)。 //當(dāng) RX 為零時等待 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 TR0=1。 //開啟計數(shù) while(RX)。 //當(dāng) RX 為 1 計數(shù)并等待 TR0=0。 //關(guān)閉計數(shù) delayms(20)。 //20MS tmpchange()。 //溫度轉(zhuǎn)換 t_=tmp()。 //度溫度 實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換聲速 //計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。 //算出來是 CM。 } } 其余溫度下的計算方法與上面的程序所寫的一樣，只需更換系數(shù)即可。 實現(xiàn)距離計算 //距離計算 SD 為當(dāng)時的超聲速度 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（論文） 28 實驗測量數(shù)據(jù) 表 實驗測量數(shù)據(jù) 環(huán)境溫度 ℃ 測量值 cm 實測值 cm 誤差 % 21 21 20 22 21 由上表 數(shù)據(jù)可看出，測量精度受溫度和測量距離的遠近的影響。一般來說隨溫度的升高和測量距離的加長而變大。 本章小結(jié) 本章節(jié)就怎樣實現(xiàn)該設(shè)計并得出結(jié)果進行了軟件設(shè)計方面的分析闡述并簡要地將相關(guān) C 程序加以直觀羅列。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 結(jié)論 本 設(shè)計是以單片機 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)計出的一種簡單易操作的測距系統(tǒng)。超聲波檢測比較簡單易操作，測量精度也足夠日常聲波使用。當(dāng)然，通過增強擴展之后已能滿足工業(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。就目前來說，超聲波仍然存在局限性，因此需要對超聲波進行更加有力的研究，使得超聲波能夠為人類世界體更更好的服務(wù)。 在設(shè)計之前，查閱了大量的資料。雖然這之間碰到過諸多問題，但通過求助老師和同學(xué)順利地克服了它們 。在設(shè)計的過程中，不但有了知識的增長，更是改進了自身 的一些缺點不足，鍛煉了 自己 的實際動手能力。這對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（論文） 30 參考文獻 [1]郭天祥 .新概念 51 單片機 C 語言教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,20xx. [2]鄭鋒，王巧芝等 .51 單片機應(yīng)用系統(tǒng) [M].中國鐵道出版社 ,20xx. [3]劉向宇，秦龍 .PIC 單片機 C 語言 [M].電子工業(yè)出版社 ,20xx. [4]賈伯年 .傳感器技術(shù) [M].東南大學(xué)出版社 ,20xx. [5]李麗霞 .單片機在超聲波測距中的應(yīng)用 [M].電子技術(shù) ,20xx. [6]豈興明，唐杰等 .51 單片機編程基礎(chǔ)與開發(fā)實例詳解 [M].人民郵電出版社， 20xx. [7]張鵬 ,張有志 .一種新型超生測距系統(tǒng) [J].山東大學(xué)學(xué)報 ,20xx,33(1). [8]陳大新 ,胡學(xué)同 ,周杏鵬 .利用 FPGA 改進超聲波測距模塊設(shè)計 [M].傳感器技術(shù) ,20xx,24(2): 57～59. [9]馬忠梅 ,藉順心等 . 單片機的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計（第三版） [M]. 北京航空航天大學(xué)出版社 ,20xx. [10]臧春華，鄭步生，劉方，崔曉平 .現(xiàn)代電子技術(shù)（數(shù)字部分） [M].北京航空航天大學(xué) 出版社 ,20xx,2. [11]恒清，張靖 .加強單片機系統(tǒng)抗干擾能力的方法 [J].通化師范學(xué)院學(xué)報 ,20xx,10. [12]晗曉，袁慧梅 .單片機系統(tǒng)的印制板設(shè)計與抗干擾技術(shù) [J].電子工藝技術(shù) ,20xx,6. [13]華兵 .MCS51 單片機原理應(yīng)用 [M].武漢華中科技大學(xué)出版社 ,20xx,5. [14]田華等 .可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器 DS18B2 的原理與應(yīng)用 [J].電子質(zhì)量， 20xx,7. [15]楊姣秀 .基于單片機的超聲波測距儀的設(shè)計 [M].湖南工業(yè)大學(xué)出版社 ,20xx. [16]Lee B R eview of the present status of optical fiber sensors [J].Opt Fiber Techn 20xx,9(2):5759. [17]rtori S， ZHANG G X. Geometric Error Measurement and Compensation of Machines[J].Annals of the CIRP,1995:599609. [18]XuL, es and present status of optical current sensor[J].Optoelec Techn amp。 Information,20xx,17(1):3943. 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 謝辭 從開始做論文到論文基本完成，經(jīng)歷了很長一段時間，從開始的一知半解到現(xiàn)在的全面了解算是經(jīng)歷了一個漫長的過程。在這個過程中有無數(shù)人給了我莫大的幫助。 完成本次設(shè)計， 首先要感謝的是指導(dǎo)老師 XXX 老師。感謝他在此次畢業(yè)設(shè)計過程中給予的悉心指導(dǎo)與各方面的幫助，和所 付出的心血熱情。從論文的開始到結(jié)束，這之間走過的任意一步都灑滿了導(dǎo)師辛勤的汗水和心血，充滿了勤勞 熱情的芳香，導(dǎo)師為我提供了非常專業(yè)的知識。 我為 導(dǎo)師嚴謹治學(xué)的態(tài)度、豐富的知識和無私奉獻的精神 所 折服。在尊敬的導(dǎo)師那里，我不但學(xué)到了知識，還學(xué)到了做人的道理。我將銘記導(dǎo)師對我的教誨，爭取做最好的自己。謝謝老師！ 其次感謝我要感謝與我度過四年大學(xué)生活的同學(xué)們，你們在大學(xué)的四年里給予我許多學(xué)習(xí)與生活上的幫助。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 附錄一（實物圖） 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 附錄二（ Proteus仿真圖）