【正文】 RW = 1。amp。 for(b=16。(a14)) { d=numcode[num[a]]。a16。 Init_LCD()。 dat=1。 27DQ = datamp。 } /*********************寫數(shù)據(jù) ****************************/ void B20_WDAT(uchar dat) { uchar i = 0。 DQ = 1。 for (i = 8。 else flag=1。 Delay(80)。 return (t)。 b = B20_RDAT()。 Init_18B20()。 } /**************溫度轉(zhuǎn)換函數(shù) ***************************/ void TESTTEMP() { Init_18B20()。 tmp%=100。 tmp=distance。 tmp=tp。 else { BUMA()。 /} /****************轉(zhuǎn)換成 2 進(jìn)制 ***************/ void HEXtoBCD() { float tp。 d=(c*t*)/2。 uint t。 24CNT=0。} TMOD=0x11。 } /***************系統(tǒng)初始化 *************************/ void SYS_INIT() { uchar i。 _nop_()。_nop_()。_nop_()。_nop_()。 CNT=1。 _nop_()。 //定時(shí)器 0設(shè)定初值 TH1=0。 //返回信號 sbit BUZZER =P3^7。 //10MS 到標(biāo)準(zhǔn)位， flag 即通用標(biāo)志位，當(dāng)sta_flag=1 時(shí)，表示到了 10ms sbit fuhao =flag^1。 //初始化 18B20 void Write_Comm(uchar)。 void BUMA(void)。 //LCD 忙 void Delay(uint time)。 //LCD RS sbit RW=P2^1。 //10 秒計(jì)次數(shù) uint distance。}。,39。,39。,39。,39。 uchar numcode[10]={39。 cm*=speed。 return speed。 if(r){ { T_C=y。 return c。 write(0x44)。 write(0xBE)。 20} 實(shí)現(xiàn)重要功能的程序分析 實(shí)現(xiàn)溫度讀取功能 uint Read_Temperature(void) { uint c。 CNT=0。} TMOD=0x11。 } } } void sys_init(void) { uchar i。 display()。 jsl=TL1。 testtemp()。 i=100000。 BUZZER=0。 for(i=0。 sys_init()。i255。 如圖 41 所示描述了各個(gè)模塊的關(guān)系： 圖 41 系統(tǒng)軟件方框圖 系 統(tǒng)主程序： 17本設(shè)計(jì)主程序的思想如下： (1)溫度為兩位顯示，距離為四位顯示單位為 mm； (2)溫度每隔 900ms 采樣一次， DS18B20在 12位精度下轉(zhuǎn)換周期為 750ms ,故 900ms 滿足該速度要求；超聲波每隔 60ms 發(fā)送一次。第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 TC1602 顯示的容量為 2行 16 個(gè)字。 由于聲音的速度在不同的溫度下有所不同，為提高系統(tǒng)的精度，采用了溫度補(bǔ)償功能 。 OE 1 20 Vcc 1B 1 16 1C 1D 2 19 1Q 2B 2 15 2C 2D 3 18 2Q 3B 3 14 3C 3D 4 17 3Q 4B 4 13 4C 4D 5 16 4Q 5B 5 12 5C 5D 6 15 5Q 6B 6 11 6C 6D 7 14 6Q 7B 7 10 7C 7D 8 13 7Q 8B 8 9 COM 8D 9 12 8Q 9D 10 11 CLK 圖 36 74HC574引腳圖 圖 37 ULN2020引腳圖 表 31 74HC574功能表 INPUTS OUTPUT Q OE CLK D L ↑ H L ↑ L L H or L X H X X H L Q0 Z ULN2020 為顯示驅(qū)動(dòng)芯片，抬升單片機(jī)的輸出電流，提高負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。因此，動(dòng)態(tài)掃描用得更多。每數(shù)碼管應(yīng)顯示數(shù)碼的筆劃信息也分路同時(shí)送給。 CPU 向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)顯示器亮，則取決于 COM 端，而這一端是由 I/O 控制的，所以我們就可以自行決定何時(shí)顯示哪一位了。 12 圖 34 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 問題 2 軟件譯碼是將各數(shù)碼的筆劃信息構(gòu)成一個(gè)表格預(yù)儲于內(nèi)存，以后根據(jù)要顯示的每一數(shù)碼執(zhí)行一段查表程序，查得相應(yīng)筆劃信息再送數(shù)碼管顯示 。如圖 34（ a）所示數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管內(nèi)部，由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)組成 8 字形的七段筆劃，分別編號為 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g，還有一個(gè)為小數(shù)點(diǎn)，標(biāo)為 DP。最簡單的顯示器可以使 LED發(fā)光二極管，給出一個(gè)簡單的開關(guān)量信息，而復(fù)雜的較完整的顯示器應(yīng)該是 CRT 監(jiān)視器或者屏幕較大的 LCD 于顯示的距離范圍在 4 米之內(nèi)，選用 3 位 LED 示，表示距離的XXXcm 數(shù)值。 根據(jù)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要，接收傳感器輸出電壓很小 ( 數(shù)十毫伏 )，故分別取?? KR 12 。 ，即凈輸入電流 I? 0，如把它理想化，則有 0?I ，但不是斷開，故常稱為虛斷。 L S 2U C M 4 02314111T L 0 8 2R2R3RpV C C V C CU0UiIfIi 圖 33前置放大電路圖 電路如圖 33 所示，考慮到超聲換能器的輸出電阻比較大 (一般數(shù)百兆歐姆以上 )，因此前置放大器必須有足夠大的輸入阻抗 (Input Impedance))。 接收電路設(shè)計(jì) 接收換能器晶片接收到超聲波垂直作用后，因諧振而形成逐步加強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng)。此方法測試距離太近 。發(fā)射電路設(shè)計(jì)的是 否合理直接影響發(fā)射波功率和波形的重復(fù)性。 9 發(fā)射電路設(shè)計(jì)方案 一、發(fā)射電路輸出波形分析 為獲得高分辨力，發(fā)射電路設(shè)計(jì)應(yīng)保證發(fā)射的超聲波波形有良好的重復(fù)性 。 40 kHz 左右的方波脈沖信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：采用硬件如由 555振蕩產(chǎn)生或軟件如單片機(jī)軟件編程輸出，本系統(tǒng)采用后者。這里使用 CX 20206A集成電路對接 收探頭 接受 到的信號進(jìn)行放大、濾波 ，信號經(jīng)過 端口送入單片機(jī)中進(jìn)行處理 。不論超聲 波 傳感器的大小、形狀、靈敏度有何不同，其工作原理都有是一樣的 （ 都是利用壓電晶體將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)彈性能，即在媒質(zhì)中產(chǎn)生超聲 波 ）， 要提高超聲測量的精度或分辨力，必須從超聲波的發(fā)射和接收兩方面入手，這也是設(shè)計(jì)超聲測量儀器的關(guān)鍵和難點(diǎn) 所在 。s(32 個(gè) 40KHz 脈沖方波 )的發(fā)射脈沖寬度，同時(shí)單片機(jī)編程避開盲區(qū)。s(32 個(gè) 40KHz 方波脈沖 )的發(fā)射脈沖寬度，作為發(fā)射信號后的接收信號。在具體設(shè)計(jì)中，比較了 25181。 （系統(tǒng)中應(yīng)用該式進(jìn)行溫度補(bǔ)償） 如果為了進(jìn)一步提高測量精度，本設(shè)計(jì)中將根據(jù)需要利用軟件方式增加角度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)： 2 2 2s l h?? 。表 27 列出了幾種溫度下的聲速： 表 27 聲速與溫度的關(guān)系表 溫度（攝氏度） － 30 － 20 － 10 0 10 20 30 100 聲速（米／秒） 313 319 325 323 338 344 349 386 在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速 c 是基本不變的，計(jì)算時(shí)取 c 為 340m/s。 表 25傳感器特性參數(shù)表 型號 UCMT40K1 UCMR40KQ 結(jié)構(gòu) 開放式 開放式 使用方式 發(fā)射 接收 中心頻率 ZKH140? ZKH138? 頻帶寬 ? ? 靈敏度 ubardBV110 ubardBV65? 聲壓 ) n(115 m P adBdB ? )10m in (70 ub arVdBdB ?? 指向角 o75 o80 容量 pF%252500 ? pF%252500 ? 超聲波測距的原理 超聲波測距方法主要有三種： 1）相位檢測法：精度高， 但檢測范圍有限； 2）聲波幅值檢測法：易受反射波的影響； 3）渡越時(shí)間法：工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設(shè)計(jì)上都容易實(shí)現(xiàn)，其原理為：檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時(shí)間 t，這個(gè)時(shí)間就是渡越時(shí)間，然后求出距離 l。收發(fā)分體式是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接受器用作接受超聲波。 6 超聲波傳感器選擇 超聲波傳感器有多種結(jié)構(gòu)形式，可分成直探頭 (接收縱波 )、斜探頭 (接收橫波 )、表面波探頭 (接收表面波 )、收發(fā)一體式探頭、收發(fā)分體式雙探頭等。雙晶振子為正方形，正方形的左右兩邊由圓弧形凸起部分支撐著。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。 圖 23 雙壓電晶片示意圖 雙壓電晶片如圖 23 所示，當(dāng)在 AB 間施加交流電壓時(shí)，若 A 片的電場方向與極化方向相同，則下面的方向相反，因此，上下一伸一縮，形成超聲 波振動(dòng)。這種超聲傳感器需要的壓電材料較少，價(jià)格低廉，且非常適用于氣體和液體介質(zhì)中。 傳感器的主要組成部分是壓電晶片，當(dāng)壓 電晶片發(fā)射電脈沖激勵(lì)后產(chǎn)生振動(dòng)，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)。其具有下列的特性 :把這種材料置于電場之中，它就產(chǎn)生一定的應(yīng)變 。 壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的 一種。 。 超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)，為此， 利用超聲波的這種性質(zhì)就可制成超聲波傳感器。測試傳輸時(shí)間可以得出距離。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器其結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)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(shí)，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。他們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。 (2) 空化作用 3在流體動(dòng)力學(xué)指出，存在于 液體中的微氣泡在聲場的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定的值時(shí)，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，這種膨脹、閉合、振動(dòng)等一系列動(dòng)力學(xué)過程稱為空化。 (3)超聲波的干涉 如果在一種介質(zhì)中傳播幾個(gè)聲波，于是產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象。為了測量各種狀態(tài)下的物理量多采用縱波形式的超聲波。該技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中，對提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運(yùn)作，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率特別具有潛在能力。因此超聲波測距在移動(dòng)機(jī)器人的研究上得到了廣 泛的應(yīng)用。因此可廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測、食品（酒業(yè)、飲料業(yè) 、添加劑、食用油、奶制品）、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高等行業(yè)中。正是因?yàn)榫哂羞@些性質(zhì)，使得超聲波可以用于距離的測量中。 1基于單片機(jī)的超聲測距系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 1章 緒論 課題背景及重要意義