【正文】 在今后的學(xué)習(xí)工作中，我將銘記恩師對(duì)我的教誨和鼓勵(lì)，盡自己最大的努力取得更好的成績(jī)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波的應(yīng)用將越來(lái)越廣。程序采用先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行軟件仿真，后灌進(jìn)單片機(jī)中和硬件結(jié)合調(diào)試。 //計(jì)算距離 uS*34650mcm/=20220。} 實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算float Dis_count() //距離計(jì)算函數(shù){float cm。 //溫度值＝變化后的溫度值if(tu==0)speed=332+T_C*。}else{return r。 // 發(fā)啟動(dòng)溫度變換指令 if(c0x1000){c=c+1。 //發(fā)讀內(nèi)部 9 字節(jié)內(nèi)容指令 c=read()。reset()。在中斷服務(wù)程序中，首先要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行保護(hù)，然后把進(jìn)入中斷服務(wù)程序處的計(jì)數(shù)值讀出并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算得到相應(yīng)的距離值，同時(shí)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，最后送到 P2 口顯示輸出。} 外部中斷子程序?qū)δ硞€(gè)中央處理機(jī)而言，它的外部非通道式裝置所引起的中斷稱為外部中斷。CNT=0。}TMOD=0x11。 //標(biāo)志清零} }}void sys_init(void){ uchar i。 //重新啟動(dòng)轉(zhuǎn)換display()。 //停止計(jì)數(shù)jsl=TL1。testtemp()。i=100000。BUZZER=0。for(i=0。 //延時(shí)，等待系統(tǒng)外圍復(fù)位完成 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：本設(shè)計(jì)主程序的思想如下：南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文21(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。 [11]圖 310 報(bào)警電路 本章小結(jié)本章主要介紹了基于單片機(jī)的超聲測(cè)距系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電路。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。但是聲音的速度在不同的溫度下可能會(huì)有所改變，所以采用了溫度補(bǔ)償功能了提高系統(tǒng)的精度。 圖 36 74HC574 引腳圖 圖 37 ULN2022 引腳圖表 31 74ACQ574 功能表INPUTS CLK DOEOUTPUTL ↑ HL ↑ L L H or L XH X XHLQ0Z南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文18ULN2022 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。所以，動(dòng)態(tài)掃描用得更多點(diǎn)。采用靜態(tài)掃描方式控制點(diǎn)亮 LED 數(shù)碼管無(wú)位選信號(hào)，各數(shù)碼管是同時(shí)點(diǎn)亮的。發(fā)光二極管的陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管，如圖 34（b）所示；發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)，如圖 34（c）所示。硬件譯碼則采用CD45174LS474LS47 、74LS474LS49 等 BCD 碼七段鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)芯片直接譯出筆劃信息。最簡(jiǎn)單的顯示器可以使 LED 發(fā)光二極管，給出一個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)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。，即凈輸入電流 I 0，如把它理想化，則有?，但不是斷開(kāi)，故常稱為虛斷。放大后的交流信號(hào)經(jīng)光電隔離送入比較器，比較器的作用是將交流信號(hào)整形為一個(gè)方波信號(hào)，輸出信號(hào)送入 555 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 接收電路設(shè)計(jì)接收部分主要由接收換能器和放大電路組成。傳播媒質(zhì)的壓力、溫度、密度都將對(duì)聲速產(chǎn)生直接的影響，因此需對(duì)聲速加以修正。超聲波在空氣中的傳播速度約為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出超聲波發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離(s)，即為：s=340t/2，這就是所謂的時(shí)間差測(cè)距法。間斷地激發(fā)換能器晶片振動(dòng) [7]。為了獲得高的分辨率，超聲發(fā)射器的電路設(shè)計(jì)應(yīng)確保良好的發(fā)射波形的重復(fù)性。發(fā)射部分的電路，如圖 31 所示。為節(jié)省硬件考慮，顯示電路采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。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(cè)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(cè)量?jī)x器的關(guān)鍵和難點(diǎn)所在。南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文9單個(gè)尖脈沖 衰減振蕩脈沖窄等幅波脈沖 寬等幅波脈沖圖 超聲波測(cè)距常用發(fā)射脈沖波形 本章小結(jié)本章介紹了超聲波的形成、超聲波在傳播過(guò)程中的反射折射規(guī)律以及如何衰減。只是測(cè)距精度要求很高的時(shí)候，就可以在硬件電路基本上保持不變的情況下通過(guò)軟件來(lái)加以校正以及改變硬件電路增加溫度補(bǔ)償電路的方法。設(shè) l 為測(cè)量距離，t 為往返時(shí)間差，超聲波的傳播速度為 c，則有 l=ct/2。當(dāng)改變壓電材料常數(shù)和改變壓電陶瓷片，由超聲波換能器的頻率特性很容易改變使用的固有諧振頻率的幾何形狀 [5]。如果在壓電陶瓷片上，這將使得機(jī)械變形時(shí)，壓電陶瓷片的機(jī)械變形，產(chǎn)生與機(jī)械超聲波相同頻率的電信號(hào)。超聲波傳感器通常由雙壓電陶瓷片制成的。壓電傳感器的探頭由楔塊、壓電晶片和接頭等組成。超聲波指向性強(qiáng)，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，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)，因此，利用超聲波的這種性質(zhì)就可制成超聲波傳感器。超聲波傳感器結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 21 傳感器的外部結(jié)構(gòu) 圖 22 傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 超聲波的測(cè)距原理及結(jié)構(gòu)通過(guò)超聲波發(fā)射裝置發(fā)出超聲波，根據(jù)接收器接到超聲波時(shí)的時(shí)間差就可以知道距離了，這與雷達(dá)測(cè)距原理相似。實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。(3) 熱學(xué)作用如果超聲波作用于介質(zhì)時(shí)被介質(zhì)所吸收，實(shí)際上也就是有能量吸收，同時(shí)，由于超聲波的振動(dòng)，使介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻振蕩介質(zhì)相互摩擦產(chǎn)生熱熱量，這種能量使介質(zhì)溫度升高。由于超聲波的干涉，在輻射器的周?chē)纬梢粋€(gè)包括最大最小的揚(yáng)聲場(chǎng)。 超聲波的物理性質(zhì)(1) 超聲波的反射和折射當(dāng)超聲波傳播到兩種特性阻抗不同介質(zhì)的平面分界面上時(shí)，一部分超聲波被反射；另一部分透射過(guò)界面，在相鄰介質(zhì)內(nèi)部繼續(xù)傳播。因此，我國(guó)對(duì)超聲波的研究特別活躍。計(jì)算時(shí)間差，即可得到超聲波在媒介中傳播的時(shí)間 t，由此便可計(jì)算出距離。超聲波測(cè)距器的系統(tǒng)框圖如下圖所示： 圖 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖由單片機(jī) AT89C51 編程產(chǎn)生 10us 以上的高電平，由指定引腳輸出，就可以在指定接收口等待高電平輸出。南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文2超聲波測(cè)距電路可以由傳統(tǒng)的模擬或者數(shù)字電路構(gòu)建，但是基于這些傳統(tǒng)電路構(gòu)建的系統(tǒng)往往可靠性差，調(diào)試?yán)щy，可擴(kuò)展性差，所以基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用 [3]。國(guó)外超聲波測(cè)距儀技術(shù)領(lǐng)先，產(chǎn)品齊全，性能比較穩(wěn)定，市場(chǎng)需求量大，測(cè)量精度高，測(cè)量誤差小 [1]。因此，超聲在空氣中測(cè)距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應(yīng)用。一般的超聲波測(cè)距儀可用于固定物位或液位的測(cè)量，適用于建筑物內(nèi)部、液位高度的測(cè)量等。超聲波指的是 20kHz 以上的聲波。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中考慮了這些因素，并給出了一些解決方案。另外程序控制單片機(jī)消除各探頭對(duì)發(fā)射和接收超聲波的影響。發(fā)射探頭的信號(hào)經(jīng)放大和檢波后發(fā)射出去，單片機(jī)的計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波被發(fā)射后按原路返回，在經(jīng)過(guò)放大帶通濾波整形等環(huán)節(jié),然后被單片機(jī)接收，計(jì)數(shù)器停止工作并得到時(shí)間。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括兩部分，即硬件電路和軟件程序。 作 者 簽 名： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日I摘 要超聲波是指頻率在 20kHz 以上的聲波，它屬于機(jī)械波。本科生畢業(yè)論文超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文《 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 》是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立研究、寫(xiě)作的成果。超聲波也遵循一般機(jī)械波在彈性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進(jìn)入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減等。硬件電路主要包括發(fā)射電路、接收電路、單片機(jī)電路、電源電路和顯示電路，另外還有 LCD 控制電路和復(fù)位電路等。溫度測(cè)量后送到單片機(jī)，通過(guò)程序?qū)λ俣冗M(jìn)行校正， 結(jié)合兩者實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的功能。相關(guān)部分附有硬件電路圖、程序流程圖?！娟P(guān)鍵詞】： AT89S51 超聲波 測(cè)距IIAbstractIs the frequency at 20kHz ultrasonic sound waves above , it is a mechanical wave . Also follow the general mechanical ultrasonic wave propagation in elastic media , such as reflection and refraction at the interface media into the media after the decay occurs , such as dielectric absorption . It is because of these properties , so that ultrasound can be used to measure the distance . With increasing levels of technology , ultrasonic ranging technology is widely used among people39。超聲波同樣遵循一般機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律，比如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生折射及反射現(xiàn)象，進(jìn)入介質(zhì)后而被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減等。由于超聲測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，具有少維護(hù)、不污染、高可靠、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的指標(biāo)要求，因此為了使移動(dòng)機(jī)器人能夠自動(dòng)躲避障礙物行走，就必須裝備測(cè)距系統(tǒng)，以使其及時(shí)獲取距障礙物的位置信息（距離和方向） 。 超聲檢測(cè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展綜述在基于傳統(tǒng)的測(cè)距存在不可克服的缺陷。通過(guò)簡(jiǎn)單的外圍電路發(fā)和接收超聲波，單片機(jī)通過(guò)采樣獲取到超聲波的傳播時(shí)間，用軟件來(lái)計(jì)算出距離，并且可以采集環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)距補(bǔ)償，其測(cè)量電路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。一旦有高電平輸出，即在模塊中經(jīng)過(guò)放大電路，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。發(fā)射電路接收電路AT89C51LCDDS18B20報(bào)警電路南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文3圖 12 時(shí)序圖南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文4二、 超聲波測(cè)距原理與方法 超聲波簡(jiǎn)介超聲波技術(shù)是一門(mén)以物理、電子、機(jī)械、以及材料科學(xué)為基礎(chǔ)的、各行各業(yè)都可使用的通用技術(shù)之一。 超聲波的三種形式超聲波在介質(zhì)中可以產(chǎn)生三種形式的振蕩波：橫波，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波；縱波，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向、波的傳播方向一致；表面波，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)介于縱波、橫波之間。這樣的兩種情況稱之為超聲波的反射和折射。 超聲波對(duì)聲場(chǎng)產(chǎn)生的作用(1) 機(jī)械作用超聲波傳播過(guò)程