【正文】 )。039。 /*公式說明：假設(shè)時間為 T （ us），則距離為： T/1000000 (s) * (+*temp)(m/s) /2 = T*(+*temp)/2021000 (m) = T*(+*temp)/20210 (cm) */ S=(TH0*256+TL0)*(+*temp)/20210。 while((!Echo_bit)) 。C39。 lcd1602AddressWriteString( LCD1602_ROW0, 7, cm)。 /********************************** 函數(shù)名稱 :main() 功能描述 :主函數(shù)，程序入口 入口參數(shù) :無 返回值 : 無 **********************************/ void main(void) { UB8 j,dat[]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}。 unsigned char aa = 0。 在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，每位老師對我的學(xué)習(xí)、生活和工作都給予了熱情的關(guān)心和幫助，使我的水平得到了很大的提高，取得了長足的進步。通過這些處理，可以有效的減少干擾。 （ 1）硬件方面 為了抑制外部干擾，接收裝置可以采用過零檢測裝置，保證接收到的超聲波為物體反射回來的超聲波，從而有效地抑制超聲波發(fā)射電路的輻射干擾。 增加抗干擾措施。單片機控制超聲波發(fā)射與接收模塊進行信號的發(fā)射與接收，顯示電路采用 TC1602 液晶顯示，測溫電路采用 DS18B20 芯片進行溫度采集。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 第 6 章 總結(jié) 與展望 本課題設(shè)計的是超聲波測距系統(tǒng)，即運用超聲波測距的原理和方法，設(shè)計的最終結(jié)果是利用超聲波實現(xiàn)測量物體間的距離，并以數(shù)字的形式顯示測量距離在液晶屏上，在距離小于 米時發(fā)出報警。為減小此項誤差，應(yīng)該提高計時的最小單位，即是選擇頻率高的晶振，從而降低量化誤差，同時選用質(zhì)量好的晶振。從收 到實際回波到電路確認并輸出相應(yīng)信號肯定存在滯后，這和回波信號強弱、檢測電路原理以及判斷電路的敏感性相關(guān)，也是超聲波測距的核心。實際測量時，不一定是第一個回波的過零點觸發(fā)。 所以超聲波發(fā)送應(yīng)考慮因素有： （ 1）量程范圍 ，量程范圍越大，誤差越大 ； （ 2）目標距離和目標反射情況。 （ 3）把各個模塊組合起來，全速運行，看程序是否能實現(xiàn)設(shè)計的系統(tǒng)的所有功能。 溫度傳感器測試 通過軟件編寫溫度顯示程序，結(jié)合硬件電路運行。 系統(tǒng)上電后首先觀察電路中是否有過熱，異味，冒煙等現(xiàn)象出現(xiàn)。具體操作是：當萬用表的兩個探頭接觸到兩個原理上連接的焊接點時發(fā)出報警，則表明這兩個焊接點是導(dǎo)通的；反之，則是 虛焊。若單獨模塊測試正常，再 把各個模塊組合起來，全速運行，看程序是否能實現(xiàn)設(shè)計的系統(tǒng)的所有功能。 D i s t a n c e 4 0 ?開 警 報 2 0 k H z 關(guān) 閉 警 報返 回YN報 警 判 斷 子 程 序 開 始 圖 46 判斷報警子程序流程圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試與結(jié)果分析 系統(tǒng)的調(diào)試可分為硬件調(diào) 試和軟件調(diào)試。 D I S T A N C E1 0 S 5 0 0 ？顯 示 溫 度數(shù) 值 SE r r o r進 行 顯 示返 回NY顯 示 處 理 子 程 序 開 始 圖 45 顯示處理子程序流程圖 判斷報警子程序 判斷報警子程序 流程圖 如圖 46 所示。 溫 度 采 集 子 程 序 開 始D S 1 8 B 2 0 復(fù) 位D S 1 8 B 2 0 存 在 ？D S 1 8 B 2 0 發(fā) 送 存 在 脈 沖讀 取 D S 1 8 B 2 0 數(shù) 據(jù)溫 度 轉(zhuǎn) 換等 待 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束D S 1 8 B 2 0 復(fù) 位數(shù) 據(jù) 處 理 并 顯 示讀 取 溫 度返 回 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 44 溫度采集子程序 顯示處理子程序 顯示處理子程序流程圖如圖 45 所示。 定 時 器 T 1 賦 初 值2 4 0 m s 是 否 到 ？重 新 啟 動返 回YN定 時 器 程 序 開 始 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 圖 43 定時器子程序流程圖 實現(xiàn)重要功能的 子 程序分析 DS18B20 溫度 采集 子程序 溫度采集子程序流程圖如圖 44 所示。給 T0賦初值為 0，給 T1賦初值為 0x3C80，即 15536μ s，將標志位復(fù)位之后，開啟總中斷之后返回主程序。根據(jù)所測距離進行判斷是否需要報警。通過 DS18B20 采集溫度，將溫度進行轉(zhuǎn)換，并將所轉(zhuǎn)換的溫度進行顯示。將系統(tǒng)各模塊進行初始化。然后調(diào)用距離計算的子程序，再根據(jù)定時器 T0 記錄的時間和當前環(huán)境溫度計算出所需要測量的距離，然后再調(diào)用顯示子程序，再將測出的距離和溫度通過液晶顯示屏顯示出來，同時調(diào)用聲音處理程序來控制蜂鳴器進行報警。 圖 310 電源模塊電路圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 超聲波測距的程序既有較復(fù)雜的計算，又要求精細計算程序運行時間，所以控制程序采用 C 語言編程。 電源模塊的原理圖如圖 310。 溫度傳感器電路圖如圖 38 所示。所以為了提高精度，本設(shè)計還引入了溫度采集使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進行溫度采集，其溫度測量范圍為 55℃～ +125℃，測溫分辨率可達 ℃。 圖 37 1602液晶顯示屏電路圖 其中， 1602 第 4 腳 RS 為寄存器選擇，第 5 腳 RW 為讀寫信號線，第 6 腳 E為使能端。 顯示模塊 本設(shè)計顯示部分采用字符型 1602 液晶顯示所測距離值。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 一個控制口發(fā)出一個 10μ s 以上的高電平，就可以在接收口等待高電平輸出?？梢詼p少了很大部分可能存在的角度干擾問題。超聲波接收電路如圖 36 所示。超聲波接收電路主要是由集成電路 CX20216A 芯片電路構(gòu)成的， CX20216A 芯片電路可以對超聲波信號進行放大、限幅、帶通濾波、峰值檢 波、整形、比較等功能，比較完之后超聲波接收電路會輸出一個低電平到單片機去請求中斷，當即單片機停止計時，并開始去進行數(shù)據(jù)的處理。超聲波探頭將電信號轉(zhuǎn)換為機械波發(fā)射出去，而單片機所產(chǎn)生的 40kHz 的方波脈沖需要進行放大才能將超聲波探頭驅(qū)動將超聲波發(fā)射出去，所以發(fā)射驅(qū)動實際上就是一個信號的放大電路，本設(shè)計選用 74LS04 芯片進行信號放大 。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，就成 為超聲波接收器。 超聲波發(fā)射端是將電能或機械能轉(zhuǎn)換成聲能，接收端則反之。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。當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，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，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。它是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)? 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 所需頻率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。由于單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳為 XTAL1 和 XTAL2 分別是反相放大器的輸入端和輸出端，在這兩個端口跨接晶體（或陶瓷）振蕩器和兩個電容就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩電路。 ○ 3 EA_____/Vpp（ 31）： EA_____為 片外程序存儲器訪選用端。在 訪問片外存儲器時， ALE（地址鎖存允許）以每機器周期兩次進行信號輸出，其下降沿用于控制鎖存 P0 口 輸出的低 8 位地址；在不訪問片外存儲器的時候， ALE 端仍以不變的頻率輸出脈沖信號 (此頻率是振蕩器頻率的 1/6),而在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖會跳空一個 ,此時是不可以做為時鐘輸出。 P3 口作為通用 I/O口接口時，第二功能輸出線為高電平。 P2 口 （ 21～ 28） 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，而且 P2口具有驅(qū)動 4 個 LSTTL 負載的能力。 （ 4） 輸入輸出口（ I/O 口）引腳 P0 口 （ 39～ 32） 是一個三態(tài)的雙向口，既可以作為數(shù)據(jù)和地址的分時復(fù)用口，又可以作為通用輸入輸出口 。 （ 2）時鐘電路的引腳 XTAL1（ 19） 和 XTAL2（ 18） 為了產(chǎn)生時鐘信號，在單片機的芯片內(nèi)部已經(jīng)設(shè)置了一個反相放大器，其中XTAL1 端口就是片內(nèi)反相放大器的輸入端， XTAL2 端則是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端 。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路， 2 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 經(jīng)過多方案的比較與選擇決定，該設(shè)計系統(tǒng)硬件采用 STC12C5A60S2 作為控制器，超聲波模塊 HCSR04 作為系統(tǒng) 的測距模塊，液晶顯示屏 1602 作為系統(tǒng)的顯示模塊，溫度傳感器進行溫度補償。下面兩種方案進行簡單比較。 （ 2） 數(shù)碼管顯 示 使用數(shù)碼管的話，硬件接線雖然比較簡單，使用壽命較長，但是顯示的個數(shù)和字型有限，顯示效果過于單一。本 設(shè)計 中選用的探頭是 4OKHz 的收發(fā) 一 體式超聲傳感器 。其中收發(fā)一體式就是發(fā)送器和接受器為一體的傳感器，即可發(fā)送超聲波，又可接受超聲波 。 所以，根據(jù)上述要求，綜合考慮，單片機 STC12C5A60S2 可以作為系統(tǒng)的控制器進行使用。 （ 3）單片機的封裝形式。在一般的情 況下來講，在選擇單片機時要需要考慮的幾個方面有： （ 1）單片機最基本性能參數(shù)指標。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 單片機具有控制功能強、低功耗、高性價比等優(yōu)點，并且開發(fā)成本低。單片機利用聲波的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時間間隔，即可得到超聲波在媒介中傳播的時間 t，由此便可計算出距離，并由單片機控制顯示出來 。按照系統(tǒng)設(shè)計的功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)以單片機控制模塊為核心，外圍電路由測溫模塊、超聲波測距模塊、報警模塊、顯示模塊、電源模塊共 5 個模塊組成。 當環(huán)境溫度變化較大時， 能夠 根據(jù) 溫度采集 模塊 所采集的溫度數(shù)據(jù)來修正 測距系統(tǒng) 中 的聲速 。超聲波在空氣中的傳播速度為 TC G ??? 3 1 (27) 由此可見，超聲波的速度和溫度 有 密切關(guān)系。由于相位測量存在以 2n 為周期的多值解，從而容 易造成解的不確定性。由于是利用超聲波測距，要測量預(yù)期的距離，所以產(chǎn)生的超聲波要有一定的功率和合理的頻率才能達到預(yù)定的傳播距離，同時這是得到足夠的回波功率的必要條件，只有得到足夠的回波頻率，接收電路才能檢測到回波信號和防止外界干擾信號的干擾 。假設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為 v，計時器記錄的時間t，發(fā)射點距障礙物的距離 H，如圖 21所示。本設(shè)計采用 脈沖回波 法測距。 第 6 章 總結(jié)與展望。 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計。 第 2 章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計。若距離在設(shè)定范圍以內(nèi)，系統(tǒng)會發(fā)出警報進行提醒。目前，國內(nèi)學(xué)者對超聲波回波信號處理算法的研究已經(jīng)日漸成熟，但其作為超聲波探測定位的關(guān)鍵技術(shù)，仍將是一個重要的研究方向。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 與 發(fā)達國家相比，我國所研制出的超聲波測距系統(tǒng)在性能方面有了很大的改善，但在精度等方面仍然很落后。而雷達技術(shù)、激光技術(shù)、電子技術(shù)和 導(dǎo)航系統(tǒng) 的發(fā)展，更使得超聲波技術(shù)不斷得到完善并趨于成熟。 自此以后 ，聲納 技術(shù) 是各國海軍進行水下監(jiān)視使用的主要技術(shù)，用于對水下目標進行探測﹑分類﹑定位和跟蹤。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 歷史上使用超聲波來測量距離是從聲納技術(shù)的發(fā)展開始。 目前，大多數(shù)超聲波測距儀都是采用 發(fā)射 40KHz 超聲波的方案。在 新型 材料合成中，尤其是 在 納米材料的制備中，超聲波技術(shù) 擁有 著極大的潛力。超聲波的波長遠大于分子 大小 ，這 說明超聲波本身不能直接對分子起作用，而是 超聲波 通過周圍環(huán)境的物理作用影響分子，所以超聲波的作用與其 所應(yīng)用 的環(huán)境密切相關(guān)。超聲波在氣體、液體及固體中 都可 傳播， 但 其傳播速度各有差異。s STC12C5A60S2 chip performance and characteristi