【正文】 PS：串行口發(fā)送 /接收中斷優(yōu)先級擇位。 ES： ES=1 時為允許串行口發(fā)送 /接受中斷。 EX1： EX1=1 時為允許外部中斷 INT1 中斷。 IT0：外中斷 0 觸發(fā)類型標(biāo)志位。 IT1：外中斷 1 觸發(fā)類型標(biāo)志位。 TF0：定時器 /計數(shù)器 T0 溢出標(biāo)志。 RI：接受中斷標(biāo)志。 3． 2． 2 中斷系統(tǒng)中的 SFR 與中斷系統(tǒng)有關(guān)的 SFR 有 SCON、 TCON、 IE和 IP。 （ 3） 中斷優(yōu)先級：幾個中斷源同時申請中斷時， CPU 必須區(qū)分哪個中斷源更重要，從而確定優(yōu)先處理哪個中斷事件。一般 T1 作波特率發(fā)生器時，常設(shè)置成方式 2的自動重裝模式，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 方式 2 時 T0、 T1 的結(jié)構(gòu)圖 在方式 2 時，將 16 位計數(shù)器分成兩個 8位的計數(shù)器， THi用來存放初值。 T0 和T1 各有一個 16 位的寄存器，由高 8 位和低 8位組成，可以 進(jìn)行讀寫操作，復(fù)位時這四個寄存器全部清零。 CPU 響應(yīng)中斷后自動復(fù)位。 CPU 響應(yīng)中斷后自動復(fù)位。溢出時自動置 1，中斷響應(yīng)后自動復(fù)位，也可用軟件 復(fù)位。溢出時自動置 1，中斷響應(yīng)后自動復(fù)位，也可用軟件復(fù)位。當(dāng) GATE=0 時，計數(shù)器由內(nèi)部 Tri 控制啟停；當(dāng)GATE=1 時，計數(shù)器由 Tri和外部引腳 INTi 一起控制。 00 為方式 0，為 13 位計數(shù)器方式； 01為方式 1，為 16 位計數(shù)器方式； 10 為方式 2，為 8 位自動重裝初值方式； 11 為方式 3，為兩個 8 位計數(shù)器與波特率發(fā)生器工作方式。 (3) 控制邏輯：當(dāng) GATE=0 時，由 Tri 控制計數(shù)器的啟停；當(dāng) GATE=1時，計數(shù)器由外部引腳 INTi控制啟停（高電平開啟）。C1 1 0 0 181。在室內(nèi)因墻壁反射，故沒有方向性。電路中 VT1β≥ 200， VT2β≥ 150，其他元件自定。一般 情況下一次即可成功。下面介紹一種雙穩(wěn)態(tài)超聲波接收機(jī)電路，它的前級電路同單穩(wěn)態(tài)超聲波接收 電路完全一樣，只是執(zhí)行電路不同。amp。電路工作電壓 9V，工作電流 40~50mA。電路工作電壓 9V，工作電流大于 35mA，發(fā)射超聲波信號大于 10m。其中門 YF1與門 YF2組成可控振蕩器，當(dāng) S按下時，振蕩器起振，調(diào)整 RP改變振蕩頻率，應(yīng)為 40kHZ。電感采用固定式，電感量 。 2kHZ。發(fā)射超聲波信號大于 8m。 T4016是反饋耦合元件，對于電路來說又是輸出換能器。測量 F3輸出頻率應(yīng)為 40kHZ177。 F3的輸出激勵換能器T4016的一端和反向器 F4， F4輸出激勵換能器 T4016的另一端，因此，加入F4使激勵電壓提高了一倍。 在 測距時由于溫度變化，可通過溫度傳感器自動探測環(huán)境溫度、確定計算距離時的波速 C，較精確地得出該環(huán)境下超聲波經(jīng)過的路程，提高了測量精確度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。利用三角測距原理即可算出反射點的位置。 2． 2 超聲波測距的原理 2． 2． 1 常見的測距法 目前最常用的測距法有兩種 : (1) 超聲波測距法 :超聲波是頻率 20kHz以上的機(jī)械振動波，利用發(fā)射脈沖和接收脈沖的時間間隔推算出距離。發(fā)射探頭向被測物體表面發(fā)射超聲波，經(jīng)物體表面反射后，回波被接收探頭所接收，測出超聲波在介質(zhì)中的傳播時間，進(jìn)而得到距離。 配置方式 用途 特征 直接方式 遙 控 探測物體 ① 探測靈敏度可自由設(shè)定，易于設(shè)計 ② 設(shè)置場所需在兩處 反射方式（獨立型） 探測物體 測量距離 ① 需要從 T 向 R 直接迂回輸入的對策 ② 可使用 T 和 R 專用的傳感器，效率高 ③ 多用于近距離 反射方式（兼用型） 探測物體 測量距離 ① 需要發(fā)射接收切換電路 ② 不能近距離測量 圖 超聲波探測物體的方式 對于直接方式，我們常用來探測物體。當(dāng)收不到超聲波信號時，認(rèn)為被測物體存在。 ② 聲波幅值檢測法 聲波幅值檢測法易受反射波的影響 ③ 渡越時間檢測法 (TOF) 渡越時間檢測法的工作方式簡單，直觀，在硬件控制和軟件設(shè)計上都非常容易實現(xiàn)。 （ 3）從工作方式上來看： 超聲波是一種一定頻率范圍的聲波。 常用的壓電材料有兩類，一是天然或人工 制造的壓電單晶體，如石英等，另一類是人工燒制的多晶壓電陶瓷，這兩類材料經(jīng)加工后，都可得到與外加電場頻率相同的壓電應(yīng)變，反之亦然。由于相斥的作用，壓電陶瓷在厚度方向上縮短，在長度方向上伸長。 圖 反壓電效應(yīng) 有些單晶體和晶體陶瓷材料受到應(yīng)力后，能在材料中產(chǎn)生電場，這種效應(yīng)稱為壓電效應(yīng)，這些材料被稱為壓電材料。超聲波傳感器也稱超聲波換能器，簡稱探頭，其功能是完成聲能和電能的轉(zhuǎn)換。 目前，超聲波測距傳感器在超聲波測距中應(yīng)用十分廣泛。通過光敏元件來發(fā)射和接收號，從而判斷障礙物的存在與否。最基本的用來檢測電容變化的 電路中，將電容作為振蕩電路中的一個元件，只有在傳感器電容值超過單一闡值時，振蕩電路才開始振蕩，將此信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，即可表示與外界物體的距離。測量對受外界電磁干擾較大 。當(dāng)其靠近時，磁場變?nèi)?。?dāng)傳感器與被測物體相對靜止時，由于磁 力線不發(fā)生變化，因而線圈中沒有電流，因此這種傳感器只是在外界物體與之產(chǎn)生相對運(yùn)動時，才產(chǎn)生輸出，且隨著距離的增大，輸出信號明顯減弱，因而這種類型的傳感器只能用于很短距離的測量。非接觸測量距離的方法很多，從納 米級微小位移成成千上萬公里甚至更遠(yuǎn)的距離，它們的測量應(yīng)用了多種原理，采用了各種不同的裝置。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 2 超聲波測距儀的原理 2． 1 超聲波測距傳感器 2． 1． 1 超聲波測距傳感器的工作原理 超聲波測距傳感的超聲波是由一種被稱作換能器的晶振體產(chǎn)生的。鑒于此，本課題將開發(fā)一種適合于實驗室的體積小、成本低的超聲波測距傳感器。另外也有大量的文獻(xiàn)研究采用數(shù)字信號處理技術(shù)和小波變換理論來提高 TOF的精度。該方法在測距中通過兩次探測求取回波包絡(luò)曲線來得到回波的起點，通過這樣處理后超聲波行 業(yè) 用 途 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 的傳播時間的精度得到了很大的提高對超聲波的研究主要集中在提高超聲波測距精度，減小多個超聲波反射互相影響這兩個方面。對于體積較小成本較低的機(jī)器人，這些特點尤為突出，相比之下，超聲波測距的特點彌補(bǔ)了以上不足， 表 超聲波在檢測技術(shù)中的廣泛應(yīng)用 具體應(yīng)用產(chǎn)品和事物 工業(yè) 金屬材料和部分非金屬材料探傷，超聲振動切削加工，超聲波清洗零件，超聲波焊接，超聲波流量計，超聲波料位及液位檢測，濃度檢測，硬度計 通訊 定向通訊 醫(yī)療 超聲波成像儀器，超聲波血流計，超聲波潔牙器等 家用電器 遙控器，加濕器，防盜報警器，超聲波驅(qū)蟲器 其他 盲人防撞裝置，汽車倒車測距報警器，裝修工程測距（計算用料） 在許多情況下能很好地完成探測任務(wù)。利用超聲波測距輔助機(jī)器人確定機(jī)器人自身位置和環(huán)境識別，從而準(zhǔn)確避開障礙物按照預(yù)先規(guī)劃好的行進(jìn)方向行進(jìn)來完成預(yù)定任務(wù)。人類采用仿生學(xué)，人工發(fā)射出超聲波。一般說來，超聲波測距技術(shù)不需有運(yùn)動的部件，所以在安裝、維修上有很大的優(yōu)勢，特別是超聲波測距方法可以選擇氣體、液體和固體作為傳聲媒質(zhì)，因此應(yīng)用范圍寬廣，具有較大的適應(yīng)性。 (6) 超聲是聽不見的，在高強(qiáng)度應(yīng)用中，這一點為超聲波帶來了很 大優(yōu)勢。高的超聲波頻率和低的介質(zhì)密度都會加速其衰減 。 (2) 超聲波具有良好的指向性。 1． 4 超聲波測距技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 1． 4． 1 超聲波測距的優(yōu)勢 我們知道，任何彈性介質(zhì)的機(jī)械振動都會發(fā)出聲波，聲波是一種機(jī)械波。反射波的強(qiáng)度工。所以超聲波在氣體中傳播，比在液體和固體中傳播能量衰減快。除此之外，超聲波還有其它特性 : (1) 超聲波頻率高、波長短，所以和光波一樣，可以集中向一個方向傳播，并用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ顾鼤奂虬l(fā)散，另外，由于波的強(qiáng)度和頻率的平方成正比，所以在同樣振幅的條件下，超聲波的強(qiáng)度比聲波大的多。 磁致伸縮是指在磁場的作用下，某些物質(zhì) (如 :鐵、鉆、鎳及其合金 )能改變自己的形狀和大小的現(xiàn)象 。其中，靠近低頻段主要用于空氣和液體介質(zhì)中的測量系統(tǒng)，中頻和高頻段主要用于固體介質(zhì)的測量。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 圖 聲波的頻率界限圖 由以上分類可以看出，只有縱波可以在氣體中傳播。質(zhì)點振動方向垂直于傳播方向的波。 1． 3． 2 聲波的波型 由聲源在介質(zhì)中施力方向與聲波傳播方向的不同，聲波的波型也不同，通常有下列幾種 : (1) 縱波。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 圖 51 系列單片機(jī)封裝圖 1． 3 超聲波產(chǎn)生和特性 1． 3． 1 超聲波的定義 通常把振動頻率 20kHz以上的機(jī)械波稱為超聲波，超聲波是人耳聽不見的一種機(jī)械波，它波長較短，穿透性較強(qiáng)，繞射小，具有一定的方向性，能夠成為射線而定向傳播。 1． 2 單片機(jī)簡介 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已成為計算機(jī)技術(shù)中的一個獨特的分支，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域特越來越廣泛，特別是在工業(yè)控制和儀器儀表智能化中扮演著極其重要的角色。采用單片機(jī)處理技術(shù)對物位進(jìn)行精確計算，并由一體化溫度變送器檢測環(huán)境溫度。但是，把超聲波技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)測量中，則是近一、二十年來，隨著我國選煤自動化的不斷提高，選煤廠對于各類參數(shù)有了更高的要求，尤其是倉位的準(zhǔn)確性，要求更加嚴(yán)格。 Dissertation ing into being first of all through the ultraaudible sound with the property is begined with to anticipate the ultraaudible sound to calculate to elaborate with the ultrasonic ranging technique ， Moreover obtain the feasible quality analysis with 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 researcies of main research substance of native dissertation 。 論文首先從超聲波的產(chǎn)生和特性入手對超聲波料位計和超聲波測距技術(shù)進(jìn)行了闡述，并得出了本論文的主要研究內(nèi)容和研究的可行性分析。 3．用 51系列單片機(jī)系統(tǒng)仿真工具（或?qū)嶒炑b置）對系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。 3．用 51系列單片機(jī)系統(tǒng)仿真工具（或?qū)嶒炑b置）對系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。軟件的編寫我們采用匯編語言和 C語言相結(jié)合的方法。在測距時由于溫度變化，可通過溫度傳感器自動探測環(huán)境溫度、確定計算距離時的波速 C，較精確地得出該環(huán)境下超聲波經(jīng)過的路程，提高了測量精確度。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計－超聲波料位計 專 業(yè)：自 動 化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 202151222 指導(dǎo)教師： 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 西安建筑科技大學(xué) 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )開題報告 院 （系） 信 控 學(xué) 院 專業(yè)班級 自動化 0102 班 課題名稱： 超聲波料位計 學(xué)生姓名： 李 凱 學(xué)號： 202151222 指導(dǎo)教師： 何 波 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )起止 時間： 2021 年 03 月 28 日 ～ 06 月 25 日 (共 13 周 ) 2021 年 04 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 頁 1．文獻(xiàn)綜述 （含主要參考文獻(xiàn)） 第一部分：我們對超聲波的了解 通常把振動頻率 20kHz以上的機(jī)械波稱為超聲波，超聲波穿透性較強(qiáng)，具有一定的方向性，傳輸過程中衰減較小，反射能力較強(qiáng)。 第三部分：軟硬件的設(shè)計和實現(xiàn) 我們會以實驗室的要求，而并不是工地的要求來設(shè)計硬件。 第四部分：調(diào)試 用 51系列單片機(jī)系統(tǒng)仿真工具（或?qū)嶒炑b置）對系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試。