【正文】 // 顯示開及光標(biāo)設(shè)置 } /******************//按指定位置顯示一個(gè)字符 *******************/ void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData) { Y amp。 //顯示模式設(shè)置 ,開始要求每次檢測(cè)忙信號(hào) WriteCommandLCM(0x08,1)。 Delay_Ms(1)。 } /********************* //LCM 初始化 **************************/ void LCMInit(void) { LCM_Data = 0。 LCM_RW = 0。 //若晶振速度太高可以在這后加小的延時(shí) LCM_E = 0。 endif /*****************************************/ include /******************** //寫數(shù)據(jù) ***************************/ void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) { LCM_Data = WDLCM。 void Timer_Count(void)。 void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char *DData)。 void Start_DS1302(void)。 void WriteData_DS1302(unsigned char ucAddr, unsigned char ucDa)。 void flashClose()。 // 用于裝距離的個(gè)十百千 位（ mm） unsigned char initTimeBuf[8] = {00,00,13,28,05,02,12}。 unsigned char table[] = Distance:。 bit flag = 0。 //扇區(qū)標(biāo)示，指定對(duì)那個(gè)扇區(qū)（ 4）進(jìn)行操作 ,默認(rèn)為第 0 扇區(qū) uint addr = 0。 define TX P2^1 define RX P2^2 define LCM_E P2^3 //定義 LCD 引腳 define LCM_RW P2^4 define LCM_RS define LCM_Data P0 define Busy 0x80 //用于檢測(cè) LCM 狀態(tài)字中的 Busy 標(biāo)識(shí) define T_CLK P1^0 /*實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)鐘線引腳 */ define T_IO P1^1 /*實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)線引腳 */ define T_RST P1^2 /*實(shí)時(shí)時(shí)鐘復(fù)位線引腳 */ //全局變量定義 uint BlockSize = 512。動(dòng)手能力得到很大的提高。 在一個(gè)學(xué)期的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)當(dāng)中，我逐步了解了整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和過程，并且學(xué)到了很多新的東西。 （ 2） 可靠性好，適應(yīng)范圍廣，單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其它原件無法比擬的。B l o c k F l a g + +n o結(jié) 束 返 回M o d e l = 0y e sy e sy e s 圖 模式 1程序流程圖 第 25 頁 共 42 頁 結(jié)束語 目前超聲波測(cè)距已得到廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)一般使用專用集成電路根據(jù)超聲波測(cè)距原理設(shè)計(jì)各種測(cè)距儀器，但是專用集成電路的成本較高、功能單一。 測(cè)距子程序 測(cè)距子程序是工作在模式 0 下面的，先開啟超聲波模塊， 把 端口置高電平，讓其自動(dòng)發(fā)送 40K Hz 的超聲波信號(hào)，延時(shí)，關(guān)閉發(fā)射，等待從 返回的回波信號(hào)，當(dāng)回波信號(hào)到達(dá)時(shí)，開啟定時(shí)器 0，待返回信號(hào)結(jié)束，關(guān)閉定時(shí)器 0，結(jié)束計(jì)時(shí)，根據(jù)定時(shí)器 0 里記錄的時(shí)間和測(cè)距原理的公式，計(jì)算出距離 S。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒╠ 第 21 頁 共 42 頁 加以校正。 超聲波測(cè)距器的算法設(shè)計(jì) 圖 超聲測(cè)距示意圖 圖示意了超聲波測(cè)距的原理，即超聲波發(fā)生器在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來，就被超聲波接收器所接收到。 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)總圖 圖 系統(tǒng)電路 總 原理圖 為外部中斷，外接開關(guān) S3，當(dāng) S3 切換時(shí)，能完成工作模式的切換；當(dāng)系統(tǒng)上電正常工作時(shí)， LED 燈會(huì)指示工作狀態(tài)， P0 口外接排阻。 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 顯示模塊電路設(shè)計(jì) 圖 顯示模塊電路圖 V0 為液晶顯示器 LCD1602[25]對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。如果在傳送過 程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 超聲波模塊電路設(shè)計(jì) 圖 超聲模塊電路圖 Trig 為模塊的信號(hào)發(fā)射端， Echo 為回波信號(hào)端；當(dāng) Trig 收到一個(gè)持續(xù) 1us 的高電平時(shí)，模塊自動(dòng)發(fā)射超聲波信號(hào)；當(dāng)模塊接收到回波信號(hào)時(shí)， Echo 被置高電平，且持續(xù)時(shí)間就是從超聲波發(fā)射到接收到回波的時(shí)間，處理器可根據(jù)高電平時(shí)間直接獲得測(cè)距用的時(shí)間。 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)采用 STC89C52RC。在 單片機(jī)的 軟件 設(shè)置中有幾個(gè)系統(tǒng)寄存器是用來設(shè)置 PWM 口的輸出的，可以設(shè)置占空比、周期等等，通過設(shè)置這些寄存器產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的 頻率的 波形之后，只要打開 PWM 輸出， PWM 輸出口就能輸出該頻率的方波，這個(gè)時(shí)候利用這個(gè)波形就可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器了。 而且簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。 SCLK 為時(shí)鐘輸入端。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。采用 三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的 時(shí)鐘信號(hào) 或 RAM 數(shù)據(jù)。 1602 特性： 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字） ， +5V 電壓，對(duì)比度可調(diào) ， 內(nèi)含復(fù)位電路 提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能 ， 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM ， 內(nèi)建有 192 個(gè) 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM， 8 個(gè)可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM。公式： us/58=厘米或者 us/148=英寸；或是：距離 =高電平時(shí)間 *聲 速（ 340M/S） /2； 建議測(cè)量 周 期為 60ms 以上 ， 以防止發(fā)射信號(hào)對(duì)回響信號(hào)的影響。 （ 1） 實(shí)物圖 ： 第 13 頁 共 42 頁 圖 HCSR04實(shí)物圖 上圖接線： VCC 供 5v 電源， GND 為地線 ， TRIG 觸發(fā)控制 信號(hào)輸入， ECHO 回響信號(hào)輸出線。模塊高精度，盲區(qū)（ 2cm）近 ,能穩(wěn)定的測(cè)距 [22]。 超聲波模塊 選型 （ HCSR04） 現(xiàn)在市場(chǎng)上各種各樣的超聲波模塊很多，有專門的發(fā)射、接收模塊，有既能發(fā)射又能接收的，本設(shè)計(jì)是測(cè)距系統(tǒng)，應(yīng) 采用反射波的模塊，由于市場(chǎng)上已經(jīng)很便宜了，故沒有自己搭超聲模塊的必要?？芍苯邮褂么谙螺d 。 由于本系統(tǒng)是一個(gè)小的嵌入式系統(tǒng)，對(duì)處理器性能方面要 求不是很高；因此就得考慮系統(tǒng)的節(jié)能、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定等方面因素來選擇適合的 SCM。另外 STC89X52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如下： 單 片 機(jī)外 部 中 斷超 聲 波 模 塊定 時(shí) 器時(shí) 鐘 模 塊E 2 P R O M蜂 鳴 器顯 示 模 塊發(fā) 射 信 號(hào)接 收 信 號(hào) 圖 超聲波測(cè)距儀原理框圖 系統(tǒng)設(shè)置有兩個(gè)工 作模式，通過一個(gè)外部中斷開關(guān)選擇工作模式 模式 0：正常的測(cè)距工作模式 模式 1：遍歷顯示 E2PROM 中存儲(chǔ)的測(cè)距記錄信息 第 11 頁 共 42 頁 3 超聲波測(cè)距儀的硬件設(shè)計(jì) 硬件模塊選型 處理器 選型 （ STC89C52） 在這里，我才用的深圳宏晶科技生產(chǎn)的 STC89C52RC 單片機(jī) [21]。當(dāng)反射面離探頭愈來愈遠(yuǎn)，接收和發(fā)射信號(hào)相隔時(shí)間愈來愈長(zhǎng)，其幅值也愈來愈小。根據(jù)阻塞區(qū)內(nèi)的缺陷回波高度對(duì)缺陷進(jìn)行定量評(píng)價(jià)會(huì)使結(jié)果偏低，有時(shí)甚至不能發(fā)現(xiàn)障礙物，這是需要注意的。此時(shí)，從接收回波信號(hào)幅度和測(cè)量盲區(qū)兩個(gè)方面來衡量比較適中。 發(fā)射脈沖寬度 發(fā)射脈沖寬度決定了測(cè)距儀的測(cè)量盲區(qū)，也影響測(cè)量精度，同時(shí)與信號(hào)的發(fā)射能量有關(guān)。傳播介質(zhì)中聲波的傳播速度隨溫度、雜質(zhì)含量和介質(zhì)壓力的變化而變化。 第 9 頁 共 42 頁 （ 3）從傳感器設(shè)計(jì)角度看，工作頻率越低，傳感器尺寸就越大，制造和安裝就越困難。金屬網(wǎng)也是起保護(hù)作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。 雙壓電晶片由 A、 B 兩部分構(gòu)成。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。當(dāng)壓電晶片受發(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(chǎng)之中，它就產(chǎn)生一定的應(yīng)變；相反，對(duì)這種材料施以外力，則由于產(chǎn)生了應(yīng)變就會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場(chǎng)。 壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。目前常用的超聲傳感器有兩大類，即電聲型與流體動(dòng)力型。由 CCD(電荷耦合器件 )攝像機(jī)接受反射光，采用圖像處理的方法檢測(cè)出激光點(diǎn)圖像，并根據(jù)位置坐標(biāo)及攝像機(jī)光學(xué)特點(diǎn)計(jì)算出激光反射角。 單片機(jī)發(fā)出短暫的 40kHz 信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波換能器輸出；反射后的超聲波經(jīng)超聲波換能器作為系統(tǒng)的輸入，鎖相環(huán)對(duì)此信號(hào)鎖定， 產(chǎn)生鎖定信號(hào)啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，得出時(shí)間，再由系統(tǒng)軟件對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、判別后，相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果被送至 LCD 顯示電路進(jìn)行顯示。 表 超聲波波速與溫度的關(guān)系表 溫度（℃） 30 20 10 0 10 20 30 100 聲速（ m／ s） 313 319 325 323 338 344 349 386 由于超聲波屬于聲波范圍，其波速 v 與溫度有關(guān) [17]。 第 6 頁 共 42 頁 2 超聲波測(cè) 距儀的 設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距 原理 單片機(jī)發(fā)出超 聲波測(cè)距是通過不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差 t，然后求出距離 S＝ vt/2，式中的 v 為超聲波波速 [16]。 （ 3） 超聲波探測(cè)器測(cè)量分辨力和探測(cè)角度范圍的矛盾 超聲波測(cè)距選用大波束角探測(cè)器，可以滿足探測(cè)范圍要求，但分辨能 力較差，難于準(zhǔn)確地提供目標(biāo)的邊界信息。 這段時(shí)間由于無法檢測(cè)超聲波傳播距離，從而出現(xiàn)盲區(qū)。 現(xiàn)階段常見 問題的分析及解決： （ 1） 超聲波傳播波速不恒定 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度隨周圍環(huán)境 ( 溫度、壓力等 )的變化而變化，其中溫度的影響最為明顯。 目前市場(chǎng)上普通的超聲波測(cè)距系統(tǒng) ， 一般采用發(fā)射單超聲脈沖的方法 ， 這種方法在測(cè)距精度和可靠性等方面的研究已較成熟 。 目前國(guó)產(chǎn)低功率超聲波探頭 ， 一般不能用于探測(cè) 15m 以外的物體 ， 美國(guó) AIRMAR 公司生產(chǎn)的Airducer AR30 超聲波傳感器的作用距離可達(dá) 30m， 但價(jià)格較高 。通過對(duì)以 Vmos 場(chǎng)效應(yīng)管為開關(guān)元件的超聲波發(fā)射電路進(jìn)行分析 ， 馬慶云等 [8]發(fā)現(xiàn) 第 4 頁 共 42 頁 激勵(lì)脈沖寬度對(duì)超聲波換能器的發(fā)射功率影響極大 ， 換能器取得最大發(fā)射功率所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)脈沖寬度為其諧振周期的一半 。儀器設(shè)計(jì)也應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，才能滿足用戶的要求。與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。隨后具有檢測(cè)，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測(cè)分析儀相繼研制成功。該儀器采用 TTL 線路，數(shù)碼顯示，儀器重 量為 5Kg。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體元件逐漸代替了電子管器件，更有利于無損檢測(cè)技術(shù)的推廣普及。但當(dāng)時(shí)這種儀器只有個(gè)別科研單位使用，建工部門使用不多。如英國(guó)的 UCT2 超聲波檢測(cè)儀，重達(dá) 24Kg，各單位積極開展試驗(yàn)研究工作，在一些工程檢測(cè)中取得了較好的效果。近十幾年來由于微機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)以及超聲波產(chǎn)生和接收新技術(shù)的發(fā)展，突破了常規(guī)超聲檢測(cè)的限制，進(jìn)一步開拓了其適用范圍。還可利用超聲波檢漏、測(cè)量液位、粘度、硬度和溫度等。利用超聲波的哀減特性，可以研究或測(cè)量材料的物理性質(zhì) [6]。 超聲波在介質(zhì) (固體、液體、氣體 )中傳