【正文】 ZY1: CLR BELL 。 SETB EA 。 MAIN1: SETB TR0 。 MOV R4,04H 。 MOV TH0,00H 。 AJMP DST1 ORG 002BH 。 ORG 0000H 。 A3 EQU 67H 。 TJ4 EQU 63H 。最后，感謝在百忙之中，抽出時(shí)間來(lái)評(píng)審我論文的老師們。 感謝學(xué)院的老師和同學(xué)們，給我們提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，便于我們順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 [8] 雷輝 .基于 AT89C2051的智能防撞報(bào)警器設(shè)計(jì) .電氣時(shí)代， 2021，（ 1） . [9] 董子和，李永輝 .超聲波測(cè)距系統(tǒng)的建立及其在汽車防撞系統(tǒng)的應(yīng)用， 汽車電器 1997，（ 1） [10] 李茂山 .超聲波測(cè)距原理及實(shí)踐技術(shù) .實(shí)用測(cè)試技術(shù)， 1994，（ 1） [11] 雷輝 .基于 AT89C2051的智能防撞報(bào)警器設(shè)計(jì) .電氣時(shí)代， 2021年第 1期 [12] 黃建兵 .超聲波精確測(cè)距的研究 .南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 [13] Ondrej Sajdl， Jaromir Zak， Radimir Wireless Distance Measuring Sensor System[J]， Personal Wireless Communications； [14] KeNung Huanga， YuPei ultrasonic distance measurement using direct digital frequency synthesizers[J]， Sensors and Actuators A: Physical； 致謝 34 致謝 本論文能得以順利完成首先要感謝我的導(dǎo)師，從理論研究到系統(tǒng)設(shè) 計(jì)，從工具軟件的使用到系統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn)的攻關(guān)，從相關(guān)知識(shí)的教學(xué)視頻到重要的專業(yè)書(shū)籍和資料，徐 老師都給予了我悉心的指導(dǎo)和幫助。這次的設(shè)計(jì)只是針對(duì)了測(cè)量距離在 4 米的情況，而對(duì)于更改參數(shù)則比較困難。 由于設(shè)計(jì)時(shí)間問(wèn)題，不能進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，致使系統(tǒng)存在些許缺陷。另外，采用單片機(jī)為主控芯片設(shè)計(jì)的系統(tǒng)體積小重量輕便于安裝和放置，加上高性價(jià)比、低成本的優(yōu)勢(shì)，使得這種系統(tǒng)更易于推廣。//8位 2行 5*8 Write_Comm(0x06)。 } /**********************LED 的初始化 ***************************/ void Init_LED(void) { delay()。 RW = 0。 Read_Busy()。 } /*********************寫(xiě)入指令函數(shù) ****************************/ void Write_Comm(uchar lcdm) { Lcd_Data = lcdm。 E = 0。 } } } 。b33。 //待顯示的結(jié)果 } if(14==a) { d=0xdf。a++) { d=dispbuf[a]。 Write_Comm(0x01)。j++)。 for(i=0。為的就是防止在超聲波發(fā)射時(shí)接收器就收到反射波。此時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)放大器的放大倍數(shù)會(huì)降低，甚至沒(méi)有放大作用，這種現(xiàn)象稱為阻塞。關(guān)定時(shí) 1中斷 Y N 設(shè)置計(jì)數(shù)器 T0初值 開(kāi)啟計(jì)數(shù)器 產(chǎn)生 40kHz 方波信號(hào) 是否 發(fā)射完 ？ 返回 開(kāi)始 第四章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27 MOV TH1, 0F6H 。顯示一定時(shí)間 AJMP MAIN2 。返回調(diào)節(jié) MAIN12: SETB TR0 。測(cè)出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式送往 LED 顯示，然后再發(fā)超 聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過(guò)程。主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器 T0 工作模式為 16 位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P2 清 0。 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距軟件設(shè)計(jì)主要由主程序，超聲波發(fā)射子程序，超聲波接受中斷程序 ， 顯示子程序 以及報(bào)警程序 組成。 RAM中存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)值并不能作為距離值直接顯示輸出 ，超聲波從發(fā)射出去碰到障礙物返回接收傳感器的時(shí)間，需要通過(guò)軟件定時(shí)器來(lái)記錄。在系統(tǒng)軟件中，要完成發(fā)射脈沖信號(hào)及輸出顯示。 當(dāng)系統(tǒng)的硬件電路確定之后，系統(tǒng)的主要功能還要靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，軟件的設(shè)計(jì)在很大程度上就決定了 產(chǎn)品的性能 。 如圖 312。 產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)電路如圖 311。電路圖如圖 311所示。 XCLK：引腳 26，時(shí)鐘端。當(dāng)該端為低電平時(shí)，芯片進(jìn)入放音周期；當(dāng)該端為高電平時(shí)， 停止 放音。 AGC：引腳 19，自動(dòng)增益控制端。 SP， SP+：揚(yáng)聲器連接端，輸出音頻信號(hào) 。 各 條引腳的功能含義說(shuō)明如下 . A0A7:引腳 16,9,10， 地址輸入端或控制命令輸入端 。如汽車倒車?yán)走_(dá)，公交車報(bào)站器，銀行排隊(duì)機(jī)、語(yǔ)音玩具、防盜系統(tǒng)等設(shè)備都裝備了語(yǔ)音芯片。 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 20 常用 LED 數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是 0、 9。如：顯示一個(gè) “2”字，那么應(yīng)當(dāng)是 a 亮 b 亮 g 亮 e 亮 d 亮 f 不亮 c不亮 dp 不亮。 本設(shè)計(jì)的顯示電路原理圖如下圖 37所示。 所以采用了 LED 數(shù)碼管作為顯示。而實(shí)用的波形整形電路是積分電路和施密特比較器組成的電路。然后信號(hào)進(jìn)入峰值檢波器， 對(duì)編碼脈沖的調(diào)幅波進(jìn)行振幅檢波，解調(diào)出數(shù)字編碼脈沖信號(hào)， 3腳外接電容是峰值檢波器的濾波電容。然后，信號(hào)進(jìn)入限幅放大器，可以濾除雜亂的寄生調(diào)幅和其他干擾，輸出包絡(luò)脈沖頂部平直的編碼脈沖調(diào)幅波。 7 OUT 信號(hào)輸出端，該端口為集電極開(kāi)路輸出，當(dāng)該腳與電源正端接一 22千歐 的電阻時(shí)，輸出脈沖低電平的標(biāo)準(zhǔn)值約為 8 VDD 電源正端，接 +5V CX20216A 的 內(nèi)部主要包括前置放大器，限幅放大，帶通濾波，峰值檢波，積分濾波及波形整形電路等。 R 阻值大， C 容量小，增益低；反之則高但 C 不宜過(guò)大，否則瞬態(tài)響應(yīng)速度會(huì)降低。 (5）輸入 阻抗為 27kΩ。 CX20216A 的基本性能如下： (1） 電源電壓典型值 5V，最大 17V。 接收電路的設(shè)計(jì)采用 CX20216A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片。 超聲波探頭必須采用與發(fā)射探頭對(duì)應(yīng)的型號(hào)，關(guān)鍵是頻率要一致 ，本設(shè)計(jì)采用 TCT40－ 16T/R，否則將因無(wú)法產(chǎn)生共振而影響接收效果，甚至無(wú)法接收。 方案三：采用集成運(yùn)放芯片（ LM324）作為比較器對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行波形變換。這種方法的特 點(diǎn)是 電路簡(jiǎn)單，但鎖相環(huán)接收的頻帶較窄，不易鎖相。由于經(jīng)接收探頭變換后的正弦波電信 號(hào)非常弱，因此必須經(jīng)放大電路放大。 下 表 31 是 其工作 范圍 的分布 情況，圖 34 為 引腳圖介紹。 發(fā)射電路主要由反向器 74ls04 和超聲波發(fā)生器 T構(gòu)成，單片機(jī) 端口輸出的 40kHz 的方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波發(fā)生器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器送到超聲波的另一個(gè)電極。這種方法的特 點(diǎn)是 無(wú)需驅(qū)動(dòng)電路，但缺乏靈活性。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。 XTAL1：接外部晶 振的一個(gè)引腳。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 用于顯示輸出，接顯示器。 : 接 ICA3 輸入端，用于中斷優(yōu)先級(jí)的判斷。 : 產(chǎn)生輸出一個(gè) 40KHZ 的脈沖信號(hào)。具體步驟如下： (1) 根據(jù)實(shí)際電路的要求，選 擇要使用哪些 I/O 端口，用 EQU 偽指令定義其相應(yīng)的寄存器； (2) 初始化端口的數(shù)據(jù)輸出寄存器，應(yīng)避免端口作為輸出時(shí)的開(kāi)始階段出現(xiàn)不確定狀態(tài)，影響外圍電路正常工作； (3) 根據(jù)外圍電路功能，確定 I/O 端口的方向，初始化端口的數(shù)據(jù)方向寄存器。其次 內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 2 個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口。 AT89系列單片機(jī)高速 (最高時(shí)鐘頻率 90MHz)，低功耗，不占用戶資源。比如設(shè)計(jì)并口加密狗時(shí)，信號(hào)線取電只能提供幾 mA 的電流，選用 AT 單片機(jī)就是因?yàn)樗軡M足低功耗的要求。對(duì)于程序存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)， Flash 存儲(chǔ)器和 OTP（一次性可編程）存儲(chǔ)器相比較，最好是 Flash 存儲(chǔ)器。目前各半導(dǎo)體公司、電氣商都向市場(chǎng)上推出了形形色色的單片機(jī)，并提供了良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 系統(tǒng)硬件電路部分由 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、顯示模塊、語(yǔ)音報(bào)警模塊、時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊組成。 首先測(cè)出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時(shí)間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離 。整個(gè)系統(tǒng) 由主程序、系統(tǒng)初始化子程序、超聲波發(fā)射程序、超聲波結(jié)束程序、顯示程序、報(bào)警程序等模塊組成，如圖 22 所示 。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)兩部超聲波接收 單片機(jī) 控制器 LED 顯示 掃描驅(qū)動(dòng) 報(bào)警裝置 超聲波發(fā)射 第二章 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 7 分。在此過(guò)程中，如果發(fā)射裝置與障礙物之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么 LED 數(shù)碼管會(huì)不斷地顯示兩者之間最新的 距離。當(dāng)超聲波遇到障礙物時(shí)會(huì)反射回來(lái)，由接收電路接收。特超聲對(duì)固體的作用可歸結(jié)為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種準(zhǔn)粒子的相互作用。通過(guò)物質(zhì)對(duì)超聲的吸收規(guī)律可探索物質(zhì)的特性和結(jié)構(gòu)，這方面的研究構(gòu)成了分子聲學(xué)這一聲學(xué)分支。 2 超聲處理。 超聲效應(yīng)已廣泛用于實(shí)際，主要有如下幾方面： 1 超聲檢驗(yàn)。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動(dòng)，這種振動(dòng)狀態(tài)通過(guò)空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。其數(shù)字和波形都比較清晰穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，可靠性高，具有斷電存儲(chǔ)功能，其串口可以方便用戶對(duì)儀器的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理及有關(guān)程序的開(kāi)發(fā)。進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲測(cè)距 儀能夠具有雙顯及內(nèi)帶有單板機(jī)的微處理功能。這些處理方法都取得了較好的效果。目前國(guó)內(nèi)也相繼出現(xiàn)了各類數(shù)字化超聲波測(cè)距設(shè)備，并已成為超聲波檢測(cè)的發(fā)展方向。目前，在超聲無(wú)損檢測(cè)中，脈沖回波系統(tǒng)仍是使用最為廣泛的一種。德國(guó)人Bergrnann 在他的論著《 ULTRASONIC》中，詳細(xì)的論述了有關(guān)超聲波的大量早期資料，該論著一直被認(rèn)為是該領(lǐng)域的經(jīng)典之作。他提出的這種方法可以用來(lái)檢測(cè)水中是否存在潛艇并進(jìn)行水下通信。 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外 發(fā)展?fàn)顩r 超聲波測(cè)距系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展 一般認(rèn)為 ，關(guān)于超聲波的研究最初起始于 1876 年 的氣哨實(shí)驗(yàn)，這是人類首次有效產(chǎn)生的高頻聲波。超聲波智能測(cè)距儀具有廣泛的實(shí)際用途，超聲波測(cè)距儀廣泛應(yīng)用于生活、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，如施工建筑單位對(duì)空間距離的測(cè)量、汽車倒車防撞系統(tǒng)、潛水艇的超聲波探測(cè)定位系統(tǒng)。雖然超聲波測(cè)距電路多種多樣 ，可是 有的電路復(fù)雜 、 技術(shù)難度大 ， 有的調(diào)試?yán)щy ， 有的元件不易購(gòu)買(mǎi) ，這就在一些方面限制了超聲波測(cè)距系統(tǒng)的應(yīng)用 。但就目前技術(shù)水平來(lái)說(shuō)，人們可以具體利用的超聲波技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無(wú)限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。 (2) 相對(duì)于光學(xué)方法，超聲波的波速小，可以直接測(cè)量較近目標(biāo)的距離，縱向分辨率較高；對(duì)色彩、光照度、電磁場(chǎng)不敏感， 被測(cè)物體處于黑暗，有灰塵，煙霧，電磁干擾，有毒等惡劣的環(huán)境有一定的適應(yīng)能力。 而在超聲波測(cè)量領(lǐng)域，尤其 是在測(cè)距領(lǐng)域，結(jié)合各種其他技術(shù)的應(yīng)用，超聲波測(cè)量變得十分普及。 這套系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性良好，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí) ， 可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)檢查、日常生活、無(wú)人駕駛汽車、自動(dòng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)引導(dǎo)小車、機(jī)器人、液位計(jì)等 。通過(guò)多種發(fā)射接收電路設(shè)計(jì)方案比較，得出了最佳設(shè)計(jì)方案，并對(duì)系統(tǒng)各個(gè)設(shè)計(jì)單元的原理進(jìn)行了介紹。 中 文摘要 I 摘 要 論文的內(nèi)容是基于 AT89C51 單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是利用超聲波的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，將超聲波測(cè)距系統(tǒng)和 AT89C51 單片機(jī)結(jié)合于一體。對(duì)組成各系統(tǒng)電路的芯片進(jìn)行了介紹，并闡述了它們的工作原理。 關(guān)鍵字： 單片機(jī) 、 超聲波 、 傳感器 、 LED、 測(cè)距 Abstract II Abstract The paper is based on the contents of the AT89C51 monolithic integrated circuit reverse collision avoidance system design, mainly using ultrasound features and advantages, ultrasound ranging system and the integration with the integration AT89C51 monolithic integrated circuit. The system used software and hardware integrated approach of a modular and multiuse characteristics. The paper outlines the d