【正文】 P3=P3|0X02。0XFD。 } } void puls(void) { volatile unsigned char i=0,j=0。 ch=ch|0X01。0X7F。i4。 TL0=256。 } void intt0(void) interrupt 0 using 2 { if(time10) { TR0=0。 disp[3]=a[l]。 disp[1]=a[k]。 meas=(16570*ttime)/1000000 。 TR0=1。 } while((key==0)||(key1==0))。 TR0=1。i4。 TL0=256。 void display(void)。//0XA0 。 volatile float tempout=0,velocity=0,meas=0,ttime=0。最后感謝學(xué)校為我提供實驗室讓我得以完成實物的裝配 ， 有了 多方 的幫助我的畢業(yè)設(shè)計才能夠最終順利完成。在文章的撰寫方面，老師也給了我一些指導(dǎo)性的意見。經(jīng)實驗證明，這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計合理、抗干擾能力強(qiáng)、實時性良好，經(jīng)過系統(tǒng)擴(kuò)展和升級，可以有效應(yīng)用在汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控等各種生產(chǎn)和生活領(lǐng)域。在設(shè)計過程中，加深和鞏固了單片機(jī)技術(shù)方面的知識，也豐富了自己在此領(lǐng)域的視野。 結(jié) 論 超聲波測距系統(tǒng)在上個世紀(jì) 70 年代已經(jīng)實用化，從 70 年代末期開始廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域。 揚州職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 1 頁共 39 頁 本章小結(jié) 在本章里，對設(shè)計的電路進(jìn)行了調(diào)試和分析。為了方便以后調(diào)試與改進(jìn)，本設(shè)計預(yù)留了 一些 端口和兩個按鍵。 如采用芯片計時器，計時器的計數(shù)頻率越高，則時間量化誤差造成的測距誤差就越小。 據(jù)經(jīng)驗，超聲測距的工作頻率選擇 38kHz 較為合適；發(fā)射脈寬一般應(yīng)大于填充波周期的 10 倍以上，考慮換能器通頻帶及抑制噪聲的能力，選擇發(fā)射脈寬1ms；脈沖發(fā)射周期的選擇主要考慮微機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度，速度快，脈沖發(fā)射周期可選短些。s。 聲速受溫度的影響為 (52) 圖 51根據(jù)上式測量的溫度 聲速圖。聲波的傳播與媒質(zhì)的彈性模量密度、內(nèi)耗以及形狀大小 (產(chǎn)生折射、反 揚州職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁共 39 頁 射、衍射等 )有關(guān)。 系統(tǒng)的誤差分析 聲速引起的誤差 聲波是媒質(zhì)中傳播的質(zhì)點的位置、壓強(qiáng)和密度對相應(yīng)靜止值的擾動。s，所以只能產(chǎn)生半周期為 12181。 該測距電路的 38kHz方波由單片機(jī)編程產(chǎn)生，方波的周期為 1/38ms，即 25181。 揚州職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁共 39 頁 5 電路調(diào)試及誤差分析 電路的調(diào)試 通過多次實驗，對電路各部分進(jìn)行了測量、調(diào)試和分析。根 據(jù)下面公式可得發(fā)送脈沖到接受脈沖的時間 ttime： ttime=time*100+（ TL0206）；（其中 time 是脈沖的個數(shù)） 超聲波發(fā)送程序： 圖 42 超聲波發(fā)送程序 超聲波接受終端程序： 圖 43 超聲波接受終端程序 揚州職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁共 39 頁 本系統(tǒng)的 LED 顯示采用了動態(tài)顯示方式，定義一組數(shù)組： uchar code tab[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}。由于采用12MHz 的晶振，機(jī)器周期為 1us,當(dāng)主程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器 T0 中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按下式計算即可測得被測物體與測距儀之間的距離 ,設(shè)計時取 20℃ 時的聲速 C 為 ： d=(C*ttime)/2=16570*ttime/1000000cm（其中 ttime 為發(fā)送的脈沖時間 ） 測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制 BCD 碼方式 LED,然后 清除標(biāo)志位 mark 和 發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。這樣只要計算出發(fā)生信號到接受返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的 揚州職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁共 39 頁 距離。輸出和顯示部分介紹了 LED 的顯示的原理 ， 并詳細(xì)介紹了本設(shè)計使用的共陽顯示原理和電路， 結(jié)合原理圖介紹了顯示 輸出 電路 。這樣就把要顯示的數(shù)據(jù)和數(shù)碼管的位置就對上了，總體一句話，把待顯數(shù)據(jù) 放在數(shù)據(jù)總線上， 同時接通某一數(shù)碼管的公共端，點亮數(shù)碼管后，延時 一定時間（一般 510ms 左右），然后斷開剛才數(shù)碼管的公共端；再向數(shù)據(jù)總線發(fā)送下一組數(shù)據(jù)，接通另一個數(shù)碼管的公共端，再延時一定時間，斷開數(shù)碼管的公共端；用同樣方法使所有的數(shù)碼管都顯示一遍，然后從頭開始循環(huán)掃描下去，只要每個數(shù)碼管在每秒內(nèi)能夠顯示 25 次以上，我們看到的顯示效果就是穩(wěn)定的數(shù)值。具體的對應(yīng)關(guān)系見圖37(共陽極 LED 數(shù)碼管段碼表 )。 LED 數(shù)碼管從結(jié)構(gòu)上可分為共陽極和共陰極兩種類型。本設(shè)計采用手動復(fù)位方式。出于對測距精度的考慮，本設(shè)計采用 12MHZ 的晶體振蕩器， c1 和 c2 的電容值約為 30PF。 本設(shè)計使用 12MHZ 晶振，采用 外部時鐘 方式， AT89S52 內(nèi)部有一個可控制的負(fù)反饋反向大器 ，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng) 提 供高靈活、超有效的解決方案。因此，單 揚州職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁共 39 頁 片機(jī)只需要與適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。 電源電路向單片機(jī)提供工作電壓，當(dāng)程序出錯時復(fù)位電路可以讓程序回到第一條程序進(jìn)行 執(zhí)行，當(dāng)我們按下開關(guān)按鈕的時候產(chǎn)生發(fā)射信號，開 關(guān)彈起結(jié)束發(fā)射信號。 介紹完發(fā)射系統(tǒng)用相同的方式介紹了接收系統(tǒng)，因為接收器和發(fā)射器結(jié)構(gòu)完全相同也就沒在介紹，其中重要元器件為 CX20216A 紅外線遙控接收前置放大電路 ，接收的信號因為有一定的損失，所以將接收到的信號放大再送入單片機(jī)。 在這里我采用的是集成電路 CX20216A，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。 7 腳 :遙控命令輸出端，它是集電極開路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為 22kΩ，沒有接收信號時該端輸出為高電平，有信號時則會下降。 4腳 :接地端。 2腳 :該腳與 GND之間連接 RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。內(nèi)部電路由前置放大器，自動偏置電平控制電路（ ABLC）、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和波形整形電路等組成。當(dāng)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，壓電晶片會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收器。發(fā)射電路主要由反相器 74LS04 和超聲波發(fā)射器 T 構(gòu)成，單片機(jī) 端口輸出的 38kHz 的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波 發(fā)射 器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波 發(fā)射 器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波 發(fā)射 器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。超聲波發(fā)射器的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括，反壓電效應(yīng)、電致伸縮效應(yīng)、動電效應(yīng)、電磁效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)等，它恰好是上述超聲波接 收 的相反作用，所以從結(jié)構(gòu)上看，發(fā)射與接 收 呈一一對應(yīng)的關(guān)系。 圖 21 發(fā)射與接收結(jié)構(gòu)框圖 發(fā)射 系統(tǒng) 發(fā)射 電路 主要由 超聲波 發(fā)射 器 、 74LS04 反向放大 器和一些必要 的 電路構(gòu)成，單片機(jī)產(chǎn)生的 脈沖信號通過 74LS04 反向放大 驅(qū)動 超聲波 發(fā)射器 發(fā)射 38KHZ 的超聲波 。通過介紹知道 以單片機(jī)為核心的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計簡單、方便，而且測精度能達(dá)到工業(yè)要求。 圖 12 為硬件結(jié)構(gòu)框圖。這就是超聲波測距儀的基本原理。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V 與溫度有關(guān)。許多超聲波測距系統(tǒng)都采用 單片機(jī)控制的 方法。超聲波波經(jīng)反射物反射回來后，由傳感器接收端接收，再經(jīng)接收電路放大、整形，控制單片機(jī)中斷口。 單片機(jī)計數(shù)器乘以機(jī)器周期就是超聲波所經(jīng)歷的時間， 再用時間乘以聲速除以二 就可以得到傳感器與障礙物之間的距離，并將距離在 數(shù)碼管 上予以顯示。 方案的比較： 方案一的設(shè)計 復(fù)雜 ，不易檢查錯誤；方案二的設(shè)計不易控制；方案三的設(shè)計電路煩瑣；所以單片機(jī)的以其電路簡單，方便，成本低等的優(yōu)點，便于我們使用。 方案三 :數(shù)字電路實現(xiàn) 通過數(shù)字電路的一些編碼和解碼特性來設(shè)計，但它的精確度不高，容易出現(xiàn)一些不良因數(shù)，識字電路雖然集成大于模擬電路但是控制還是不很方便。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的 數(shù)字集成電路 。在使用時，如果傳播介質(zhì)溫度變化不大，則可近似認(rèn)為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。西北工業(yè)大學(xué)應(yīng)用擴(kuò)頻原理設(shè)計了一種液位測量系統(tǒng)，可控聲源被使用在其中。粗測距先大概估測測距范圍，具體的操作是先發(fā)送一串超聲波，回波信號在控制器計算分析處理。借助于數(shù)學(xué)分析闡述了 PRBS 的生成，特點和參數(shù)選擇。同濟(jì)大學(xué)設(shè)計了基于偽隨機(jī)碼的時延兩步相關(guān)估計法。 ， 和 受蝙蝠在夜空中捕食啟發(fā)，提出了一種具有獨特優(yōu)點的自適應(yīng)超 聲成像聚焦系統(tǒng)，對超聲成像中圖象畸變的消除有重要價值，提高超聲圖像的分辨率通過使用重疊的頻率調(diào)制信號。它共有五個超聲傳感器構(gòu)成這個系統(tǒng)最主要的感知裝置。迄今，我國對超聲已經(jīng)廣泛地在的各個領(lǐng)域得到發(fā)展和應(yīng)用，特別要提出的是，其中一些項目能夠與國際水平相接近。目前基于超聲波測距的精度需求和盲區(qū)減小的需求也越來越大，如油庫和水箱液面的精確測量和控制，物體內(nèi)氣孔大小的檢測和機(jī)械內(nèi)部損傷的檢測等。而由于超聲波的速度相對光速小的多，其傳播時間比較容易檢測，并且易于定向發(fā)射，方向性好，強(qiáng)度好控制，因而 人類采用仿真技能利用超聲波測距。 硬件電路和軟件程序的有序配合，完善了整個超聲波測距系統(tǒng)。系統(tǒng)的設(shè)計主要包括兩部分，即硬件電路和軟件程序。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。正是因為具有這些性質(zhì)，使得超聲波可以用于距離的測量中。硬件電路主要包括單片機(jī)電路 、 發(fā)射電路 、 接收電路 、 顯示電路和復(fù)位電路等。 關(guān)鍵詞 ： AT89S52，超聲波，測距儀， 硬件，軟件 揚州職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁共 39 頁 1 緒論 課題背景，目的和意義 超聲波測距是一種傳統(tǒng)而實用的非接觸測量方法，和激光、渦流和 無線電測距方法相比，具有不受外界光及電磁場等因素的影響的優(yōu)點，在比較惡劣的環(huán)境中也具有一定的適應(yīng)能力，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低，因此在工業(yè)控制、建筑測量、機(jī)器人定位方面得到了廣泛的應(yīng)用。超聲波測距是一種利用超聲波特性、電子技術(shù)、光電開關(guān)相結(jié)合來實現(xiàn)非接觸式距離測量的方法。本文結(jié)合超聲波精確測距的需要，進(jìn)行了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計 ，分析了影響超聲測距精確度的多種因素，來有效提高測距 系統(tǒng)的精度。超聲波測距與定位技術(shù)是關(guān)于聲學(xué)以及儀器科學(xué)的綜合性大學(xué)科，由超聲波換能器、超聲波發(fā)射和接收電路、控制電路等組成了利用超聲波來測量距離值。發(fā)射超聲波的 揚州職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁共 39 頁 換能器安裝在十字架交叉點，有四個換能器用來接收超聲波共分別安裝在十字架的邊緣位置上。此使用了不同頻率的超聲波。該方法采用 PRBS(偽