【正文】 我還要感謝所有幫助過我的老師和同學，感謝你們陪我度過了這四年的大學生活。經(jīng)過對各模塊進行調(diào)試以后，最后將各模塊的程序整合在一起，實現(xiàn)了對硬件的控制。 我要感謝我的搭檔劉志層，他雖然負責硬件的設(shè)計，在軟件設(shè)計方面，他也給了我不少的幫助。 32 8 致謝 我要非常的感謝我的指導老師郭秀才老師，他淵博的知識，敬業(yè)的工作作風，獨特的人格魅力，始終感染著我。這樣可以使超聲波物位傳感器應用與不同的場合。 展望 在非接觸的物位測量技術(shù)方面，超聲波的應用非常的廣泛，超聲波物位傳感器可實現(xiàn)智能化，小型化，可以適應煤礦等復雜的環(huán)境。 在設(shè)計的過程中，我們先調(diào)試各模塊的功能，最后將各模塊聯(lián)系起來，不斷完善程序，最終實現(xiàn)了對物位的檢測。最后將所測的距離一方面通過液晶顯示，另一方面通過 D/A 轉(zhuǎn)換和壓頻轉(zhuǎn)換實現(xiàn)遠距離傳輸，最后通過上位機顯示。 本設(shè)計以 STC89C52 單片機為主控制器，核心器件是超聲波發(fā)送探頭和超聲波接受探頭，還有 DS18B20 溫度傳感器，蜂鳴器 ,D/A 轉(zhuǎn)換，壓頻轉(zhuǎn)換等。所以要合理的放置超聲波的發(fā)送和接受探頭。在室溫為 t℃時，干燥空氣的聲速為 : TtVoV ?? 1 為了寫程序的方便，把方程式化簡成 V= 。 系統(tǒng)誤差分析 溫度引起的誤差 當環(huán)境溫度變化時，超聲波的傳播速度也發(fā)生了變化。 29 圖 添加源程序文件窗口 編好程序后將 Keil 生成的 Hex 文件燒錄到單片機中，如圖 為燒錄程序的界面。 圖 器件選擇窗口 然后建立文件，將文件添加到工程當中，然后就可以編寫程序。我們選擇的是 Atmel 器件組內(nèi)的 AT89C52。圖 為 uVision4 的集成開發(fā)環(huán)境。安裝完 Keil后，即可用 Keil 編程。 } } KEIL 簡介 Keil 由美國 Keil Software 公司開發(fā)，是目前世界上最好的 51 單片機開發(fā)工具之一。 break。B 通道 DA_conver(Temp|0x8000|(0x0fffamp。Data_B))。 break。 case Channal_B: //B 通道 DA_conver(Temp|0x0000|(0x0fffamp。Data_A))。 } else { Temp=0x0000。 } void Write_A_B(uint Data_A,uint Data_B,uchar Channal,bit Model) { uint Temp。 } SCLK=1。 SCLK=1。 _nop_()。 } else { DIN=0。0x8000。i16。 CS=0。 uchar i=0。 } 蜂鳴器子程序 蜂鳴器子程序比較簡單，只要在需要報警時使蜂鳴器輸入端口 P2^3 置 0，即可實現(xiàn)報警。 q=RdBit()。 n=RdBit()。 l=RdBit()。 j=RdBit()。 h=RdBit()。 f=RdBit()。 d=RdBit()。 b=RdBit()。 wp(0xbe)。 delay(1)。 delay(1000)。 wp(0xcc)。 } void start() 25 { clearp()。 while(c0) c。 // 延時 15us 以上 d = p。 c++。 c++。 unsigned int d。 a++。 p = 1。 a = 8。 while(a0) a。 // 延時，使得 15us 以內(nèi)拉高 p = 1。 a++。 aa = aa1。b++) { btm = aaamp。 for(b=1。 unsigned char b。 while(i)。 while(~p)。 while(i)。 p=1。 i=100。 DS18B20 溫度子程序 DS18B20 溫度子程序包括 DS18B20 復位函數(shù)， DS18B20 寫字節(jié)函數(shù)， DS18B20 讀字節(jié)函數(shù)，溫度計算轉(zhuǎn)換函數(shù)和顯示函數(shù)，具體程序如下： void clearp() { unsigned char i。在測距時，顯示距離及溫度等。 } 需要顯示內(nèi)容時，先確定顯示的位置，再顯示需要顯示的內(nèi)容。 write_12864(0x06)。 write_12864(0x01)。 write_12864(0x0f)。 write_12864(0x30)。 write_12864(0x30)。 delay_50us(2)。 delay_50us(10)。 P0=dat。 rs=1。 delay_50us(2)。 delay_50us(10)。 P0=。 rs=0。 12864 液晶顯示子程序 12864 液晶顯示子程序包括寫命令子程序，寫數(shù)據(jù)子程序和初始化子程序。 超聲波接受子程序 超聲波接受子程序由外部中斷 0 控制。主程序流程圖如圖 。 8550PNPR41KGND+5VD1R5330GND 20 圖 TLV5618和 VFC32與單片機的鏈接 超聲波測距系統(tǒng)軟件設(shè)計 礦用超聲波物位傳感器的軟件設(shè)計主要由主程序，定時器 T1 中斷服務子程序，外中斷 0 服務子程序，顯示子程序，距離計算子程序，溫度采集子程序，報警子程序， D/A轉(zhuǎn)換子程序，延時子程序。蜂鳴器與單片機的連接電路如圖 所示。由 DS18B20 的協(xié)議可知，單片機控制 DS18B20 實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換需要以下下幾步：在讀寫之前要對 DS18B20 復位，復位后發(fā)送 ROM 指令，再發(fā)送 RAM 指令，這樣就可以對DS18B20 進行操作。第 5， 6， 7 字節(jié)用于內(nèi)部計算，第 8 個字節(jié)用于沉余校驗。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后。 當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)出后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值存放在高速暫存存儲器的第 0 和第一個字節(jié)內(nèi)。 配置寄存器主要用來設(shè)置 DS18B20 的工作模式和分辨率。由于每一個 DS18B20 芯片序列號都各不相同，因此，在一根總線上可以掛接多個 DS18B20 芯片。 圖 DS18B20與單片機的連接 （ 2） DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示 圖 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 共有 64 位 ROM，用于存放 DS18B20 編碼，其中前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56 位的CRC 碼（沉余校驗）。 （ 1） DS18B20 引腳功能 DS18B20 的引腳排列如圖 所示 圖 DS18B20引腳分布圖 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U?STC89C52RCVSS1VDD2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16RST17NC18VDD19VSS20*1286412345678161514131211109R0GNDGND+5V10KR1+5V+5V 18 可以看出， DS18B20 共 3 只引腳，分別為 GND(地 )， I/O（數(shù)字信號輸入 /輸出）和Vdd（電源）。現(xiàn)場溫度直接以單總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 17 圖 12864液晶與單片機的連接電路 DS18B20 溫度模塊 溫度傳感器 DS18B20 介紹 溫度傳感器 DS18B20 是 DALLAS 公司推出的單總線數(shù)字溫度傳感器，測量溫度范圍為55～ +125℃，在 10℃～ +85℃范圍內(nèi)精度為177。根據(jù)寫入的內(nèi)容的不同，可分別在液晶屏上顯示 CGROM（中文字庫），HCGROM（ ASCⅡ碼字庫）及 CGRAM（自定義字形）三種不同的字符和字形。 12864 液晶內(nèi)部提供 64 2B 的 RAM緩沖區(qū)（ DDRAM）。 利用 STATUS RD 指令，即可以將 BF 讀到 DB7 總線上來檢驗模塊的狀態(tài)。 (3)忙標志（ BF） BF 標志提供內(nèi)部工作情況， BF=1 時，模塊在進入內(nèi)部操作，這時模塊不會接受外部指令或數(shù)據(jù)。 寫指令 輸入： RS=L， R/?W =L， D0~D7=指令碼， E=高脈沖 輸出： D0~D7=數(shù)據(jù)。 （ 1）接口信號 12864 接口說明如表 所示 表 12864接口說 明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 11 D4 數(shù)據(jù)口 2 VDD 電源正極 12 D5 數(shù)據(jù)口 3 VO 對比度的調(diào)節(jié)端 13 D6 數(shù)據(jù)口 4 RS 數(shù)據(jù) /命令端（ H/L） 14 D7 數(shù)據(jù)口 5 R/?W 讀 /寫端（ H/L） 15 PSB 并 /串選擇： H并行 L串行 6 E 使能信號 16 NC 空腳 104C5C4330P473C1LS2RX(S)1 2 3 4 5 6 7 8CX20216R4200KR3 R5220KC2C3VCCGND 15 編號 符號 符號 編號 符號 符號 7 D0 數(shù)據(jù)口 17 RST 復位 8 D1 數(shù)據(jù)口 18 NC 空腳 9 D2 數(shù)據(jù)口 19 BLA 背光正極 10 D3 數(shù)據(jù)口 20 BLK 背光負極 （ 2）并行基本操作時序 讀狀態(tài) 輸入： RS=L， R/?W =H， E=H 輸出： D0~D7=狀態(tài)字。 OIU4A74ALS04OIU4B74ALS04OIU4C74ALS04OIU4D74ALS04OIU4E74ALS04R11KR21KLS1TX(F)VCC1 923 4811 105 6 14 超聲波接受電路 12864 液晶顯示模塊 12864 液晶為 5v電壓驅(qū)動，帶背光，內(nèi)置 8192 個 16 16點陣， 8 16個字符及 64 256 點陣。發(fā)射電路如圖 所示 圖 超聲波接受模塊 超聲波接受電路 由超聲波解調(diào)電路 CX20216A，超聲波接受探頭 R4016 等組成，CX20216A 實際上是一款紅外線檢波接受的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。 超聲波發(fā)射模塊 超聲波發(fā)射模塊主要由 74ALS04，超聲波發(fā)射探頭 T4016 等組成。 （ 3）單片機的時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生時鐘信號，單片機本身是一個很復雜的時序電路，要使得工作同步，單片機必須有自己的時鐘電路。在 RST 引腳和 Vcc 引腳間加一個按鈕，當按下按鈕時， Vcc 的 +5V電平就直接加到 RST 引腳。 上電復位就是在上 電時，通過一外接電容加給 RST 引腳一段時間的高電平，這個高電平隨著 Vcc 對電容的充電而慢慢降低，也就是 RST 引腳的高電平持續(xù)的時間由電容12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS20212