【正文】 通過(guò)這些處理，可以有效的減少干擾。電路元件要選用低噪聲器件，采取合理的電路布局，良好的印刷板走線，并注意進(jìn)行屏蔽。 為了抑制外部干擾，接收裝置可以采用過(guò)零檢測(cè)裝置，保證接收到得超聲波為物體反射回來(lái)的超聲波，從而有效地抑制超聲波發(fā)射電路的輻射干擾。另外加上環(huán)境溫度、氣流等的影響，使超聲波測(cè)距系統(tǒng)受到干擾尤為嚴(yán)重。 增加抗干擾措施。 提高超聲波發(fā)射探頭的固有頻率。 超聲波測(cè)距儀還可以做如下改進(jìn)： 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不高，被測(cè)物體表面移動(dòng)速度很小時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤測(cè)量；移動(dòng)速度過(guò)大，波動(dòng)較大時(shí)，誤差變大。顯示電路采用 LED 數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)字顯示。單片機(jī)采用 AT89S51，采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接收，根據(jù)超聲波傳播的時(shí)間來(lái)計(jì)算出傳播距離。 if(show_temperature==1)goto T_show。 show(10)。 show(10)。 LED_temp(dis)。temp[2]=0xF7。 if(dis=8||dis=996){temp[0]=0xF7。 dis=Dis_count()。w=0。TO==0)。} while(flag==0amp。 //允許 T1 中斷 EX0=1。 //發(fā)送測(cè)量方波 time_11uS(6)。 //裝 T1 初值 TR1=1。 //外部中斷下降沿觸發(fā)方式 w=0。 //設(shè)定時(shí)器 T0、 T1工作于 16位定時(shí) /計(jì)數(shù) 模式 EA=1。 }while(show_temperature==1)。 show(25)。 show(25)。 show(25)。 show(25)。 show(25)。 show(25)。//采溫度并轉(zhuǎn)換為 LED 顯示值 show(25)。 //關(guān)總中斷 TR1=0。 //關(guān)閉 P3口 }// key()。 bell=1。 LED_Data=0xff。 time(400)。led_2H=0。w) //啟動(dòng)顯示 9~0， H~A， { LED_Data=LED0[w]。 //先采一次溫度 for(w=11。 } 主函數(shù)的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容 超聲測(cè)距 — 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 26 void main(void) //主函數(shù) { uchar w。 //計(jì)算距離 uS*34650m cm/=20200。 cm=7610。 } 實(shí)現(xiàn)距離計(jì)算 float Dis_count() //距離計(jì)算函數(shù) { float cm。 //溫度為負(fù)則 聲速 } }else speed=。 //溫度值＝變化后的溫度值 if(tu==0)speed=332+T_C*。 y=Read_Temperature()。 } else{return r。} //若溫度小于 0,tu=1 c=4。 // 發(fā)啟動(dòng)溫度變換指令 if(c0x1000){c=c+1。 //讀完兩個(gè)字節(jié)后復(fù)位 write(0xCC)。 //發(fā)讀內(nèi)部 9 字節(jié)內(nèi)容指令 c=read()。 //先置位溫度正負(fù)標(biāo)示為正 if(r) { write(0xCC)。 超聲測(cè)距 — 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 24 reset()。再加上本人對(duì) C語(yǔ)言程序更加熟悉一點(diǎn)，所以最終決定使用 C語(yǔ)言為本次設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。因此，利用 C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已成為單片機(jī)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用的必然趨勢(shì)。 C 語(yǔ)言的缺點(diǎn)是生成目標(biāo)代碼比較大，但隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，片內(nèi) ROM 的空間做到 16/32 KB 的已經(jīng)很多，所以代碼較大已經(jīng)不是重要的問(wèn)題了。 C語(yǔ)言應(yīng)用于單片機(jī)編程出了上述特點(diǎn)外，還有以下突出特點(diǎn)：編譯器可以自動(dòng)完成變量存儲(chǔ)單元的分配，省去了分配和紀(jì)錄存儲(chǔ)單元的繁瑣；不必對(duì)單片機(jī)和硬件接 口的結(jié)構(gòu)有很深入的了解，省去了單片機(jī)漫長(zhǎng)的學(xué)習(xí)時(shí)間；具有良好的可移植性，只要將程序略加改動(dòng)就可以將其應(yīng)用與其他類(lèi)型的單片機(jī)，省去了更改單片機(jī)型號(hào)時(shí)重新編寫(xiě)程序的無(wú)奈。 C語(yǔ)言的模塊化程序結(jié)構(gòu)可以太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 使程序模塊實(shí)現(xiàn)共享。 C語(yǔ)言有功能豐富的庫(kù)函數(shù)，運(yùn)算速度快，編譯效率高，有良好的可移植性，而且可以直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)硬件的控制。匯編語(yǔ)言的缺點(diǎn)是程序的通用性和可移植性差；程序比較繁瑣，調(diào)試?yán)щy；目標(biāo)程序比較龐大，運(yùn)行速度慢。但由于匯編指令與機(jī)器語(yǔ)言指令一一對(duì)應(yīng)，即一條匯編語(yǔ)言的可執(zhí)行指令對(duì)應(yīng)著一條機(jī)器語(yǔ)言指令，反之亦然。它直接利用機(jī)器提供的指令系統(tǒng)編寫(xiě)程序，該類(lèi)程序的可執(zhí)行指令是與機(jī)器語(yǔ)言程序的指令一一對(duì)應(yīng)的。 下面將對(duì)匯編語(yǔ)言與 C語(yǔ)言的特點(diǎn)進(jìn)行比較。而且程序的設(shè)計(jì)也是本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。所以，報(bào)警電路不需要復(fù)雜的設(shè)計(jì)，只需用 NPN三極管控制蜂鳴器發(fā)聲即可，具體電路如圖 10 所示。具體電路圖如圖 9 所示?？紤]各種因素，本設(shè)計(jì)選用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示。當(dāng)需要顯示的位數(shù)增加時(shí)，所需的器件和連線也相應(yīng)增加，成本也增加。如果要顯示新的數(shù)據(jù)，再發(fā)送新的字形段碼。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。綜合本課題的實(shí)際要求以及考慮單片機(jī)的接口資源，采用串行方式顯示的 LED 驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 圖 8 LED 顯示電路 顯示器是一個(gè)典型的輸出設(shè)備，而且其應(yīng)用是極為廣泛的，幾乎所有的電子產(chǎn)品都要使用顯示器，其差別僅在于顯示器的結(jié)構(gòu)類(lèi)型不同而已。同時(shí)集成電路也可以減少干擾。通過(guò)帶通濾波器濾波，峰值濾波，積分比較，最后經(jīng)整形電路輸出脈沖信號(hào)。 本設(shè)計(jì)超聲波接收電路選用集成電路 CX20206A，它可用來(lái)完成信號(hào)的放大、限幅、帶通濾波、峰值檢測(cè)和波形整形等功能，電路如圖 3 所示。該引腳接電源正極，電壓為 ～ 5V。 7 腳：為信號(hào)輸出端，它是集電極開(kāi)路輸出 方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，推薦阻值為 22kΩ，沒(méi)有接受信號(hào)是該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則產(chǎn)生下降。 6 腳：為積分端。該引腳與電源間接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率 f0，阻值越大，中心頻率越低。 4 腳：接地端。 3 腳：為檢測(cè)端。增大電阻 R1 或減小 C1,將使負(fù)反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。 2 腳：為增益調(diào)節(jié)端。 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 圖 6 CX20206A的引腳圖 圖 7為 CX20206A 的典型應(yīng)用電路 圖 7 各引腳介紹： 1 腳：為紅外信號(hào)輸入端。 圖 5 簡(jiǎn)介 CX2O106A 是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外遙控信號(hào)接收集成電路，廣泛應(yīng)用于視頻、音頻、空調(diào)、風(fēng)扇等各種遙控系統(tǒng)中作遙控信號(hào)接收電路。由 TC4069 驅(qū)動(dòng)超聲波換能器。其外圍電路如圖 4所示： 圖 4 單片機(jī)外圍電路 超聲波換能器 TCT4016RT 發(fā)出超聲波需要 40KHz 的方波信號(hào)驅(qū)動(dòng) ，產(chǎn)生超聲測(cè)距 — 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 16 40KHz 的方波主要有軟件發(fā)生法和硬件發(fā)生法。由于本設(shè)計(jì)本生是為了做出汽車(chē)倒車(chē)防撞報(bào)警器的實(shí)體，并著重闡述汽車(chē)倒車(chē)防撞報(bào)警器的原理，因此，相當(dāng)于倒車(chē)檔的鍵盤(pán)電路不再做詳細(xì)的敘述。單片機(jī)的外圍電路元件選用 的晶振，報(bào)警電路選用蜂鳴器。發(fā)射部分超聲波探頭的選用 TCT4016TR1，相應(yīng)的信號(hào)處理元件選用 TC406 74LS138。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。 掉電方式：保存 RAM 的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。 超聲測(cè)距 — 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 14 5l 系列單片機(jī)提供以下功能： 4 kB 存儲(chǔ)器； 256 BRAM； 32 條工／ O 線； 2個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器； 5 個(gè) 2 級(jí)中斷源； 1個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。 5l 系列單片機(jī)為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。 空閑方式： CPU 停止工作，而讓 RAM、定時(shí)／計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。特別是該系列單片機(jī)片內(nèi)的 Flash 可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器 (E~PROM)，使其在實(shí)際中有著十分廣泛的用途，在便攜式 、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。因此，選用 AT89C51單片機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求以及總體設(shè)計(jì)思路對(duì)所選擇的單片機(jī) 要求進(jìn)行進(jìn)一步的概括。因此其性能將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。治療用的超聲波傳感器溫度較高，必須采取冷卻降溫措施。一旦達(dá)到居里溫度點(diǎn) ( 573C??),就完全喪失壓電性能。 （ 4）工作溫度 工作溫度是指能使傳感器正常工作的溫度范圍，其溫度上限應(yīng)遠(yuǎn)于居里點(diǎn)溫度。 （ 3）指向角 指向角是超聲波傳感器方向性的一個(gè)參數(shù)，指向角越小，方向性越強(qiáng)。常見(jiàn)超聲波傳感器的中心頻率有 30KHz、 40KHz、 75KHz、 200KHz、400KHz等。當(dāng)施加于它兩端的交變電壓頻率等于晶片的中心頻率時(shí)，輸出能量最大，傳感器的靈敏度最高。經(jīng)障礙物反射后由超聲波接收換能器接收反射信號(hào)，經(jīng)放大電路放大后，由 來(lái)接收超聲波反射信號(hào)，當(dāng)接收到該信號(hào)后，關(guān)閉計(jì)數(shù)器 T1，記下此時(shí)的時(shí)間，轉(zhuǎn)入執(zhí)行計(jì)算距離子程序，由子程序計(jì)算距離，并啟動(dòng) LED 顯示其數(shù)值，同時(shí)，當(dāng)?shù)竭_(dá)危險(xiǎn)距離時(shí)發(fā)出滴答滴答的響聲。 將（ 2— 2）、（ 2— 3）代入（ 21）中得： (24) 其中 ,超 聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù) (例如在溫度 T=20 度時(shí) ,V=344m/s)；當(dāng)需要測(cè)量的距離 H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 L 時(shí) ,則 (2— 4)變?yōu)?: (25) 所以 ,只要需要測(cè)量出超聲波傳播的時(shí)間 t,就可以得出測(cè)量的距離 H。 圖 1 ?cosSH? （ 21） 超聲測(cè)距 — 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 10 )(HLarctg?? （ 22） 式中 :L兩探頭之間中心距離的一半。這就是超聲波測(cè)距儀的基本原理。如果對(duì)測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過(guò)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)測(cè)量結(jié)果加以數(shù)值校正。 由于超聲波也是一種聲波，其聲速 V與溫度有關(guān)。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 (s)，即： s=340t/2 最常用的超聲測(cè)距的方法是回聲探測(cè)法 ， 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來(lái)，超聲波接收器收到反 射回的超聲波就立即停止計(jì)時(shí)。但是，超聲學(xué)仍是一門(mén)年輕的學(xué)科，其中存在著許多尚待深入研究的問(wèn)題，對(duì)許多超聲波應(yīng)用的機(jī)理還未徹底了解，況且實(shí)踐還在不斷地向超聲學(xué)提出各種新的課題，而這些問(wèn)題的不斷提出和解決，都 已表明了超聲學(xué)是在不斷地向前發(fā)展著。它不斷借鑒電子學(xué)、超聲學(xué)材料科學(xué)、光學(xué)、固體物理等其他學(xué)科的內(nèi)容，而使自己更加豐富。與之有關(guān)的一門(mén)新分支學(xué)科──量子聲學(xué)也正在形成。通過(guò)對(duì)甚高頻超聲聲速和衰減的測(cè)定，可以了解聲波與點(diǎn)陣振動(dòng)的相互關(guān)系及點(diǎn)陣振動(dòng)各模式之間的耦合情況，還可以用來(lái)研究金屬和半導(dǎo)體中聲子與電子、聲子與超導(dǎo)結(jié)、聲子與光子的相互作用等。 20世紀(jì) 40 年代起，人們?cè)谘芯棵劫|(zhì)中超聲波的聲速和聲衰減隨頻率變化的關(guān)系時(shí)，就陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了它們與各種分子弛豫過(guò)程（如分子的內(nèi)、外自由度之間能量轉(zhuǎn)換的熱弛豫，分子結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化的結(jié)構(gòu)弛豫等過(guò)程）及微觀諧振過(guò)程（如鐵磁、順磁、核磁共振等）之間的關(guān)系，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)，這些方面的研究構(gòu)成了分子聲學(xué)這一聲學(xué)分支。機(jī)械運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、也最普通的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)，它和其他形式的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系非常密切。 (3) 在基礎(chǔ)研究方面的應(yīng)用 超聲學(xué)是研究超聲的科學(xué)，它是聲學(xué)的一個(gè)重要分支。一般情況下，超聲波的熱作用以骨和結(jié)締組織為顯著，脂肪與血液為最少。超聲波的機(jī)械作用可軟化組織， 增強(qiáng)滲透，提高代謝，促進(jìn)血液循環(huán)，刺激神經(jīng)系統(tǒng)和細(xì)胞功能，因此具有超聲波獨(dú)特的治療意義。 超聲測(cè)距 — 汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì) 8 超聲波技術(shù)在醫(yī)療方面的獨(dú)特療效已得到醫(yī)學(xué)界的普遍認(rèn)可，并越來(lái)越被臨床重視和采用。超