【正文】 /* 單位換算 */ 第 31。 /* 讀出 16 位定時(shí)器低 8 位數(shù)值，并且組合得到時(shí)間值 */ time = time * 172。 /*等待外中斷，顯示當(dāng)前數(shù)值 */ if (1 == testok) /* 中斷程序使標(biāo)志位置位，繼續(xù)執(zhí)行 */ { time = TH0。 /* 開總中斷 */ ET0 = 1。 /* 等待，消除余震 */ testok = 0。 /* 設(shè)置中斷，關(guān)中斷 */ while (1) { cs_t()。 /* 初始化 P2 */ TMOD = 0x11。 /* 聲明一個(gè)變量 time，用于存儲(chǔ)超聲波返回時(shí)間 */ P0 = 0xff。 data uint i。 data uchar dispram[4]。 data uchar testok。 extern void delay(uchar)。 NAME CS_T SEGMENT CODE PUBLIC CS_T RSEG ?PR?CS_T?CS_T CS_T: PUSH ACC MOV TH0, 00H MOV TL0, 00H MOV ACC, 10 SETB TR0 CS_T1: CPL NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ ACC, CS_T1 POP ACC RET 。 。 除非另有科研合同和其他法律文書的制約，本論文的科研成果屬于成都信息工程學(xué)院。 （ 4）學(xué) ?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱。 （ 2）學(xué)校可以采用影印、縮印或其他復(fù)制方式保存學(xué)位論文。除非另有說明，本文的工作是原始性工作。 姓 名 ： 性別 ： 出生年月 ： 民族 ： Email： 第 26 頁 共 33 頁 聲 明 本論文的工作是 2020 年 3 月至 2020 年 6 月在成都信息工程學(xué)院控制工程系完成的。還有我的宿舍同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣 一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛，相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和你們的相互幫助和啟發(fā)中，我才能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和學(xué)業(yè)。 第 24 頁 共 33 頁 參考文獻(xiàn) [1] 盛春明 .超聲波測(cè)距儀 [J].制作天地， 2020,(5):3142 [2] 樓然苗，李光飛 .《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [3] 翟貴榮 .紅 外解調(diào)器 CX20206A原理與檢修 [J].家庭電子， 1997（ 7） :3335 [4] 王愛珍 .基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [N].忻州師范學(xué)院校報(bào)， [5] 張琛，耿標(biāo) .超聲波測(cè)距的原理及設(shè)計(jì) [J].科技傳播， 2020,(13):217222 [6] 趙廣濤，程萌杭 .基于超聲波傳感器的測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].微計(jì)算機(jī)信息，2020,(1):129131 [7] 郭麗穎 . 基 于 單 片 機(jī) 的 超 聲 波 測(cè) 距 電 路 的 設(shè) 計(jì) [J]. 自 動(dòng) 化 系 統(tǒng) 與 應(yīng)用 ,2020,(6):100102 [8] 楊億希，肖博， 蘇宇 .超聲波測(cè)距裝置的研制簡(jiǎn)介 [N].凱里學(xué)院學(xué)報(bào) , [9] 張波，王朋亮 .基于 STC89C51 單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].機(jī)床與液壓 ,2020,(18):5658 [10] 王紅云，姚志敏，王竹林，史連艷 .超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].儀表技術(shù) .2020,（ 11） :4749 [11] 李瀚蓀 .《電路分析基礎(chǔ)》 [M].北京：高等教育出版社， 2020 [12] 楊志忠 .《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 [M].北京：高等教育出版社， 2020 [13] 華成英 .《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 [M].北京：高等教育出 版社， 2020 [14] 鄭郁正 .《單片機(jī)原理及應(yīng)用》 [M].成都：四川大學(xué)出版社， 2020 [15] 譚浩強(qiáng) .《 C程序設(shè)計(jì)》 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020 [16] 王俊峰，孟令啟 .《現(xiàn)代傳感器應(yīng)用技術(shù)》 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [17] 阮一輝 .基于超聲波定位技術(shù)的障礙物探測(cè) [D].蘇州：蘇州大學(xué)， 2020 [18] 恒清，張靖 .加強(qiáng)單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的方法 [N].通化師范學(xué)院校報(bào)， [19] 蘇煒，龔壁建，潘笑 .超聲波測(cè)距誤差分析 [J].傳感器技術(shù)， 2020，（ 6）： 811 第 25 頁 共 33 頁 致 謝 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師王志宏老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)和寫論文的過程中對(duì)我給予的指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，從選題到查閱資料，開題報(bào)告的書寫，中期答辯，后期論文的書寫以及格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)都給予了我悉心的指導(dǎo)和幫助，這幾個(gè)月以來，王老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向王老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 軟件方面采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，利用算法平均值濾波和相關(guān)濾波以抑制帶寬的隨機(jī)噪聲，以及在測(cè)量時(shí)間內(nèi)近似呈現(xiàn)周期性的干擾并進(jìn)行補(bǔ)償。但要注意接收電路 中的諧振回路帶寬不能太窄，以免降低了電路的穩(wěn)定性。系統(tǒng)抗干擾措施必須從硬件和軟件兩個(gè)方面著手。由于超聲波測(cè)距儀測(cè)量的距離比較小，故采用TCT4016T/R 超聲波傳感器作為發(fā)射和接收裝置，雖然也存在一定得自身干擾，但是比發(fā)射與接收采用一只壓電陶瓷超聲波傳感器自身干擾要小些。如果超聲波的固有頻率為 40kHz， 并假設(shè)接收信號(hào)觸發(fā)閥值建立時(shí)間滯后兩個(gè)周期，如果將超 聲波的固有頻率提高至200kHz,則測(cè)試誤差將縮小 5 倍?？梢匝芯扛鼮楹侠淼牟▽?dǎo)管和輔助測(cè)量手段。軟件設(shè)計(jì)中采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。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 STC89C52，采用 12 MHz 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)間來計(jì)算出傳播距離。由于發(fā)射功率不大，當(dāng)距離超聲波 1m 時(shí)，接收到的信號(hào)極其微弱，雜波成分很大。當(dāng)超聲波發(fā)射器與接收器互成 120176。 測(cè)量距離與信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系 將超聲波接收器的信號(hào)引入示波器，測(cè)得接收到信號(hào)的強(qiáng)弱與障礙物距超聲波發(fā)射接收器的距離成反比。設(shè)計(jì)采用的超聲波傳感器的發(fā)射頻率為 39KHz ，響應(yīng)半波長(zhǎng)為 ，因此最小側(cè)到 的障礙物。盲區(qū)信號(hào)可以采用軟件延時(shí)開中斷的方法，在發(fā)射后延時(shí)一段時(shí)間，避開串?dāng)_信號(hào)后再開中斷。超聲波發(fā)射后，立即引起了接收探頭誤動(dòng)作，如果此時(shí)計(jì)算從發(fā)射到接收的時(shí)間將得到錯(cuò)誤值。但對(duì)連續(xù)測(cè)距來說，要設(shè)置兩次測(cè)距間的時(shí)間間隔，等前一次發(fā)射的超聲波基本衰減消失后，再啟動(dòng)下一次測(cè)距。在實(shí)驗(yàn)中，將超聲波傳感器指向房間一個(gè)堆有雜亂物體的角落，超聲波經(jīng)過多次折射后，引起的接收系統(tǒng)不斷動(dòng)作。針對(duì)這種情況可以在設(shè)計(jì)電路中 加入溫度補(bǔ)償模塊，減少溫度對(duì)聲速的影響。 第 22 頁 共 33 頁 （ 4） 補(bǔ)償溫度對(duì)傳播聲速的影響。例如：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)置計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率只有晶振頻率的十二分之一，當(dāng)晶振頻率為 6MHz 時(shí)，計(jì)數(shù)頻率為 此時(shí) 在空氣中的測(cè)距時(shí)間量化誤差為 ；當(dāng)晶振頻率為 12MHz 時(shí)，計(jì)數(shù)頻率為 1MHz ，此時(shí)測(cè)距時(shí)間量化誤差為 。 （ 3） 提高計(jì)時(shí)精度，減少時(shí)間量化誤差。一般情況 ，超聲波測(cè)距的工作頻率選擇 40KHz 較為合適 ； 發(fā)射脈寬一般應(yīng)大于 超聲波在空氣中傳播的 周期的 10 倍以上，考慮傳感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。如何提高測(cè)量精度是超聲波測(cè)距的關(guān)鍵技術(shù)。 針對(duì)誤差產(chǎn)生原因的系統(tǒng)改進(jìn)方案 在實(shí)際應(yīng)用中，為了方便處理，超聲波常調(diào)制成具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號(hào)。這些會(huì)直接影響超聲波的回波幅值。當(dāng)壓電材料不受外力時(shí)，其應(yīng)變 S 與外加電場(chǎng)強(qiáng)度 E 的關(guān)系為： dES? （ 9） 其中 d 為應(yīng)變電場(chǎng)常數(shù)。超聲波測(cè)距常用壓電材料制作的傳感器。 第 21 頁 共 33 頁 （ 4）超聲波波速入射角影響 超聲波波束入射角也會(huì)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，由于系統(tǒng)是用來測(cè)量點(diǎn)和面的距離，則被測(cè)物表面，超聲波發(fā)射探頭和接收探頭三者之間存在一個(gè)幾何角度，即發(fā)射波入射到接收探頭的角度，如果這個(gè)角度不是 0 度，系統(tǒng)測(cè)量到的距離是被測(cè)物與接收探頭之間的距離而不是和測(cè)量參考面之間的距離，這就會(huì)造成測(cè)量誤差。為減小此項(xiàng)誤差，應(yīng)該提高計(jì)時(shí)的最小單位， 即是選擇頻率高的晶振， 從而降低量化誤差 。這是 源于計(jì)時(shí)器本身 。但這個(gè)因素可以通過提高單片機(jī)速度，使用高優(yōu)先級(jí)中斷 。這是 源于單片機(jī)的中斷機(jī)制 。這是 源于檢測(cè)電路的靈敏度和判斷偏差，從收到實(shí)際回波到電路確認(rèn)并輸出相應(yīng)信號(hào)肯定存在滯后，這和回波信號(hào)強(qiáng)弱、檢測(cè)電路原理以及判斷電路的敏感性相 關(guān)，也是超聲波測(cè) 距 的核心。 但只要指令速度足夠快，其偏差可以忽略 。 （ 3） 電路本身影響 電路硬件和軟件本 身存在一定的缺陷，因此會(huì)造成測(cè)量誤差，主要表現(xiàn)為： ① 啟動(dòng)發(fā)射和啟動(dòng)計(jì)時(shí)之間的偏差 。 （ 2）超聲波回波聲強(qiáng)影響 超聲波回波聲強(qiáng)與被測(cè)物得距離有由直接的關(guān)系，實(shí)際測(cè)量時(shí)，不一定是第一個(gè)回波的過零點(diǎn)觸發(fā)。因此超聲波的傳播速度受氣體的密度、溫度及氣體分子成份的影響。這些因素使超聲波測(cè)距的精度和范圍受到影響。其中脈沖回波法測(cè)距常用，其原理是超聲傳感器發(fā)射超聲波，在空氣中傳播至被測(cè)物，經(jīng)反射后由超聲波傳感器接收反射脈沖，測(cè)量出超聲脈沖從發(fā)射到接收的時(shí)間 t ，在已知超聲波聲速 v 的前提下，可計(jì)算被測(cè)物的距離 H，即： 2vtH? 。 表 1 測(cè)量數(shù)據(jù) 真實(shí)值（ cm） 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 測(cè)量值（ cm） 9 10 22 31 41 48 59 70 82 92 相對(duì)誤差（ %） 80 0 10 4 0 真實(shí)值（ cm） 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 測(cè)量值（ cm） 102 111 121 129 139 152 163 172 183 194 相對(duì)誤差（ %） 2 誤差分析 超聲波測(cè)距由于其再使用中不受光照度、電磁場(chǎng)、色彩等因素的影響，加之 第 20 頁 共 33 頁 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，在機(jī)器人避障和定位、汽車倒車、水庫(kù)液位測(cè)量等方面已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。在對(duì)測(cè)量值和真實(shí)值進(jìn)行比較時(shí)發(fā)現(xiàn)兩者總存在一定的偏差，測(cè)量值和真實(shí)值的偏差保持在 1cm 左右，并計(jì)算其相對(duì)誤差。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波 發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測(cè)量的間隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測(cè)量需要。再測(cè)試接收端，更改程序讓單片機(jī)一直發(fā)射 KHz 的方波信號(hào)，接收器正端一直有微弱信號(hào)，表明接收探頭也工作正常。在確定各芯片供電和關(guān)鍵管腳處正常后，即可插上 IC 進(jìn)行測(cè)試。 在焊接完所有元件之后，先不上電，檢查電路電源和地是否因粗心而造成的短路現(xiàn)象。如果在超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾性能。 testok = 2。 TR0 = 0。 /* 關(guān)閉外中斷 0 第 18 頁 共 33 頁 testok = 1。 /* 停止定時(shí)器 0 計(jì)時(shí) ET0 = 0。進(jìn) 入中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器 T0 停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值 檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，并將測(cè)