【正文】 } } 附件二：超聲波測(cè)距儀的硬件原理圖 RST/VPP1(RXD)P2(TXD)P3XTAL24XTAL15(INT0)P6(INT1)P7(T0)P8(T1)P9GND31VCC20P19P11P18P17P16P15P14P(AIN1)13P(AIN0)12AT89C20512KR62KR62KR52KR42KR82KR32KR22KR1+5a b c d e f g dpa1b2c3d4e5f6g7dp8a1b2c3d4e5f6g7dp8dp8g7f6e5d4c3b2a1Q1 9012Q2 9012Q3 9012Q4 9012R9101112+5PPPP1212M30PFC1 30PFC220uFC310KR13+51KR151KR14T+5PQ5 IN9013Q6 IN9013Q7 IN90132MR162MR17C4C5D2 DN414810KR1810KR19P+5PPPPPPPP12U4A12U4B12U4C12U4D12R。 if(distan==0) dis_mode=2。(distan)) dis_mode=0。 if(distan=29amp。 TH0=0。 TF0=0。 timer=(TH08)+TL0。 while(P3_7){if(TF0==1) break。 TR0=1。 while(1) { i=10。 TL0=0。 TCON=0x00。 } if(mode==2) { distan=999。 distan=distan+12。 } } Void _mode(unsigned char mode,unsigned long distan) { if(mode==0) { distan=0。_nop_()。_nop_()。 _nop_()。_nop_()。_nop_()。//P3_5=1。_nop_()。_nop_()。 _nop_()。_nop_()。_nop_()。//P3_5=0。//延時(shí) P3_0=1。//取出個(gè)位數(shù)，查表，輸出。 P3_0=0。 delay(50)。// 輸出低電平，選通百位數(shù) P1=p[(distan/10)%10]。//延時(shí) P3_2=1。//取出百位數(shù)，查表，輸出。 } void display(unsigned long distan)//顯示函數(shù) { P3_2=0。 unsigned char i=0,dis_mode=0。 unsigned char code p[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x3f,0xc6}。 sbit P3_5=P3^5。 sbit P3_3=P3^3。 sbit P3_1=P3^1。 sbit P1_7=P1^7。 sbit P1_5=P1^5。 sbit P1_3=P1^3。 sbit P1_1=P1^1。感謝父母對(duì)我的養(yǎng)育之恩。再次我要感謝所有給與我?guī)椭耐瑢W(xué)和老師，謝謝他們給我的許許多多的幫助。首先，我要感謝學(xué)校給我這次實(shí)踐機(jī)會(huì)。 致謝 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程歷經(jīng)三個(gè)多月，通過這個(gè)超聲波測(cè)距儀的制作，不緊鞏固了我這個(gè)大學(xué)器件 所學(xué)的知識(shí)，而且培養(yǎng)了自己動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力，這是用來驗(yàn)證大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。在實(shí)際應(yīng)用中遇到很多的問題，這都需要我對(duì)問題進(jìn)行具體的分析，并一步一步地去解決它。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本上實(shí)現(xiàn)了所要求的各項(xiàng)指標(biāo)，但由于時(shí)間、水平和經(jīng)驗(yàn)方面的欠缺，本設(shè)計(jì)在很多方面還有很多的不足，比如干擾、電路設(shè)計(jì)合理性等問題，這些還需日后有待解決。這里還要注意的是接收電路要離單片機(jī)盡量遠(yuǎn)一點(diǎn)。在實(shí)際的應(yīng)用中，一般選用 30 100KHz的超聲波進(jìn)行距離測(cè)量，比較的典型的頻率為 40KHz。 2． 安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距 4～ 8cm，如果距離太近，兩換能器會(huì)互相干擾，影響測(cè)量結(jié)果。 首先這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)要注意一下幾點(diǎn)： 1． 設(shè)計(jì)完電路以后，進(jìn)行焊接之前要注意擺放元器件的擺放位置，因?yàn)槿绻骷[放不當(dāng)可能會(huì)造成干擾，影響最后的測(cè)量結(jié)果。 6 結(jié)論 整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程歷經(jīng)三個(gè)多月，通過對(duì)這個(gè)超聲波測(cè)距儀的制作，培養(yǎng)了我各方面的能力，包括學(xué)習(xí)能力，動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力。最后做出來的超聲波測(cè)距儀基本上實(shí)現(xiàn)功能，只是有一些干擾，可以再超聲波接收電路上套上一個(gè)罩子，以減少干擾，也可以通過其它方法。 把程序用 燒路器燒到單片機(jī)中，看其是否實(shí)現(xiàn)所要求的功能，如果不行，則要進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試，不斷的對(duì)軟件和硬件進(jìn)行修改。 最后，在能基本實(shí)現(xiàn)功能的條件下，對(duì)程序再進(jìn)行反復(fù)的修改，使其達(dá)到指標(biāo)要求。 其次，在保證每一個(gè)子程序都正確的前提下，把所有的子程序都結(jié)合起來進(jìn)行調(diào)試，保證沒有語(yǔ)法錯(cuò)誤，并可以用端口來驗(yàn)證是否正確。 首先，先編每一個(gè)子模塊。 軟件的調(diào)試 本程序 采用 C 語(yǔ)言編寫。再用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器對(duì)超聲波接收的換能器直接加 40K 的方波信號(hào)，用示波器對(duì)接收電路輸出端進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果沒有方波信號(hào)，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)原來是其中一個(gè)三級(jí)管 B、 C 之間的電阻錯(cuò)接到 C 與電源之間，經(jīng)過改正之后，接收電路的輸出端有40K 的方波信號(hào)。 然后進(jìn)行顯示電路，用同樣的方法對(duì)顯示部分進(jìn)行調(diào)試后，給單片機(jī)與數(shù)碼管段碼連接的輸出的各個(gè)引腳加高低不同的電平，在用一個(gè)高電平分別對(duì)位碼進(jìn)行選種，數(shù)碼管能 夠顯示，說明顯示部分電路沒有了問題。在正式上電前，用萬用表量一下電源與地是否短路。再用萬用表檢查兩點(diǎn)之間是否有虛焊。硬件調(diào)試，首先是線路的檢查。 有些點(diǎn)距離很近，走線不好焊接，就直接用焊錫短路。實(shí)驗(yàn)板的焊接不同與成品 PCB的焊接，每一根走線都要經(jīng)過測(cè)量 —— 彎角 —— 剝線 —— 焊接的過程，工作量大大增加。 其次是焊接。布局時(shí)要考慮連接線的焊接，元件與元件之間盡量不要靠得太近，要留出足夠的空間給連接線，特別是接收電路和單片機(jī)以及兩個(gè)超聲換能器之間的距離。布局的第一步先要選好一塊合適的試驗(yàn)版， 把實(shí)物先在沒有焊盤的一面布局。 首先就布局。 } 5．制作與調(diào)試 硬件的制作與調(diào)試 電路設(shè)計(jì)完成之后，就要進(jìn)行硬件的制作了。 delay(50)。// 輸出低電平，選通個(gè)位數(shù) P1=p[distan%10]。//延時(shí) P3_1=1。//取出十位數(shù)，查表，輸出。 P3_1=0。 delay(50)。// 輸出低電平，選通百位數(shù) P1=p[distan/100]。 } } 顯示函數(shù) 顯示采用四位一體的共陽(yáng)數(shù)碼管。_nop_()。_nop_()。 _nop_()。_nop_()。_nop_()。//P3_4=1。_nop_()。_nop_()。 _nop_()。_nop_()。_nop_()。//P3_4=0。 若計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則溢出標(biāo)志位為 0，則表示測(cè)距不成功。超聲波發(fā)生子函數(shù)比較簡(jiǎn)單，但要求程序運(yùn)行時(shí)間準(zhǔn)確。 _mode(dis_mode,distan)。 if(distan29) dis_mode=1。amp。 TL0=0。 distan=timer*109*17/100000。 R0=0。}。 delay(200)。 csb_out(i)。 P3=0xff。 TH0=0。 void main() { TMOD=0x01。 測(cè)出距離后結(jié)果將送往 LED顯示，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過程。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延時(shí)一段時(shí)間（這也是超聲波測(cè)距器會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因）后打開外中斷 0接收返回的超聲 波信號(hào)。該距離的計(jì)算公試為： / 2 ( ) / 2d s v t? ? ? () 其中： d 為被測(cè)物與測(cè)距儀的距離； s 為聲波往返的路程； v 為聲速； t 為聲波往返所用的時(shí)間。 同時(shí)具有完善的調(diào)試功能。 編譯器采用 Keil uv2。 4 軟件設(shè)計(jì) 總體方案 超聲波測(cè)距器的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收中斷子程序及顯示子程序組成。 5． 調(diào)整線路 調(diào)整線路即進(jìn)一步調(diào)整和修改初步繪制的電路圖，使其更加美觀使用。另外，還需要對(duì)齊放置的元件，然后根據(jù)需要設(shè)置元件參數(shù)。一般大多數(shù)參數(shù)均可用系統(tǒng)默認(rèn)值，設(shè)置之后無需修改。圖紙有 A0A AE、 Letter、 Legal 及 Tabloid 等 14 種規(guī)格，圖紙大小根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定，設(shè)置合適的圖紙大小示設(shè)計(jì)原理圖的第一步。這就是超聲波測(cè)距儀硬件電路的基本原理。反射信號(hào)通過三個(gè)三級(jí)管的放大電路將信號(hào)放大后送到單片機(jī)中。 由此可以看出 接收換能器對(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測(cè)距離。超聲波接收電路如圖 38所示。 2K R62K R62K R52K R42K R82K R32K R22K R1abcdefgdpa1b2c3d4e5f6g7dp8a1b2c3d4e5f6g7dp8dp8g7f6e5d4c3b2a1Q19012Q29012Q39012Q49012R9R 10R 11R 12+5P 3. 0 P 3. 1 P 3. 2 P 3. 3P 1. 7P 1. 6P 1. 5P 1. 4P 1. 3P 1. 2P 1. 1P 1. 0 1KR 151KR 14T+5P 1 2U 4A1 2U 4B1 2U 4C1 2U 4D 1 2 圖 37 發(fā)射部分電路 接收部分 考慮到超聲波在途中會(huì) 有損耗和衰減，當(dāng)超聲波返回以后所接收到的信號(hào)是非常的微弱的。上拉電阻 R14和 R15一方面可以提高反相器 74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時(shí)間。 發(fā)射部分 反射電路主要由反相器 74LS04和超 聲波換能器構(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)反相器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器兩端可以提高