【正文】 參考文獻(xiàn)[1] ，2022:P36~37[2] 時(shí)德剛，劉嘩 .，2022: P26~28[3] 王化祥，張淑英 .傳感器原理及應(yīng)用(修訂版).天津大學(xué)出版社，2022:P7~9[4] 200 例．，2022: P21~23[5] ，2022:P9~12[6] ，2022:P16~19[7] ，2022:P25~27[8] 丁鷺飛，耿富錄 .，2022:P45~89[9] ，1994:P25~28[10] 金篆芷. ，1995：P31~335 [11] 張淑清. ，2022:P82~83[12] ，2022:P146~140[13] 孫涵芳. MCS51 ，2。在此也要感謝我的各位學(xué)友，有了大家的支持和幫助使得論文研究工作得以順利的進(jìn)行。在本文的課題研究及寫(xiě)作過(guò)程中，也給予了大力支持。在這幾個(gè)月畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和工作中，遇到了很多困難，導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和培養(yǎng)使我在各個(gè)方面都受益非淺，在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及獨(dú)立工作的能力有了很大的提高。致 謝光陰似箭，愉快的大學(xué)生活隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成而將圓滿結(jié)束。，可以在系統(tǒng)中加入溫度傳感器，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量出測(cè)距時(shí)的溫度，計(jì)算出當(dāng)時(shí)的聲速速度，轉(zhuǎn)換成測(cè)量距離。更換成大功率探頭，測(cè)距范圍將擴(kuò)大。下面是基于改進(jìn)及后續(xù)工作的一些想法：，在高溫、高壓等惡劣環(huán)境下，測(cè)量誤差大，可以根據(jù)實(shí)際情況更換更合適的探頭。，提高了精度，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)誤差修正。，通過(guò)放大和濾波電路，噪音干擾得到抑制，防止誤動(dòng)作，提高了可靠性。另外本系統(tǒng)采用了新型振動(dòng)模式超聲波探頭、抗干擾電路、單片機(jī)系統(tǒng)以及合理軟件算法，使得本系統(tǒng)與其他儀器比較，具有一系列突出優(yōu)點(diǎn)：，體積小，靈敏度高，安裝簡(jiǎn)單，使用方便，轉(zhuǎn)換效率也比較高。在實(shí)驗(yàn)中，對(duì) 440cm 范圍進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)誤差補(bǔ)償后最大誤差達(dá)2cm。結(jié) 論超聲波方法作為非接觸測(cè)量，已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用。另外，采用的硬件存在的延時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。由于本系統(tǒng)采用的是換能器分體化設(shè)計(jì)，故發(fā)射頭和接收頭與反射點(diǎn)存在著一定的夾角。能量衰減的多少與反射物的質(zhì)地有著直接的關(guān)系。測(cè)距范圍同時(shí)還受到接收換能器的靈敏度和接收放大電路的限制。每組脈沖之間的時(shí)間間隔是由測(cè)距范圍確定的。當(dāng)發(fā)射脈沖波形當(dāng)發(fā)射完畢時(shí)．發(fā)射換能器中的膜片不是馬上停止振動(dòng)，而是要持續(xù)一段時(shí)間，因此要等到它停止后再打開(kāi)接收換能器，以免被直接禍合過(guò)來(lái)的假信號(hào)所干擾。在每組脈沖中所包含的脈沖數(shù)量是值得考慮的，脈沖的數(shù)量多，則發(fā)射出去的超聲波能量大，頻譜純，在作精密測(cè)量時(shí)可以認(rèn)為反射波是同一頻率的。故超聲波幅度也是決定測(cè)距范圍的一個(gè)重要的因素。從超聲波發(fā)射傳感器發(fā)送出去的超聲波能量大，測(cè)距范圍就遠(yuǎn)；反之則近。到此，整體調(diào)試完畢。直至 有所需要的波形為止。然后對(duì)軟件進(jìn)行修改，增強(qiáng)其抗干擾能力和可靠性。（5）檢測(cè)軟件的可靠性。（3）接著就是要處理中斷，有觸發(fā)中斷，也有定時(shí)中斷?？梢酝ㄟ^(guò)添加賦值和顯示語(yǔ)句來(lái)觀察程序執(zhí)行情況。因?yàn)椋龊蔑@示程序之后，我們就可以通過(guò)顯示器對(duì)程序運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。（2）找到一個(gè)切入點(diǎn)。（1）編寫(xiě)程序，進(jìn)行語(yǔ)法檢查和邏輯檢查使其能夠通過(guò)編譯。 軟件調(diào)試當(dāng)建立的硬件系統(tǒng)無(wú)誤（或者檢查不出錯(cuò)誤）之后，我們?cè)谄渖祥_(kāi)發(fā)軟件程序并進(jìn)行調(diào)試就會(huì)變得簡(jiǎn)單一些。如果有，則檢查 CX20226 的 7 腳的電平是否有從高到低的跳變，如果有，則表示這個(gè)電路都沒(méi)問(wèn)題。首先把接收傳感器和發(fā)射傳感器對(duì)接，用示波器觀察超聲波接收器兩端是否有方波，然后使它們之間有一定的距離，如果仍然可以接收到信號(hào)，則把超聲波接收傳感器安放在電路板上。如果信號(hào)正常則表示發(fā)射電路良好。由于 40KHz 頻率比較容易受外界干擾，所以調(diào)試必須一步一步來(lái)檢測(cè)波形。只要上一步做得比較好，在這里一般是不會(huì)出現(xiàn)太大的問(wèn)題的。（1）在電氣部分設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡可能將設(shè)計(jì)好的每一個(gè)電路模塊在面包板上進(jìn)行電模擬，觀察其功能實(shí)現(xiàn)情況，測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)的電壓值，然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果適當(dāng)修改電路參數(shù)，使其達(dá)到期望的結(jié)果輸出。否則，采用再好的軟件編程技術(shù)和算法也無(wú)能為力。下面分兩個(gè)方面介紹本系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程。當(dāng)然也有可能是模塊內(nèi)部出現(xiàn)了問(wèn)題，這時(shí)就要返回上一步仔細(xì)檢查。具體說(shuō)來(lái)，首先是從整體上把握這個(gè)系統(tǒng)，弄清楚系統(tǒng)各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)以及模塊之間的聯(lián)系，找出容易出錯(cuò)的地方和相應(yīng)測(cè)試點(diǎn)；然后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試，觀察其工作情況，盡早排除模塊內(nèi)部的問(wèn)題。調(diào)試過(guò)程最能考驗(yàn)一個(gè)人對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的了解程度、知識(shí)的廣度、分析問(wèn)題的能力與耐性。在系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中更應(yīng)該重視調(diào)試方法，這一點(diǎn)對(duì)于一個(gè)漏洞很多或者錯(cuò)誤很隱蔽的系統(tǒng)尤其重要。表 部分溫度與波速關(guān)系溫度/C 波速/m/s20 31910 3250 32310 33820 34430 349100 3864 系統(tǒng)調(diào)試在系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)完成之后，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程就進(jìn)入調(diào)試階段。這樣只要計(jì)算出發(fā)生信號(hào)到接受返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(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)距成功標(biāo)志字賦值 2 以表示此次測(cè)距不成功 [13]。超聲波測(cè)距器主程序利用外中斷 0 檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（INT0 引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入中斷程序。由于采用 12MHz 的晶振，機(jī)器周期為 1us，當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器 T0 中的數(shù)（即超聲波來(lái)回所用的時(shí)間）按下式計(jì)算即可測(cè)得被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離，設(shè)計(jì)時(shí)取 20℃時(shí)的聲速為 344 m/s 則有公式（）：d=（C*T0 ） /2 =172T0/10000cm （）測(cè)出距離后結(jié)果在數(shù)碼管上顯示，然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過(guò)程。 主程序主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器 T0 工作模式為 16 位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位 EA 并給顯示端口 P0 和 P2 清 0。圖 程序調(diào)試運(yùn)行 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接受中斷程序、距離計(jì)算子程序及顯示子程序組成。這樣一個(gè)匯編項(xiàng)目就完成了。按 d 可以打開(kāi) e 中的串行調(diào)試窗口，這個(gè)窗口可以看到從 51 芯片的串行口輸入輸出的字符，這里的第一個(gè)項(xiàng)目也正是在這里看運(yùn)行結(jié)果。在停止運(yùn)按鈕的右邊的四個(gè)按鈕，依次跟蹤運(yùn)行、單步運(yùn)行、運(yùn)行到子程序末、運(yùn)行到光標(biāo)。進(jìn)入調(diào)試模式，軟件窗口樣式大致如 圖 所示?？梢钥吹骄幾g的錯(cuò)誤信息和使用的系統(tǒng)資源情況等，以后要查錯(cuò)就靠它了。打開(kāi)項(xiàng)目選項(xiàng)窗口，轉(zhuǎn)到Output 選項(xiàng)頁(yè)，選擇編譯輸出的路徑，設(shè)置編譯輸出生成的文件名，決定是否要?jiǎng)?chuàng)建HEX 文件， 選中它就可以輸出 HEX 文件到指定的路徑中。一般在編譯程序 的文件用于芯片燒寫(xiě)。這時(shí)在 Source Group1 文件夾圖標(biāo)左邊出現(xiàn)了一個(gè)小+號(hào)說(shuō)明，文件組中有了文件，點(diǎn)擊它可以展開(kāi)查看。鼠標(biāo)在屏幕左邊Source Group1 文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，在這里可以做在項(xiàng)目中增加減少文件等操作。程序如下：（4）用菜單 FileSave 或快捷鍵 Ctrl+S 進(jìn)行保存。菜單 File－New 或快捷鍵 Ctrl+N 來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果沒(méi)有現(xiàn)成的程序，那么就要新建一個(gè)程序文件。（2）選擇所要的單片機(jī)，這里選擇常用的 ATEML 公司的 AT89C52。程序的匯編是通過(guò) keil c51 進(jìn)行的。其主要特點(diǎn)包括：輸出電流可達(dá)1A；輸出電壓有5V；過(guò)熱保護(hù)；短路保護(hù)；輸出晶體管SOA保護(hù)等。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)1A。電 子 制 作 中 經(jīng) 常 采 用 H7805A為3端正穩(wěn)壓電路， TO220封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。用 78/79 系 列 三 端 穩(wěn) 壓 IC 來(lái) 組 成 穩(wěn) 壓 電 源 所 需 的 外 圍 元 件 極 少 ， 電 路 內(nèi) 部 還有 過(guò) 流 、 過(guò) 熱 及 調(diào) 整 管 的 保 護(hù) 電 路 ， 使 用 起 來(lái) 可 靠 、 方 便 ， 而 且 價(jià) 格 便 宜 。圖 LED 與 AT89C52 連接圖 電源電路電 子 產(chǎn) 品 中 常 見(jiàn) 到 的 三 端 、 穩(wěn) 壓 、 集 成 電 路 有 正 電 壓 輸 出 的 78系 列 和 負(fù) 電壓 輸 出 的 79系 列 顧 名 思 義 ， 三 端 IC 是 指 這 種 穩(wěn) 壓 用 的 集 成 電 路 只 有 三 條 引 腳 輸出 ， 分 別 是 輸 入 端 、 接 地 端 和 輸 出 端 。電路圖如圖 所示：圖 89C52 最小系統(tǒng) 數(shù)碼管的顯示電路隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)已有各類 LED 顯示屏廣泛應(yīng)用于交通、郵電、銀行、證券交易所等領(lǐng)域。由 AT89C52 構(gòu)成的最小系統(tǒng)包含單片機(jī)復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。XTAL1：反向振蕩器放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 :此輸出為外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。P3 口也可用作 AT89C52 的一些特殊功能口，IL如下所列：（RXD ）：串行輸入口（TXD）：串行輸出口（INT0）：外部中斷 0（INT0）：外部中斷 1（T 0）：計(jì)數(shù)器 0 外部輸入端（T0 ）：計(jì)數(shù)器 1 外部輸入端（ ）：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通WR（ ）：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通DP3 口同時(shí)為閃速編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)RST：復(fù)位輸入，當(dāng)要使器件復(fù)位時(shí)，要在 RST 腳保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。P3 口寫(xiě)入“1” 時(shí)，被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口用于外部程序存儲(chǔ)器IL或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存?。∕OVX QRI）時(shí)，P2 口輸出地址的高八位，在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)（MOVX QRL）P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口：P2 口為帶內(nèi)部上拉的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收或輸出 4 個(gè)TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)為“1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部電路拉高，作為輸入。P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流（ ） ，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P1 口緩沖器能接收或輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流。2．管腳說(shuō)明：圖 89C52 單片機(jī)管腳圖VCC（40 腳）：供電電源GND（20 腳）：地P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路雙向 I/O 口，作為輸出端，每腳可吸收 8 個(gè) TTL門(mén)電流，當(dāng) P0 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入，P0 口當(dāng)用于外程序數(shù)據(jù)寄存器它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。該器件采用 ATMEL 高密度、非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS—51 指令集和輸出管腳相兼容。1．AT89C52 的特性：（1）與 MCS51 產(chǎn)品兼容（2）4K 字節(jié)可編程閃速程序存儲(chǔ)器。本課題在選取單片機(jī)時(shí)，充分借鑒了許多成形產(chǎn)品使用單片機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇了 ATMEL 公司的 AT89C52。縱觀 20 年來(lái)單片機(jī)的發(fā)展歷程，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器 MPU 技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出微處理器更具有個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)處理后輸出低電平，送到 AT89C51 的引腳。AT89C52 通過(guò)外部引腳 輸出脈沖寬度為 25/us、載波為 40kHz 的超聲波脈沖串，加到射隨器的基級(jí)，經(jīng)功率放大推動(dòng)超聲波發(fā)射器發(fā)射出去。波速確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間 r，即可求得距離 5。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速 C 與溫度有關(guān)。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。超聲波在空氣中的傳播速度為C，而根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 S＝Ct/2，式中的C為超聲波波速。從而得到超聲波的回波時(shí)間 t。超聲波接收換能器將接收到的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換后經(jīng)過(guò) 的電容初步濾波后，進(jìn)入 CX20226A 的 1 腳，經(jīng)過(guò)CX20226A 的前置放大器，限幅放大，帶通濾波器（中心頻率為 40KHZ） ，檢波器及比較器，最后經(jīng)過(guò)內(nèi)部的整形電路，從 7 腳輸出至 89C52 單片機(jī)的外部中斷 0（）口。而實(shí)用的波形整形電路是積分電路和施密特比較器組成的電路 [10]。6 腳外接積分電容，可以濾除已調(diào)波的載波頻率分量。然后信號(hào)進(jìn)入峰值檢波器，對(duì)編碼脈沖的調(diào)幅波進(jìn)行振幅檢波，解調(diào)出數(shù)字編碼脈沖信號(hào)，3 腳外接電容是峰值檢波器的濾波電容。5 腳外接電阻。然后，信號(hào)進(jìn)入限幅放大器，可以濾除雜亂的寄生調(diào)幅和其他干擾，輸出包絡(luò)脈沖頂部平直的編碼脈沖調(diào)幅波。2 腳是放大器的反相輸入端，外接 RC 負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，可以決定和調(diào)節(jié)放大器的頻率特性和電壓增益，當(dāng)電阻值小或者電容值大時(shí)，電壓增益高，通頻帶窄；反之，電壓增益低，通頻帶寬。7 OUT 信號(hào)輸出端，該端口為集電極開(kāi)路輸出，當(dāng)該腳與電源正端接 22 千歐的電阻時(shí)，輸出脈沖低電平的標(biāo)準(zhǔn)值約為 8 VDD 電源正端，接+5VCX20226 該 IC 內(nèi)部主要包括前置放大器，限幅放大，帶通濾波，峰值檢波，積分濾波及波形整形電路等。4 GND 接地端5 f0 帶通濾波器中心頻率設(shè)置端，通過(guò)該腳與電源正端接電阻 R 來(lái)確定 f0，當(dāng) R=200千歐時(shí)，中心頻率 f0=40KHZ；當(dāng) R=220 千歐時(shí)，中心頻率 f0=38KHZ。R 阻值大，C 容量小，增益低；反之則高但 C 不宜過(guò)大，否則瞬態(tài)響應(yīng)速度會(huì)降低。CX20226 是日本索尼公司生產(chǎn)的彩電專用紅外遙控接收器，采用單列 8 腳直插式，超小型封裝?？?