【正文】 _nop_()。 TI:國(guó)外電子元器 件 ,2021,第 12 月。 [16]姜道連 ,寧延一 ,袁世良。 PIC單片機(jī)在超聲波測(cè)距系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J]。 北京： 壓電與聲光， 第 26卷第 2期 ,2021年 4月。 [14]何莉 ,曾憲文 ,徐霞。北京：兵工自動(dòng)化 ,。 [13]牛余朋，成曙。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程 [M]。 285291 頁(yè)?；?PIC16F87X 系列 [M]。北京：科學(xué)出版 社 ,。胡光華譯。 [9]張明峰。 PIC 系列單片機(jī)程序設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)應(yīng)用 [M]。北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ,。 [7]劉和平等。傳感器原理及工程應(yīng)用 [M].西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021。 376380 頁(yè)。 [4]李華。 MCS51 單片機(jī)原理應(yīng)用，武漢：武漢華中科技大學(xué)出版社， 。 還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵(lì)和幫助的朋友，在此無(wú)法一一列舉，在此也一并表示衷心地感謝！ 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 參考文獻(xiàn) [1]胡平，超聲波測(cè)距儀的研制，計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化， [2]時(shí)德剛，劉嘩。同時(shí)，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身 邊的朋友，真是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛(ài)、相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和他們的相處幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。 接著，我要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們。在畢業(yè)設(shè)計(jì)論文寫(xiě)作期間，各位老師給我提供了種種專(zhuān)業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒(méi)有您們這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會(huì)，向您們表示由衷的感激。 若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來(lái)，則可提高抗干擾能力。電路中除集成電路外，對(duì)各電子元件也無(wú)特別要求。外圍元件不是很多，所以調(diào)試不會(huì)太難。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè) 負(fù)跳變，在 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(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 1 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。超聲波測(cè)距儀 主程序利用外中斷 1檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（即 INT1引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入中斷程序。 超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)主要有主程序、超聲波發(fā)生程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。實(shí)驗(yàn)證明用 CX20216A 接收超聲波 (無(wú)信號(hào)時(shí)輸出高電平 )，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。 超聲波檢測(cè)接收電路主要是由集成電路 CX20216A 組成，它是一款紅外線檢波接收的專(zhuān)用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問(wèn)未外 加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體管的諧振來(lái)工作的。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的 128*64 液晶模塊。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)距儀硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢 測(cè)接收電路三部分。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來(lái)后接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離。但是對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)很好的理論基礎(chǔ)。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對(duì)測(cè)量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測(cè)量要求。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。根據(jù)測(cè)量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并 接的濾波電容 C16 的大小，以獲得合適的接受靈敏度和抗干擾能力。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)的軟硬件的調(diào)試 超聲波測(cè)距儀的制作和調(diào)試都比較簡(jiǎn)單，其中 超聲波發(fā)射和接收采用 ? 15 的超聲波換能器 tct4010f1(T 發(fā)射 )和 CX20216A（ R 接收），中心頻率為 40kHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距 4~8cm，其余元件無(wú)特殊要求。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 1。超聲波發(fā)生子程序較簡(jiǎn)單，但要求程序運(yùn)行準(zhǔn)確 。為了有利于程序結(jié)構(gòu)化和容易計(jì)算出距離，主程序 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)。 測(cè)出距離后結(jié)果將傳給 LCD 數(shù)碼顯示約 5s，同時(shí)測(cè)量距離送語(yǔ)音模塊播報(bào)。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 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 發(fā)，需要延時(shí)約 （這也就是超聲波測(cè)距儀會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因）后，才打開(kāi)外中斷 1 接收返回的超聲波信號(hào)。 主程序首先是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器 T0 工作模式為 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器模式。主程序完成初始化工作、各路超聲波發(fā)射和接收順序的控制。當(dāng)收到超聲波反 射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在 INT0 或 INT1 端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。距離的計(jì)算公式為： d=s/2=(c? t)/2 （ 41） 其中， d 為被測(cè)物與測(cè)距儀的距離， s 為聲波的來(lái)回的路程， c 為聲速， t 為聲波來(lái)回所用的時(shí)間。 超聲波測(cè)距儀的算法設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距的原理為超聲波發(fā)生器 T 在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被 測(cè)物體后反射回來(lái)，就被超聲波接收器 R 所接收到。 無(wú)線發(fā)射與接收電路 見(jiàn)圖 39 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 APC240 無(wú)線通信 模塊主要特點(diǎn) ? 接口方式： 232／ 485／ TTL串口，格式有 8N1／ 8E1／ 8O1可選； ? 接受靈敏度高，視距可靠傳輸距離可達(dá) 1200m； ? 采用 FSK的方式調(diào)制，支持 OOK／ ASK／ MSK調(diào)制； ? 載頻 433MHz，可定制 315M／ 868M／ 915M等其他 ISM頻段； ? 提供 PC機(jī)配置軟件，可以靈活設(shè)置模塊的各種參數(shù)； ? 串口速率： 4800／ 9600／ 19200／ 38400／ 57600／ 115200bps； ? 空中速率： 5K／ 10K／ 20K／ 30K／ 40K／ 50K／ 77K／ 100K／ 150K／ 200K／ 250Kbps； ? 功耗和休眠省電模式：功率＜ 100 mw，接收電流＜ 35mA，發(fā)射電流＜ 100mA，休眠時(shí)電流＜ 12uA； ? 支持多個(gè)字網(wǎng)組群工作模式，網(wǎng)絡(luò)地址配置相同的模塊間才可以相互通訊 ； ? 具有中繼功能，可選擇中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，有效擴(kuò)大傳輸距離； ? 支持透明傳輸方式和地址傳輸方式，可以組成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、對(duì)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)等無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)； ? 5V直流供電（可以選擇 ） ； APC240 無(wú)線通信 模塊主要技術(shù)指標(biāo) 工作頻率： 433M 調(diào)制方式： FSK 發(fā)射功率：＜ 20dBm（ 100mW） 接收靈敏度：－ 119dB 發(fā)射電流：＜ 35mA 接收電流：＜ 100mA 休眠電流：＜ 12uA 工作信道： 32個(gè)頻段選擇 數(shù)據(jù)接 口 ： 232／ 485／ TTL串口 數(shù)據(jù)格式： 8N1／ 8E1／ 8O1 串口速率 ： 4800／ 9600／ 19200／ 38400／ 57600／ 115200bps 空中速率： 5K／ 10K／ 20K／ 30K／ 40K／ 50K／ 77K／ 100K／ 150K／ 200K／ 250Kbps硬件 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 接口： ／插座 通訊距離： 0700米（ 10dbm， 10kbps，可視距離） 天線阻抗： 50Ω 工作溫度： 4085℃ 供電方式： ／ 5V 尺寸： （不包括天線） 圖 36 無(wú) 線發(fā)射與接收電路 總電路集成 見(jiàn)附錄 一 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)主要有主程序、超聲波發(fā)生程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。 同時(shí) 它還 提供標(biāo)準(zhǔn)的 UART/TTL， RS485和 RS232三種接口 1200/2400/4800/9600bps四速率 ， 和三種接口校驗(yàn)方式 .采用串口設(shè)置模塊參數(shù) 。它可以 在工業(yè)等強(qiáng)干擾的惡劣環(huán)境中使用 。 表 32 12864液晶 基本特性 低電源電壓 VDD:++ 顯示分辨率 12864 點(diǎn) 內(nèi)置漢字字庫(kù) 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字 內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)陣字符 時(shí)鐘頻率 2MHz 顯示方式 STN、半透、正 顯 驅(qū)動(dòng)方式 1/32DUTY， 1/5BIAS 視角方向 6 點(diǎn) 背光方式 側(cè)部高亮白色 LED 通訊方式 串行、并口可選 負(fù)壓 內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路 片選信號(hào) 無(wú)需片選信號(hào) 工作溫度 0℃ +55℃ 存儲(chǔ)溫度 20℃ +60℃ 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 圖 35 顯示單元電路 無(wú)線發(fā)射與接收電路 無(wú)線發(fā)射與接收電路采用 APC240無(wú)線通信 模塊 。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比 ， 不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 12864 液晶 模塊 可完成圖形顯示 。 利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。 12864 液晶資料 帶中文字庫(kù)的 128X64 是一種具有 4位 /8 位并行、 2 線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示 模塊 ；其顯示分辨率為 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 12864 。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，用于顯示測(cè)量距離，補(bǔ)償溫度以及危險(xiǎn)，保持，安全等警告信號(hào)。 8腳 RC1：電源正極， ～ 5V。 6腳 C：該腳與 GND之間接入一個(gè)積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為 330pF，如果該電容取得 太大，會(huì)使探測(cè)距離變短。 5腳 RC0：該腳與電源端 VCC接入一個(gè)電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率 f0， 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)論文 阻值越大，中心頻率越低。 3腳 C0：該腳與 GND之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動(dòng)大，易造成誤動(dòng)作，推薦參數(shù)為 。增大電阻 R或減小 C，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。 CX20216A 的引腳注釋 ： 1腳 IN：超聲波信號(hào)輸入端，該腳的輸入阻抗約為 40kΩ。適當(dāng)更改電容 C16的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。考慮到紅外遙控常用的載波頻率 38kHz與測(cè)距的超聲波頻率 40kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測(cè)接收電路。20mA