【正文】 電源充電。此時(shí)，DS18B20的VDD引腳必須接地。當(dāng)采用外部供電方式時(shí)。：。 DS18B20的封裝形式及引腳功能DS18B20有8引腳SO封裝、8引腳181。SOP DS18B20 （c）8引腳150milSO DS18B20值就會(huì)加1℃，這時(shí)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置數(shù)也改為由斜率累加器來(lái)提供。測(cè)溫電路初始工作時(shí)，溫度寄存器被預(yù)置位55℃，同時(shí)計(jì)數(shù)器1也被預(yù)置與55℃相對(duì)應(yīng)的預(yù)置數(shù)。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及測(cè)溫原理，它主要包括寄生電源電路、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器、用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)冗余效驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部份?！褙?fù)壓特性。●64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。℃。●檢測(cè)溫度范圍為55℃~+125℃?！?2位分辨率時(shí)的最大工作周期為750ms?！窨捎脭?shù)據(jù)線供電，電壓范圍3~。DS18B20通過(guò)編程后，可以實(shí)現(xiàn)9~12位的溫度度數(shù)。它可以將被測(cè)溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，因此單片機(jī)可以方便地通過(guò)串行總線實(shí)現(xiàn)讀取。3. 定時(shí)監(jiān)視器復(fù)位定時(shí)監(jiān)視器復(fù)位的原理是采用單片機(jī)內(nèi)部的看門狗來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)位的操作。2. 手動(dòng)加上電復(fù)位電路本設(shè)計(jì)就是使用手動(dòng)加上電復(fù)位電路，因?yàn)樵趯?shí)踐應(yīng)用中，使用此復(fù)位電路既可以手動(dòng)復(fù)位又可以上電復(fù)位電路，這樣就可以人工復(fù)位系統(tǒng)，上電復(fù)位電路的部分原理也是利用RC電路的充電效應(yīng)。單片機(jī)的復(fù)位電路有上電復(fù)位、手動(dòng)加上電復(fù)位、看門狗復(fù)位等電路，各復(fù)位電路如下：1. 上電復(fù)位電路利用RC電路的充放電效應(yīng)即為上電復(fù)位的基本原理。 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位的原理是在時(shí)鐘電路開始工作后，在單片機(jī)的RST施加兩個(gè)時(shí)鐘周期以上高電平的震蕩脈沖，單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。D1表示綠色發(fā)光二極管，D2表示紅色發(fā)光二極管。綜上各優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用方案一來(lái)實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收，即使用HCSR04超聲波發(fā)射接收模塊。其次，使用HCSR04超聲波發(fā)射接收模塊編程很簡(jiǎn)單，只需給TRIG一個(gè)10181。成本17元24元，使用HCSR04超聲波發(fā)射接收模塊成本低、精度高、射程遠(yuǎn)；同時(shí)由于使用CX20106A芯片和TR40制成的超聲波發(fā)射接收模塊，必須保證接收到的信號(hào)為40KHZ，否則無(wú)法解調(diào)出來(lái)，即無(wú)法計(jì)算出距離。CX20106A是一塊8腳單列直插式超小型塑封結(jié)構(gòu)的IC，： CX20106A各引腳號(hào)功能管腳號(hào)符號(hào)管腳功能1IN遙控信號(hào)輸入端2C1RC網(wǎng)絡(luò)連接端3C2檢波電容連接端4GND接地端5f0帶通濾波中心頻率設(shè)置端6C3積分電容連接端7OUT遙控指令信號(hào)輸出端8VCC供電電源端CX20106A的第5管腳的電阻決定接受的中心頻率，200K的電阻決定了接收的中心頻率為40KHZ，使用CX20106A存在一些優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易用，電路簡(jiǎn)單，減少了生產(chǎn)調(diào)制的麻煩。CX20106A有8個(gè)管腳，當(dāng)換能器接收到回波信號(hào)時(shí)，管腳7就會(huì)輸出一個(gè)低電平。為調(diào)試方便和修改，超聲波發(fā)射模塊和單片機(jī)之間的接口采用排針相連。用這種推挽輸出方式通過(guò)超聲波換能器發(fā)射信號(hào)，可以提高超聲波換能器的發(fā)射強(qiáng)度。這種結(jié)構(gòu)更適合檢測(cè)安裝空間有限的場(chǎng)合。的傳感器能夠檢測(cè)具有較大傾角的物體。另一些聲波發(fā)射角在12186。一些傳感器具有較窄的6186。超聲波傳感器的檢測(cè)范圍取決于其使用的波長(zhǎng)和頻率。有的超聲波傳感器既作發(fā)送，也能作接收。電致伸縮的材料有鋯鈦酸鉛（PZT）等。若要帶電連接，則先讓模塊的GND端先接地。 超聲波時(shí)序圖由于HCSR04有一定的反射角和盲區(qū)，因此檢測(cè)距離不因小于它的最小射程，以及所測(cè)物體的表面盡可能光滑平整，以減少誤差。由此就可以通過(guò)發(fā)射超聲波到接收信號(hào)的時(shí)間間隔計(jì)算出障礙物到傳感器的距離。從時(shí)序圖可以看出，只要給觸發(fā)信號(hào)一個(gè)10181。 HCSR04實(shí)物圖 數(shù)碼管顯示模塊，HCSR04模塊有四個(gè)管腳，其中VCC接5V電源，GND接地線，TRIG觸發(fā)控制信號(hào)輸入，ECHO回響信號(hào)輸出，： HCSR04電氣參數(shù)電氣參數(shù)HCSR04超聲波模塊工作電壓DC 5V工作電流15mA工作頻率40KHZ最遠(yuǎn)射程4m最近射程2cm測(cè)量角度15度輸入觸發(fā)信號(hào)10181。 （3） 當(dāng)檢測(cè)到有信號(hào)返回時(shí)，IO口ECHO輸出一個(gè)高電平， 高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波發(fā)射有接收信號(hào)的時(shí)間。s的高電平，即可觸發(fā)IO口測(cè)距。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 超聲波發(fā)射接收模塊方案一：采用HCSR04型超聲波測(cè)距模塊HCSR04超聲波測(cè)距模塊能夠測(cè)量2cm400cm距離的障礙物，具有非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)量精度最大可達(dá)到3mm；此模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器以及控制電路。顯示電路是通過(guò)單片機(jī)控制，將距離的百位、十位、個(gè)位的十六進(jìn)制數(shù)送至P0口，經(jīng)過(guò)上拉電阻送到數(shù)碼管的數(shù)據(jù)輸入端，~。P0口定義為I/O口時(shí)，需外接上拉電阻，為準(zhǔn)雙向I/O口。復(fù)位電路中的電容和電阻的取值根據(jù)其充放電時(shí)間常數(shù)來(lái)定。最小系統(tǒng)電路主要包括復(fù)位電路、電源、晶體振蕩器等。 P3端口的第二功能I/O端口第二功能名稱功能介紹RXD串行通信數(shù)據(jù)接收端口TXD串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送端口外部中斷0請(qǐng)求端口外部中斷1請(qǐng)求端口T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入端T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入端外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元寫選通信號(hào)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元讀選通信號(hào) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)組成部分系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要有STC89C51控制模塊，顯示模塊，超聲波發(fā)射接收模塊以及聲光報(bào)警模塊組成。當(dāng)作為普通I/0端口時(shí)，P3口可以進(jìn)行位操作，是準(zhǔn)雙向端口，可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P2口做輸入輸出腳，為8位準(zhǔn)雙向并行的I/O口；當(dāng)P2用做普通I/O口時(shí)，P2口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。~。P1口是內(nèi)部具有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。4. 并行I/0口P0~P3口引腳（1） ~（Pin39~Pin32）P0口是一個(gè)8位漏極開路型雙向I/0端口，P0口可做為通用I/O口使用。當(dāng)=0時(shí)，CPU僅訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。（4）/VPP（Pin31）為訪問(wèn)外部或內(nèi)部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，在進(jìn)行Flash編程時(shí)，提供Flash編程電壓VPP。當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，讀指令代碼，（Pin29）腳輸出兩個(gè)負(fù)脈沖選通信號(hào)；在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器讀取指令碼和讀寫外部數(shù)據(jù)時(shí)，不產(chǎn)生此信號(hào)。在Flash 編程時(shí)，用于輸入編程脈沖。地址鎖存使能輸出ALE：當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，外部存儲(chǔ)器的16為地址信號(hào)由P0口輸出低8位，P2口輸出高8位；而不用外部存儲(chǔ)器地址鎖存控制信號(hào)時(shí)，該引腳仍以時(shí)鐘震蕩頻率的1/6固定地輸出正脈沖，該信號(hào)可以用于外部計(jì)數(shù)或時(shí)鐘信號(hào)。f的電容，RST再經(jīng)一個(gè)10KΩ的下拉電阻接地，就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位。復(fù)位功能:當(dāng)單片機(jī)上電后，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期寬度以上的高電平，就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)使用自激震蕩方式時(shí)，XTAL1和XTAL2外接石英晶振，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率震蕩，即產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。GND：電源接地端。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。數(shù)碼管顯示模塊DS18B20溫度補(bǔ)償模塊AT89C51單片機(jī)控制系統(tǒng)聲光報(bào)警模塊超聲波發(fā)射模塊超聲波接收模塊 系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框圖 第三章 硬件設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀主要由單片機(jī)控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、DS18B20模塊以及HCSR04模塊組成。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，并綜合考慮各種因素，本文章選擇STC89C51單片機(jī)做為主控制模塊，它控制40KHZ脈沖的觸發(fā)和超聲波從發(fā)射到接收的時(shí)間差，并顯示障礙物到傳感器的距離；用DS18B20進(jìn)行溫度補(bǔ)償，校正超聲波在不同溫度下的傳播速度；用發(fā)光二極管和蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示電路；用HCSR04超聲波模塊實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收。超聲波測(cè)距儀是通過(guò)單片機(jī)控制發(fā)射出40KHZ頻率的超聲波，以此同時(shí)單片機(jī)的定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，超聲波遇到障礙物反射回來(lái)由超聲波接收探頭接收信號(hào)并產(chǎn)生中斷，定時(shí)器停止計(jì)時(shí)。1 設(shè)計(jì)思路我們可以通過(guò)尺、激光測(cè)距等原理來(lái)實(shí)現(xiàn)距離測(cè)量，但通過(guò)尺測(cè)量速度慢，效率低；激光測(cè)距精度高速度快，但成本高。本章主要講述本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方案，對(duì)以AT89C51為主控制模塊的超聲波測(cè)距儀進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)。主要闡述系統(tǒng)功能、性能測(cè)試和結(jié)果分析以及解決方案等。主要闡述系統(tǒng)硬件電路的分析及實(shí)現(xiàn)；第四章：軟件設(shè)計(jì)。主要闡述課題的研究背景、研究現(xiàn)狀以及研究目的和意義等；第二章：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。本課題要求利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)高精度、低成本、微型化的數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀。超聲波測(cè)距主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如：井深、液位、管道長(zhǎng)度等場(chǎng)合。由于超聲波清洗速度快、質(zhì)量好、污染小，因此，超聲波清洗技術(shù)正在越來(lái)越多的工業(yè)中得到應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中還利用DS18B20進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以減小測(cè)距誤差。 研究?jī)?nèi)容本課題的研究對(duì)象是超聲波測(cè)距儀，利用單片機(jī)來(lái)控制超聲波的發(fā)射與接收，并在數(shù)碼管上顯示出障礙物與傳感器之間的距離。在機(jī)械制造，電子冶金，航海，航空，石油化工，交通運(yùn)輸?shù)裙I(yè)領(lǐng)域也有廣泛地應(yīng)用。超聲波技術(shù)在醫(yī)學(xué)、軍事、化工等行業(yè)占據(jù)著重要的地位，研究超聲波測(cè)距技術(shù)有著非常重要的意義。高強(qiáng)度聚焦超聲無(wú)創(chuàng)外科，已使超聲治療在當(dāng)代醫(yī)療技術(shù)中占據(jù)重要位置，而在21世紀(jì)(HIFU)超聲聚焦外科已被譽(yù)為是21世紀(jì)治療腫瘤的最新技術(shù)。40多年來(lái)，全國(guó)各大醫(yī)院已積累了相當(dāng)豐厚的資料和比較豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)在超聲治療領(lǐng)域起步比歐美晚，到20世紀(jì)50年代初才只有少數(shù)醫(yī)院開展超聲治療的工作，從1950年北京首先開始用800KHZ頻率的超聲治療機(jī)治療多種疾病，到50年代開始逐漸推廣，并有了國(guó)產(chǎn)儀器。40年代末期超聲治療在歐美興起，直到1949年召開的第一次國(guó)際醫(yī)學(xué)超聲波學(xué)術(shù)會(huì)議上，才有了有關(guān)超聲治療方面的論文交流，為超聲治療學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。1922年，首例超聲波治療的發(fā)明專利出現(xiàn)在德國(guó)。具有靈活性強(qiáng)，可靠性高，計(jì)算簡(jiǎn)單，易于做到實(shí)時(shí)控制等優(yōu)點(diǎn)。 補(bǔ)償后聲速與溫度的關(guān)系[2]溫度/℃3020100102030100聲速/（m/s）313319325331337343349381超聲波的特點(diǎn)：①超聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同；②超聲波通過(guò)兩種或兩種以上的介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射和折射的現(xiàn)象；③超聲波在空氣中的傳播有較大的衰減，尤其是頻率較大時(shí)衰減更大，因此在空氣中傳播時(shí)采用頻率較低的超聲波，一般采用頻率為幾十千赫茲的超聲波，典型應(yīng)用頻率為40KHZ；④超聲波的頻率比音頻高，所以超聲波不易被環(huán)境中的噪音所干擾。 不同溫度下超聲波聲速表[2]溫度(