【正文】 rk robots automotive navigation， air and underwater target detection， identification， location and so on． So there is an important practicing meaning to learn the ranging theory and ways deeply. To improve the precision of the ultrasonic ranging system in hand， satisfy the request of the engineering personnel for the ranging precision， the bound and the usage， a portable ultrasonic ranging system based on the single chip processor was developed． Keywords： Ultrasound r， Ranging System， Single Chip Processor 1 Introductive With the development of science and technology, the improvement of people39。同時(shí)，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛(ài)、相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。在我畢業(yè)論文寫作期間，各位老師給我提供了種種專業(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。包括溫度對(duì)聲速的影響由于時(shí)間和技術(shù)原因未能設(shè)計(jì)出來(lái)。測(cè)量距離較近，測(cè)量距離較大時(shí)，顯示的數(shù)據(jù)就會(huì)有較大的誤差。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于時(shí)間和能力等多方面的原因，本系統(tǒng)還存在一些不足之處，有待進(jìn)一步改進(jìn)和提高。 （ 3）完成了超聲波測(cè)距雷達(dá)軟件設(shè)計(jì)，并且調(diào)試通過(guò)，基本實(shí) 現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，最終完成程序燒錄。 主要研究工作包括 : （ 1）根據(jù)文獻(xiàn)資料了解國(guó)內(nèi)超聲波傳感器的研究現(xiàn)狀，理解各種測(cè)距原理，了解超聲波的相關(guān)知識(shí)。 結(jié) 論 本文針對(duì)基于單片機(jī)超聲波倒車?yán)走_(dá)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)方案素。t2s2聲速可以用聲速儀測(cè)量，以驗(yàn)證理論計(jì)算的準(zhǔn)確性。有文獻(xiàn)表明，按下式計(jì)算聲速可以達(dá)到較高的精度： 在空氣中 ， tC ?? m/s； 在海水中 ， C=1450+若采用外部硬件計(jì)時(shí)電路，則計(jì)數(shù)頻率可直接引用單片機(jī)的晶振頻率，時(shí)間量化誤差更小。 (3)提高計(jì)時(shí)精度，減少時(shí)間量化誤差 如采用芯片計(jì)時(shí)器，計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率越高，則時(shí)間量化誤差造成的測(cè)距誤差就越小。其提高測(cè)距精度的措施下 ： (1)合理選擇超聲波工作頻率、脈寬及脈沖發(fā)射周期 據(jù)經(jīng)驗(yàn)，超聲測(cè)距的工作頻率選擇 f=40kHz 較為合適：發(fā)射脈 寬一般應(yīng)大于填充波周期的 10倍以上即： T，考慮換能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，速度趕快，脈沖發(fā)射周期可選短些。測(cè)距系統(tǒng)一般由超聲波發(fā)送、接收、時(shí)間計(jì)測(cè)、微機(jī)控制和溫度測(cè)量五個(gè)部分組成。所以，為提高壓電轉(zhuǎn)換效率，提高超聲測(cè)距精度和范圍，應(yīng)盡量提高超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值。超聲傳感器外加的脈沖電壓影響壓電材料的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而影響其應(yīng)變量和超聲轉(zhuǎn)換的效率 ，進(jìn)而影響超聲波幅值。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： S=d超聲測(cè)距常用壓電材料傳感器，例如 TR40 壓電超聲傳感器。由于超聲回波隨距離的增加而變得十分微弱，所以在設(shè)計(jì)超聲接收電路時(shí)，要設(shè)計(jì)較大放大倍數(shù) (萬(wàn)倍級(jí) )和 較好濾波特性的放大電路，使回波易于檢測(cè)。同時(shí)超聲波頻率的過(guò)高會(huì)產(chǎn)生較多的副瓣，引起近場(chǎng)區(qū)的干涉。其中 b為空氣介質(zhì)常數(shù)， f為超聲波頻率。衰減系數(shù) α=b其衰減遵循指數(shù)規(guī)律。 回波檢測(cè)對(duì)時(shí)間測(cè)量的影響 超聲波從超聲傳感器發(fā)出，在空氣中傳播，遇到被測(cè)物反射后，再傳回超聲傳感器。例如： 20 ℃ 時(shí)， T=， CS= m/s； 40℃ 時(shí)， T=， CS= m/s； 20℃ 時(shí) ,T＝ ， CS= m/s；從上面的計(jì)算可以看出，溫度對(duì)超聲波在空氣中的傳播速度有明顯的影響。 ?? （ ） 其中， R為普適常量 ， T為氣體溫度 K(絕對(duì)溫度 )， M為氣體分子量，空氣為103 kg/mol。r ，其中 g為定壓熱容與定容熱容的比值，空氣為 ， P為氣體的壓強(qiáng)。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 即： pBC /? （ ） 其中 B為氣體的彈性模量， r為氣體的密度。 ,與障礙物距離為 ，小于設(shè)置值 ，報(bào)警器報(bào)警聲響，見(jiàn)圖 。將安全初值設(shè)為 ，見(jiàn)圖 。 系統(tǒng)實(shí)物調(diào)試 通過(guò)按鍵 K1進(jìn)入調(diào)試界面，通過(guò)按鍵 K2進(jìn)行增加設(shè)置值，通過(guò)按鍵 K3進(jìn)行減少設(shè)置值。 檢查電源輸入端與公共接地端間有否短路在通電前，還需用萬(wàn)用表檢查電源輸入端與地之間是否存短路，若有則須進(jìn)一步檢查其原因。 2．檢查元器件安裝情況：元器件的檢查，重點(diǎn)要查集成運(yùn)放、三極管、二極管、電解電容等外引線與極性有否接錯(cuò)，以及外引線間有否短路，同時(shí)還須檢查元器件焊接處是否可靠。檢查連線可以直接對(duì)照電路原理圖進(jìn)行，但若電路中布線較多，則可以以元器件（如運(yùn)放、三極管）為中心，依次檢察查其引腳的有關(guān)連線，這樣不僅可以查出錯(cuò)接或少接的線，而且也較易發(fā)現(xiàn)多余的線。 在電路安裝完畢后，不要急于通電測(cè)試，而首先必須做好以下調(diào)試前的檢查工作。本論文設(shè)計(jì)經(jīng)常使用這兩個(gè)函數(shù)進(jìn)行寫入指定位置操作。 check_BF()。 //啟用 LCDP=character。RW=0。 check_BF()。 //啟用 LCDP=inst。RW=0。 write_inst(0x30)指令為功能設(shè)定指令，使 DL=1，即數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 8 位。 //開(kāi)啟顯示 } 程序主要作用是清空顯示屏，確定 8 位數(shù)據(jù)傳輸模式。 //清除顯示屏 write_inst(0x06)。 //設(shè)定兩列 write_inst(0x08)。 開(kāi) 始L C D 初 始 化寫 入 地 址寫 入 數(shù) 據(jù)檢 查 忙 碌 標(biāo) 志01 圖 LCD 顯示流程 LCD 初始化 ： void init_LCM(void) { write_inst(0x30)。 DisplayOneChar(5, 1, ASCII[12])。 DisplayOneChar(3, 1, ASCII[disbuff[2]])。 DisplayOneChar(1, 1, ASCII[10])。 disbuff[3]=S%10。 disbuff[1]=S/100%10。 DisplayOneChar(5, 1, ASCII[12])。 DisplayOneChar(3, 1, ASCII[11])。 DisplayOneChar(1, 1, ASCII[10])。 } if((S=7000)||flag==1) //超出測(cè)量范圍顯示 “ ” { flag=0。 //delayms(1)。 // delayms(10)。 delayms(10)。 delayms(10)。 S=(time*)/10。 TH0=0。 //關(guān)閉計(jì)數(shù) Conut()。 //開(kāi)啟計(jì)數(shù) while(RX)。 //中斷溢出標(biāo)志 RX=0。 圖 超聲波接收中斷程序流程圖 其程序如下。 TX=0。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 void StartModule() //啟動(dòng)模塊 { TX=1。 } } } } 超聲波發(fā)射子程序設(shè)計(jì) 由于使用超聲波發(fā)射模塊， 只需要提供一個(gè) 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個(gè) 40kHz 周期電平并檢測(cè)回波。valA0。 StartModule()。 delayms(6)。)。 WriteDataLCM(39。 WriteDataLCM(tempe1(tempe1/100)*100(tempe1/10tempe1/100*10)*10+0x30)。)。 WriteDataLCM(39。 WriteDataLCM(tempe1/10tempe1/100*10+0x30)。 WriteDataLCM(tempe1/100+0x30)。)。 WriteDataLCM(39。)。 WriteDataLCM(39。 //////////////// tempe1=ReadTemperature1()。C39。 WriteCommandLCM(0x86,1)。 WriteCommandLCM(0x85,1)。.39。 WriteCommandLCM(0x84,1)。 WriteCommandLCM(0x83,1)。 WriteCommandLCM(0x82,1)。=39。 WriteCommandLCM(0x81,1)。T39。 //讀溫度 WriteCommandLCM(0x80,1)。 while(1) { // tempe=ReadTemperature()。 //允許 T0 中斷 EA=1。 TL0=0。 TMOD=0x01。 TempCyc++) Delay400Ms()。//測(cè)試用句無(wú)意義 for (TempCyc=0。 // DisplayListChar(0, 1, )。 //LCM 初始化 // Delay5Ms()。 Delay400Ms()。 unsigned char TempCyc。 測(cè)距時(shí)，被測(cè)物體的面積不少于 平方米且平面盡量要求平整，否則影響測(cè)量的結(jié)果 主 程序設(shè)計(jì) 主程序是單片機(jī)程序的主體，整個(gè)單片機(jī)端系統(tǒng)軟件的功 能的實(shí)現(xiàn)都是在其中完成的，主程序流程圖如圖 所示。由此通過(guò)發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào) 時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離。 圖 超聲波測(cè)距時(shí)序圖 以 上時(shí)序圖表明你只需要提供一個(gè) 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個(gè) 40kHz 周期電平并檢測(cè)回波。 表 控制命令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 提供 9 位溫度讀數(shù) ,指示器件的溫度 信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出 因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線 和地 讀 寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供 而不需要外部電源 其擁有以下等特性 獨(dú)特的單線接口 只需 1 個(gè)接口引腳即可通信 多點(diǎn) multidrug 能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化 不需要外部元件 可用數(shù)據(jù)線供電 不需備份電源