【正文】 key()。 bell=1。 LED_Data=0xff。 time(400)。led_2H=0。w) //啟動顯示9~0，H~A，{ LED_Data=LED0[w]。 //先采一次溫度 for(w=11。} 主函數(shù)的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容void main(void) //主函數(shù){ uchar w。 //計算距離uS*34650m cm/=20000。 cm=7610。}float Dis_count() //距離計算函數(shù){ float cm。 //溫度為負(fù)則聲速 } }else speed=。 //溫度值＝變化后的溫度值 if(tu==0)speed=332+T_C*。 y=Read_Temperature()。 }else{return r。} //若溫度小于0,tu=1 c=4。 // 發(fā)啟動溫度變換指令 圖51 程序流程框圖 if(c0x1000){c=c+1。 //讀完兩個字節(jié)后復(fù)位 write(0xCC)。 //發(fā)讀內(nèi)部9字節(jié)內(nèi)容指令 c=read()。 //先置位溫度正負(fù)標(biāo)示為正if(r) { write(0xCC)。 reset()。再加上本人對C語言程序更加熟悉一點，所以最終決定使用C語言為本次設(shè)計的編程語言。因此，利用C語言進行程序設(shè)計已成為單片機開發(fā)、應(yīng)用的必然趨勢。C語言的缺點是生成目標(biāo)代碼比較大，但隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，片內(nèi)ROM的空間做到16/32 KB的已經(jīng)很多，所以代碼較大已經(jīng)不是重要的問題了。C語言應(yīng)用于單片機編程出了上述特點外，還有以下突出特點：編譯器可以自動完成變量存儲單元的分配，省去了分配和紀(jì)錄存儲單元的繁瑣；不必對單片機和硬件接口的結(jié)構(gòu)有很深入的了解，省去了單片機漫長的學(xué)習(xí)時間；具有良好的可移植性，只要將程序略加改動就可以將其應(yīng)用與其他類型的單片機，省去了更改單片機型號時重新編寫程序的無奈。C語言的模塊化程序結(jié)構(gòu)可以使程序模塊實現(xiàn)共享。C語言有功能豐富的庫函數(shù)，運算速度快，編譯效率高，有良好的可移植性，而且可以直接實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。匯編語言的缺點是程序的通用性和可移植性差；程序比較繁瑣，調(diào)試?yán)щy；目標(biāo)程序比較龐大，運行速度慢。但由于匯編指令與機器語言指令一一對應(yīng)，即一條匯編語言的可執(zhí)行指令對應(yīng)著一條機器語言指令，反之亦然。它直接利用機器提供的指令系統(tǒng)編寫程序，該類程序的可執(zhí)行指令是與機器語言程序的指令一一對應(yīng)的。下面將對匯編語言與C語言的特點進行比較。而且程序的設(shè)計也是本設(shè)計的難點。這里采用的主要元器件是是美國Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，其具有精度高、智能化、體積小、線路簡單等特點。V = 331．4 + 0．607T 　　式中，T為實際溫度單位為℃，v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度單位為m／s。 溫度對超聲波測距的影響在精度要求較高的情況下，需要考慮溫度對超聲波傳播速度的影響，對超聲波傳播速度加以修正，以減小誤差。這就可能產(chǎn)生公共地電阻的禍合干擾。然而，由于各個地點之間必須用具有一定電阻的導(dǎo)線連接，一量有地電流流過時，就有可能使各個地點的電位產(chǎn)生差異。接地系統(tǒng)的設(shè)計測量裝置中的地線是所有電路公共的零電平參考點。④ 獨立功能塊單獨供電。它可濾去大于50Hz市電基波的高頻干擾。隔離穩(wěn)壓器初次級間用屏蔽層隔離，減少級間禍合電容，從而減少高頻噪聲的竄入。② 隔離穩(wěn)壓器。（5）供電系統(tǒng)的抗干擾供電系統(tǒng)常采用下列幾種抗干擾措施:① 交流穩(wěn)壓器。它主要產(chǎn)生于感性用電器(如電機)在開關(guān)機時所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。供電電網(wǎng)內(nèi)阻過大或網(wǎng)內(nèi)用電器過多會造欠壓器聲。它會影響測量裝置的正常工作。用電器在開關(guān)機時都會給電網(wǎng)帶來強度不一的電壓跳變。因此，在微機系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)與v0通道的干擾是問題的主要方面。（2）電源干擾這是由于電源波動、市電電網(wǎng)干擾信號的竄入以及裝置供電電源電內(nèi)阻引起各單元電路相互禍合造成的干擾。信道干擾。溫度的變化會導(dǎo)致電路參數(shù)的變動，產(chǎn)生干擾:以及電磁干擾等等。機械振動或沖擊會對傳感器產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。另一種是理論上定量計算的表示方法，即用衰減系數(shù)來表示聲波的衰減。一種是用底波多次反射的次數(shù)來表示。同時，由于介質(zhì)的熱傳導(dǎo)，介質(zhì)的稠密和稀疏部分之間進行熱交換，從而導(dǎo)致聲能的損耗，這就是介質(zhì)的吸收現(xiàn)象。 （2）散射衰減:當(dāng)聲波要傳播過程中遇到由不同聲阻抗介質(zhì)所組成的界面時，就將產(chǎn)生散亂反射，從而損耗了聲波的能量，被散射的超聲波在介質(zhì)中沿著復(fù)雜的路徑傳播下去，最終變?yōu)闊崮堋Ｒ鸪暡ㄋp的主要原因有： （1）擴散衰減:超聲波在傳播過程中，由于聲束的擴散能量逐漸分散，從而使單位面積內(nèi)超聲波的能量隨傳播距離的增加而減弱。這樣，就有效的避免了干擾，但另一方面也形成了20cm左右的“盲區(qū)”。由于發(fā)射器探頭與接收器探頭的距離不大，有部分波未經(jīng)被測物就直接繞射到接收器上，造成發(fā)送部分與接受部分的直接串?dāng)_問題。如圖417所示：圖417 雙頻超聲波測距工作時序圖 t0、t1分別為高、低超聲波發(fā)射的開始時間，tt3為高、低超聲波回波到達的時間，所測得的距離分別為：D1=c(t2t0)/2 (41) D2=c(t3t1)/2 (42) 經(jīng)試驗可知，用雙頻超聲波發(fā)射，量程可達到25m。當(dāng)目標(biāo)較遠時，高頻超聲波被空氣吸收而大幅衰減，接收器接收到的回波中只有低頻超聲波EchoL。這種在時域上連續(xù)的兩種頻率的超聲波被前方的目標(biāo)反射后，形成回波，回波經(jīng)由接收器形成回波脈沖EchoH和EchoL。為了解決測量范圍和測量精度之間的矛盾，我們采用雙頻測距的方法。另一方面，頻率越低，波長越長，測量的絕對誤差就越大。極性電容起濾波電容的作用，非極性電容則可以改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。圖415 數(shù)碼管顯示電路 穩(wěn)壓電源設(shè)計因為本次設(shè)計的元器件都可以使用+12V或是+5V的電源來驅(qū)動，所以我制作了一個穩(wěn)壓電源，它使用三端集成穩(wěn)壓器CW7812和CW7805來設(shè)計。數(shù)碼管的選擇上，為了使數(shù)碼管亮度大，本人選擇了共陽極的數(shù)碼管，數(shù)碼管管腳接到低電平發(fā)亮。需要幾個數(shù)碼管就擴展幾個并行接口，數(shù)碼管直接接在74LS164的輸出腳上，單片機通過串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行移出至74LS164的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時,再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法較為簡單與便利。圖413超聲波回波信號整形電路 圖414 40KHz超聲波接收電路 顯示電路設(shè)計在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，LED數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。故本次設(shè)計用它來做接收電路。電阻R5起一個上拉電阻的作用，因為回波信號經(jīng)過濾波后很可能會衰減的很嚴(yán)重，所以利用R5將其幅度上拉到5V，以便單片機更好的檢測回波信號。二極管D1提供了一個電流的瀉放電路，也可以說是將反向電動勢降到最小（），保護三極管及其他電路。由于感性的存在，在停止發(fā)送超聲波的那一刻，OUT口會出現(xiàn)一個反向電動勢，即電位低于地電位。探頭收到的回波信號經(jīng)OUT口回到電路中，經(jīng)過電容C10耦合，只保留測距需要的交流信號。再加上設(shè)計中所選用的超聲波探頭里已經(jīng)集成了上述超聲波接收電路，一般情況下一次即可成功。在中斷服務(wù)程序中，讀取時間計數(shù)器的計數(shù)值，并結(jié)合溫度換算出的速度算出發(fā)射到接收的距離如圖412所示：圖411 40KHz超聲波接收電路圖412 40KHz超聲波接收電路圖412所示電路為雙穩(wěn)態(tài)超聲波接收機電路，由VTVT6及相關(guān)輔助元件構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路，當(dāng)VT4每導(dǎo)通一次（發(fā)射機工作一次），觸發(fā)信號經(jīng)CC8向雙穩(wěn)電路送進一個觸發(fā)脈沖，VTVT6狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，當(dāng)VT6從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通狀態(tài)時，VD5截止，VT7截止，繼電器K釋放； 當(dāng)再來一個觸發(fā)信號時，VT6由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，VD5導(dǎo)通，VT7導(dǎo)通，繼電器K吸合......由于增加了雙穩(wěn)電路，使之用于電燈、電扇、電視等電器遙控成為現(xiàn)實。如圖411所示電路有三級放大：前兩級種放大100倍，采用高速精密放大器LM318， 其帶寬為15MHz，放大倍數(shù)為100倍時，能充分滿足要求；第三級采用LF353運算放大器，帶寬為4MHz，對于62倍的放大倍數(shù)，能充分滿足條件。通過波形整形，積分器，檢波器，帶通濾波，限幅放大和前置放大等實現(xiàn)接收超聲波的功能。電路如圖49所示。在TXD口為高電平時停止發(fā)射超聲波，此時INT0口也為高電平，使得三極管Q3導(dǎo)通，即打開消除余振功能，將剩余的能量接地。加入這個電路就是為了在停止發(fā)送超聲波的時候?qū)l(fā)射器內(nèi)部的能量釋放到地，使其立即停止工作。因為超聲波探頭是一個感性元件，在一定程度上會表現(xiàn)出電感的性質(zhì)。信號由OUT口輸出，送入超聲波探頭中。信號由NE555的3腳向外輸出，經(jīng)過二極管D2整形，濾去低于低電平 的部分，只保留零電平以上部分。如圖46所示。由電路可知電容C的放電時間t1＝R2Cln2，充電時間t2＝（R1+R2）Cln2，即可得出輸出脈沖的頻率為：f＝1/t1+t2。555芯片8腳接到高電平開始工作，4腳被拉高，多諧振蕩電路不工作，當(dāng)接到單片機的低電平信號后振蕩器開始工作。利用NE555可以組成相當(dāng)多的應(yīng)用電路，甚至多達數(shù)百種應(yīng)用電路，在各類書刊中均有介紹，例如家用電器控制裝置、門鈴、報警器、信號發(fā)生器、電路檢測儀器、元器件測量儀、定時器、壓頻轉(zhuǎn)換電路、電源應(yīng)用電路、自動控制裝置及其它應(yīng)用電路都有著廣泛的應(yīng)用，這是因為NE555巧妙地將模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合在一起的緣故。輸出端為F，另外還有集電極開路的放電管DIS。NE555的內(nèi)部中心電路是三極管Q15和Q17加正反饋組成的RS觸發(fā)器。 經(jīng)過認(rèn)真仔細的考慮和分析，本人選擇使用NE555加外圍電路構(gòu)成多諧振蕩器來產(chǎn)生頻率為40KHz的方波，再經(jīng)過整形放大后來驅(qū)動超聲波發(fā)射器發(fā)出超聲波。發(fā)射超聲波信號大于8m。電路簡單易制。圖45 40khz超聲波發(fā)射電路 40kHZ超聲波發(fā)射電路之四，由LM555時基電路及外圍元件構(gòu)成40kHZ多諧振蕩器電路，調(diào)節(jié)電阻器RP阻值，可以改變振蕩頻率。電路中YF1~YF4采用高速CMOS電路74HC00四與非門電路，該電路特點是輸出驅(qū)動電流大（大于15mA），效率高等。振蕩信號分別控制由YFYF3組成的差相驅(qū)動器工作，當(dāng)YF3輸出高電平時，YF4一定輸出低電平；YF3輸出低電平時，YF4輸出高電平。 圖44 40khz超聲波發(fā)射電路40kHZ超聲波發(fā)射電路之三，它主要由四與非門電路完成振蕩及驅(qū)動功能，通過超聲換能器T4016輻射出超聲波去控制接收機。整機工作電流約25mA。本電路適應(yīng)電壓較寬（3~12V），且頻率不變。頻率穩(wěn)定性好，不需作任何調(diào)整，并由T4016作為換能器發(fā)出40kHZ的超聲波信號。電路的振蕩頻率決定于反饋元件的T4016，其諧振頻率為40kHZ177。這樣電路很簡單與實用。發(fā)射超聲波信號大于8m。S是電源開關(guān)，按一下S，便能驅(qū)動T4016發(fā)射出一串40kHZ超聲波信號。T4016是反饋耦合元件，對于電路來說又是輸出換能器。吸取幾個圖的優(yōu)點而避免他們的缺點，然后結(jié)合分析設(shè)計超聲波的發(fā)射與接收電路。超聲波發(fā)射電路，要求功率盡量大些，電路力求簡單實用。 超聲波發(fā)射電路 超聲波測距技術(shù)經(jīng)過幾年的研究和發(fā)展，已經(jīng)有了很多比較成熟的技術(shù)和設(shè)計方案，使本次設(shè)計能有很多可借鑒的資料，從中學(xué)到了很多寶貴的知識。接收換能器對超聲波脈沖的直接接收能力將決定該系統(tǒng)最小的可測距離。傳播媒質(zhì)的溫度、壓力、密度對聲速都將產(chǎn)生直接的影響，因此需對聲速加以修正。測距誤差主要來源于以下幾個方面：（1）超聲波波束對探測目標(biāo)的入射角的影響；（2）超聲波回波聲強與待測距離的遠近有直接關(guān)系，所以實際測量時，不一定是第一個回波的過零點觸發(fā)；（3）超聲波傳播速度對測距的影響。超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出超聲波發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即為：s=340t/2，這就是所謂的時間差測距法。圖41超聲波測距原理圖單片機發(fā)出40kHZ的信號，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進行檢波處理后，啟動單片機中斷程序，測得時間為t，再由軟件進行判別、計算，得出距離數(shù)并送LED顯示。在發(fā)射后把信號放大，接收前也要把還再次放大。整體結(jié)構(gòu)圖包括超聲波發(fā)射電路,超聲波接收電路,單片機電路,顯示電路與溫度測量電路等幾部分模塊組成。超聲波探頭接OUT口實現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收。 整體電路設(shè)計整體電路的控制核心為單片機AT89S52。由于其性能優(yōu)越，Protel99SE已經(jīng)成為電路設(shè)計不可缺少的理想輔助設(shè)計工具。Protel99SE是澳大利亞Protel Technology公司于2000年推出的一款