【正文】 }畢業(yè)設(shè)計19 圖 18b20 寫入時序當單片機將總線 t0時刻從高拉至低電平時，就產(chǎn)生寫時間隙。 //延時 500usflag = ~DQ。 // 66us flag = DQ。 // 550us DQ = 1。 DQ = 0。while (flag){while (flag) { DQ = 1。 換句話說如果 t2~t3之間信號電平如果為低，則說明 DS18B20復位成功；否則失敗。從應(yīng)用手冊上能找出相應(yīng)的時序。讀取溫度包括五個步驟：復位 DS18B發(fā)出 Skip ROM命令(CCH)、發(fā)出 Read命令畢業(yè)設(shè)計18(BEH)、讀兩字節(jié)的溫度溫、度格式轉(zhuǎn)換。} DS18b20測溫程序設(shè)計DS18b20測溫程序總體上包括兩部分：啟動溫度轉(zhuǎn)換和讀取溫度。TH0=0。time=time120。 // 關(guān)閉定時器 0 time=(long)TL0。外部中斷 INT0中斷服務(wù)子程序流程圖如圖 ：關(guān)中斷允許停止計數(shù)器 T0 計數(shù)，并讀取 T0 計數(shù)值存儲調(diào)用距離計算子函數(shù)返 回外部中斷 INT0 中斷服務(wù)子程序入口 圖 INT0 中斷服務(wù)子程序主要程序如下： void serve_INT0( ) interrupt 0{ EX0=0。}畢業(yè)設(shè)計17 外部中斷INT0中斷服務(wù)子程序的設(shè)計本設(shè)計利用外中斷 0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 INT0引腳出現(xiàn)低電平） ，立即進入中斷程序。void CTC1_INT ( ) interrupt 3// 中斷一次 ,用于發(fā)射脈沖{VOLCK=~VOLCK。 // 啟動定時器 0，脈沖串發(fā)完后，開始記時 delay(12)。 // 等待脈沖串 發(fā)送完 TR1=0。定時器 T1中斷服務(wù)程序流程圖如圖 ：畢業(yè)設(shè)計16連續(xù)發(fā)射 5 個 40kHz 的超聲波計數(shù)器 T0 清零并啟動計數(shù)器 T0，開中斷允許 EA延時 以避免“虛假發(fā)射波 ”開外部中斷 INT0返 回定時器 T1 中斷服務(wù)子程序入口 圖 T1 中斷服務(wù)子程序流程圖主要程序如下：TR1=1。畢業(yè)設(shè)計15開始系統(tǒng)初始化溫度檢測計算聲速啟動 T1，產(chǎn)生 40KHz 矩形脈沖串啟動 T0，開始計時，開放外部中斷回波接收成功，進入外部中斷子程序，得出傳播時間計算距離顯示距離圖 主程序設(shè)計流程圖 定時器T1中斷服務(wù)子程序設(shè)計本設(shè)計中 40 kHz方波的產(chǎn)生采用軟件方式實現(xiàn)：控制 的高電平，再輸出 的低電平，這樣得到一個周期為 40 kHz的脈沖，再循環(huán)發(fā)送 5次。當超聲波接收到回波信號后，會產(chǎn)生一個低電平給 INT0，之后進入中斷處理程序。主程序的流程圖如圖 所示：畢業(yè)設(shè)計14在系統(tǒng)初使化的過程中，主要是設(shè)置定時器，同時還要打開總中斷等。為了避免聲波直接從發(fā)射端到接收端，需要延遲 ms后再打開 INT0中斷允許。然后啟動定時器 T1，進行 ，在 T1中斷服務(wù)子程序中將會在 P1^0產(chǎn)生 40KHz的矩形波。由于超聲波也是一種聲波，其聲速C與溫度有關(guān)，在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的，在本系統(tǒng)的設(shè)計中利用DS18b20測得環(huán)境的溫度值T，再由公式V = + 計算得到準確的聲波速度。例如 20℃時的聲速為 344m/s。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。由于單片機的工作壓是5V，采用 78L05三端穩(wěn)壓電源調(diào)整器來穩(wěn)定的輸出 5V電壓，電路如圖 。電阻用來限流，并確定了三極管的靜態(tài)工作點，即工作在深度飽和狀態(tài)。當三極管工作在飽和狀態(tài)時，它的作用就是個開關(guān)了；I/O=0 時導通。本文選用的 4位共陽數(shù)碼管，使用三極管驅(qū)動，顯示電路如圖 。畢業(yè)設(shè)計1251系列單片機的輸出方式為強下拉/弱上拉，高電平輸出電流很小，所以數(shù)碼管會很暗。電路連接如圖 ：圖 DS18b20 電路圖 LED數(shù)碼管顯示電路設(shè)計LED是發(fā)光二極管的縮寫。溫度傳感器 DSl8B20的測溫范圍從55 攝 氏度到+125 攝氏度，精度為 。經(jīng)過單線接口與單片機進行數(shù)據(jù)交互。如果溫度升高1 ℃, 。畢業(yè)設(shè)計11在使用時,如果溫度的變化不是很大, 則可以近似認為超聲波的傳播速度是不變的。單片機就進入中斷處理程序，開始進行距離計算。工作時，換能器將所接收到的微弱聲波振動信號轉(zhuǎn)化成為電信號，送給 CX20226A 的輸入端 1，當 CX20226A 接收到信號進行放大、濾波、檢波等一系列的處理后，7 腳就會輸出一個低電平，可用于單片機的中斷信號源。6 引腳連接積分電容與地相連，電容的大小能夠影響探測距離。3 引腳連接檢波電容。圖 接收電路原理圖如圖 ，1 引腳為檢波信號的輸入端。畢業(yè)設(shè)計10圖 發(fā)射電路原理圖 2 超聲波接收電路的設(shè)計由于在距離較遠的情況下，超聲波的回波很弱，因而轉(zhuǎn)換為電信號的幅值也較小，為此要求將信號放大。圖中的上拉電阻有兩個作用：一方面能夠增強超聲波換能器的阻尼效果，縮短換能器自由振蕩所需的時間，另一個方面能夠增強反向器74HC04輸出高電平的驅(qū)動能力，原理圖如圖 。用這種推挽方式將脈沖信號加到超聲波傳感器兩端，可以提高超聲波信號的發(fā)射強度。本系統(tǒng)采用的是由單片機的 40kHz的脈沖波，一路脈沖信號經(jīng)過一級反向器后被送到傳感器的一個電極。當畢業(yè)設(shè)計9施加在探頭上脈沖的頻率與探頭中心頻率一致并且足夠大的能量即可完成探頭的驅(qū)動。這樣，單片機的計時器就記錄了超聲波傳播整個過程的時間。 超聲波發(fā)射及接收電路設(shè)計測距時通過超聲波傳感器的發(fā)送端和接收端實現(xiàn)超聲波的發(fā)射和接收，通過單片機的定時器進行計時。在 5V正常工作的 51單片機中小于 信號為低電平信號，而大于 。也就是說在單片機啟動的 ，電容兩端的電壓是在 0～ 增加，這個時候 10K電阻兩端的電壓為從 5～ 減少。上電自動復位就是利用外部的復位電路中的電容充電來實現(xiàn)。復位其實就是將 PC程序計數(shù)器初始化為 0000H，是單片機重新從 0000H開始執(zhí)行程序。51 單片機晶振的頻率一般為 6MHz、12MHz、24MHz，高速的單片機能達到 40MHz的始終頻率。常用的時鐘有兩種方式：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。單片機正常工作電壓為 5V，通過 40引腳接電源正極，20 引腳接電源負極來實現(xiàn)供電。它是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的一款功耗低、性能高的 8位單片機，完美的兼容了標準 8051 的指令系統(tǒng)和引腳。它體積小、質(zhì)量輕、價格便宜，為學習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。它不僅僅是完成某一個邏輯功能的芯片，而是將一個微型計算機的系統(tǒng)集成到一個芯片上。 單片機控制電路設(shè)計單片機這一詞最初源于“SingleChip Microputer”，簡稱“SCM”。畢業(yè)設(shè)計7 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 超聲波測距系統(tǒng)由超聲波傳感器(俗稱探頭)、MCU 和 4位數(shù)碼管、DS18B電源等部分組成。所示。當數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這個特定的段就會發(fā)亮，來形成我們所需的字樣。LED數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光二級管以8字形結(jié)構(gòu)組成的，加上小數(shù)點就是8個。最簡單的顯示器可以用LED數(shù)碼管，設(shè)計簡單，易于安裝，成本只要幾元。應(yīng)用范圍包括熱敏感系統(tǒng)、恒溫控制，消費電子產(chǎn)品溫度計，或工業(yè)系統(tǒng)中。溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式。C。 C 至+125 ℃ ，范圍內(nèi)精度為177。不需要外部元件，可用數(shù)據(jù)總線直接供電，電壓范圍為 V至 V，無需備用電源。DS18b20具有獨特的一線接口，只需要有一條口線即可通信。所以通過測量溫度，求出當時的準確聲速能有效的減小誤差。 測溫傳感器選擇超聲波測距的關(guān)鍵是已知聲速，通過距離公式求出聲波所跑路程，從而求出距離。探頭常用材料是壓電晶體和壓電陶瓷，利用壓電效應(yīng)來進行工作的。機電耦合系數(shù)大，靈敏度高。　?。?）靈敏度。由于壓電材料的居里點一般比較高，同時超聲波探頭使用時功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時間的工作而不失效。當探頭兩端電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時，探頭發(fā)射能量最大，靈敏度最高。超聲波傳感器的主要性能指標有：（1）工作頻率。晶片的材料有許多種。小功率超聲探頭有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭、表面波探頭、斜探頭、雙探頭、蘭姆波探頭等。 超聲波傳感器選擇能夠完成超聲波發(fā)送和超聲波接收這種功能的裝置被稱為超聲波傳感器，或者稱為超聲波換能器，或超聲波探頭等。AT89S51是一款功耗低并且性能高的CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫大約1000次的只讀程序存儲器Flash，設(shè)計上采用了 ATMEL公司的高密度、非易失性儲存技術(shù)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位CPU和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式實際應(yīng)用系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。距離測量首先要選擇好適當?shù)膫鞲衅鳎谶x擇好了傳感器后再經(jīng)由恰當?shù)暮诵男酒幚砑茨苓_到所需精度，下面就對控制器、傳感器、顯示方案選擇做以下論述。畢業(yè)設(shè)計4第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 方案設(shè)計及論證要實現(xiàn)超聲波測距，需要多方面的知識相互結(jié)合，主要解決的部分有控制芯片的選擇、距離的測量、溫度的測量、距離的顯示等等。第 6 章 總結(jié)。第 5 章 硬件測試及性能分析。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計。第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計。第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計。它包括了控制單元89S5畢業(yè)設(shè)計3超聲波測距模塊、溫度測量模塊、顯示模塊、電源模塊等。將后（12）和（13）代入（11）可得： ]cos[21HLartgvt? （14）其中,超聲波速度 v在一定的溫度下為一個常數(shù)(例如在溫度 T=30度時,V=349m/s)；當要測量距離 H遠遠大于 L時,則上式變?yōu)? vtH21?