【正文】 不同的物質(zhì)時就會產(chǎn)生折射，也就是要改變它的傳插方向，兩種物質(zhì)的密度差別愈大，則折射也愈大。在設(shè)計時要通過Protel畫出原理圖，然后作成PCB圖，通過PCB圖雕刻成扳子，再在板子上焊上對應(yīng)的器件，最后將程序下載到板子里，通過反復(fù)實驗和調(diào)試最后測出相應(yīng)的數(shù)據(jù)?？梢院芎玫倪\用到防盜、倒車?yán)走_(dá)、水位測量、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場。此次設(shè)計我做的是智能超聲波測距儀，包括方案論證與比較、硬件框圖設(shè)計、硬件電路設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計、電路板的焊接、軟件程序的編程和調(diào)試，程序下載到板子上，經(jīng)過反復(fù)實驗和調(diào)試，最后完成設(shè)計。所以我們應(yīng)該通過反復(fù)試驗和調(diào)解來減小存在的誤差。如果當(dāng)計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則T0溢出中斷將外中斷0關(guān)閉，并將測距成功標(biāo)志字賦2，以表示此次測距不成功。超聲波測距儀主程序利用外中斷0檢測返回超聲波信號,一旦接收到返回超聲波信號,立即進(jìn)入中斷程序。C語言程序有利于實現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計算程序運行的時間，而超聲波測距儀的程序即有較復(fù)雜的計算（計算距離時），又要求精細(xì)計算程序運行時間（超聲波測距時）所以控制程序可采用C語言和匯編語言混合編程[13][16]。包括接收電路和發(fā)射電路。由超聲波傳感器拾取的電信號，經(jīng)C1C10耦合到U4d進(jìn)行前置放大[9]；經(jīng)U4c帶通濾波放大；U4a緩沖放大；DC18峰值檢波后，輸出低頻脈沖信號，然后經(jīng)U4b放大整形后送入U3第②腳內(nèi)部電路處理。電路接通12V電源時（和倒車燈同步），U3啟動內(nèi)部時序程控電路，在U3第⒄、⒅腳分別輸出電路超聲波信號，經(jīng)2放大[9]后，由變壓器ZTZT1耦合給超聲波傳感器ZHDZHD1，由超聲波傳感器完成電/聲轉(zhuǎn)換，向空間發(fā)射超聲波。在下在語音程序的時候?qū)T588語音模塊控制電路設(shè)置兩段程序[10]，一段最長可以下載30秒的時間，放的時候只要在1腳m1端的下降沿就會播放相應(yīng)語音的內(nèi)容，注意一定不要是1腳一直為低電平，這樣會一直循環(huán)的播放，直到1腳為高電平為止。軟件操作方式簡潔易懂，撮合了語音組合技術(shù)，大大減少了語音編輯的時間，充分提高了語音合成的效率。 最小系統(tǒng)[14]包括AT89S51單片機、復(fù)位開關(guān)、晶體振蕩電路、接插口和電源部分。功能分析（1）兩位LCD數(shù)碼管顯示功能，我們可以利用單片機的P0口接兩個數(shù)碼管來現(xiàn)這個功能；（2）十六位液晶顯示可以利用P1口接最小系統(tǒng)實現(xiàn)這個功能；（3）各種奏樂、。（3）可以完成各種奏樂,報警等發(fā)聲音類實驗。單片機最小系統(tǒng)具有的功能[6]: （1）具有2位LCD數(shù)碼管顯示功能。在智能化儀器儀表中，控制核心均為微處理器[5]，而單片機以高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計智能化儀器儀表的首選微控制器，單片機結(jié)合簡單的接口電路即可構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)[17]，它是智能化儀器儀表的基礎(chǔ)，也是測控。接收部分也是以51單片機為核心的， LCD1602液晶顯示模塊，語音模塊CX20106A單片機。為了減小干擾，減小電源擾動的影響，增加可靠性。接收過程中，單片機定時控制放大電路的增益，逐漸提高，以適應(yīng)距離越遠(yuǎn)越弱的回波信號。單片機此時開始計時。LCD1602液晶上實時顯示系統(tǒng)運行的時間和發(fā)射的次數(shù)，有語音提示，同時再加一個電機驅(qū)動電路來控制電機的轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到振動的效果；接受裝置我們也是采用51單片機來控制，當(dāng)接收光電二極管接收到發(fā)射過來的超聲波信號時，立即將此信號傳給單片機，經(jīng)單片機處理分析后，從而驅(qū)動一些電路的運行，LCD液晶顯示模塊顯示距離值和危險顯示，還有語音模塊發(fā)出相應(yīng)的聲音。綜上所述，應(yīng)選擇LCD1062數(shù)碼管液晶顯示。LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示，就是每一個數(shù)碼管顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O 接口用于筆劃段字形代碼。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個呢：），實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。方案三：LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。LED點陣顯示屏可以顯示數(shù)字或符號。 方案一:選擇LCD數(shù)碼管液晶顯示LCD數(shù)碼管液晶顯示可以通過液晶和彩色過濾器過濾光源，在平面面板上產(chǎn)生圖象。(3) 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、費用低、技術(shù)難度小、信息處理簡單可靠、易于小型化和集成化。超聲波測距的優(yōu)點是：(1) 超聲波對色彩和光照度不敏感，可用于識別透明及漫反射性差的物體(如玻璃、拋光體)。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振 動，便產(chǎn)生超聲波。方案三：選擇超聲波測距 超聲波測距儀[1]通過發(fā)射具有特征頻率的超聲波對被攝目標(biāo)的探測，通過發(fā)射出特征頻率的超聲波和反射回接受到特征頻率的超聲波所用的時間，換算出距離，如超聲波液位物位傳感器，超聲波探頭,適合需要非接觸測量場合,超聲波測厚,超聲波汽車測距告警裝置等。激光測距儀在工作時向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計時器測定激光束從發(fā)射到接收的時間，計算出從觀測者到目標(biāo)的距離。紅外測距的優(yōu)點是便宜，易制，安全，缺點是精度低，距離近，方向性差。為了保證錄音的效果我們應(yīng)選擇WT88語音芯片。 支持ISP編程，不需要將芯片與現(xiàn)場環(huán)境相分離，更換語音與程序升級都容易。 開發(fā)工具十分簡便，就一個USB mini下載器。 方案二：采用WT588D語音芯片WT588D不僅可以作為一般語音芯片[10]，當(dāng)從片發(fā)聲，而且因為I/O口多，帶控制功能和FLASH，所以能做FLASH單片機；最重要的是還可以按照樣品直接投掩膜，管腳完全不用改動，價錢便宜一半。方案一：采用APR9600語音芯片APR9600語音錄放芯片[10]，是繼美國ISD公司以后采用模擬存儲技術(shù)的又一款音質(zhì)好、噪音低、不怕斷電、可反復(fù)錄放的新型語音電路，單片電路可錄放3260秒，串行控制時可分256段以上，并行控制時最大可分8段。且便宜，穩(wěn)定，開發(fā)簡單，通用性好。AT89S51單片機[17]為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。方案三：選擇AT89S51單片機芯片在以后的討論中，除有特殊說明以外，所述內(nèi)容皆適用于CHMOS芯片。方案二：選擇8031單片機芯片8031單片機是Intel公司生產(chǎn)的單片機[6]中， MOS制造工藝的8031單片機采用40引腳的直插封裝（DIP方式），制造工藝為CHMOS的80C31芯片除采用DIP封裝方式外，還采用方型封裝工藝?！痭SP 內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的ROM PAM和功能豐富的各種外設(shè)部件。采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以amp。micro。凌陽的16位單片機就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計的。 單片機實現(xiàn)測距的原理[2].[17]是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射與接收波的時間差T，然后求出距離S=CT/2，C為超聲波波速。 對設(shè)計的電路進(jìn)行分析。設(shè)計超聲波測距儀的要求： 設(shè)計超聲波測距器的硬件結(jié)構(gòu)電路。設(shè)計超聲波測距儀的任務(wù)： 了解超聲波測距的原理。超聲波用來測量與被測目標(biāo)之間的距離，通過超聲波發(fā)射和接收之間的時間差，根據(jù)傳播速度可以計算出與被測目標(biāo)的距離。第二章 設(shè)計要求測距傳感器的核心功能[2].[8]是測量距離，但當(dāng)其用于不同場合時，會有許多不同的需求。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。超聲波測距系統(tǒng)，就是為機器人了解其前方、左側(cè)和右側(cè)的環(huán)境而提供一個運動距離信息。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求，因此在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便，且計算簡單、易于做到實時控制，在測量精度方面也能達(dá)到工業(yè)實用的要求，因此得到了廣泛的應(yīng)用[2]。超聲波由于指向性強、能量消耗緩慢且在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而經(jīng)常用于距離的測量。機器人通過其感知系統(tǒng)察覺前方障礙物距離和周圍環(huán)境來實現(xiàn)繞障、自動尋線、測距等功能。 超聲波測距系統(tǒng)的發(fā)展要求 隨著機器人技術(shù)在其誕生后短短幾十年中的迅猛發(fā)展,它的應(yīng)用范圍也逐步由工業(yè)生產(chǎn)走向人們的生活。利用超聲波測量距離是一種有效的非接觸式測距方法系統(tǒng)具有易控制、工作可靠，測量精度高的優(yōu)點給出了以AT89C51單片機為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設(shè)計方法。所以，在利用傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)相結(jié)合的測距方案中，超聲波測距是目前應(yīng)用最普遍的一種，它廣泛應(yīng)用于防盜、倒車?yán)走_(dá)、水位測量、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場。因此，設(shè)計好的超聲波測距儀就顯得非常重要了。而設(shè)計研制箱涵排水疏通移動機器人的自動控制系統(tǒng)，保證機器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機器人的設(shè)計研制的核心部分。因此，經(jīng)常出現(xiàn)開挖已經(jīng)建設(shè)好的建筑設(shè)施來改造排水系統(tǒng)的現(xiàn)象。 超聲波測距儀的應(yīng)用隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，城市發(fā)展建設(shè)加快，城市給排水系統(tǒng)也有較大發(fā)展，其狀況不斷改善。 傳感器的作用就是把自然界的各種物理量和化學(xué)量等精確地變成為電信號，再經(jīng)電子電路或計算機進(jìn)行處理，從而對這些量進(jìn)行監(jiān)測或控制。 現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機為信息轉(zhuǎn)換和處理提供了極其完善的手段，使檢測與控制技術(shù)發(fā)展到嶄新階段。21世紀(jì)是人類進(jìn)入信息電子化的時代，作為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一的傳感器技術(shù)必將有更大的發(fā)展空間?，F(xiàn)代信息技術(shù)主要包括計算機技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)[2]；其中，計算機相當(dāng)于人的大腦，通信相當(dāng)于人的神經(jīng)，而傳感器就相當(dāng)于人的感官。所以，學(xué)習(xí)單片機在我國是有著廣闊前景的。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達(dá)1——3 億片，且每年以大約16%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。這樣產(chǎn)品的體積變小了，長期使用也不會擔(dān)心精度達(dá)不到了。以前沒有單片機時，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。單片機，亦稱單片微電腦或單片微型計算機。單片機應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，我們上因特網(wǎng)輸入一個“單片機”的搜索，將會看到上萬個介紹單片機的網(wǎng)站，這還不包括國外的。關(guān)鍵詞：超聲波；超聲波傳感器；AT89S51單片機；LCD顯示單元；測距儀第一章 引 言我國開始使用單片機[2]是在1982 年，短短五年時間里發(fā)展極為迅速。根據(jù)系統(tǒng)要求采用模塊化的編程思路完成系統(tǒng)的算法設(shè)計，實現(xiàn)超聲發(fā)射和距離顯示功能。整個電路采用模塊化設(shè)計，文中首先闡述了超聲傳感器的原理及特性；對于測距系統(tǒng)的超聲波頻率、信號脈沖、器件型號等主要參數(shù)進(jìn)行了討論；由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等模塊組成，各探頭的信號經(jīng)單片機綜合分析處理，實現(xiàn)超聲波測。 工學(xué)院 畢業(yè)（論文）設(shè)計目 錄引 言 2 2 超聲波測距儀的現(xiàn)狀 3 超聲波測距儀的應(yīng)用 3 超聲波測距系統(tǒng)的發(fā)展要求 4二、設(shè)計要求 4 4 5 5三、方案論證與比較 5 5 6 6 7四、系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計 8 8五、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 9 9 LCD1602液晶驅(qū)動電路 10 WT588D語音模塊控制電路 11 12六、系統(tǒng)軟件設(shè)計 1接收系統(tǒng)軟件流程圖 13七、測試與結(jié)果分析 15 測試儀器和器材 15 測試結(jié)果分析 15八、設(shè)計總結(jié) 15致謝 16參考文獻(xiàn) 17附件：實物圖 19程序 21 基于AT89S51單片機智能超聲波測距系統(tǒng)原理設(shè)計摘 要：本文詳細(xì)介紹了一種基于單片機的脈沖反射式超聲測距系統(tǒng)。超聲波具有指向性強，能量消耗緩慢，傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點，超聲測距有不受光線影響、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、信息處理簡單可靠等優(yōu)點，對于被測物處于黑暗、有毒、煙霧等惡劣環(huán)境中有一定的適應(yīng)能力。在介紹了超聲測距各模塊功能的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)的總體構(gòu)成并對測距系統(tǒng)發(fā)射、接收、檢測、顯示部分的硬件設(shè)計方案進(jìn)行了論證。最后通過軟硬件的綜合調(diào)試實現(xiàn)短距離超聲測距系統(tǒng)的基本功能。1986 年在上海召開了全國首屆單片機開發(fā)與應(yīng)用交流會，有的地區(qū)還成立了單片微型計算機應(yīng)用協(xié)會，那是全國形成的第一次高潮。與它相應(yīng)的專業(yè)雜志現(xiàn)在也有很多，比如由單片機界的權(quán)威何立民主編的《單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》雜志現(xiàn)以風(fēng)靡電子界。它是把中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入/輸出端口（I/0）等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。微計算機（單片機）在這種情況下誕生了，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC 卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機外圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。所以，在將來將會有更多的人來接受它、使用它。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機，并不斷地輻射向內(nèi)地。 超聲波測距儀的現(xiàn)狀信息高度發(fā)達(dá)、生活快節(jié)奏的現(xiàn)代社會中，電子信息技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，在生活中已投入使用的有：電視機、手機、電腦、先進(jìn)的工業(yè)控制系統(tǒng)、通信雷達(dá)系統(tǒng)和衛(wèi)星遙感系統(tǒng)，甚至是智能機器人、無人偵查飛機等無