【正文】 輸出指令字節(jié)。這是由于在其內(nèi)部沒有上拉電阻的原因，會造成其其處于高阻狀態(tài)而無法正常工作。每個(gè)口可獨(dú)立控制。 （ 9）較高的性價(jià)比 。 （ 7）內(nèi)置看門狗電路 。 （ 5）雙 DPTR 數(shù)據(jù)指針 。 （ 3）降低簟片機(jī)對外部電磁輻射 。 STC89C51 單片機(jī)還具有以下特點(diǎn)： （ 1） ISP 與 IAP 編程方式 。 ① 5V 型號的可工作于 ～ 。它具有高速 /低功耗的優(yōu)濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 點(diǎn)，工作頻率最高可達(dá)到 25MHz～ 50MHz。 主要性能： （ 1） STC89C51 系列單片機(jī)是從引腳到內(nèi)核都完全兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 的單片機(jī)。 （ 6） 1— 表示該芯片內(nèi)部程序存儲空間的大小為 4KB 。 （ 4） C— 表示該器件為 CMOS 產(chǎn)品。 （ 3） 9— 表示內(nèi)部含 Flash E178。 STC89C51 主要性能特點(diǎn) STC89C51 簡單介紹： （ 1） STC — 前綴，表示 STC 公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。 ⑤ 武器裝備。 ④ 通信方面。 ③ 消費(fèi)類電子產(chǎn)品。 ② 智能儀器儀表。目前單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛： ① 工業(yè)自動化。所以單片機(jī)會擁有一些特殊功能。而要提高超聲波測量的精度，則必須要從設(shè)計(jì)要求的關(guān)鍵和難點(diǎn)出發(fā)，即對超聲波的發(fā)射處理和超聲波的接收處理這兩個(gè)重要方面。超聲波傳感器的工作原理都是一樣的。 系 統(tǒng) 硬 件 設(shè) 計(jì)單 片 機(jī)D S 1 8 B 2 0 溫 度 補(bǔ)償 電 路發(fā) 射 電 路接 收 電 路報(bào) 警 電 路L C D 顯 示 電 路 圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖 社會在發(fā)展，科技在提高，超聲波測距 技術(shù) 也隨之更進(jìn)一步。 （ 6）報(bào)警電路。 （ 4）溫度補(bǔ)償電路。 （ 2）超聲波發(fā)射電路。最重要的是超聲波測距的原理方法，這是根本，因此本章對此進(jìn)行了相關(guān)介紹，并為對測量時(shí)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行減免措施。 圖 超聲波回波測距原理分析圖 本章小結(jié) 本章主要是介紹設(shè)計(jì)相關(guān)理論，對超聲波和 設(shè)計(jì)所用單片機(jī)作了簡要概述，并對 STC89C51 的性能特點(diǎn)、外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部組成做了相關(guān)闡述。然而，該短時(shí)間內(nèi)所走過的長度我們是不能檢測到的，即為測量盲區(qū)。但所測得值并不是我們要測的，是錯(cuò)誤的操作。顯而易見，發(fā)射探頭所發(fā)出的超聲波必然會先傳播到接收探頭。 222 hls ? 公式 2（ 3） 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 測量盲區(qū) 我們都知道，超聲波模塊發(fā)射探頭和接收探頭是并排放置到銅板上的。 在本設(shè)計(jì)中用 STC89C51 中的定時(shí)器來測量超聲波傳播時(shí)間，用 DS18B20 測量環(huán)境溫度，達(dá)到提高測距精度的目的。 表 超聲波聲速隨溫度的變化 溫度（ ℃ ） 30 20 10 0 10 20 30 100 聲速（ m/s） 313 319 325 323 338 334 349 386 測量時(shí)，若溫度變化不大，則聲速取值 c=340m/s。一般來說， c 隨著溫度每升高 1℃ ，就增加 。超聲波測距原理如圖 所示。雖然精度相對于相位檢測法差點(diǎn)，但好在測 量距離足夠遠(yuǎn)。則有 L=ct/2。 （ 3） 渡越時(shí)間法： 首先通過檢測計(jì)數(shù)從超聲波傳感器的發(fā)射端發(fā)出聲波的時(shí)刻記為 t1，超聲波返回到傳感器接收端的時(shí)刻 t2，兩者的時(shí)間差 t=t2t1，這個(gè)時(shí)間差就是渡越時(shí)間。N 可用計(jì)數(shù)器測出。根據(jù)時(shí)間和相位的關(guān)系，待測距離 2/ctD D? 可以轉(zhuǎn)換為)2/$K / 2 ( ND PU?? 。DD2 Pft2XtU ?? ，時(shí)間差為 39。設(shè)起始時(shí)刻為 1t ，則發(fā)射波的強(qiáng)度為 ）（ 0111 UXts inAI ?? （實(shí)際測量時(shí)的發(fā)射波是方波，為了 方 便 計(jì) 算 說 明 所 以 在 此 用 正 弦 波 舉 例 ) 。 超聲波測距的原理 超聲波測距方法主要有三種： （ 1） 聲波幅值檢測法： 該方法雖然最廉價(jià)最簡單但容易受反射波的影響，精確度卻是最低，在此就不詳細(xì)介紹了。這樣就可以算出距離。這個(gè)端口的高電平經(jīng)過一段時(shí)間后會變?yōu)榈碗娖?。s 以上的高電平 ,然后在接濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 收端等候高電平輸出。 本模塊的使用方法非常簡單。當(dāng)信號返回時(shí)， I/O 口對此作出響應(yīng)而輸出一個(gè)高電平。 該模塊將會自動向外界發(fā)送 8 個(gè) 40KHz 的方波。 表 超聲波模塊 HCSR04 的電氣參數(shù) 電氣參數(shù) 超聲波模塊 HCSR04 工作電壓 DC5V 工作電流 15mA 工作頻率 40KHz 最遠(yuǎn)射程 4m 最近射程 2cm 測量角度 15 度 輸入觸發(fā)信號 10uS 的 TTL 脈沖 輸出回響信號 輸出 TTL 電平信號，與射程成比例 規(guī)格尺寸 45*20*15mm 基本工作原理： 采用 I/O 口 TRIG 觸發(fā)測距。 可用于機(jī)器人避障，物體測距，液位檢測，公共安全，停車場檢測。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 超聲波傳感器外部結(jié)構(gòu) 圖 超聲波傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 傳感器的選擇 本課題設(shè)計(jì)選用的是 HCSR04 超聲波模塊。 而壓電式超聲波發(fā)生器是目前常用的。 （ 7）超聲波不但是一種波動形式，可作為媒介如 B 超等進(jìn)行醫(yī)療診斷；同時(shí)也是一種能量形式，可對患者進(jìn)行治療。 （ 6）超聲波具有反射的現(xiàn)象。 （ 4）超聲波能夠在固、液、氣、固熔等介質(zhì)中傳播。 （ 2）超聲波的傳播適應(yīng)于各種不同媒質(zhì)，傳播距離夠遠(yuǎn)。如今超聲波被應(yīng)用到諸如工業(yè)、醫(yī)療、軍事等各種行業(yè)當(dāng)中。這對我們以后的工作生活是非常有意義的。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 時(shí)序圖 通過本次設(shè)計(jì)，完善自我，學(xué)習(xí)了解單片機(jī)的相關(guān)知識。之后單片機(jī)會響應(yīng)中斷程序，同時(shí)定時(shí)器會停止計(jì)數(shù)。由下圖 可看出， T0 時(shí)刻由超聲波模塊的發(fā)射端發(fā)射一束方波，并于此時(shí)定時(shí)器開始工作計(jì)時(shí)。超聲波測 距器的系統(tǒng)框圖如下圖 所示。經(jīng)過 STC89C51 單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后將距離也顯示到 LCD 上。 實(shí)際測量時(shí)，在 LCD 液晶顯示屏上顯示出所在地的實(shí)時(shí)環(huán)境溫度。 (5)溫度測量電路。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 (3)單片機(jī)控制器。 顯示模塊單片機(jī)處理單元檢 測 電 路發(fā) 射 電 路接 收 電 路發(fā)射探頭接收探頭目標(biāo)物 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖 由圖可知本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)是由六部分組成，分別為： (1)發(fā)射電路。測距量程約為 — 4m，測量精度可達(dá)到毫米級。就目前來說，國內(nèi)雖然對超聲波回波信號的處理有了較為成熟的研究發(fā)展，由于它對超聲波測距的探測定位具有關(guān)鍵性作用，因此國內(nèi)學(xué)者仍然將它作為重要研究方向之一。主要研究方向是如何提高超聲波回波信號精度的處理方法。 自從進(jìn)入 21 世紀(jì)開始，國內(nèi)的廣大學(xué)者和科研人員就對超聲波測量精確度的提高方面進(jìn)行了大量的嘗試研究。在此之后不斷涌現(xiàn)出新的檢測理濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 論和方法，成功研制出許多性能優(yōu)良的測量儀器，并不斷成功的降低微弱信號的測量下限。 人們一直很重視如何降低輸入信號的信噪比。二是：回波信號中夾雜著許多干擾信號，而回波信號自身較為微弱，很容易被噪聲所淹沒。超聲波在機(jī)器人的研制和倒車?yán)走_(dá)等實(shí)例中也被廣泛使用。還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)κ?裝液體的液位罐直接顯示其液位高度。對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，無論在什么樣的環(huán)境中，都能夠進(jìn)行精確測量并標(biāo)定準(zhǔn)確度。而且還有測量精確度高，對環(huán)境無污染，基本上不用維護(hù)，使用壽命長等好處。 超聲波是一種非常實(shí)用有效的測量方法，人們借用它不需要接觸物體就可以進(jìn)行精確測量。也正是因?yàn)檫@些特性超聲波才會被應(yīng)用到測量距離中。伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，電子測量技術(shù)也逐漸被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，而超聲波測距技術(shù)因擁有測量精確度高、成本消耗低、性能穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)則成為其中的佼佼者。 alarm。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)；液晶顯示；報(bào)警；測距 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Design and implementation of ultrasonic distance measurement system based on MCU Abstract Ultrasonic refers to the vibration frequency is greater than 20kHz is equal to the sum of the acoustic wave, the vibration frequency is beyond the range of the human ear hearing, so known as ultrasound. Ultrasonic is mechanical wave. Have the mechanical properties of the polymer, such as the spotlight, orientation, reflection and transmission. These mechanical properties is one of the reasons to be used as an important method of ultrasonic distance measurement. Ultrasound is simple and efficient, high precision and durable character is ticsis nother big reason. This design gives a detailed introduction to the microcontroller,ultras