【正文】 的，方便管理和現(xiàn)實(shí)使用的是 LCD1602 顯示器，這是一款 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符 的。 //第幾列 29 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 LCD_write_instruction(0x80+y)。 x = (x1)*0x40。 i++。 //第幾列 LCD_write_instruction(0x80+y)。 x = (x1)*0x40。 如圖所示，其中由于本設(shè)計(jì)的顯示部分分兩個(gè)部分，所以在寫字符串時(shí)需要寫兩次。} } ConutDistance()。0x80){flag = 1。 break。 27 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 break。 } if(TH0amp。 TR0 = 1。其中超聲波程序讀取數(shù)據(jù)部分程序?yàn)椋? while(1) //檢測(cè)到高電平時(shí)定時(shí)器 0 開(kāi)始計(jì)時(shí) { if(ECHO==1) { TH0 = 0。 圖 52 超聲波程序圖 如圖，單片機(jī)向探頭 T 發(fā)送一個(gè)脈沖，超聲波遇到障礙物時(shí)返回這 個(gè)脈沖，然后和 DS18B20 所取得的溫度一起計(jì)算，可得到距離。然后得到時(shí)間差，再用這個(gè)時(shí)間差和溫度值進(jìn)行計(jì)算就可以得到所需要的比較準(zhǔn)確的距離值。 //讀入溫度數(shù)據(jù)高字節(jié) tplsb=temp_buff[0]。i++) { temp_buff[i] = ReadOneChar()。 for(i=0。 WriteOneChar(0xcc)。 delay_ds18b20(50000)。 WriteOneChar(0xcc)。 其中讀出數(shù)據(jù)部分程序?yàn)椋? void TemperatuerResult(void) { unsigned char i,temp_buff[2],crc_data=0。 （ 7）讀入結(jié)果的低八位。 （ 5）再次寫入跳過(guò) ROM 的字節(jié)，即 0xcc。 （ 3）寫入開(kāi)始轉(zhuǎn)換的功能命令， 0x44。 （ 1） DS18B20 復(fù)位。 DS18B20 溫度傳感器程序 對(duì)于本程序單片機(jī)訪問(wèn) DS18B20 需要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟 ,DS18B20 程序流程圖如圖 51 所示。在通過(guò)串口傳送出去， LCD 是實(shí)時(shí)負(fù)責(zé)顯示的部分。在程序內(nèi)部，首先是對(duì)單片機(jī)的初始化， DS18B20 初始化，串口置位，超聲波置位。對(duì)于其他步驟，在做的過(guò)程中才能感悟到，實(shí)踐很簡(jiǎn)單，就是照做就行，也有點(diǎn)難， 23 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 因?yàn)榧?xì)節(jié)很難把握。 圖 47 成品圖 小結(jié) 對(duì)于硬件的做法，只為這個(gè)實(shí)驗(yàn)，而去準(zhǔn)備，而不是批量化的生產(chǎn)，是比較麻煩的。元件焊接完后，應(yīng)該是緊靠在板上的，防止之后意外受力，導(dǎo)致反面焊接處的銅皮翹起斷裂，所以，在焊接兩個(gè)引腳的元件的 22 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 時(shí)候，應(yīng)先焊一邊的管腳，壓緊后再焊另一邊的管腳；焊接多個(gè)引腳的元件的時(shí)候，先對(duì) 角焊好，調(diào)整后再焊其他的引腳。 部分元件，如 DIP 封裝的底座、 IDC 封裝的插針，最好是裝上元件之后，再進(jìn)行焊接，防止底座因受熱變形，影響焊接過(guò)程。 ③ 注意焊接順序。 不要用手直接接觸電路板的銅線電路，防 止手上的污漬沾上電路板，導(dǎo)致元件焊接不上。 最好的焊接時(shí)間是在做完了電路板之后就立即焊接，防止電路板放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)被氧化，所以電路板打好孔之后中馬上就進(jìn)行焊接。 E 移開(kāi)電烙鐵：當(dāng)焊點(diǎn)上的焊料接近飽滿，充分浸潤(rùn)在焊盤和焊件之間，在焊錫最光亮，流動(dòng)性最強(qiáng)時(shí)，及時(shí)迅速地移開(kāi)電烙鐵，移開(kāi)的時(shí)候往上稍稍提拉（完全焊接過(guò)程所用的時(shí)間大約 3－ 5 秒）。 C 送入焊 錫絲：及時(shí)將焊錫絲放置到電烙鐵焊接處的對(duì)面，接觸焊件。電烙鐵有握筆式和拳握法。 （ 2） 錫焊前的預(yù)制工作 先用砂紙或利器將焊件表面的氧化物及污垢處理干凈，使焊件露出金色光澤，然后用預(yù)熱好的烙鐵頭沾上錫，在焊件表面均勻地涂上一層錫，良好的鍍層應(yīng)該均勻發(fā)亮，無(wú)顆粒和表面凹凸現(xiàn)象。不同用途所使用的烙鐵類型也不同，從烙鐵頭就可以分為很多種 ，一般使用的是尖錐式密集焊點(diǎn)的烙鐵。鉆孔圖如圖 46 所示。最終效果是板上只剩下需要的線路，且線路上沒(méi)有感光膜，均為紅色的銅線。蝕刻圖如圖 45 所示。最終效果 是 除有線路的地方有感光膜覆蓋銅線外，其他地方的銅均已被腐蝕掉，剩下絕緣的基板，這樣電路板就算是做好了。 顯影圖如圖 44 所示。然后將曝光好的板子放入其中顯像，并微微晃動(dòng)讓板子表面的顯影液均勻流動(dòng)。曝光圖如圖 43 所示。 （ 4）曝光 : 將打印有電路圖的菲林紙鋪在撕去了保護(hù)膜的感光板上（注意將菲林紙有墨的一面種感光板貼緊），將鋪好菲林紙的感光板放在兩塊玻璃板中間，用夾子夾好固定，將夾好的玻璃板放于日光燈下曝光（注意將有菲林一面朝上）。所以需要將感光板裁成合適大小，避免浪費(fèi)。在打印之前要設(shè)置打印選項(xiàng)，因?yàn)槲业膱D是在底層的，所以要選擇打印底層并選擇打印孔、不需要鏡像。 圖 42 PCB 圖 18 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 感光法制作電路板 （ 1） 準(zhǔn)備 PCB 圖 : 注意其大小，最在用 Protel 畫圖的時(shí)候?qū)鸥竦拇笮≌{(diào)整。 （ 5）元件布局 （ 6）連線 （ 7）規(guī)則檢查 [9]。 （ 4）在 PCB 設(shè)計(jì)界面中裝入此網(wǎng)絡(luò)表。 圖 41 原理圖 17 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 圖中由于需要封裝的原因以及部分零件庫(kù)里面沒(méi)有，有代替零件。對(duì)于資料的整理需要從網(wǎng)絡(luò)或者圖書里得到芯片的每個(gè)引腳的功能，便于連線，對(duì)需要用到的零件有一定的認(rèn)識(shí)。 MAX232 的電路是固定的，所以需要的是動(dòng)手做。因?yàn)?DS18B20 可以直接和主芯片相連。 16 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 電路規(guī)劃說(shuō)明 整個(gè)電路分為兩個(gè)部分，超聲波的電路和 MAX232 電路。 STC12C5A60S2 整個(gè)系統(tǒng)的心臟部分。 15 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 小結(jié) 本章對(duì)所用到的主要的硬 件做了簡(jiǎn)單的介紹，包括 DS18B20 測(cè)量溫度，只占用單片機(jī)的一個(gè)引腳，大大的簡(jiǎn)化了單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 LCD1602 引腳圖如圖 37 所示。 LCD1602 液晶顯示器 為了顯示方便，設(shè)計(jì)增加了顯示器，相對(duì)價(jià)格來(lái)說(shuō)，選擇了這款比較熟悉的。超聲波測(cè)距模 塊如圖 36 所示。主要取決于制造晶片本身。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備。 （ 2）工作溫度。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。由于晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此 每個(gè)探頭的性能都是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解清楚該探頭的性能參數(shù)。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭、斜探頭、表面波探頭、蘭姆波探頭、雙探頭等。 超聲波收發(fā)探頭和電路 超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。 STC12C5A60S2芯片外形和 STC12C5A60S2引腳功能圖如圖 34， 35所示。 STC12C5A60S2單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812倍。 11 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 圖 32 MAX232 芯片圖 圖 33 MAX232 在本應(yīng)用中的電路圖 12 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 STC12C5A60S2 芯片說(shuō)明 在本設(shè)計(jì)中使用過(guò) AT89C2051[6]已經(jīng) STC12C5A60S2等芯片，但是這些芯片在某些功能上不能完成本設(shè)計(jì)要完成的任 務(wù)，所以在老師的推薦下使用 STC12C5A60S2芯片。 T1out 和 T1in是對(duì)應(yīng)的，其他同理。 MAX232 和芯片在本應(yīng)用中的電路圖如圖32， 33 所示。 是專為無(wú)法提供 +12V 單電源供電的串口使用。 圖 31 DS18B20 外形 由圖可一目了然的看出，除 DQ 直接相連單片機(jī)外， VCC 和 GND 不占用單片機(jī)的引腳，大大的節(jié)約了單片機(jī)的引腳。每個(gè) DS18B20有唯一的 64位序列號(hào)，這使得可以有多個(gè) DS18B20同時(shí)在一條單總線上工作。將測(cè)量溫度轉(zhuǎn)換為 12位的數(shù)字量最大需要 750ms，而且 DS18B20有 2種供電方式：外部供電方式和寄生電源方式 [4]。）測(cè)量分辨率為177。 DS18B20提供 9～ 12位精度的溫度測(cè)量，溫度測(cè)量范圍為 55～ + 125℃，在 10 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10～ 85℃范圍內(nèi)。 DS18B20抗干擾能力強(qiáng) ,轉(zhuǎn)換精度高，使用時(shí)無(wú)需標(biāo)定或調(diào)試，與微處理器的接口電路簡(jiǎn)單，可方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng) 測(cè)溫，給硬件設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的方便。他將數(shù)據(jù)線、控制線、地址線合為 1根信號(hào)線，即只需要三根線。它具有節(jié)省系統(tǒng) I/O口線資源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，精確度高，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。以下硬件大體主要從這四個(gè)方面做介紹，對(duì)電路板 等其他必須用到或者都熟悉的硬件不做介紹。本設(shè)計(jì)中的常規(guī)電壓是 +5V。 Protel 99se 簡(jiǎn)介 Protel 99SE 是應(yīng)用于 Windows9X/20xx/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及 3D 模擬功能，是一個(gè) 32 位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16 個(gè)機(jī)加工層 [2]。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，并且全Windows 界面 [1]。 Keil uVision4 簡(jiǎn)介 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相 比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。同時(shí)也用到了一些其他的軟件，包括串口小助手，和增加電腦串口數(shù)量的一些小型工具軟件等輔助模擬的軟件。 為超聲波測(cè)距后邊的調(diào)試工作做好理論基礎(chǔ)。其中對(duì)于超聲波對(duì)于溫度的變化是本設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。所以必須注意在測(cè)量時(shí)保持距離在 。所以在測(cè)量的時(shí)候需要注意一些問(wèn)題，對(duì)于長(zhǎng)距離， 被測(cè)目標(biāo)必須垂直于超聲波測(cè)距儀 ； 被測(cè)目標(biāo)表面必須平坦 ； 測(cè)量時(shí)在超聲波測(cè)距儀周圍沒(méi)有其他可反射超聲波的物體 ,即開(kāi)闊地，等。將 DS18B20 數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的 口相連，就可以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量 。 超聲波波度與溫度關(guān)系如表 22所示。 下面公式是超聲波傳播速度與空氣溫度的關(guān)系。 t— 超聲波從發(fā)射到接收所需要的時(shí)間 . 將（ — 2）、（ — 3）代入（ ）中得： H=(Vtcos[arctgL/H])/2 () 其中 ,超聲波的傳播速度 v 在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù) (例如在溫度 T=30 度時(shí) ,V=349m/s)。 6 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 超聲波的測(cè)距原理如圖 21 所示。 只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。在使用時(shí)，如果傳播介質(zhì)溫度變化不是很大的情況，則可認(rèn)為 超聲波速度在傳播的過(guò)程中是基本不變的。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物面的距離 s，即： s=340t/2。 超聲波測(cè)距原理 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停 止計(jì)時(shí)。利用超聲波的這種性能就可制成超聲傳感器，或稱為超聲換能器，它是一種既可以把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、又可以把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的器件或裝置。當(dāng)聲的頻率高到超過(guò)人耳聽(tīng)覺(jué)的頻率極限 (根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，取整數(shù)為 20xx0 赫茲 )時(shí)，人們就會(huì)覺(jué)察不出周圍聲的存在，因而稱這種高頻率的聲為“超”聲。并對(duì)論文題目的設(shè)計(jì)需求和論文章節(jié)說(shuō)明做了介紹，分別是：概述，超聲波測(cè)距原理，軟硬件說(shuō)明，程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，調(diào)試等章節(jié)。 小結(jié) 通過(guò)本章節(jié)的說(shuō)明，了解論文題目的研究意義，即聲波的速度比其他測(cè)量方式慢，且為 非接觸式等原因。 第六章，調(diào)試；分析錯(cuò)誤并解決，分