【正文】 are design methods. Modular design of the whole circuit from the main program, pre subroutine fired subroutine receive subroutine. display subroutine modules form. SCM prehensive analysis of the probe signal processing, and the ultrasonic range finder function. On the basis of the overall system design, hardware and software by the end of each module. The research has led to the discovery that the software and hardware designing is justified, the antidisturbance petence is powerful and the realtime capability is satisfactory and by extension and upgrade, this system can resolve the problem of the car availably, building construction the position of the workplace and some industries spot supervision. Key words:AT89S52。 超聲波 ； 測(cè)距 II Abstract With the development of science and technology, the improvement of people39。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)合理、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性良好，經(jīng)過系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)，可以有效地解決 汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控 。 在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能模塊。 整個(gè) 電路 采用模 塊化設(shè)計(jì)，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。 因此，設(shè)計(jì)好的 超聲波測(cè)距儀 就顯得非常重要了。而設(shè)計(jì)研制箱涵排水疏通移動(dòng)機(jī)器人的自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證機(jī)器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機(jī)器人的設(shè)計(jì)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。 題 目： 基于單片機(jī) 超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì) 系 （部）： 電氣系 專 業(yè) 班： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì) The design of a Silent Wave Measure Distance I摘 要 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。但是，由于歷史原因合成時(shí)間住的許多不可預(yù)見因素，城市給排水系統(tǒng)，特別是排水 系統(tǒng)往往落后于城市建設(shè)。城市污水給人們帶來了困擾，因此箱涵的排污疏通對(duì)大城市給排水系統(tǒng)污水處理，人們生活舒適顯得非常重要?？刂葡到y(tǒng)核心部分就是超聲波測(cè)距儀的研制。 本設(shè)計(jì)采用 以 AT89C51 單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。 各探頭的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理，實(shí)現(xiàn) 超聲波測(cè)距儀 的各種 功能。相關(guān)部分附有硬件電路圖、程序流程圖。 關(guān)鍵詞： AT89c51。s standard of living, speeding up the development and construction of the city. urban drainage system have greatly developed their situation is constantly improving. However, due to historical reasons many unpredictable factors in the synthesis of her time, the city drainage system. In particular drainage system often lags behind urban construction. Therefore, there are often good building excavation has been building facilities to upgrade the drainage system phenomenon. It brought to the city sewage, and it is clear to the city sewage and drainage culvert in the sewage treatment system. fort is very important to people39。 Silent Wave； Measure Distance III 目 錄 摘 要 1 課題設(shè)計(jì)的目的 及其意義 1 課題設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求 3 系統(tǒng)整體方案 的 設(shè)計(jì) 3 2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 超聲波發(fā)射電路 7 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 9 超聲波測(cè)距儀的算法設(shè)計(jì) 10 超聲波發(fā)生子程序與超聲波接受中斷程序 12 總 結(jié) 13 致 謝 15 參考文獻(xiàn) 16 附 錄 一 超聲波測(cè)距電路原理圖 18 附 錄 二 超聲波測(cè)距電路 版圖 19 附 錄 三 程序清單 20 1 緒 論 Ⅰ .1 課題設(shè)計(jì)目的及意義 Ⅰ . 設(shè)計(jì)的目的 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在 測(cè)距儀 中的應(yīng)用越來越廣。展望未來，超聲波 測(cè)距儀 作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求，如聲納的發(fā)展趨勢(shì)基本為：研制具有更高定位精度的被動(dòng)測(cè)距聲納，以滿足水中武器實(shí)施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低頻線譜檢測(cè) 的潛艇拖曳線列陣聲納，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程的被動(dòng)探測(cè)和識(shí)別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中目標(biāo)識(shí)別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。隨著 測(cè)距儀 的技術(shù)進(jìn)步，測(cè)距儀 將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。 Ⅰ . 設(shè)計(jì)的意義 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。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。而設(shè)計(jì)研制箱涵排水疏通移動(dòng)機(jī)器人的自動(dòng)控制系統(tǒng)，保證機(jī)器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通機(jī)器人的設(shè)計(jì)研制的核心部分。 因此，設(shè)計(jì)好的 超聲波測(cè)距儀 就顯得非常重要了。 Ⅰ .2 超聲波 測(cè)距儀 的設(shè)計(jì)思路 Ⅰ . 超聲波測(cè)距原理 [1， 2] 2發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度υ在空氣中傳播，在到達(dá)被測(cè)物體時(shí)被反射返回，由接收器接收，其往返時(shí)間為 t，由 s=vt/2 即可算出被測(cè)物體的距離。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。 表 11 超聲波波速與溫度的關(guān)系表 溫度（℃） 30 20 10 0 10 20 30 100 聲速（ m／ s） 313 319 325 323 338 344 349 386 Ⅰ . 超聲波測(cè)距儀原理框圖如下圖 單片機(jī)發(fā)出 40kHZ 的信號(hào)，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(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間為 t，再由軟件進(jìn)行判別、計(jì)算，得出距離數(shù)并送 LED 顯示。 (2).根據(jù)超聲波測(cè)距原理，設(shè)計(jì) 超聲波測(cè)距器的硬件結(jié)構(gòu)電路。 (2).對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測(cè)量物體間的距離。 (4).以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)等自動(dòng)化的使用要求。電氣方式包括壓電型、電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。目前在近距離測(cè)量方面常用的是壓電式超聲波換能器。 系統(tǒng)整體方案的論證 超聲波測(cè)距的原理是利用超 聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時(shí)間來計(jì)算出傳播距離。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。 42 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路三部分。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管，段碼用 74LS244 驅(qū)動(dòng)，位碼用 PNP三極管 8550 驅(qū)動(dòng)。特別是該系列單片機(jī)片內(nèi)的 Flash 可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器 (E~PROM)，使其在實(shí)際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。 5 5l系列單片機(jī)提供以 下功能： 4 kB 存儲(chǔ)器； 256 BRAM； 32條工／ O線； 2 個(gè) 16b 定時(shí)／計(jì)數(shù)器； 5 個(gè) 2 級(jí)中斷源； 1 個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路。 掉電方式：保存 RAM 的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。 限制該系統(tǒng)的最大可測(cè)距離存在 4個(gè)因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。為了增加所測(cè)量的覆蓋范圍、減小測(cè)量誤差，可 6采用多個(gè)超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射／接收的設(shè)計(jì)方法。 超聲波發(fā)射電路 [7] 超聲波發(fā)射電路原理圖如圖 22 所示。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。 壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。 圖 22 超聲波發(fā)射電路原理圖 7 超聲波檢測(cè)接收電路 [8， 9] 集成電路 CX20216A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。實(shí)驗(yàn)證明用 CX20216A接收超聲波 (無信號(hào)時(shí)輸出高電平 )，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。 圖 23 超聲波檢測(cè)接收電路 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的 硬件 電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對(duì)超聲波自發(fā)射至接收往返時(shí)間的計(jì)時(shí)，單片機(jī)選用 AT89C51，經(jīng)濟(jì)