【正文】 bfcgdedps112s29s38s46DS1SMG0564鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021屆自考本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 13 頁 共 27 頁 167。單片機用 端口輸出超聲波轉(zhuǎn) 換 器所需的 40KHz 方波信號，利用外中斷 0口檢測超聲波接 收 電路輸出的返回信號。 單片機系統(tǒng)及顯示電路 單片機采用 AT89C52或其兼容系列。 它們的輸入電壓至 少 比輸出的額定電壓大 3V以上 （本設(shè)計中輸入電壓為 12V） ，才能有良好的穩(wěn)定電壓輸出，但兩者差 別太大，集成穩(wěn)壓器上的管耗大，發(fā)熱 量 也大 。F、 3300181。 電路中 C1為主濾波電容，對額定輸出電流 100mA， 500mA， 的穩(wěn)壓電路， C1最好分別用 220181。 78L05 輸出額定電壓為 5V，最大輸出電流為 100mA。 如圖 ， 7805 是由 它只有三個外部接線端子，即輸入端、輸出端和公共端（ 輸出腳 VO，輸入腳 Vi和接地腳 GND） 組成。C ～ 125176。它輸出最大電流可達(dá) 1A（需加散熱片）。而三端集成穩(wěn)壓器又是集成穩(wěn)壓器最常用的一種。 采用 7805 三端穩(wěn)壓器電源： 集成穩(wěn)壓器是將直流穩(wěn)壓電路的調(diào)整管、穩(wěn)壓管、比較放大器和多種保護電路集成到一塊芯片上的單片集成穩(wěn)壓電源。 不過該電路設(shè)計現(xiàn)在應(yīng)用不廣泛，一般都采用集成穩(wěn)壓電路，所以此方案不選用。 但若反向電流增大到一定數(shù)值后，穩(wěn)壓二極管則會被徹底擊穿而損壞。在電路中 R1的作用是限流，這是由于 D1 陰極電壓超過 穩(wěn)壓值后，穩(wěn)壓二極管被反向擊穿，流過 D1的電流將迅速增大，此時R1 上的電壓也會隨之而增大，以保證穩(wěn)壓管功耗限制在安全區(qū)內(nèi)。 167。 實現(xiàn)這種功能的電路就叫直流穩(wěn)壓電源，簡稱直流電源。 各種電子線路均需要直流電源來供電，而電網(wǎng)能提供給我們的電源卻是交流的，這就需要有一個轉(zhuǎn)換電路把交流電壓變成比較穩(wěn)定的直流電電壓。 167。 通過以上方案的分析，決定根據(jù)方案一作為設(shè)計方案。 它除了可用于遙控器、報警器、自動門控制及通信方面外，還可用于工業(yè)上的料位或液位的測量與控制、測距及測厚等方面，應(yīng)用廣泛。 LM1812 是一種性能優(yōu)良，且既能發(fā)送又能接收超聲波的通用型超聲波集成器件。 超聲波 LM1812 傳感器設(shè)計電路 電路采用 LM1812 并有時基電路來控制 LM1812 的發(fā)送與接收（ LM1812 即發(fā)送又接收）。 ⑵ 該電路的測量精度很高，能在 TA = +25oC、 UCC = +5V 的條件下，測量誤差不超過 2cm。 該電路的主要特點有： ⑴ 該產(chǎn)品的互換性好，響應(yīng)速度快，抗干擾能力強，外圍電路簡單，不需要布線直接通過發(fā)射模塊進行無線發(fā)射。它是一種性能優(yōu)良的發(fā)射與接收配對的傳感器。 167。 傳感器設(shè)計的方案選擇 超聲波測身高設(shè)計電路主要由電源電路、單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接受電路組成。 設(shè)計框圖 由單片機產(chǎn)生 40KHz 左右的脈沖并輸出，經(jīng)調(diào)制器將脈沖信號放大和振蕩器振蕩后，由超聲波發(fā)射器發(fā)射出超聲波，遇到障礙物返回被超聲波接收器接收到后，經(jīng)過接收檢測裝置對接受信號進行處理和計時器計時后，由單片 機計算超聲波發(fā)射器到障礙物之間的距離，并將計算結(jié)果由顯示器顯示。傳感器通過聲波的波長和發(fā)射聲波以及接收到返回聲波的時間差就能確定人的身高，在發(fā)送脈沖的同時，接收器的計數(shù)器啟動并開始計數(shù)，直到接收傳感器接收反射回波后，計數(shù)停止，該時間差相當(dāng)于測量的距離，從而測算出人體的身高。計數(shù)器所計的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時間，通過換算就可以得到傳感器 與障礙物之間的距離 S。超聲波的驅(qū)動信號用單片機的定時器完成。采用 AT89C52來實現(xiàn)對 CX20216A紅外接收芯片和 TCT4010系列超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制。根據(jù)測量聲波發(fā)射到反射回來的時間差計算實際身高距離。 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021屆自考本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 6 頁 共 27 頁 第二章 設(shè)計原理及設(shè)計框圖 167。 超聲波在標(biāo)準(zhǔn)空氣中 的傳播速度為 米 /秒，由單片機負(fù)責(zé)計時，單片機使用 12MHz晶振，所以此系統(tǒng)的測量精度理論上可以達(dá)到毫米級。本課題屬于近距離測量，可以采用常用的壓電式超聲波換能器來實現(xiàn)。 超聲波測 身高 的原理一般首先測出超聲波從發(fā)射到遇到 人體頭部 返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與 人體頭部 之間的距離 。 設(shè)計思路總結(jié) 由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離 較 遠(yuǎn)，因而超聲波可以用于距離的測量。因為外圍的元器件不是很多，所以在調(diào)試方面應(yīng)該不會出現(xiàn)很大的問題，但在焊接方面需要留心，最好無誤。 由于采用的電路使用了很多的集成電路。 系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復(fù)一致性進行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá)到實際使用的測量要求。 根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容的大小 ，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。 硬件部分調(diào)試分析構(gòu)思 在硬件方面 將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來， 從而 提高抗干擾能力。 d 為被測物與測發(fā)生器鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021屆自考本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 5 頁 共 27 頁 的距離， s為聲波的來回路程， c 為聲速， t為聲波來回所用的時間。 發(fā)出超聲波信號到接受到返回信號所用的時間 ，就可以算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 身高測量算法構(gòu)思 超聲波發(fā)生器在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當(dāng)遇到被測物體后阿佘回來。調(diào)節(jié) R8在發(fā)射的載頻上，則 LM567 輸入信號大于 25mV，輸出端 8 腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖剑鳛橹袛嗾埱笮盘?，送至單片機處理 。 IC2 是帶有鎖定環(huán)的音頻譯碼 。 167。為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超聲 波和接收超聲波。 167。要 求電路簡潔，制作方便、性能可靠。 167。 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021屆自考本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 4 頁 共 27 頁 第一章 系統(tǒng)方案設(shè)計 方案設(shè)計是整個設(shè)計首要解決的問題，沒有好的方案就沒有好的設(shè)計。 本設(shè)計采用超聲波在空氣中運行原理設(shè)計的一種光機電一體化的身高測量儀。自 1979 年第一臺單片機誕生以來，單片機作為微型計算機一個分支，以其體積小、功能多、應(yīng)用靈活等諸多優(yōu)勢，得到越來越廣泛的應(yīng)用。 超聲測距儀在先進的機器人技術(shù)上也有應(yīng)用，把超聲波源安裝在機器人身上，由它不斷向周圍發(fā)射超聲波并且同時接收由障礙物反射回波來確定機器人的自身位置，用它作為傳感器控制機器人等等。 超聲波檢測往往比較迅速、方便 、計算簡單、易于做到實時控制由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢， 在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，況且它適合與高溫，高粉塵，高濕度和高強電磁干 擾等惡劣環(huán)境下工作。非常適合短距離的測量定位。 關(guān)鍵詞： AT89C52 超聲波 發(fā)射 接收 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021屆自考本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 2 頁 共 27 頁 Ultrasonic height measuring instrument Abstract： Paper first introduces the basic principle of ultrasonic distance measurement, then the solution of several can be carried out of the demonstration program to determine the final design, and design a whole were described in detail. In this design, hardware design of the circuit mainly by the SCM system and the display circuit, ultrasonic transmitter and ultrasonic testing to accept circuit. Software design from the main program, subroutine ultrasound, ultrasound receiver interrupt program and display routines and other parts. The design of ultrasonic sound reflection properties, the use of echo ranging method to achieve. Higher efficiency in air using a center frequency of 40KHz ultrasound probe to plete transmit and receive functions, with four figures in order to achieve a resolution of and 13cm of the measuring range. The following formula: d = s / 2 = (c * t) / 2. d for the measured object and measuring the distance between generator, s is the sound of the roundtrip distance, c is the speed of sound, t is the sound back and forth the time spent. On this basis, the overall design of the system program, and finally achieved through various hardware and software modules. With the relevant parts of the hardware circuit, the program flow chart. Keywords: AT89C52,Ultrasonic,Launch,Receive 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021屆自考本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 3 頁 共 27 頁 引 言 超聲波測身高就是利用反射特性，通過發(fā)生器不斷發(fā)射出 40KHz 超聲波遇到障礙物后反射會反射波，在通過接收器接收發(fā)射波信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號。 在此基礎(chǔ)上設(shè)計了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實現(xiàn)了各個功能模塊。公式如下： d=s/2=（ c*t） /2 。 本次設(shè)計用超聲波良好的反射性能，采用回波測距法來實現(xiàn)。 在此本設(shè)計中硬件設(shè)計電路主要由單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接受電路組成。 硬件部分調(diào)試與分析 ............................................. 19 167。 超聲波發(fā)射子程序 .......................................... 16 167。 主程序設(shè)計 .................................................... 16 167。 共陰極七段 LED 數(shù)碼管 .......................................... 14 第五章 系統(tǒng)軟 件設(shè)計 ................................................. 15 167。 超聲波發(fā)射電路 ................................................ 13 167。 采用 7805 三端穩(wěn)壓器電源： .................................. 10 第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 ............................................. 11 167。3 .2 電源電路設(shè)計的方案選擇 ........................................ 9 167。 超聲波 T/R4010 傳感器設(shè)計電路 ............................... 8 167。 設(shè)計框圖 ....................................................... 6 第三章 傳感器和電源的比較與選擇 ...................................... 8 167。 設(shè)計思路總結(jié) ................................................ 5 第二章 設(shè)計原理及設(shè)計框圖 ............................................ 6 167。 身高測量算法構(gòu)思 ............................................ 4 167。 設(shè)計思路 ................................................