【正文】 分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。以下是 CX20226A 的引腳注釋。 圖 33 接收電路圖 使用 CX20226A 集成電路對接收探頭受到的信號進行放大、濾波。本次設(shè)計為了降低調(diào)試難度，減少成本，提供系統(tǒng)可靠性，所以我們采用了一種用在彩色電視機上面的一種紅外接收檢波芯片 [10]CX20226，由于紅外遙控的中心頻率在 38KHz，和超聲波的 40KHz 很接近，所以可以用來做接收電路。 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 10 超聲波接收電路 超聲波接收包括接收探頭，信號放大以及波形變換電路三部分，超聲波接收探頭必須與發(fā)送探頭相同的型號，否則可能導(dǎo)致接收效果甚至不能接收。 ) 輸出的 40kHz 脈沖信號經(jīng)三極管 T 放大，驅(qū)動超聲波發(fā)射頭 UCM40T，發(fā)出 40kHz 的脈沖超聲波，且持續(xù)發(fā)射 200us。i++) { _nop_()。 40kHz 脈沖信號的產(chǎn)生與超聲波發(fā)射 測距系統(tǒng)中的超聲波發(fā)生器采用 UCM40 的壓電陶瓷傳感器，它的工作電壓是 40kHz 的脈沖信號，這個信號可由單片機的 端口來產(chǎn)生，其 40kHz 的脈沖信號產(chǎn)生程序如下 ： for(i=0。本次我們采用第一種方法產(chǎn)生超聲波，非門可以選用 74LS04，具體電路如圖 32 所示。第二種方法是利用超聲波專用發(fā)生電路或通用發(fā)生電路產(chǎn)生超聲波信號，并直接驅(qū)動超聲波換能器產(chǎn)生超聲波?？梢圆捎密浖a(chǎn)生 40KHz 的超聲波信號，通過輸出引腳輸入至驅(qū)動器，經(jīng)過動器驅(qū)動后推動探頭產(chǎn)生超聲波。八段 LED顯示管由八只發(fā)光二極管組成，編號是 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g和 SP，分別與同名管腳相連。圖 31示出了八段 LED數(shù)碼顯示管的結(jié)構(gòu)和原理圖。顯示電路采用簡單實用的 4 位共陽 LED 數(shù)碼管，段碼用 74LS245 驅(qū)動，位碼用 PNP 三極管驅(qū)動。采用 12MHz 高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 7 圖 22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 8 第 3 章 硬件電路設(shè)計 單片機及顯示電路設(shè)計 硬件電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。超聲波發(fā)射頭發(fā)射的超聲波在空氣中傳播一段時間后經(jīng)前方被檢測物體反射回來，由超聲波接收頭接收，超聲波電路中的接收芯片對信號放大整形，超聲波接收電路接收回波后發(fā)出一個下拉電平使單片機進入中斷程序，在中斷程 序中，單片機從溫度檢測電路讀取數(shù)值并換算成當(dāng)前溫度下的聲速，應(yīng)用時差法計算所檢測的距離，最后所有的數(shù)據(jù)都在 LED 顯示電路上顯示。依據(jù)實際的測量精度要求添加溫度補償電路，避免了環(huán)境誤差，能夠清晰穩(wěn)定的顯示結(jié)果。 表 21 溫度對聲速的影響 總體方案確定 本設(shè)計是在超聲波原理的基礎(chǔ)上， 完成了基于時差測距原理的一種超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計。 v=+ （ 22） 式中， T 為實際溫度單位為 176。經(jīng)分析和大量實驗表明，頻率為40KHz 左右的超聲波在空氣中傳播效果最佳，同時為了處理方 便，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號。 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時，如圖 21所示。超聲波具有聚束、定向及反射、投 射等特性。因此，我國對超聲波的研究特別活躍。 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 5 第 2 章 總體方案 超聲波測距的原理 超聲波是一門以物理、電子、機械、以及材料科學(xué)為基礎(chǔ)的、各行各業(yè)都要使用的通用技術(shù)之一。 課題設(shè)計的功能簡介 該測距系統(tǒng)由 +5V 穩(wěn)壓電源提供驅(qū)動，利用超聲波在空氣中傳播遇障礙物反射的原理，以超聲波探頭為接口部件，應(yīng)用單片機技術(shù)計算超聲波在空氣中傳播基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 4 的時間（ 超聲波的速度為聲速）并處理成相應(yīng)的距離，然后再通過四位七段數(shù)碼管顯示實測距離的數(shù)字儀表。 總之，由以上分析可看出 :利用超聲波測距，在許多方面有很多優(yōu)勢。因此，利用超聲波的這些特性就可制 成超聲波傳感器。要考慮其是否可行，首先必須了解超聲波具有哪些特性。本課題的研究是非常有實用和有商業(yè)價值的。它主要應(yīng)用于倒車雷達、測距儀、物位測量儀、移動機器人的研制、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場等 ，例如：距離、液位、井深、管道長度、流速等場合。超聲波測距相對其他測距技術(shù)而言成本低廉 ,測量精度較高 ,不受環(huán)境的限制 ,應(yīng)用方便，將它與紅外、灰度傳感器等結(jié)合共同實現(xiàn)機器人尋線和繞障功能。 如此廣泛的應(yīng)用使得提高人們對機器人的了解顯得尤為重要。 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的電腦等等。因此，用途極度廣泛。為解決這一系列難題，本文設(shè)計了一款基于 STC89C52 單片機的低成本、高精度、微型化的超聲波測距系統(tǒng)。而利用超聲波測量距離可以很好地解決這一問題。因此有必要研究出性能更能好精確度更高的應(yīng)用性超聲波測距系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，電流，電壓，溫度，壓力，流量，流速，流速和開關(guān)量是常用的主要被控參數(shù)。國內(nèi)外計算機應(yīng)用部門競相用這種單片機構(gòu)成各種智能儀表，智 能控制器，智能接口，通用測控單元，醫(yī)療器械等，標(biāo)志著單片機正式登上了計算機世界的舞臺。本文介紹的電路，成本低廉，性能可靠，所用元件易購，并且利用測距原理，結(jié)合單片機的數(shù)據(jù)處理，使測量精度提高，電路實現(xiàn)容易，無須調(diào)試，工作穩(wěn)定可靠。雖然超聲波測距電路多種多樣 ,甚至已有專用超聲波測距集成電路。但是，超聲波測距不基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 2 失為一種簡單可行的方法。距離是在不同的場合和控制中需要檢測的一個參數(shù)，所以測距就成為數(shù)據(jù)采集中要解決的一個問題。它是計算，通信與消費結(jié)合的產(chǎn)品，主要用于信號處理和控制，應(yīng)用最多的是智 能家用電器，是智能家電產(chǎn)品的核心。目前，嵌入式數(shù)字信號處理器發(fā)展度很快，和控制器 MCU 結(jié)合在一起的最近期的點偏激發(fā)展的一個方向。單片機在微型計算機領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的地位。 在國內(nèi)，單片機以其及其優(yōu)越的優(yōu)點受到人們的高度重視，并取得了一系列科研成果 ，成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機種，具有光控的發(fā)展前景。單片機在控制領(lǐng)域中，具有很多優(yōu)點，它體積小，成本低，運用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便的組成各種智能化的控制設(shè)備；面向控制，能針對性的解決從簡單到復(fù)雜的各種控制任務(wù)。一些儀器儀表如智能儀器、醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等也用到單片機。 Measuring distance 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 1 第 1 章 緒論 研究背景與課題來源 單片機技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個分支，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。 Micro Control Unit。試驗證明這套軟硬件設(shè)計 合理，實時性良好。相關(guān)部分附有硬件電路圖、程序流程圖。整個電路采用模塊化設(shè)計，由主程序、發(fā)射子程序、接收子程序、溫度補償子程序等模塊組成。湖南工程學(xué)院 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 摘要 ： 本文在超聲波測距原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于 AT89S52 單片機與超聲波傳感器為核心的超聲測距系統(tǒng)。該系統(tǒng)由單片機控制時間計數(shù)、控制超聲波的發(fā)射和接收，同時為了提高系統(tǒng)的精度，采取了溫度補償?shù)纫幌盗写胧?。各探頭的信號經(jīng)單片機綜合分析處理，實現(xiàn)超聲波測距儀的各種功能。針對系統(tǒng)的發(fā)射、接收、檢測、顯示進行了論證，對試驗結(jié)果進行了誤差分析。 關(guān)鍵詞 ： 超聲波；單片機；溫度補償；測距 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 I Design of Ultrasonic Distance Measurement System based on SCM Abstract ： This paper discussed ultrasonic distance ranging and designed a kind of the ultrasonic distance system based on AT89S52 MCU and ultrasonic sensors. The MCU is employed to achieve the function of controlling time counting and transmit or receive of ultrasonic. At the same time, in order to raise the device’s precision, it makes measures such as temperature pensation and so on. Modular design of the whole circuit from the main program, display subroutine modules form. SCM prehensive analysis of the probe signal processing, and the ultrasonic range finder function.. According to the transmission’s receiver, detection, display scheme of this distance meter system is brought out and analyzes the experimental result. The research has led to the discovery that the software and hardware designing is justified, the antidisturbance petence is powerful. Key Words： Ultrasonic。 Temperature pensation。單片機可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，如數(shù)控機床、自動生產(chǎn)線控制、電機控制、溫度控制等。計算機外部設(shè)備與智能接口如圖形終端機、傳真機、復(fù)印機、打印機、繪圖儀、磁盤 /磁帶機、智能終端機，商用產(chǎn)品如自動售貨機，電子收款機，電子稱，家用電器如微波爐、電視機、空調(diào)、洗衣機、錄像機、音響設(shè)備等都離不開單片機。因而能獲得最佳的性能價格比；它抗干擾能力器，適用范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他類型的計算機無法比擬的；此外，可以方便的實現(xiàn)多機和分布式控制，使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提。近幾年來，超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，促成計算機朝三個方向發(fā)展：單片機、高性能微型計算機及專用微型計算機。如今，單片機的發(fā)展越來越迅速，國內(nèi)外先進技術(shù)不斷涌現(xiàn)。嵌入式系統(tǒng)一般指把單片機嵌入有某種功能并有獨立形態(tài)的系統(tǒng)中作為智能控制核心。 利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等一些無目視能力的生物作為防御及捕捉獵物生存的手段，也就是由生物體發(fā)射不被人們聽到的超聲波，借助空氣媒介質(zhì)傳播，由待捕捉的獵物或障礙物反射回來的時間間隔長短與反射的超聲波的強弱判斷獵物的性質(zhì)或障礙位置的方法。盡管測距有多種方式，比如：激光測距、微波測距、紅外線測距和超聲波測距等。超聲波測距儀有造價底，省力，操作方便的 優(yōu)點。但是，有的電路復(fù)雜，技術(shù)難度大，有的調(diào)試困難，有的元件不易購買。 課題研究的意義和目的 MCS51 系列單片機是 INTEL 公司繼 MCS48 系列后推出的 8 位高檔微型計算機系列，其性能，指令功能，運行速度遠遠超出一般的通用處理器。單片機的應(yīng)用為越來越多的科技人員所注目。目前利用 MCS51 單片機控制超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計越來越多了，該系統(tǒng)也得到廣泛的應(yīng)用，如智能化汽車倒車系統(tǒng)，機器人的障礙行走，物位測量，醫(yī)療，通訊，家電及其他方面都有廣泛的應(yīng)用。 在現(xiàn)實生活中，在一些傳統(tǒng)的距離測量方式在某些特殊場合存在不可 克服的缺陷，例如，液面測量就是一個距離測量，傳統(tǒng)的電極法采用差位分布電極，通過給電或脈沖檢測液面，電極長期浸泡在水中或其它液體中，極易被腐蝕、電解，從而失去靈敏性。目前市面上常見的超聲波測距系統(tǒng)因價格昂貴，體積過大而且精度不高等種種因素，使得在一些中小規(guī)模領(lǐng)域中難以得到廣泛的應(yīng)用。 課題研究的可行性 采用超聲波測量大氣中的地面距離，是近代電子技術(shù)發(fā)展才 獲得正式應(yīng)用的技術(shù)，由于超聲測距是一種非接觸檢測技術(shù)，不受光線、被測對象顏色等的影響，在較惡劣的環(huán)境 (如含粉塵 )具有一定的適應(yīng)能力。例如 :測繪地形圖，建造房屋、橋梁、道路、開挖礦山、油井等，利用超聲波測量地面基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計 3 距離的方法，是利用光電技術(shù)實現(xiàn)的，超聲測距儀的優(yōu)點是 :儀器造價比光波測距儀低，省力、操作方便。由于超聲 波易于定向發(fā)