【正文】 用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括單片機(jī)基本擴(kuò)展、外圍電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 （5）辦公用品：復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理（PDA）、變頻空調(diào)設(shè)備、通信終端、程控變換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。 （3）工業(yè)控制：各種智能儀器儀表、數(shù)控裝置、可編程控制器、分布式控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)電一體化設(shè)備、汽車電子設(shè)備等。 （1）軍事裝備：各種武器控制（火炮控制、彈道控制、炮彈引信等），坦克、艦船、轟炸等各種電子裝備，雷達(dá)、電子對(duì)抗、軍事通訊裝備等。嵌入式系統(tǒng)一般應(yīng)用于對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)要求較高的設(shè)備中，單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)的核心部件，其應(yīng)用使電子系統(tǒng)的智能化出現(xiàn)了意想不到的效果，常常無(wú)需對(duì)硬件資源做任何改動(dòng)，只需更新系統(tǒng)軟件就能使系統(tǒng)功能升級(jí)。 嵌入式系統(tǒng)無(wú)疑是當(dāng)前最熱門、最具有發(fā)展前天的IT應(yīng)用之一。它的出現(xiàn)及發(fā)展使計(jì)算機(jī)技術(shù)從通用型數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)入到智能化的控制領(lǐng)域。 7 文件整理總結(jié)。(1) 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)。(2) 單片機(jī)開發(fā)板的使用。4 元件采購(gòu)1) 元件查詢2） 采購(gòu)5 樣機(jī)的制作和檢查。5) PCB布局布線。3) 確定PCB的封裝和電路板的形狀大小等參數(shù)。3 印制電路板的設(shè)計(jì)1) 基于Altium desinger的原理圖的設(shè)計(jì)。(7) 距離計(jì)算和轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì)。(5) DS18B20溫度采集程序的設(shè)計(jì)。2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)(3) 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)。(10) LCD顯示電路的設(shè)計(jì)。(8) 針對(duì)超聲波接收電路進(jìn)行論證和設(shè)計(jì)，用于接收發(fā)射的超聲波。(6) 根據(jù)超聲波測(cè)距整體系統(tǒng)劃分各模塊電路。 【關(guān)鍵詞】：超聲波測(cè)距，單片機(jī)，DS18B20溫度補(bǔ)償，LCD顯示，軟件設(shè)計(jì)，誤差分析。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)題 目 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 成都工業(yè)學(xué)院二○○九 年 六 月 一 日 基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 【摘要】：由于超聲波指向性強(qiáng)，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(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過超聲波來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在移動(dòng)機(jī)器人研制上也得到了廣泛的應(yīng)用。Abstract: Strong point as a result of ultrasonic energy consumption slow, in the medium distance transmission, which are often used for ultrasonic distance measurement, such as range finders and all level measurement can be achieved through ultrasound. The use of ultrasonic testing are relatively rapid, convenient, simple, easy to do realtime control and measurement accuracy can meet the practical requirements, so in the mobile robot has been developed on a wide range of applications.Key words: ultrasonic ranging, singlechip, DS18B20 the temperature pensation, LCD display, software design, error analysis. 目錄第一章 概述…………………………….……………………................ 6 …………….…………………................. 6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述…………….…………………..........…... 7 …………….…………………..........…... 7第二章 超聲波測(cè)距的原理…………………….……………........….... 8 超聲波的基本理論…………………….…………….........….... 8 超聲波測(cè)距系統(tǒng)原理………………………………….............11第三章 系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)……………………………………......…..12 方案論證與比較……………………………………….............12 單片機(jī)主機(jī)系統(tǒng)電路………………………………….............15 單片機(jī)電路……………………………………..................15 復(fù)位電路………………………………..............………....16 時(shí)鐘電路…………………………………..............……....16 按鍵電路…………………………………..............……....17 蜂鳴器電路…………………………………..............…....17 超聲波發(fā)送電路…………………………………..........……...18 超聲波接收電路……………………………………..........…...18 溫度采集DS18B20電路…………………………..........…......20 LCD顯示電路……………………………………...........…....20 電源電路……………………………………..…..........…….....22第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)………………………………....………………22 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)…………………………………....…………….22 系統(tǒng)主程序……………………………………....…………….23 40KHz超聲波發(fā)送程序………………………..…………….25 超聲波的接收和處理………………………………….....……26 DS18B20溫度采集程序………………...................................26 距離計(jì)算程序……………………………………….....………27 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序………………………………………….....……28 LCD顯示程序…………………………………………...……29 基于Proteus的軟件仿真……………………………..……...32第五章 PCB設(shè)計(jì)…………………………………………........……..34 元件選擇……………………………………………….....……34 Altium designer原理圖的繪制…………………..…………...35 元件封裝制作…………………………………….....…………35 PCB的電磁兼容性設(shè)計(jì)……………………………..………36 布局布線………………………………………………......…...38 制造文件輸出……………………………………….…......…41第六章 元件采購(gòu)……………………………………………......……..42 BOM文件導(dǎo)出……………………………………....………..42 元件采購(gòu)……………………………………………......…...…43第七章 樣機(jī)制作實(shí)驗(yàn)分……………………………………......……..44 裝配圖……………………………………………….....………44 焊接和檢查……………………………………………......…….45 樣機(jī)圖…………………………………………………......…….46 單片機(jī)學(xué)習(xí)板的使用................................................................46 實(shí)驗(yàn)測(cè)試………………………………………………...........…47 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)………………………………………………........…...48 誤差分析………………………………………………........…...48 改進(jìn)……………………………………………………........…...49總 結(jié)..…………………………………………………………………..51致謝……………………………………………………………………52參考文獻(xiàn)………………………………………………………..………53 第一章 概述1 系統(tǒng)硬件電路原理設(shè)計(jì)(5) 根據(jù)超聲波的基本理論，進(jìn)行硬件電路方案整體分析與研究。(7) 針對(duì)超聲波發(fā)送電路進(jìn)行論證和設(shè)計(jì)，產(chǎn)生用于測(cè)量的超聲波。(9) 對(duì)基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集和計(jì)算電路的設(shè)計(jì)。(11) 其他輔助電路設(shè)計(jì)。(4) 超聲波發(fā)射和接收程序的設(shè)計(jì)。(6) LCD顯示程序的設(shè)計(jì)。(8) 基于Proteus的仿真。2) 元件的選擇。4) PCB電磁兼容性分析。6) PCB制造輸出和后期處理。(1) 手動(dòng)焊接樣機(jī)。6 實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析誤差。(2) 誤差分析和軟件補(bǔ)償。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述 單片機(jī)是一個(gè)單芯片形態(tài)、面向控制對(duì)象的嵌入式應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。從此，計(jì)算機(jī)技術(shù)在兩個(gè)重要領(lǐng)域——通用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域和嵌入式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域都得到了極其重要的發(fā)展,并正在深深地改變著我們的社會(huì)。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用可以使傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)升級(jí)成為智能化的電子產(chǎn)品，使其成為具有“生命”的現(xiàn)代化智能系統(tǒng)。現(xiàn)代社會(huì)中嵌入式系統(tǒng)無(wú)處不在，早已被應(yīng)用在國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域，主要可以歸納為一下幾個(gè)方面。 （2）家用電器：各種家電產(chǎn)品，如數(shù)字電視、機(jī)頂盒、數(shù)碼相機(jī)、VCD、DVD、可視電話、洗衣機(jī)、電冰箱、手機(jī)、智能玩具等。 （4）商用設(shè)備：各種收款機(jī)、POS系統(tǒng)、電子秤、條形碼閱讀器、商務(wù)終端、IC卡輸入設(shè)備、自動(dòng)柜員機(jī)、防盜系統(tǒng)等。 （6）醫(yī)療電子設(shè)備：各種醫(yī)療電子儀器，如X光機(jī)、超聲診斷儀、心臟起搏器、監(jiān)護(hù)儀器等，以及輔助診斷系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等。通常開發(fā)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的步驟如下： 圖 設(shè)計(jì)步驟 超聲波測(cè)距系統(tǒng)概述可克服的缺陷。由于超聲波具有強(qiáng)度大，方向性好等特點(diǎn)，利用超聲波測(cè)量距離就可以解決這些問題，因此超聲波測(cè)量距離技術(shù)在工業(yè)控制、勘探測(cè)量、機(jī)器人定位和安全防范等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。通過簡(jiǎn)單的外圍電路發(fā)生和接收超聲波，單片機(jī)通過采樣獲取到超聲波的傳播時(shí)間，用軟件來(lái)計(jì)算出距離，并且可以采集環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)距補(bǔ)償，其測(cè)量電路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。該技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障生產(chǎn)安全和設(shè)備安全運(yùn)作，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率特別具有潛在能力。超聲技術(shù)是通過超聲波的產(chǎn)生、傳播以及接收的物理過程完成的。按超聲波振動(dòng)輻射大小不同大致可以分為：用超聲波使物體或物性變化的功率應(yīng)用，稱之為功率超聲；用超聲波獲取信息，稱為檢測(cè)超聲。超聲波在超聲場(chǎng)（被超聲波充滿的范圍）傳播時(shí)，如果超聲波的波長(zhǎng)與超聲場(chǎng)相比，超聲場(chǎng)很大，超聲波就像處在一種無(wú)限的介質(zhì)中，超聲波自由地向外擴(kuò)散；反之，如果超聲波的波長(zhǎng)與相鄰介質(zhì)的尺寸相近，則超聲波受到界面限制不能自由的向外擴(kuò)散。橫波只能在固體中傳播，縱波能在固體液體中和氣體中傳播，表面波隨深度的增加其衰減很快。超聲波的頻率越高，越與光波某些特性相似。 超聲波在氣體和液體中，其傳播速度C=（）式中 ——介質(zhì)的密度； ——絕對(duì)壓縮系數(shù)。（T為環(huán)境溫度）。 （細(xì)棒） （薄板） （無(wú)限介質(zhì)）式中 E——楊氏模具； ——泊松系數(shù)； K——體積彈性模具； G——剪片彈性模。 超聲波測(cè)距系統(tǒng)原理在超聲探測(cè)電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度為發(fā)射超聲的時(shí)間間隔，被測(cè)物距離越大，