【正文】 和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。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)。即AT89S51,CX2016A,TCT4010,DS18B20的軟件設計以及驅動設計。即AT89S51與CX20106A紅外接收專用放大電路，TCT4010超聲波傳感器和數(shù)字化的溫度傳感器DS18B20之間的硬件設計。（四）論文完成的工作 本課題將使用AT89S51, CX20106A紅外接收專用放大電路，TCT4010超聲波傳感器和數(shù)字化的溫度傳感器DS18B20設計的超聲波測距儀?？尚行苑治龈鶕?jù)式子(T+)1/2在MCU中建一溫度速度表（溫度速度表精確到小數(shù)點后1位），由溫度傳感器輸出的溫度去查表，便找到了在該溫度下的超聲波傳播速度C，再由L=Ct便可以得出被測量距離。這導致了在工程應用中的一系列問題，如造價高，互換性差，調試不方便等。關于溫度傳感器的選擇，在傳統(tǒng)的中，低溫測溫領域中采用的方法有熱敏電阻，半導體溫度傳感器等。當溫度知道的情況下，通過該式就可以知道該溫度下超聲波的傳播速度了。然而在實際環(huán)境中，空氣溫度是一個不可不考慮到的干擾因素，因為超聲波在空氣中的的傳輸速度在很大的程度上是要受溫度的影響，不同的溫度超聲波擁有不同的傳輸速度，因此一般都還需要一個溫度補償，來計算出當前空氣溫度下，超聲波的傳播速度。flight）。超聲波測距的原理一般采用渡越時間法TOF（time測量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠距離的有激光測距等，超聲波測距適用于高精度的中長距離測量。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波是指頻率高于20KHz的機械波。因此利用超聲波測距，能在人們日常和科學研究中，測量到不容易被測量的距離，比如液位，礦井深度，彎道長度等等，減少了測量成本和測量危險。由于超聲波指向性強,因而常于距離的測量。隨著科技的迅猛發(fā)展越來越多科技成果被廣泛的運用到人們的常生活當中,給我們的生活帶來了諸多方便。斯帕拉捷怎么也不會想到，自己的實驗，會給人類帶來如此巨大的恩惠。 現(xiàn)在，人們利用超聲波來為飛機、輪船導航，尋找地下的寶藏。原來，蝙蝠靠喉嚨發(fā)出人耳聽不見的“超聲波”，這種聲音沿著直線傳播，一碰到物體就像光照到鏡子上那樣反射回來。他們像無頭蒼蠅一樣在空中東碰西撞，很快就跌落在地。 　　最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把他們放到夜空中?！半y道他薄膜似的翅膀，不僅能夠飛翔，而且能在夜間洞察一切嗎？”斯帕拉捷這樣猜想。然而事實完全出乎他的意料。因為那幾只蝙蝠，眼睛全被他蒙上了，都是“瞎子”呀。帕斯拉捷匆匆吃完飯，便走出街頭，把籠子里的蝙蝠放了出去。他常常看到，很多蝙蝠靈活的在空中飛來飛去，卻從不會撞到墻壁上。知道人類第一次真正“認識到”超聲波是怎么樣的呢？這要歸功于意大利科學家斯帕拉捷。 超聲波是指振動頻率大于20KHz以上的,其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20～20，000赫茲。那什么是超聲波呢？我們知道，當物體振動時會發(fā)出聲音。軟件設計方面采用MCS51語言，通俗易懂。硬件設計方面利用所學的知識和理論聯(lián)系實際的方法，本著和大學課本密切聯(lián)系的原則來完成設計任務。整個設計對其它所用器件也進行了介紹和對比。根據(jù)調查，目前國內一般使用專用集成電路設計超聲波測距系統(tǒng)，但是專用集成電路的成本很高，并且沒有數(shù)據(jù)顯示，操作使用很不方便。而且這個測距系統(tǒng)還可以經過簡單的修改就能實現(xiàn)其它的檢測要求?？稍诔睗窀邷兀鄩m等惡劣環(huán)境下工作。 本文論述了采用單片機技術研制成功的用超聲波測距儀的基本原理，測量計算方法簡單，實現(xiàn)方案容易。單片機的邏輯控制功能很強，指令系統(tǒng)有各種控制功能所用的指令。 可靠性好，適應范圍廣，單片機芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設計的，能適應各種惡劣的環(huán)境，這是其它原件無法比擬的。具有廣泛的發(fā)展前景。 無論從精度還是從可靠性方面，超聲波測距做得都比較好。與物理緊密聯(lián)系，應用靈活。因而超聲波經常用于距離的測量，可解決超長度的測量。 超聲波是一種指向性強，能量消耗慢的波。因此在液位測量，機械手控制，車輛自動導航，物體識別等方面有廣泛應用。 超聲波測距與其它非接觸式的檢測方式方法相比，如電磁的或光學的方法它不受光線，被測對象顏色，電磁干擾等影響。且對被測元件無磨損，使測量儀器牢固耐用，使用壽命加長，而且還降低了能量消耗，節(jié)省人力和勞動的強度。 超聲波作為一種檢測技術，采用的是非接觸式測量，此特點可使測量儀器不受被測介質的影響。前幾種方法由于技術難度大，成本高，一般僅用于軍事工業(yè)，而超聲波測距由于其科研技術難度相對較低，且成本低廉，適于民用推廣。我們考慮研究一種非接觸測量儀器。 在測量方面，尤其工業(yè)，據(jù)了解，我國一些工業(yè)領域曾經使用過接觸式測量儀，但普遍存在著這樣一些問題，抗粉塵能力差，觸點接觸不良，經常失靈，誤動作，不可調整，容易被雜物纏繞而誤報等缺點，工作不可靠，影響設備的正常使用。然而隨著社會發(fā)展和進步，人類的測量范圍不斷膨脹，由地表向兩側延伸，對地質的研究，宇宙的探索，可謂兩極化的發(fā)展。flight ultrasonicsensor AT89S51 CX20106A TCT4010 DS18B20目 錄一、引 言 1（一）課題背景 1（二）課題研究目的和意義 4（三）研究內容以及方法原理 4（四）論文完成的工作 6二、總體方案設計 7三、系統(tǒng)硬件設計 7（一）單片機AT89S51的基本設計 7（二）CX20106A紅外接收放大模塊的設計 11（三）TCT4010超聲波傳感器的設計 14（四）DS18B20溫度傳感器的設計 15（五）LED數(shù)碼管顯示電路的設計 17四、系統(tǒng)軟件設計 18五、總結與未來展望 19致 謝 19附 錄 21參 考 文 獻 32基于AT89S51單片機的超聲波測距儀設計一、引 言（一）課題背景隨著工業(yè)，建筑業(yè)，農業(yè)建設的不斷發(fā)展，距離測量頻率的不斷提高，一些在早期社會，曾被人類廣泛應用的米尺不在滿足人類的要求，就出現(xiàn)了現(xiàn)在人類所應用的間接測量工具。關鍵字：超聲波 渡越時間法 AT89S51 CX20106A TCT4010 DS18B20 AT89S51 MCUBASED DESIGN OF ULTRASONICRANGE FINDERAbstract：We know that objects will sound when they vibrate. Scientists call the number of vibrations per second frequency of sound, its unit is the Hertz. Our human ears can hear the sound frequency between 20 ~ 20,000 Hz. When the sound wave frequency is greater than 20000 Hz or less than 20 Hz, we can’t listen it. We have higher than 20000 Hz frequency sound waves known as Ultrasonic. The sound wave which we can listen and ultrasonic have the same essence, they are also a mechanical vibration. Their difference is that the ultrasonic have a highfrequency and a short wavelength, furthermore it is high directivity, concentrated energy, and free form light and dust, such as electromagnetic interference from external factors, etc. Therefore, ultrasound can be used for noncontact measurement, the use of ultrasound in the calculation of the measured objects and the transmission between the ultrasonic probe to measure the distance of the measured target without damage. This paper mainly introduces singlechip based on the AT89S51, auxiliary CX20106A infrared receiver to a dedicated amplifier and TCT4010 ultrasonic sensor designed ultrasonic range finder. Ranging general principle of the method used: transittime method TOF (time of flight) to measure objects with the sound source distance. Measuring the distance about 5m, the measurement accuracy of about .Key words：ultrasonic timeflight）來測量物體與發(fā)聲源的距離。測距原理采用一般的方法：渡越時間法TOF（time此外，在材料科學，醫(yī)學，生物科學等領域中也占具重要地位。而且超聲波傳播速度在相當大范圍內與頻率無關。其不同點是超聲頻率高，波長短，具有方向性強、能量集中、不受光和電磁波以及粉塵等外界因素的干擾等優(yōu)點。我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20～20000赫茲?；贏T89S51單片機的超聲波測距儀設計學生姓名： 所 在 系： 專業(yè)名稱： 班 級： 學 號： 指導教師： 基于AT89S51單片機的超聲波測距儀設計 學生： 指導老師：內容提要：我們知道，當物體振動時會發(fā)出聲音?？茖W家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。當聲波的振動頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時，我們便聽不見了。超聲和可聞聲本質上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動。因此，超聲波可用于非接觸測量，利用計算超聲波在被測物體和超聲波探頭之間的傳輸來測量距離的，對被測目標無損害。正由于這樣，目前對于超聲波精確測距的需求也越來越大，在機械制造，電子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工業(yè)領域具有廣泛地應用。本文主要介紹基于AT89S51單片機，輔助以CX20106A紅外接收專用放大電路，TCT4010超聲波傳感器和數(shù)字化的溫度傳感器DS18B20設計的超聲波測距儀。of測量距離大概5m。of測量能夠為人們提供一個距離衡量的尺度，對待事物有準確的物理概念。大到無邊宇宙，小到原子，或更加細微的測量區(qū)間，米尺加公式的測量時代早已不能滿足探索的需要，而被人們作為探測行業(yè)的基石。針對以上這些缺點。 在信息化，現(xiàn)代化的時代，隨著電子技術的發(fā)展，非接觸測量出現(xiàn)了微波雷達測距，激光測距及超聲波測距等。所以現(xiàn)在我們所見到一些測量儀基本上都是利用超聲波來測距的。這就大大解決了在粉塵多情況下，給人類引起的身體接觸傷害，腐蝕性質的被測物對測量儀器腐蝕，觸點接觸不良造成的誤測情況。從長遠利益看，是多向節(jié)能型研究。超聲波對于被測物體處于黑暗，有灰塵，煙霧，電磁干擾，有毒等惡劣的環(huán)境有一定的適應能力。特別是應用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結構信息很容易檢測出來，具有很高的分辯力，因而其準確度也較其它方法高，而且超聲波傳感器具有結構簡單，體積小，信號處理可靠等特點。它在介質中傳播的距離較遠。 超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦?，反射，折射，干涉，衍射，散射。并且更適合與高溫，高粉塵，高濕度和高強電磁干擾等惡劣環(huán)境下工作。利用超聲波檢測即迅速，方便，計算簡單，又易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求。 另外，在控制方面，單片機其卓越的性能，要本設計中得到了很好的體現(xiàn)，尤其在檢測，控制領域中，具有以下特點： 小巧靈活，成本低，易于產品化，它能方便地組裝成各種智能測試，控制設備及各種智能儀器表。 易擴展，很容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)，控制功能強。 可以很方便地實現(xiàn)多機