【正文】 ，壓電陶瓷在厚度方向上縮短，在長度方向上伸長。是在壓電元件上施加電壓，元件就變形，即稱應(yīng)變。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。總體上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類: 一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。超聲波在空氣中的傳播速度隨溫度變化， ，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t ()，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離( s )，即: s = v t / 2 。超聲波測距的方法有多種，本超聲波測中系統(tǒng)的原理為: 檢測出從超聲波發(fā)射器發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)的傳播到接收器的時(shí)間，將這個(gè)時(shí)間與氣體中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點(diǎn)。因此在液位測量、機(jī)械手控制、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識別等方面有廣泛應(yīng)用。與其它方法相比，如電磁的或光學(xué)的方法，它不受光線、被測對象顏色等影響。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)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。超聲波對光化學(xué)和電化學(xué)過程也有明顯影響。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學(xué)反應(yīng)。由于超聲波頻率高，能量大，被介質(zhì)吸收時(shí)能產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng)。在液體中進(jìn)行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。破滅時(shí)周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時(shí)產(chǎn)生激波?？斩磧?nèi)為液體蒸汽或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。一個(gè)原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負(fù)壓，壓強(qiáng)的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。(2)空化作用。當(dāng)超聲波流體介質(zhì)中形成駐波時(shí) ,懸浮在流體中的微小顆粒因受機(jī)械力的作用而凝聚在波節(jié)處，在空間形成周期性的堆積。 當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理的和化學(xué)的變化，從而產(chǎn)生一系列力學(xué)的、熱的、電磁的和化學(xué)的超聲效應(yīng)，包括以下4種效應(yīng)：(1)機(jī)械效應(yīng)。超聲波是一種波動(dòng)形式，它可以作為探測與負(fù)載信息的載體或媒介（如B超等用作診斷）。 (2)超聲波能在各種不同媒質(zhì)中傳播，且可傳播足夠遠(yuǎn)的距離。而在21世紀(jì)(HIFU)超聲聚焦外科已被譽(yù)為是21世紀(jì)治療腫瘤的最新技術(shù)。如今已在國際范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。 40多年來，全國各大醫(yī)院已積累了相當(dāng)數(shù)量的資料和比較豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)。公開的文獻(xiàn)報(bào)道始見于1957年。1956年第二屆國際超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議上已有許多論文發(fā)表，超聲治療進(jìn)入了實(shí)用成熟階段。 1939年發(fā)表了有關(guān)超聲波治療取得臨床效果的文獻(xiàn)報(bào)道。自19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)與反壓電效應(yīng)之后，人們解決了利用電子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生超聲波的辦法，從此迅速揭開了發(fā)展與推廣超聲技術(shù)的歷史篇章。特超聲對固體的作用可歸結(jié)為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種準(zhǔn)粒子的相互作用。對頻率在1012赫茲以上的超聲波 ，波長可與固體中的原子間距相比擬，此時(shí)必須把固體當(dāng)作是具有空間周期性的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。超聲波作用于介質(zhì)后，在介質(zhì)中產(chǎn)生聲弛豫過程，聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運(yùn)過程，并在宏觀上表現(xiàn)出對聲波的吸收（見聲波）。利用超聲的機(jī)械作用、空化作用、熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，可進(jìn)行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)和進(jìn)行生物學(xué)研究等，在工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個(gè)部門獲得了廣泛應(yīng)用。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖，用激光束照射聲全息圖，利用激光在聲全息圖上反射時(shí)產(chǎn)生的衍射效應(yīng)而獲得物的重現(xiàn)，通常用攝像機(jī)和電視機(jī)作實(shí)時(shí)觀察。聲全息術(shù)是利用超聲波的干涉原理記錄和重現(xiàn)不透明物的立體圖像的聲成像技術(shù)。超聲成像是利用超聲波呈現(xiàn)不透明物內(nèi)部形象的技術(shù) 。超聲效應(yīng)已廣泛用于實(shí)際，主要有如下幾方面：(1)超聲檢驗(yàn)。我們?nèi)祟惗淠苈牭铰暡l率為2020000HZ，當(dāng)聲波的頻率大于20000HZ或小于20HZ時(shí)，我們便聽不到。超聲波液位測量技術(shù)在石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，闡述了該技術(shù)涉及的傳感器結(jié)構(gòu)、安裝方式、遠(yuǎn)程控制及信號處理軟件等方面的進(jìn)展，隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，預(yù)計(jì)該技術(shù)將向數(shù)字網(wǎng)絡(luò)是的灌區(qū)液位定位系統(tǒng)發(fā)展。相信在不久的將來超聲波測距將會更加廣闊的應(yīng)用前景。隨著工業(yè)水平飛速發(fā)展以及人民對物質(zhì)需求水平的不斷提高超聲波測距儀作為一種新型的距離測量方式已經(jīng)被越來越多的行業(yè)所應(yīng)用。利用超聲測距技術(shù)與單片機(jī)設(shè)計(jì)制作出超聲波距離測量儀。 超聲波距離測量儀能測量并顯示液位的高度,同時(shí)用間歇嘟嘟聲報(bào)警,間歇時(shí)間隨障礙物距離縮短而縮短。特別是應(yīng)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(jié)構(gòu)信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法為高。本設(shè)計(jì)對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平的提高，石油、化工、機(jī)械、汽車工業(yè)等各類工業(yè)都得到了迅猛的發(fā)展，但隨之而來的技術(shù)落后嚴(yán)重制約著工業(yè)的發(fā)展步伐，其中，距離的測量尤為突出。本文的研究，就是以超聲波為測量工具，通過C8051F410單片機(jī)的控制，經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換、放大電路組成超聲波測距儀以實(shí)現(xiàn)對處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境中的被測物的測量。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測技術(shù)日益更新。隨著測距儀的技術(shù)進(jìn)步，測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。展望未來，超聲波測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)展的社會需求，如聲納的發(fā)展趨勢基本為：研制具有更高定位精度的被動(dòng)測距聲納，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的潛艇拖曳線列陣聲納，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程的被動(dòng)探測和識別；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)識別問題；大力降低潛艇自身噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。但就目前技術(shù)水平來講，人們可以利用的測距技術(shù)還十分的有限。s turn to is divided into measure to be apart from a mold piece, system control mold piece and manifestation report to the police a mold piece, and difference as to it39。關(guān)鍵詞：C8051F單片機(jī)，超聲波，LED,收發(fā)電路AbstractThis text make use of the super voice wave deliver intermediate range and time of relation adoption the C8051 F410 list slice the machine carry on control and data processing design ability precision measure super voice that order distance wave range finder, make use of design of super voice wave range finder can application reverse the car at the car, building land and some industry the spot of position supervision and liquid, well deep, piping length of measure etc. the range finder ability more precision measure is measured an of thing and range finder of distance.At analysis domestic and international list slice machine super voice wave the range finder be related technique of foundation up, bine latest research result, to super voice wave measure to be apart from system of developped to carry on thorough study and 39。在分析國內(nèi)外單片機(jī)超聲波測距儀相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合最新研究成果，對超聲波測距系統(tǒng)的研制進(jìn)行了深入探討和研究。摘 要本文利用超聲波傳輸中距離與時(shí)間的關(guān)系采用C8051F410單片機(jī)進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)處理設(shè)計(jì)出了能精確測量點(diǎn)間距離的超聲波測距儀，利用所設(shè)計(jì)出的超聲波測距儀可應(yīng)用于汽車倒車、建筑工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控以及液位、井深、管道長度的測量等現(xiàn)場。本測距儀能較精確測量被測物與測距儀之間的距離。該系統(tǒng)分為測距模塊、系統(tǒng)控制模塊和顯示報(bào)警模塊，并分別對其進(jìn)行方案分析，構(gòu)建了單片機(jī)超聲波測距儀構(gòu)架和設(shè)計(jì)方案,在硬件電路中，詳細(xì)闡述了運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)超聲波測距的原理，分析了以單片機(jī)為主控單元的系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，并對該系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)和誤差分析，給出了本系統(tǒng)的穩(wěn)定性指標(biāo)。s system39。s carry on a project analysis, set up list slice machine super voice wave range finder frame and design project, in the hardware electric circuit, detailed elaborated an usage list slice machine technique realization super voice wave the principle which measure to be apart from, analysis with list slice machine for lord control system hardware and software of unit design, and rightness should the system carried on to experiment with error margin analysis, give the stability index sign of this system.Keywords: The C8051 F, super voice the wave, the LED, receive and dispatch electric circuit目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 問題的提出和課題的研究意義 1 1 22 超聲波測距原理概述 3 3 3 3 4 4 4 4 5 6 超聲波發(fā)生器及其原理 6 73 超聲波硬件設(shè)計(jì)方案 8 C8051F410單片機(jī) 8 系統(tǒng)概述 8 C8051F的特點(diǎn) 9 C8051F單片機(jī)增加的功能 9 C8051F單片機(jī)的引腳圖 10 超聲波測距系統(tǒng)構(gòu)成 10 設(shè)計(jì)的思路 10 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn) 12 12 MCU及其超聲波驅(qū)動(dòng)電路 12 蜂鳴器電路 13 40KHZ超聲波接收處理電路 13 顯示電路 144 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 16 主程序編制及流程圖 16 中斷服務(wù)程序的流程圖 16 信號處理程序 17 程序中有關(guān)存儲器、寄存器及標(biāo)志位的內(nèi)容及用途 175 調(diào)試及性能分析 18 焊接注意事項(xiàng) 18 硬件調(diào)試 18 軟件調(diào)試 19 性能分析 21參考文獻(xiàn) 22結(jié)束語 23致謝 24附錄I 硬件原理圖 25附錄II元器件清單 26附錄III 程序清單 281 緒論 問題的提出和課題的研究意義隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應(yīng)用越來越廣泛。因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。毋庸置疑，未來的超聲波測距儀將于自動(dòng)化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。在新的世紀(jì)里面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大是的作用。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)軟硬件結(jié)合，加以完善。以解除操作員用常規(guī)手段測量距離帶來的不便以及危險(xiǎn)，提高測量的安全性。目前國內(nèi)一般使用專用集成電路設(shè)計(jì)超聲波測距儀，但是專用集成電路的成本很高，并且顯示距離也比較困難，操作使用也不是很方便，而本設(shè)計(jì)研究的測距器成本低廉，性能優(yōu)良，市場前景極為廣闊，對提高我國超聲波測距工業(yè)實(shí)際水平，具有較大的意義，在整個(gè)距離變化過程中自動(dòng)測量距離的遠(yuǎn)近，并用數(shù)字顯示出來，在距離到極限距離時(shí)會發(fā)出急促的警告聲，提醒操作員注意采取措施。因此在距離測量、機(jī)械手控制、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識別等方面有廣泛應(yīng)用。而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點(diǎn)。操作員不但可以直接觀察被顯示的距離,還可以用聽覺判斷距離的遠(yuǎn)近。該系統(tǒng)在常見的距離測量裝置的基礎(chǔ)上采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和超聲波測距技術(shù)，通過顯示距離的遠(yuǎn)近并根據(jù)其距離遠(yuǎn)近實(shí)時(shí)發(fā)出報(bào)警，解除了操作員用常規(guī)手段測量距離帶來的不便以及危險(xiǎn)，提高了測量的安全性。同時(shí)由于本設(shè)計(jì)有著對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力特別是應(yīng)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(jié)構(gòu)信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法為高，而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點(diǎn)。 在工業(yè)生產(chǎn)中超聲波