【正文】 ...................... 11 DSB18B20 溫度傳感器 .......................................... 12 實物與引腳定義 ........................................ 12 DS18B20 主要特性 ...................................... 13 語音播報模塊 ................................................. 13 顯示單元 ..................................................... 15 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .............................................. 17 超聲波測距的算法設(shè)計 ......................................... 17 主程序流程圖 ................................................. 17 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序 ......................... 18 電子信息工程系畢業(yè)論文 VI 語音模塊子 程序 ............................................... 20 第五章 溫度補償 .................................................... 20 設(shè)計方案 ..................................................... 22 硬件設(shè)計 ..................................................... 23 溫度采集電路 .......................................... 23 軟件設(shè)計 ..................................................... 24 溫度采集 .............................................. 24 溫度補償設(shè)計及距離計算 ................................ 28 第六章總結(jié) ......................................................... 30 致 謝 ............................................................. 31 參考資料 ........................................................... 32 附錄一 實物圖 ...................................................... 33 附錄二 原理圖 ...................................................... 34 附錄三 源程序 ...................................................... 35 電子信息工程系畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 課題設(shè)計目的及意義 設(shè)計的目的 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， 較其它儀器更衛(wèi)生，更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境，對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾等惡劣環(huán)境有一定的適應(yīng)能力。 換能器 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。整個電路采用模塊化設(shè)計，由主程序、預(yù)置子程序、發(fā)射子程序、接受子程序、顯示子程序、語音播報子程序等模塊組成。它廣泛應(yīng)用于建筑施工，防盜，倒車，水位測量以及一些工業(yè)現(xiàn)場 。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué) 校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 作者簽名： 日 期： 電子信息工程系畢業(yè)論文 II 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。電子信息工程系畢業(yè)論文 課題： 超聲波測距與顯示系統(tǒng)設(shè)計 專題： 溫度補償專題 電子信息工程系畢業(yè)論文 I 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 電子信息工程系畢業(yè)論文 III 摘 要 超聲波具有指向性強，能量消耗慢，傳播距離較遠等優(yōu)點，所以在利用傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)相結(jié)合的測距方案中，超聲波測距是目前應(yīng)用最普遍的一種。 本設(shè)計采用以 STC89C52 單片機為核心的超聲波測距 的硬件電路和軟件設(shè)計方法。發(fā)射模塊發(fā)射超聲波，接受模塊接受回波，單片機計算距離，顯示測量結(jié)果。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。具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準確度在線標定，可直接用于水、 酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設(shè)定，直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。 利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易 于實現(xiàn)實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的指標要求。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大的作用。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，滿足日益發(fā)展的社會需求， 因此研究超聲波測距系統(tǒng)有著很大的現(xiàn)實意義。 國內(nèi)外研究動態(tài) 國外在提高超聲波測距方面做了大量的研究，國內(nèi)一些學(xué)者也作了相關(guān)的研究?，F(xiàn)在對超聲波測距的精度主要取決于所測的超聲波傳輸時間和超聲波在介質(zhì)中的傳輸速度，二者中以傳輸時間的精度影響較大，所以大部分文獻采用降低傳輸時間的不確定度來提高測距精度。 電子信息工程系畢業(yè)論文 2 課題研究的主要內(nèi)容 為了實現(xiàn)準確測出物體之間的距離的目的，設(shè)計了一個超聲波測距的方案。應(yīng)用以 下三種技術(shù)： a、單片機技術(shù)： STC89C52 系列的單片機具有體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)較為簡單，成本低廉，可以實現(xiàn)一般的控制功能的優(yōu)點?，F(xiàn)代人類生活大部分電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。 c、顯示技術(shù)：數(shù)據(jù)處理，數(shù)碼管顯示測出與物體之間的距離。 電子信息工程系畢業(yè)論文 3 第二章 總體方案 方案選擇 采用 單片機來控制超聲波測距，信號線發(fā)射到與超聲波發(fā)射器相連的信號端，超聲波發(fā)射器向既定方向發(fā)射，在發(fā)射的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物將產(chǎn)生回波。相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限，聲波幅值檢測法易受反射波的影響。其原理為：檢測從發(fā)射傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)氣體介質(zhì)傳播到接收傳感器的時間 t，這個時間就是渡越時間，然后求出距離 l。超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。 超聲波測距的算法設(shè)計 : 超聲波在空氣中傳播速度為每秒鐘 340 米（ 15℃時）。由于在這 的時間里，超聲波發(fā)出到遇到返射物返回的距離 如下： 如圖 21 為測距原理 [4] 圖 21 測距原理 因為θ /2 角度較小 ,可以忽略不計，所以 L≈ S。 HCSR04 集成的發(fā)射電路模塊發(fā)出超聲波，遇到障礙物產(chǎn)生回波，被接收電路模塊接收， STC89C52 單片機統(tǒng)計出聲波傳輸所用時間，經(jīng)過溫度補償溫，計算出正確的待測距離，同時ISD1730A 根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)處理進行組合播報當前測試距離，并且由 數(shù)碼管顯示。 控制核心部分選擇實用的 STC89C52 單片機即可滿足計算和控制要求。 語音播報 :ISD1730A 是華邦公司新推出的語音芯片，用來替代已經(jīng)停產(chǎn)的 ISD1400 系列及 ISD2500 系列芯片。根據(jù)我們經(jīng)營 ISD 系列芯片多年的經(jīng)驗來看， ISD1700 的音質(zhì)也較 14 及 25 系列有明顯的提高 ISD1700 系列芯片是華邦公司新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，該芯片提供多項新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（ vAlert ） ,雙運作模式（獨立 amp。芯片內(nèi)部包含有自動增益控制、麥克風(fēng)前置擴大器、揚 聲器驅(qū)動線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。 電子信息工程系畢業(yè)論文 5 第三章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 STC89C52 單片機的功能及特點 STC89C52 單片機是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機， 12 時鐘 /機器周期和 6 時鐘 /機器周 期可以任意選擇。 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編 程） ，無需專用編程器，無 需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片 具有 EEPROM 功能 具有看門狗功能 共 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動 8 個 TTL 負載，對端口 P0 寫入 每個引腳能驅(qū)動 寫入“ 1”時，可 以作為高阻抗輸入。此時， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。驗證時，要求外接上拉電阻。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。 P1 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電 流（ ） 。 表 XX 和 引腳復(fù)用功能 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳） ： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。 在訪問外部程序存儲器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“ MOVX DPTR”指令）時， P2 送出高 8 位地址。 在對 Flash ROM 編程和程序校驗期間， P2也接收高位地址和一些控制信號。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。 P3 做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一 個電流（ ） 。 P3 口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示： 表 XX P3 口引腳復(fù)用功能 復(fù)用功能 RST（ 9 引腳） ：復(fù)位輸入?？撮T狗計時完成后， RST 引腳輸出 96 個晶 振周期的高電平。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。在 Flash 編程時，此引腳（ ROG）也用作編程輸入脈沖。特別強調(diào)在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。這 一位置“ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOV 指令時有效。這個 ALE 使能標志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。當 STC89C52RC 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， SEN 在每個機器周 期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 SEN 將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， A必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令 A 應(yīng)該接 VCC。 XTAL1（ 19 引