【正文】 傳感器的選擇。由于超聲波在空氣中傳播時會有相當(dāng)?shù)乃p，衰減的程度與頻率的高低成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測量時應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長距離的測量時應(yīng)用低頻率的傳感器。 系統(tǒng)硬件設(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、超聲波測距電路三部分。單片機用 端口輸出超聲波換能器超聲波接收 超聲波發(fā)射 STC89C52 LCD12864 顯示 掃描驅(qū)動 4 所需的觸發(fā)信號，利用外中斷 0 口（ ）監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。 STC89C52 外圍電路設(shè)計 STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程 可檫除只讀存儲器的低電壓，高性能 COMOS8 的微處理器，俗稱單片機。 單片機 STC89C52 作為主控芯片，控制整個電路的運行。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。 圖 單片機復(fù)位電路 STC89C52 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別為該反向放大器的輸入端和輸出端。 外接石英晶體 (或陶瓷諧振器 )及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。如果使用石英晶體 ,電容應(yīng)該使用 30pF。這種情 況下 ,外部時鐘脈沖接 XTAL1 端 ,即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端 , XTAL2 應(yīng)懸空。 時鐘電路的核心就是一個晶振，常用的晶振頻率有 6MHZ、 12MHZ， 51 單片機最大的晶振頻率為 20MHZ。 5 圖 時鐘電路 圖 單片機最小系統(tǒng)實物圖 超聲波測距模塊電路設(shè)計 這一部分采用 DYPME007 超聲波測距模塊。其基本工作原理為給予此超聲波測距模塊一觸發(fā)信號后發(fā)射超聲波，當(dāng)超聲波投射到物體而反射回來時，模塊輸出一回響信號，以觸發(fā)信號和回響信號間的時間差，來判定物體的距離。 注： 此模塊不宜帶電連接，若要帶電連接， 則先讓模塊的 GND 端先連接，否則會 影響模塊的正常工作。該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個 40kHz 周期電平并檢測回波?；仨懶盘柺且粋€脈沖的寬度成正比的距離對象。公式 : uS/58=厘米或者 uS/148=英寸。 圖 12864 硬件連接圖 VCC 和 GND 是最基本的電源，一般接 5V 即可，還有就是關(guān)于 VEE 以及 VL(很多種屏稱作 V0，不過都一樣了 )，一般接法如上圖所示即可，當(dāng) LCD 與單片機接線以及電源供給完畢以后，需要調(diào)節(jié)可變電阻的阻值，可以說這個決定了液晶屏是否顯示。最后就是關(guān)于BL+和 BL了，這個是液晶屏的背光，一般直接接在 VCC 和 GND 上，當(dāng)然加小電阻限流同時可以使用DA 或者普通的 IO 口來控制會更好。因此，軟件設(shè)計在微機測量控制系統(tǒng)設(shè)計中占重要地位。 在單片機測量控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。過程控制程序主要是使單片機按一定的方法進行計算，然后再輸出，以便達到測量控制目的。因此， 整個軟件可分為按照硬件電路對單片機位定義；發(fā)射子程序；接收子程序；顯示子程序；延時子程序等。在單片機的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計時，常用的是匯編語言和 C 語言。其主要優(yōu)點是占用資源少、程序執(zhí)行效率高 ,而且執(zhí)行速度快。 C 語言是編譯型程序設(shè)計語言，兼顧 高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。此外， C 語言程序具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)?；?C 語言的眾多優(yōu)點本設(shè)計選擇此語言來編程。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。 圖 超聲波測距原理圖 在啟動發(fā)射電路的同時啟動單片機內(nèi)部的定時器 T0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反射波的時間。 超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序設(shè)計 超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 端口發(fā)送 1 個超聲波啟動信號，脈沖寬度為 10μ s 左右，同時把計數(shù)器 T0 打開進行計時。 超聲波測距儀主程序利用外中斷 0 檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即 INT0 引腳出現(xiàn)低電平），立即進入中斷程序 。如果當(dāng)計時器溢出時還未檢測到超聲波返回信號，則定時器 T0 溢出中斷將外中斷 0 關(guān)閉，此次測距不成功。 本次使用的液晶是不帶字庫的，所以需要使用提取字模軟件來提取顯示所需的 16*16 點陣信息。 超聲波測距器的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。原因是液晶屏的兩個背光腳沒有接電阻就直接接在了電源和地上面。 圖 軟件仿真結(jié)果 11 圖 硬件仿真結(jié)果 使用說明 它的硬件電路的設(shè)計主要包括單片機系統(tǒng)及顯示電路、系統(tǒng)電源、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路四部分。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的觸發(fā)信號，利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。 使用時只需要按下啟動鍵就可 以開始測距，如果測距成功就會在液晶屏上顯示相應(yīng)的距離的數(shù)值，否則將不顯示。需要注意各個輸入、輸出引腳，因為每個引腳都是不一樣的，只有讓各個引腳互相對應(yīng)，才能得出準(zhǔn)確的結(jié)果，任何一點小的誤差都不可能得出正確的運行結(jié)果。 回顧起此次單片機課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，在這兩個星期中，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。 同時，特別感謝劉老師和王老師在這兩個星期里陪伴著我們，幫我們解決一些疑難雜癥。 12 參考文獻 [8] 曾 屹 ． 單片機原理與應(yīng)用 [M]． 長沙 ： 中南大學(xué) 出版社， 2020， 1～ 335 [9] 郭天祥 ． 新概念 51 單片機 C 語言教程 .入門、提高、開發(fā) [EB／ OL]． ：／／ ． [8] Pual [M]． 福建：福建地質(zhì)印刷廠， 2020,1~505 13 附錄 程序清單： include include include include define LCD_databus P1 //LCD12864 的 8 位數(shù)據(jù)口 define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit EN=P2^2。 sbit RW=P2^1。 sbit CS1=P2^4。 //產(chǎn)生脈沖引腳 sbit Echo=P3^2。 //啟動發(fā)射引腳 bit succeed_flag。 uchar ge,shi,bai,outeH,outeL 。 uchar code HZ[][32]={ /*超 CB3AC */ 0x40,0x48,0x48,0x48,0xFF,0x48,0x48,0x42,0xA2,0x9E,0x82,0xA2,0xC2,0xBE,0x00,0x00, 0x80,0x60,0x1F,0x20,0x7F,0x44,0x44,0x40,0x4F,0x48,0x48,0x48,0x48,0x4F,0x40,0x00, /*聲 CC9F9 */ 0x04,0x14,0xD4,0x54,0x54,0x54,0x54,0xDF,0x54,0x54,0x54,0x54,0xD4,0x14,0x04,0x00, 0x80,0x60,0x1F,0x02,0x02,0x02,0x02,0x03,0x02,0x02,0x02,0x02,0x03,0x00,0x00,0x00, /*波 CB2A8 */ 0x10,0x60,0x02,0x0C,0xC0,0x00,0xF8,0x88,0x88,0x88,0xFF,0x88,0x88,0xA8,0x18,0x00, 0x04,0x04,0x7C,0x03,0x80,0x60,