【正文】 是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。硬件包括單片機(jī)、輸入 /輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)作為核心控 制單元 ,當(dāng)測得的距離小于設(shè)定距離時(shí)，主控芯片將測得的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較處理。系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方框圖如圖 1所示。 12345678RST9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1U1Y112MC2 C3 VCCGNDR1410KC1 10uFVCC1234J1VCCS1P10P11P12P13P14P15P16P17P20P21P22P34P35P36P37 P23TrigEcho 圖 2 最小系統(tǒng) 硬件電路 總 設(shè)計(jì)見圖 3， 從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： STC89C5 超聲波 傳感器、按鍵、 四位數(shù)碼管 、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。 電路 中用到 3個(gè)按鍵， 一個(gè)是設(shè)定鍵 , 一個(gè)加鍵，一個(gè)減鍵 。 超聲波傳感器模塊 超聲波模塊采用現(xiàn)成的ＨＣ－ＳＲ０４超聲波模塊，該模塊可提供 2cm400cm 的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到 3mm?；竟ぷ髟恚翰捎? IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號(hào) 。測試距離 =(高電平時(shí)間 *聲速 (340M/S))/2。其中 VCC 供 5V 電源， GND 為地線， TRIG 觸發(fā)控制信號(hào)輸入， ECHO 回響信號(hào)輸出等四支線。程序中測試功能主要由兩個(gè)函數(shù)完成。 ． 1 超聲波的特性 聲音是與人類生活緊密相關(guān)的一種自然現(xiàn)象。人的聽覺范圍如圖 5所示。即超聲波射線從一種物質(zhì)表面反射時(shí)，入射角等于反射角，當(dāng)射線透過一種物質(zhì)進(jìn)入另一種密度不同的物質(zhì)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生折射現(xiàn)象，也就是要改變它的傳播方向，兩種物質(zhì)的密度差別愈大，則折射率也愈大。對(duì)于同一介質(zhì)，聲波的頻率越高，介質(zhì)吸收就越強(qiáng)。 （ 3）超聲波的能量傳遞特性 超聲波之所以能在各個(gè)工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用，主要原因還在于比聲波具有強(qiáng)大得多的功率。頻率愈高速度愈大。超聲波的頻率比普通聲波要高出很多，所以它可以使物質(zhì)分子獲得很大的能量；換句話來說，超聲波本身就可以供給物質(zhì)分子足夠大的功率。由于聲波振動(dòng)引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個(gè)探頭反射、一個(gè)探頭接收）等。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。 超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括： （ 1）工作頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時(shí)間地工作而不失效。 （ 3）靈敏度。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高。超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)。另外，超聲波在空氣中的傳播速度較慢，為 340m／ s，這就使得超聲波傳感器使用變得非常簡便。它的探頭常用材料是壓電晶體和壓電陶瓷，是利用壓電材料的壓電效應(yīng)來進(jìn)行工作的。 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多種超聲波發(fā) 生器。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。超聲波發(fā)生器內(nèi)部 結(jié)構(gòu)如圖所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 超聲波傳感器原理 市面上常見的超聲波傳感器多為開放型 ，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 7所示， 一個(gè)復(fù)合式振動(dòng)器被靈活地固定在底座上。諧振器呈喇叭 形，目的是能有效地輻射由 7 于振動(dòng)而產(chǎn)生的超聲波，并且可以有效地使超聲波聚集在振動(dòng)器的中央部位。另一方面，當(dāng)振動(dòng)壓電陶瓷時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電荷。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。 圖 7 超聲波內(nèi)部結(jié)構(gòu) 超聲波是一種在彈性 介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，其頻率超過 20KHz，分橫向振蕩和縱向振蕩兩種，超聲波可以在氣體、液體及固體中傳播，其傳播速度不同。 超聲波的基本特性如下所述： 1． 波長 波的傳播速度是用頻率乘以波長來表示。在這種比較低的傳播速度下，波長很短，這就意味著可以獲得較高的距離和方向分辨率。 2． 反射 要探測某個(gè)物體是否存在 ，超聲波就能夠在該物體上得到反射。由于布、棉花、絨毛等可以吸收超聲波，因此很難利用超聲波探測到它們。 3． 溫度效應(yīng) 聲波傳播的速度“ c”可以用下列公式表示。因此，要精確的 8 測量與某個(gè)物體之間的距離時(shí)，始終檢查周圍溫度是十分必要的，尤其冬季室內(nèi)外溫差較大，對(duì)超聲波測距的精度影響很大，此時(shí)可用 18B20作溫度補(bǔ)償來減小溫度變化所帶來的測量誤差，考慮到本設(shè)計(jì)的測試環(huán)境是在室內(nèi)，而且超聲波主要是用于測距功能，對(duì)測量精度要求不高，所以關(guān)于溫度效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的影響問題在這里不做深入的探討。如圖 8所示，超聲波的頻率越高，衰減率就 越高，超聲波的傳播距離也就越短，由此可見超聲波的衰減特性直接影響了超聲波傳感器有效距離。 .= 20logP/Pre (dB)式中 ,“ P”為有效聲壓 (μ bar)，“ Pre”為參考聲壓 (2 104μ bar)如圖 6所示為幾種常用超聲波傳感器的聲壓圖。 靈敏度 = 20log E/P (dB)式中 ,“ E”為所產(chǎn)生的電壓 (Vrms)，“ P”為輸入聲壓(μ bar)。 圖 10 超聲波傳感器靈敏度示意圖 7．輻射特性 把超聲波傳感器安裝在臺(tái)面上。為了準(zhǔn)確地表達(dá)輻射，與前部相對(duì)比，聲壓 (靈敏度 ) 級(jí)衰減 6dB的角度被稱為半衰減角度，用θ 1/2表示。如圖 11所示為幾種常見超聲波傳感器的輻射特性示意圖。 測距分析 超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度為 340m/s，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)距障礙物面的距離 s，即： s=340t/2。在使用時(shí)，如果傳播介質(zhì)溫度變化不大，則可近似認(rèn)為超聲波速度在傳播的過程中是基本不變的。聲速確定后， 只要測得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離。如圖 12所示： 11 t 超聲波發(fā)射 障礙物 S H θ 超聲波接收 圖 12 超聲波的測距原理 ?cosSH? （ 31） )(HLarctg?? （ 32） 式中 :L兩探頭之間中心距離的一半 . 又知道超聲波傳播的距離為 : vtS?2 ( 33) 式中 :v— 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度 。當(dāng)需要測量的距離 H遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 L時(shí) ,則 (3— 4)變?yōu)?: vtH 21? ( 35) 所以 ,只要需要測量出超聲波傳播的時(shí)間 t,就可以得出測量的距離 H. 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均 可采用。 因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有 6 個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為 2 個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有 12個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為 12MHZ， 12 一個(gè)振蕩周期為 1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為 1us。 CCX12MHZXTAL1XTAL2 圖 13 時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后 , 在 RESET 端持續(xù)給出 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用的是自動(dòng)復(fù)位電路。 圖 14 復(fù)位電路圖 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 如下圖所示，用一個(gè) Speaker 和三極管、電阻接到單片機(jī)的 P13 引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，如圖 15示為聲音報(bào)警電路。 17 （空 2 行） 結(jié) 論 （小 3 號(hào) 黑 體 ，居中） （小 4 號(hào)宋體， 倍 行距） ???? 18 （空 2 行） 致 謝 （小 3 號(hào) 黑 體 ，居中） （小 4 號(hào)宋體， 倍行距） ???? 19 （空 2 行） 參 考 文 獻(xiàn) （小 3 號(hào) 黑 體 ，居中） [1] （小 4號(hào)宋體，行距 18磅 ） [2] [3] ???? 期刊類例如： [a] 華羅庚，王元 .論一致分布與近似分析 .中國科學(xué)， 1973（ 4）： 339~357 圖書類例如： [b] 傅承義，陳運(yùn)泰，祁貴中 .地球物理學(xué)基礎(chǔ) .北京：科學(xué)出版社， 1985， 447 外文類例如： [c] Borko H， Bernier C L． Indexing concepts and methods .New York:Academic Pr,1978 ???? 4 位數(shù)碼管顯示模塊 蜂鳴器報(bào)警模塊 蜂鳴器報(bào)警模塊位數(shù)碼管顯示模塊蜂鳴器報(bào)警模塊位數(shù)碼管顯示模塊蜂鳴器報(bào)警模塊 20 為你提供優(yōu)秀的畢業(yè)論文參考資料，請(qǐng)您刪除以下內(nèi)容， O(∩ _∩ )O 謝謝?。?！ A large group of tea merchants on camels and horses from Northwest China39。s Zhangye city during their journey to Kazakhstan, May 5, 2022. The caravan, consisting of more than 100 camels, three horsedrawn carriages and four support vehicles, started the trip from Jingyang county in Shaanxi on Sept 19, 2022. It will pass through Gansu province and Xinjiang Uygur autonomous region