【正文】 行測量時與其它位移傳感器的優(yōu)勢所在，并給出了單片機的程序框圖。王潤田提出，為了在一個較長的范圍內(nèi)達到測距的精度，在測距時同時發(fā)射兩個頻率的超聲波，頻率較大的測較近的距離，頻率較小的測較長的距離，這樣在較大的范圍內(nèi)實現(xiàn)較高的測距精度。 1996 萊卡 Power 型迪士通在日光下也能進行長距離 測量 。作為第二代的迪士通，它不僅代表了新的技術(shù) 飛躍，在 設計 上也躍上新的臺階：多功能底座、 電池 供電、快速測 距等無不體現(xiàn)了 萊卡 對創(chuàng)新的執(zhí)著。再次引發(fā)測量技術(shù)革命。帶內(nèi)存的 pro 不光能直接用于測量，也能進行聯(lián)機操作。 萊卡 測量 系統(tǒng) 的手持激光測距儀取得了新的技術(shù)突破。它保留了 basic 型諸如可靠、易于 使用 、精度高等使之成為 行業(yè) 首選產(chǎn)品的知名性能，又取得了要害性的進步：體積更小、重量更輕、測距更快和 價格 更優(yōu)。 2021 創(chuàng)新不斷 ，萊卡 測 量系統(tǒng)又創(chuàng)立了新的技術(shù)標準，率先在手持激光測距儀上采用字母 數(shù)字 單片機畢業(yè)論文式混合鍵盤。它包括四類產(chǎn)品： 萊卡 迪士通 lite、迪士通 classic迪士通 pro4 和迪士通 pro4a。一鍵按發(fā)使測量變得前所未及的簡單便捷，在 到 200m 之間，單次測量時間用不到 1 秒！用 lite 5，每項 工作 如測距、計算面積或體積都 能用已明確定義的按鍵容易實現(xiàn)。事實上，作為多年的市場領(lǐng)先者， 萊卡 測量系統(tǒng)深得信賴 。前 2 種 方法由于技術(shù)難度大成本高一般僅用于軍事工業(yè)而超聲波測距則由于其技術(shù)難度相對較低且成本低廉適于民用推廣。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，因而超聲波常常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。隨著自動測量和微機技術(shù)的發(fā)展，超聲波測距的理論已經(jīng)成熟，超聲波測距的應用也非常廣泛。與其它方法相比，如電磁的或光學的方法，它不受光芒、被測對象顏色等影響。因此在液位測量、機單片機畢業(yè)論文械手控制、車輛自動導航、物體識別等方面有廣泛應用。因此本設計也是利用超聲波來測量距離。為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。 超聲波測距的原理一般采用渡越時間法 TOF（ time of flight）。 本設計主要是基于 AT89S51 芯片為核心的超聲波測距儀， 74LS04 組成的超聲波發(fā)射電路、 并有超聲波處理模塊 CX20216A、 液晶 顯示等器件組成，包括單片機系統(tǒng)、超聲波發(fā)射電路、超聲波接 收電路、單片機復位電路、 LCD 顯示電路 語音播報電路。依據(jù)實際的測量精度要 求添加溫度補償電路。 4 第二章 系統(tǒng)方案論證 超聲波測距原理 發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度 v 在空氣中傳播，在到達被測物體是被反射返回，由接受器接受，其往返時間為 t，有 s=vt/2 即可算出被測物體的距離。在使用時，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。 表 2— 1 超聲波波速與溫度的關(guān)系表 溫度（℃） 30 20 10 0 10 20 30 100 聲速（ m/s） 313 319 325 323 338 344 349 386 超聲波測距儀原理框圖 單片機發(fā)出 40khz 的信號，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接受器將接受到得超聲波信號經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進行檢波處理后，啟動單片機中斷程序，測得時間為 t，再由軟件進行辨別、計算，得出距離數(shù)并送 LCD 顯示并送語音播報模塊播報。 1 ㎝。 3) 實時顯示測量的距離，顯示格式為： 。 5) 具有實時語音播報功能，實時播報測量距離數(shù)值，格式： ,實時播報時間間隔≤ 10s，實時播報聲音清晰明亮、無明顯失真，在 1m 距離處人耳能準確分辨。 超聲波測距的原理一般采用渡越時間法 TOF（ time of flight） 。 5 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。 由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離遠，因而超聲波可以用于距離的測量。 根據(jù)設計任務、控制對象和現(xiàn)有條件 本系統(tǒng)硬件電路 采用 由單片機最小系統(tǒng)、溫度補償電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、顯示電路 無線通信電路以及語音播報電路 構(gòu)成。 每次發(fā)射包含 6個脈沖左右 ,當?shù)谝粋€超聲波脈沖發(fā)射后 ,計數(shù)器開始計數(shù) ,在檢測到第一個回波脈沖的瞬間 ,計數(shù)器停止計數(shù) ， 得到從發(fā)射到接收的時間 t 后 ,單片機讀取溫度值補償聲速 ,利用測 距公式可計算出被測距離 ， 同時由無線通信模塊將測量數(shù)據(jù)傳到下位機進行顯示和語音播報。 超 聲 波 接 收放 大 電 路鎖 相 環(huán) 檢波 電 路定 時 器 單 片 機 控 制 無 線 發(fā) 射 器超 聲 波 發(fā) 射 器 放 大 電 路 圖 21 發(fā)射模塊 無 線接 收單 片 機 控 制液 晶顯 示語 音播 報 圖 22 接收模塊 6 選擇 超聲波發(fā)生器可以分為兩類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。 超聲波測距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時間來計算出傳 播距離。此次設計采用反射波方式。超聲波傳感器是一種采用壓電效應的傳感器，常用材料是壓電式陶瓷。 超聲探頭的核心是其塑料外套或者金屬外 套中的一塊壓電晶片。晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個探頭的性能是不同的，我們使用前必須預先了解它的性能。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。 工作溫度。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨的制冷設備。主要取決于制造晶片本身。 因此 超聲波接受傳感器應該應用 集成電路 CX20216A， CX20216A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。實驗證明用 CX20216A接收超聲波 (無信號時輸出高電平 )，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。此部分電路在集成芯片上 顯示單元是計 算機系統(tǒng)開發(fā)時使用的主要設備之一，它可將計算機的運算結(jié)果、中間結(jié)果、存儲器地址以及存儲器、寄存器中的內(nèi)容顯示出來，從而實現(xiàn)人機對話。 CRT 就是常見的顯像管式的顯示器。 LED 就是發(fā)光二極管。 但是考慮到本設計需要 顯示測量距離，補償溫度以及危險，保持 ，安全等警告信號。 語音播報 語音 芯片有很多種，例如 WT1380、 WT588D等。它的語音功能和萬年歷功能可以同時工作，主頻采用 RC振蕩，副頻采用 。因而， WT1380是一款性價比極高的語音時鐘芯片。所 以 播報電路采用 WT588D系列的集單片機和語音電路于一體的可編輯語音芯片。功能多音質(zhì)好應用范圍廣性能穩(wěn)定是WT588D系列語音單片機的特長，彌補了以往各類語音芯片應用領(lǐng)域狹小的缺陷， MP3控制模式、按鍵控制模式、按鍵組合控制模式、并口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制 I/O口擴展輸出模式，讓應用人員能將產(chǎn)品投放在幾乎可以想象得到的場所。 WT588D讓語音芯片不再為控制方式而尋找合適的外圍單片機電路，高度集成的單片機技術(shù)足于取代復雜的外圍控制電路。軟件操作方式簡潔易懂，撮合了語音組合技術(shù)，大大減少了語音編輯的時間。 溫度傳感器有很多種， 例如 溫度傳感器 AD590。流過器件的電流（ mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù) 。 AD590的電源電壓范圍為 4V～ 30V。 AD590可以承受 44V正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。 它的 精度高。 ℃ 。 該產(chǎn)品采用美國 DALLAS8 公司生 產(chǎn)的 DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 溫度范圍為 55176。 10176。C 范圍內(nèi)精度為 177。C 溫度傳感器可編程的分辨率為 9~12 位溫度轉(zhuǎn)換為 12 位數(shù)字格式最大值為 750毫秒用戶 可定義的非易失性溫度報警設置應用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費電子產(chǎn)品溫度計，或任何熱敏感系統(tǒng) 。單片機采用 AT89C51 或其兼容系列。單片機用 端口輸出超聲波換能器所需的 40KHz 的方波信號，利用外部中斷 1 口檢測超聲波接受電路輸出的返回信號。 AT89S51單片機的功能及特點 AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含有 4K bytes 的課反復擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度。 主要性能參數(shù) ? 與 MCS— 51 產(chǎn)品指 令系統(tǒng)完全兼容。 ? 1000 吃擦寫周期。 ? 三級加密程序存儲器。 ? 32 個可編程 I/O 口線。 ? 可編程串行 UART 通道。 功能特性概述 AT89S51 提供以下功能： ? 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器； ? 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM； ? 32 個 I/O 口線； ? 兩個 16 位定時器 /計時器； ? 一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)； ? 一個雙工串行口通信； 10 ? 片內(nèi)振蕩器及時鐘電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，當允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 圖 31， AT89S51 單片機 其作用主要是為了保證單片機系統(tǒng)能正常工作。在外部振蕩電路中，單片機的 XTAL1 和 XTAL2 管腳分別接至由 12MHZ 晶振和兩個 30PF 電容構(gòu)成的振蕩電路兩側(cè)，為電路提供正常的時鐘脈沖。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，是單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序，除了進入系統(tǒng)的初始化之外，當由于程序出錯或者操作 錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為11 了擺脫困境，也需要按復位鍵重新啟動 。 圖 32，單片機最小系統(tǒng) 單片機發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障 礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差 tr，然后求出距離 S＝ Ct? 2 (21) 式中的 C 為超聲波波速。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速 C 與溫度有關(guān)。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。超聲波發(fā)射換能器與接收換能器在結(jié)構(gòu)上稍有不同，使用時應分清器 件上的標志。20mA 直流輸出電流，每個引腳（輸出） 177。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。 圖 33 超聲波發(fā)射電路 13 超聲波接收電路 CX20216A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機紅外遙控接收器。實驗證明 用 CX20216A接收超聲波 (無信號時輸出高電平 )，具有很好的靈敏度和較強的抗干擾能力。 其電路由圖 34所示。 2腳 AGC： 該腳與 GND之間連接 RC串聯(lián)網(wǎng)絡，它們是負反饋串聯(lián)網(wǎng)絡的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。但 C的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中 不必改動，推薦選用參數(shù)為 R=， C=。 4腳 GND： 接地端。例如，取 R=200kΩ時， fn≈42kHz，若取 R=220kΩ，則中心頻率 f0≈38kHz。 7腳 OUT： 遙控命令輸出端，它是集電極開路的輸出方式，因此該引腳必須接上 一個上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為 22kΩ，沒有接收信號時該端輸出為高電平，有信號時則會下降。 14 圖 34 超聲波檢測接收電路 DS18B20溫度傳感器是美國 DALLAS半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器 ， 測溫范圍為 55～ 125℃ ， 最大分辨率可達 ℃ 。 測溫電路圖 35所示。 ? 測溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ 。 ? 在使用中不需要任何外圍元件 。 ? 不銹鋼保護管直徑 Φ6 。 ? 標準安裝螺紋 M10X1， ， G1/2任選 。 15 圖 36 DS18B20溫度傳感器 (2)：應用范圍 ? 該產(chǎn)品適用于冷凍庫，糧倉，儲罐，電訊機房，電力機房，電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域 。 ? 汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。 圖 35 DS18B20電路溫度補償電路 顯示單元部分采用 12864液晶模塊。 其顯示單元電路如圖 67所示。 內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集 。可以顯示 84 行 1616 點陣的漢字 。 低電壓低功耗是其又一顯著特點。 12864液晶 基本特性 12864 液晶 基本特性 如表 32 所示。功能多音質(zhì)好應用范圍廣性能穩(wěn)定是 WT588D系列語音單片機的特長，同時具有MP3控制模式、按鍵控制模式、按鍵組合控制模式、并口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制 I/O口擴展輸出模式。 只需通過適當?shù)脑L問地址就可以實現(xiàn)語音播報，使用方便 ，語音播報電路設計如圖 38所示。 無線發(fā)射與接收電路采