基于單片機的液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計基于單片機的液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計the design of liquid transfer monitoring system based on micro-controller 2014 屆 電氣工程 系專 業(yè) 電子信息 學(xué)號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 完成日期 2014年5 月27日畢業(yè)設(shè)計成績單學(xué)生姓名學(xué)號 班級方1009-2班 專業(yè)電子信息工程畢業(yè)設(shè)計題目基于單片機的液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱評 定 成 績 指導(dǎo)教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長(主任) 簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題 目基于單片機的液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號班級方1009-2班專業(yè)電子信息工程承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣工程系導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱一、主要內(nèi)容設(shè)計并制作一個液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控裝置，放置兩個盛水容器，分別為a容器和b容器，a容器盛有足量的水，b容器為空，初始時，從a容器轉(zhuǎn)移水到b容器，當(dāng)b容器中液面高于規(guī)定的上限值時，停止注水；當(dāng)b容器中液面低于規(guī)定的下限值時，又開始注水。二、技術(shù)參數(shù)和要求1單片機完成液位轉(zhuǎn)移控制的功能。2b容器中的水的重量的預(yù)設(shè)值可調(diào)。3使用keil c編程。實現(xiàn)相關(guān)邏輯控制。4. 電路原理圖設(shè)計，protel印刷電路圖設(shè)計。5. 提出系統(tǒng)設(shè)計框圖，提出相應(yīng)的解決方案。三、主要技術(shù)指標(biāo)（或研究方法）1單片機工作電源電壓直流5v，工作電流小于500ma。2傳感器測量液位范圍：01m。誤差0.1%。3. 液位顯示部分，保留小數(shù)點后兩位有效數(shù)字。 4. 論文正文不少于1萬字，查閱文獻(xiàn)資料不少于10篇，其中外文文獻(xiàn)2篇以上，翻譯與課題有關(guān)的外文資料不少于3000漢字。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) 1c語言開發(fā)。 2. 關(guān)于stc89系列相關(guān)單片機開發(fā)文檔。 3. 相關(guān)傳感器和顯示器件使用手冊和接口電路。五、進(jìn)度計劃第1周第2周： 資料收集，方案設(shè)計；第3周第4周： 開題報告，需求分析，概要設(shè)計；第5周第7周： 系統(tǒng)設(shè)計；第8周： 中期檢查；第9周第12周： 系統(tǒng)調(diào)試和論文撰寫；第13周第14周： 論文審核定稿；第15周第16周： 答辯。教研室主任簽字時間 年 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目基于單片機的液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號班級方1009-2班專業(yè)電子信息工程一、研究背景液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是進(jìn)行液位檢測跟控制，并根據(jù)液位的變化作出相應(yīng)的動作。目前在很多方面都需要用到液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛。在工廠、科研實驗、工業(yè)控制等領(lǐng)域深受廣大工作人員的喜愛。該液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用是設(shè)計并制作一個液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控裝置，放置兩個盛水容器，分別為a容器和b容器，a容器盛有足量的水，b容器為空，初始時，從a容器轉(zhuǎn)移水到b容器，當(dāng)b容器中液面高于規(guī)定的上限值時，停止注水；當(dāng)b容器中液面低于規(guī)定的下限值時，又開始注水。檢測液位的方法有很多，而本系統(tǒng)通過超聲波測距，就可以直接放在容器的上方。沒有像液壓傳感器放在容器的底部，防止傳感器壞掉要進(jìn)行更換帶來的麻煩。采用超聲波測液位達(dá)到了很好的效果。2、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在國內(nèi)外的液壓控制一般使用直流電機調(diào)速系統(tǒng)來控制供給液體流量，利用壓力傳感器來測量液體重量，使用壓力傳感器測得液體實時重量，并以此作為反饋信號，以單片機為核心組成微機測控系統(tǒng)。國內(nèi)外基本都采用壓力式、超聲波、磁翻板、雷達(dá)等模塊進(jìn)行測量液體的高度。像西門子公司的雷達(dá)液位計就在工業(yè)界表現(xiàn)良好的性能而受大家歡迎。射頻電容式液位變送器依據(jù)電容感應(yīng)原理，當(dāng)被測介質(zhì)浸汲測量電極的高度變化時，引起其電容變化。其良好的結(jié)構(gòu)及安裝方式可適用于高溫、高壓、強腐蝕，易結(jié)晶，防堵塞，防冷凍及固體粉狀、粒狀物料。 它可測量強腐蝕型介質(zhì)的液位，測量高溫介質(zhì)的液位，測量密封容器的液位，與介質(zhì)的粘度、密度、工作壓力無關(guān)。液位檢測裝置的種類有磁浮子式，內(nèi)浮式，磁翻板，投入式等。它們的特點和應(yīng)用場所也各不相同，適用范圍也迥異。而超聲波測距跟業(yè)界享有盛譽最高的外測液位儀表現(xiàn)為一下六大特征：1、可用于苛刻的環(huán)境可測量任何壓力、毒性最劇烈、腐蝕性最強、絕對無菌的或極高純度的液體。2、安全在測量有毒害、有腐蝕、有壓力、易燃易爆、易揮發(fā)、易泄漏的液體時，由于測量頭和儀表都在容器外，所以安裝、維修、維護(hù)操作時不接觸罐內(nèi)的液體和氣體，非常安全。即使在儀表損壞或維修狀態(tài)下，也絕無引起泄漏的可能。3、環(huán)保真正的隔離測量，完全不與被測介質(zhì)接觸，決無泄漏液體甚至氣體的可能，不會污染環(huán)境，是真正的綠色環(huán)保儀表。4、方便經(jīng)濟(jì)在線維護(hù)無需停產(chǎn)。由于不需在容器上開孔，不用法蘭盤，不用連通管，所以安裝、維護(hù)最方便、最經(jīng)濟(jì)。5、耐用可靠測量頭和儀表內(nèi)無機械運動部件，并嚴(yán)格密封，與外界隔離，不會磨損或腐蝕，十分耐用可靠，維護(hù)工作量很小。6、精確外測液位儀不斷地自動校準(zhǔn),永遠(yuǎn)保證最高的測量精度。外測液位儀與當(dāng)前國內(nèi)外使用的在儲罐或其連通器內(nèi)部探測液位的儀表原理完全不同，它是利用對人體無害的微振動原理，在容器壁外側(cè)液面以下部位連續(xù)測出液面的精確高度，而完全不接觸容器內(nèi)的液體和氣體，可廣泛應(yīng)用于各種容器內(nèi)液面和界面高度的連續(xù)精確測量。該技術(shù)建立了容器內(nèi)液體和薄殼結(jié)構(gòu)罐體的力學(xué)振動特性與液位對應(yīng)關(guān)系的規(guī)律及數(shù)學(xué)模型，屬世界首創(chuàng)。專家稱其為“液位測量的一場技術(shù)革命”，并認(rèn)為“開創(chuàng)了儀表發(fā)展的新思路”，在“技術(shù)上居國際領(lǐng)先水平”。三、所要進(jìn)行的主要工作和所采用的方法、手段3.1主要工作學(xué)習(xí)與宏晶stc89c51rc單片機相關(guān)的硬件資源以及軟件編程。學(xué)習(xí)數(shù)碼管的工作原理及其功能。學(xué)習(xí)超聲波的原理以及232模塊部分的工作原理。繪制系統(tǒng)電路原理圖，繪制pcb，并焊接實物，調(diào)試硬件電路。編寫相關(guān)的單片機程序，可實現(xiàn)通過按鍵調(diào)節(jié)要測液的范圍等功能。3.2采用的方法、手段查看國內(nèi)外相關(guān)資料，根據(jù)課題中對數(shù)碼管進(jìn)行較為詳細(xì)的學(xué)習(xí)，弄清其接口的作用。而在我們這個設(shè)計中可分五部分，穩(wěn)壓電源部分、單片機部分、顯示部分、超聲波測液部分、232模塊部分。總體設(shè)計如下：1.硬件電路設(shè)計設(shè)計電源電路電路圖，主芯片為集成穩(wěn)壓器w7805，此部分最后改成了usb電源。超聲波測液模塊的設(shè)計和制作。232模塊部分接口的設(shè)計，實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，通過這部分完成計算機與單片機的通信。單片機部分為數(shù)碼管與stc89c51rc組合。 2.軟件設(shè)計程序的設(shè)計為了實現(xiàn)包括數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)處理、數(shù)字顯示等功能。四、預(yù)期達(dá)到的結(jié)果通過近一個月的設(shè)計，本實驗達(dá)到了理想的結(jié)果。測量了液位，并且根據(jù)液位進(jìn)行了液位轉(zhuǎn)移動作。指導(dǎo)教師簽字時 間年 月 日摘要液位監(jiān)控系統(tǒng)是一種專門監(jiān)測容器液位變化的一種裝置，根據(jù)液位的狀態(tài)可以做出相應(yīng)的響應(yīng)。液位監(jiān)控系統(tǒng)是常見的工業(yè)過程控制之一，廣泛運用于水塔、鍋爐、高層建筑水箱、罐、工業(yè)化工槽等受壓容器的液位測量。隨著科技的進(jìn)步，人們對生產(chǎn)的控制精度要求越來越高，所以提高液位轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)性能就顯得非常重要了。本設(shè)計采用以stc89c51rc單片機為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測液儀的硬件電路和軟件設(shè)計方法。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、接收子程序、顯示子程序等模塊組成。各探頭的信號經(jīng)單片機綜合分析處理，實現(xiàn)超聲波測液儀的各種功能。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。相關(guān)部分附有硬件電路圖、程序流程圖。 經(jīng)實驗證明，這套系統(tǒng)軟硬件設(shè)計具有易控制、工作可靠、測距準(zhǔn)確度高、可讀性強和流程清晰等優(yōu)點，實現(xiàn)后的作品可用于液位測量及轉(zhuǎn)移的各種場合。關(guān)鍵詞：stc89c51 超聲波 液體轉(zhuǎn)移abstractdigital frequency counter is specifically on measuring signal frequency of electronic measuring instruments,widely used in the field of research and production of computers, communications equipment,audio and video instrument.at the core of the design using stc89c51 low-cost, high accuracy, micro figures show that the ultrasonic range finder hardware and software design methods. modular design of the whole circuit from the main program, pre subroutine fired subroutine receive subroutine. display subroutine modules form. scm comprehensive analysis of the probe signal processing, and the ultrasonic range finder function. on the basis of the overall system design, hardware and software by the end of each module.the experiment proved that the system hardware and software design with easy control, reliable,accurate ranging, readable and clear process, etc.,works to achieve the level measurement can be used fora variety of occasions and transfer. key words: stc89c51ultrasonic wave liquid transfer目錄第1章緒論11.1選題背景及意義11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3研究內(nèi)容2第2章系統(tǒng)總體設(shè)計32.1應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計32.2設(shè)備選型32.2.1供電單元32.2.2超聲波發(fā)送接收單元32.2.3鍵盤單元42.2.4顯示單元6 2.2.5繼電器單元6 2.2.6報警器單元6第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計73.1單片機控制模塊73.1.1時鐘振蕩電路73.1.2芯片stc89c51rc引腳描述73.2超聲波傳感器模塊93.3鍵盤和顯示模塊133.3.1鍵盤功能定義133.3.2 顯示接口設(shè)計143.4蜂鳴報警器模塊153.5繼電器控制模塊153.6ttl-232電平轉(zhuǎn)換模塊153.7單片機供電電源模塊16第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計174.1軟件設(shè)計分析174.1.1 編程語言的選擇174.1.2 源程序的編譯174.1.3 程序的仿真調(diào)試194.2軟件設(shè)計思路194.2.1 主程序設(shè)計194.2.2 超聲波測距子程序22 4.2.3數(shù)碼管顯示程序23第5章系統(tǒng)集成與測試285.1軟件調(diào)試285.2軟件燒錄285.3實驗結(jié)果29第6章原理圖及pcb圖306.1 protel 99se簡介306.2 protel 99se 設(shè)計步驟30第7章結(jié)論與展望31參考文獻(xiàn)32致謝33附錄33附錄a 外文資料33附錄b 原理圖47附錄cpcb圖48附錄d 源程序49附錄e 硬件實物圖56畢業(yè)設(shè)計第1章緒 論1.1選題背景及意義液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)在日常生活中應(yīng)用廣泛，如家庭蓄水池、熱水器水箱、飲水機和熱水儲蓄箱等。在工業(yè)中，液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控系統(tǒng)也應(yīng)用廣泛，污水處理廠，傳統(tǒng)的液位控制多采用包含手動控制方式的單回路控制，同時采用傳統(tǒng)的指針式機械儀表來顯示液位的當(dāng)前值。這種液位控制在生產(chǎn)中一直占有主導(dǎo)地位，但隨著生活水平的不斷提高，人們對水箱液位控制系統(tǒng)提出了更高的要求，不僅要求有更直觀、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的液位控制系統(tǒng)，同時還要求在價格和人性化方面有所突破，這就要求我們開發(fā)新型既實用又價廉的液位控制系統(tǒng)。隨著新型電子技術(shù)和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用與普及，單片機控制系統(tǒng)以其控制精度高、性能穩(wěn)定可靠、設(shè)置操作方便、造價低等特點被應(yīng)用到液位系統(tǒng)的控制中來，同時該控制系統(tǒng)可以設(shè)計數(shù)字顯示部分，增強了系統(tǒng)的可視性?；谏鲜鎏攸c，本文設(shè)計了以單片機為控制核心的多功能液位控制系統(tǒng)，它完成對整個系統(tǒng)的液位的控制及顯示功能。開發(fā)出低成本、智能化的水箱液位控制器必定會受到廣大消費者的歡迎。同時，將該作品中使用到的控制方法加以延伸，應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)控制中去，會使生產(chǎn)提高效率、降低成本、使企業(yè)獲得利潤的增值。因此，對低成本、智能化的水箱液位控制系統(tǒng)的研究具有極其重要的意義。近幾十年來，控制系統(tǒng)己被廣泛使用，在研究和發(fā)展上也己趨于完備，控制的概念更是應(yīng)用在許多生活周圍的事物，液位控制系統(tǒng)已經(jīng)是一般工業(yè)界所不可缺少的，例如蓄水槽、污水處理廠等都需要液位的控制。使用液位控制系統(tǒng)來自動維持液位高度，工作人員可以輕易在操作室獲如某個設(shè)備的儲水狀況，大大減低工作人員工作的危險性，同時更提高了工作的效率及簡便性。 近年來液位控制系統(tǒng)取得了很大的進(jìn)步，出現(xiàn)了許多新型的液位控制儀，如超聲波液位計、雷達(dá)液位計、光電液位開關(guān)等，這些控制器的出現(xiàn)大大提高了控制系統(tǒng)的精度，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的豐富多樣性。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在自動控制理論和設(shè)計方法發(fā)展的推動下，國外液位控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，美國、德國、日本等技術(shù)領(lǐng)先國家，生產(chǎn)開發(fā)出一系列性能優(yōu)異、實用性強的液位控制器以及相應(yīng)的儀器儀表，并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。這些先進(jìn)的控制器不僅能實現(xiàn)各種復(fù)雜環(huán)境下的液位控制系統(tǒng)的控制，而且運用先進(jìn)的算法，采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能及計算機技術(shù)，使液位控制器的適用范圍更加廣。 反觀我國，雖然液位控制系統(tǒng)在國內(nèi)生產(chǎn)生活的應(yīng)用十分廣泛，但國內(nèi)的液位控制器的發(fā)展水平仍然不如先進(jìn)國家，差距仍然很大。國內(nèi)液位控制器仍以常規(guī)的pid控制器為主，無法適于滯后、復(fù)雜、時變的液位系統(tǒng)控制。智能化、自適應(yīng)的控制系統(tǒng)，國內(nèi)還沒有相關(guān)的成熟技術(shù)。我國相關(guān)控制器大量依靠國外的成熟技術(shù)，這些都是必須正視的現(xiàn)實。所以，發(fā)展先進(jìn)的液位控制技術(shù)是我們必須重視的趨勢。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對液位控制系統(tǒng)的要求越來越高，特別是高精度、智能化、人性化的液位控制系統(tǒng)是國內(nèi)外液位控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。 1.3研究內(nèi)容針對傳統(tǒng)液位測量讀數(shù)難，測量精度不高等問題，目前采用單片機控制的測液高度，然后進(jìn)行相應(yīng)的指令，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示，具有精度高、讀數(shù)方便等優(yōu)點，已在工業(yè)、科研領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。第2章系統(tǒng)總體設(shè)計2.1應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)1.1所述液體轉(zhuǎn)移監(jiān)控的功能特點，系統(tǒng)需要完成對液體的測量、監(jiān)控、顯示、報警和轉(zhuǎn)移幾種功能，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。 圖2-1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2.2設(shè)備選型本設(shè)計采用stc89c51rc作為控制系統(tǒng)的核心。按照圖2-l所確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選擇合適的功能部件，以完成完整的系統(tǒng)控制電路設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)包括供電單元、超聲波傳感器單元、鍵盤單元、顯示單元、繼電器單元和報警器單元六部分。2.2.1供電單元供電是每個系統(tǒng)中必須的用到的。供電可以通過usb直接給單片機供電，也可以先通過變壓器，降壓的固定的值，然后就可以穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓處理得到5v的電壓。由于usb的廣泛使用，本系統(tǒng)中采用usb供電，同時后面提供降壓穩(wěn)壓處理電路。2.2.2超聲波傳感器單元本系統(tǒng)中主要是測液，根據(jù)測液的情況進(jìn)行相關(guān)的動作。而測液有多種方法?，F(xiàn)在廣泛采用壓力式、超聲波、磁翻板、雷達(dá)等模塊進(jìn)行測量液體的高度。液位檢測裝置的種類有磁浮子式，內(nèi)浮式，磁翻板，投入式等。考慮到各種方式的適用性情況，我們這里采用超聲波測液。主要優(yōu)點有：1、可用于苛刻的環(huán)境可測量任何壓力、毒性最劇烈、腐蝕性最強、絕對無菌的或極高純度的液體。2、安全在測量有毒害、有腐蝕、有壓力、易燃易爆、易揮發(fā)、易泄漏的液體時，由于測量頭和儀表都在容器外，所以安裝、維修、維護(hù)操作時不接觸罐內(nèi)的液體和氣體，非常安全。即使在儀表損壞或維修狀態(tài)下，也絕無引起泄漏的可能。3、環(huán)保真正的隔離測量，完全不與被測介質(zhì)接觸，決無泄漏液體甚至氣體的可能，不會污染環(huán)境，是真正的綠色環(huán)保儀表。4、方便經(jīng)濟(jì)在線維護(hù)無需停產(chǎn)。由于不需在容器上開孔，不用法蘭盤，不用連通管，所以安裝、維護(hù)最方便、最經(jīng)濟(jì)。5、耐用可靠測量頭和儀表內(nèi)無機械運動部件，并嚴(yán)格密封，與外界隔離，不會磨損或腐蝕，十分耐用可靠，維護(hù)工作量很小。6、精確外測液位儀不斷地自動校準(zhǔn),永遠(yuǎn)保證最高的測量精度。2.2.3鍵盤單元單片機系統(tǒng)中常用的鍵盤有以下三種類型。1.獨立型按鍵獨立型按鍵的一腳通過電阻接電源端或者地，而另一腳接單片機的i/o口，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。在按鍵被按下和沒有按下時，i/o口電平剛好相反。這樣通過檢測i/o口的電平狀態(tài)即可判斷哪個按鍵被按下了。此類鍵盤的特點是按鍵電路配置靈活、按鍵的狀態(tài)識別簡單，但是每一個按鍵需要占用一個i/o口，資源占用率較高，當(dāng)按鍵的數(shù)量不是很多或者系統(tǒng)有較多的i/o口剩余時，可以采用此類設(shè)計。圖2-2 獨立型按鍵圖2-3 矩陣掃描鍵盤2.矩陣掃描鍵盤矩陣掃描鍵盤有行線和列線組成。按鍵位子行列線的交叉點上，結(jié)構(gòu)圖如2-3所示。一個3*3的矩陣結(jié)構(gòu)就可以構(gòu)成一個含有9個按鍵的鍵盤。按鍵設(shè)置在行列線的交叉點上，行列線分別接到按鍵開關(guān)的兩端。行列通過上拉電阻接到+5v上。平時當(dāng)沒有按鍵按下時，列線處于高電平的狀態(tài)；而當(dāng)有鍵按下時，行列線導(dǎo)通，因此列線的電平狀態(tài)將由此相連接，各個按鍵按下與否影響該鍵所在的行列線的電平。這樣行列線配合起來進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，即可確定按鍵的位置。此類鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的i/o口，適用于按鍵數(shù)量較多的場合。3.ps/2接口鍵盤ps/2接口2是由ibm公司開發(fā)的一種計算機接口。計算機上的鼠標(biāo)和鍵盤使用的就是這種接口，現(xiàn)在在計算機上更多的是使用usb接口。ps/2鍵盤為每一個按鍵分配唯一的編碼。鍵盤內(nèi)的處理器對矩陣鍵盤進(jìn)行掃描，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有案件拔按下或者釋放時，處理器就對發(fā)送“掃描碼到計算機。掃描碼分為兩種不同的類型：通碼和斷碼。當(dāng)鍵被按下，發(fā)送的是通碼；當(dāng)鍵盤被釋放，發(fā)送的是斷碼。這樣通過查找掃描碼表就可以確定是哪一個按鍵，ps/2掃描碼共有三套，現(xiàn)在廣泛使用的是第二套掃描碼。ps/2接口采用雙向串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。每個字節(jié)為一楨，包含11位(一位起始位、8位數(shù)據(jù)位、一位奇偶校驗位和一位停止位)。此類鍵盤的特點是集成度高，使用靈活。由于使用了串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，僅需要使用兩個i/o端口即可(由于程序設(shè)計的原因，其中一個端口通常要占用一個外部中斷端口)，但成本較高，而且不易集成在系統(tǒng)內(nèi)部5。本設(shè)計選用的單片機stc89c51的i/o端口較多，在實際使用中，但本次設(shè)計要求實現(xiàn)的功能還是比較少，操作簡單，因此獨立型按鍵可以防止由于鍵盤操作人員的誤操作。綜合考慮實際的使用情況和成本，本設(shè)計采用獨立型按鍵進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。2.2.4顯示單元 顯示可以有很多方法，可以利用字符液晶顯示，利用lcd顯示，可以利用數(shù)碼管顯示，由于顯示的內(nèi)容很小，并且顯示的亮度可以提高。本設(shè)計利用了數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 2.2.5繼電器單元 繼電器是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。繼電器的觸點有三種基本形式：動合型（常開）（h型）線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電后，兩觸點就閉合。動斷型（常閉）（d型）線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開。轉(zhuǎn)換型（z型）這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。線圈不通電時，動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點組稱為轉(zhuǎn)換觸點。繼電器的種類很多，而且額定電壓不同，基于本設(shè)計主控芯片的電源電壓為5v所以采用srd-05vdc-sl-c型繼電器。2.2.6 報警器單元方案一：無緣蜂鳴器。無緣蜂鳴器內(nèi)部沒有震蕩源，蜂鳴器沒有內(nèi)部驅(qū)動電路，有些公司和工廠稱為訊響器，國標(biāo)中稱為聲響器。無源蜂鳴器工作的理想信號方波。如果給預(yù)直流信號蜂鳴器是不響應(yīng)的，因為磁路恒定，鉬片不能振動發(fā)音，需要在其供電端加上高低不斷變化的電信號才能驅(qū)動蜂鳴器。 方案二：有源蜂鳴器。蜂鳴器內(nèi)部有振蕩、驅(qū)動電路，只需要一個高低電平就可驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。有緣蜂鳴器和無源蜂鳴器的根本區(qū)別是產(chǎn)品對樣。有源蜂鳴器工作的理想信號是直流電，通常標(biāo)示為vdc、vdd等。因為蜂鳴器內(nèi)部有一簡單的振蕩電路，能將恒定的直流電轉(zhuǎn)化成一定頻率的脈沖信號，從面實出磁場交變，帶動鉬片振動發(fā)音。但是在某些有源蜂鳴器在特定的交流信號下也可以工作，只是對交流信號的電壓和頻率要求很高，此種工作方式一般不采用。因此基于以上兩種方案，我們選擇方案二有緣蜂鳴器作為報警模塊。第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1單片機控制模塊 本設(shè)計芯片采用的是宏晶公司生產(chǎn)的stc系列芯片，芯片為40個引腳足以應(yīng)對本次設(shè)計的控制要求。stc89c51rc/rd系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾，抗靜電，高速，高可靠，低功耗的單片機。3.1.1芯片stc89c51rc引腳描述 單片機stc89c51rc其引腳圖如圖3-1所示。 圖3-1 stc89c51引腳圖引腳功能介紹：1.vcc：電源電壓。2.gnd：地。 3.p1口：p1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個ttl邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(ill)。flash編程和程序校驗期間，pl接收低8位地址。表3-1p1口的第二功能端口引腳第二功能p1.5p1.6p1.7mosi(用于isp編程)miso(用于isp編程)sck(用于isp編程)4.p2口：p2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙i/o口，p2的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個ttl邏輯門電路。對端口寫“l(fā)”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。flash編程或校驗時，p2亦接收高位地址和其它控制信號。5.p3口：p3口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p3口輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個ttl邏輯門電路。對p3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口，作輸入端口時，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流(iil)。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-2所示：表3-2p3口的功能端口引腳第二功能 p3.0p3.1p3.2p3.3p3.4p3.5p3.6p3.7rxd(串行輸入口)txd(串行輸出口)int0(外部中斷0)int1(外部中斷1)t0(定時計數(shù)器0)t1(定時計數(shù)器1)wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)6.rst：復(fù)位輸入；當(dāng)振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。wdt溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置sfr auxr的disrt0位(地址8eh)可打開或關(guān)閉該功能。disrt0位缺省為reset輸出高電平打開狀態(tài)。7.xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。8.xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.1.2時鐘振蕩電路 本系統(tǒng)選用單片機stc89c51rc，采用外部晶振作為時鐘頻率，晶體振蕩器xtal1與xtal2分別為用做片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入和輸出。時鐘振蕩電路如下圖3-1所示。圖3-2 時鐘振蕩電路單片機外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容c1、c2接在放大器(stc89c51rc中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益的反向放大器)的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。為便于cpu處理數(shù)據(jù)，讓計時器每計一次數(shù)就是1us,振蕩器采用了11.0592mhz的石英晶體。對外接電容c1、c2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，這里電容使用33pf。3.1.3復(fù)位電路單片機系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。1.手動按鈕復(fù)位手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端rst上加入高電平。一般采用的辦法是在rst端和正電源vcc之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則vcc的+5v電平就會直接加到rst端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。2.上電復(fù)位stc89c51的上電復(fù)位電路只要在rst復(fù)位輸入引腳上接一電容至vcc端，下接一個電阻到地即可。對于cmos型單片機，由于在rst端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1uf。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電 容加給rst端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著vcc對電容的充電過程而逐漸回落，即rst端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，rst端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時，vcc的上升時間約為10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10mhz，起振時間為1ms；晶振頻率為1mhz，起振時間則為10ms。在圖2的復(fù)位電路中，當(dāng)vcc掉電時，必然會使rst端電壓迅速下降到0v以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器pc將得不到一個合適的初值，因此，cpu可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。3.2超聲波傳感器模塊3.2.1 超聲波測距原理概述 超聲波是由機械振動產(chǎn)生的,可在不同介質(zhì)中以不同的速度傳播。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(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現(xiàn)。超聲測距是一種非接觸式的檢測方 式。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。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。 因此在液位測量、機械手控制、車輛自動導(dǎo)航、物體識別等方面有廣泛應(yīng)用。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。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實用的要求。 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間，將這個時間與氣體中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時單片機開始計時，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時。超聲波在空氣中的傳播速度隨溫度變化，其對應(yīng)值如表3-3，根據(jù)計時器記錄的時間t (見圖3-3)，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離( s ) ，即: s = v t / 2 。 表3-3 聲速與溫度的關(guān)系溫度（攝氏度）-30-20-100102030100聲速（m/s）313319325323338344349386圖3-3 超聲波測距時序圖3.2.2 超聲波發(fā)生器 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w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，一類是用機械方式產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等; 機械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 3.2.3 壓電式超聲波發(fā)生器原理 壓電型超聲波傳感器的工作原理：它是利用壓電效應(yīng)的原理，壓電效應(yīng)有逆效應(yīng)和順效應(yīng)，超聲波傳感器是可逆元件，超聲波發(fā)送器就是利用壓電逆效應(yīng)的原理。所謂壓電逆效應(yīng)如圖3-4所示，是在壓電元件上施加電壓，元件就變形，即稱應(yīng)變。若在圖a所示的已極化的壓電陶瓷上施加如圖b所示極性的電壓，外部正電荷與壓電陶瓷的極化正電荷相斥，同時，外部負(fù)電荷與極化負(fù)電荷相斥。由于相斥的作用，壓電陶瓷在厚度方向上縮短，在長度方向上伸長。若外部施加的極性變反，如圖 c 所示那樣，壓電陶瓷在厚度方向上伸長，在長度方向上縮短。圖 3-4 壓電逆效應(yīng)圖 3.2.4 單片機超聲波測距系統(tǒng)構(gòu)成 單片機stc89c51rc發(fā)出短暫的40khz信號，經(jīng)放大后通過超聲波換能器輸出；反射后的超聲波經(jīng)超聲波換能器作為系統(tǒng)的輸入，鎖相環(huán)對此信號鎖定，產(chǎn)生鎖定信號啟動單片機中斷程序，讀出時間 t，再由系統(tǒng)軟件對其進(jìn)行計算、判別后，相應(yīng)的計算結(jié)果被送至led數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 限制超聲波系統(tǒng)的最大可測距離存在四個因素：超聲波的幅度、反射物的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小可測距離。超聲波測距系統(tǒng)框圖如圖3-5所示。圖 3-5 超聲波測距系統(tǒng)框圖按照系統(tǒng)設(shè)計的功能的要求，初步確定設(shè)計系統(tǒng)由單片機主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個模塊組成。 單片機使用51系列的stc89c51rc單片機，該單片機工作性能穩(wěn)定，同時也是在單片機課程設(shè)計中經(jīng)常使用到的控制芯片。 發(fā)射電路由單片機輸出端直接驅(qū)動超聲波發(fā)送。 接收電路使用三極管組成的放大電路，該電路簡單，調(diào)試工作小較小。 3.2.5超聲波發(fā)射、接收電路 超聲波發(fā)射、接收電路如圖 3-6。超聲波發(fā)射部份由電阻r2及超聲波發(fā)送頭t40 板成；接收電路由bg1、bg2x組成的兩組三級管放大電路組成；檢波電路、比較整形電路由c7、d1、d2 及bg3組成，超聲波傳感器與stc89c51單片機的p2.6、p2.7引腳相連。 40khz的方波由stc89c51rc單片機的p 3 .5驅(qū)動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波，經(jīng)反射后由超聲波接收頭接收到 40khz 的正弦波，由于聲波在空氣中傳播時衰減， 所以接收到的波形幅值較低，經(jīng)接收電路放大，整形，最后輸出一負(fù)跳變，輸入單片機的p3腳。 該測距電路的 40khz 方波信號由單片機stc89c51rc的p 3 .5發(fā)出。方波 的周期為1/40ms，即25us，半周期為12.5us。每隔半周期時間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生40khz方波。由于單片機系統(tǒng)的晶振為12m晶振，因而單片機的時間分辨率是1us，所以只能產(chǎn)生半周期為12us或13us的方波信號，頻率分別為 41.67khz和38.46khz。本系統(tǒng)在編程時選用了后者，讓單片機產(chǎn)生約38.46khz 的方波。 圖 3-6 超聲波測距發(fā)送接收單元 由于反射回來的超聲波信號非常微弱，所以接收電路需要將其進(jìn)行放大。接收電路 如圖4所示。接收到的信號加到bg1、bg2組成的兩級放大器上進(jìn)行放大。每級放大器的放大倍數(shù)為70倍。放大的信號通過檢波電路得到解調(diào)后的信號，即把多個脈沖波解調(diào)成多個大脈沖波。這里使用的是i n 4148檢波二極管，輸出的直流信號即兩二極管 之間電容電壓。該接收電路結(jié)構(gòu)簡單，性能較好，制作難度小。3.3鍵盤和顯示模塊鍵盤、是十分重要的人機交互工具。是人向機器發(fā)出指令、輸入信息的重要組成部分。而顯示設(shè)備則是提醒用戶操作、輸出運行結(jié)果的重要設(shè)備。3.3.1鍵盤功能定義本設(shè)計只有三個按鍵，其作用分別為：一個menu鍵，就是菜單鍵。一個是增加鍵，按此可以調(diào)高設(shè)定的液位值，一個是減小鍵，可以降低設(shè)定的液位值。按鍵如圖3-7。圖3-7 按鍵圖3.3.2 顯示接口設(shè)計 本系統(tǒng)采用三位一體led數(shù)碼管顯示所測距離值，其原理如圖3-8所示。碼管采用動態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機的p1口，位碼輸出端口分別為單片機的p3.2、p3.1、p3.0口,數(shù)碼管位驅(qū)運用pnp三極管s9012 三極管驅(qū)動。 圖3-8 數(shù)碼管顯示原理圖3.4蜂鳴報警器模塊本設(shè)計采用電磁式蜂鳴器作為超過最大頻率的報警信號。它與單片機stc89c51的連接如圖3-9所示。單片機stc89c51的p2.6口通過三極管驅(qū)動蜂鳴器。當(dāng)p2.6輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，bell構(gòu)成回路，蜂鳴器發(fā)出報警聲。圖3-9 蜂鳴報警器原理圖3.5繼電器控制模塊 基于本設(shè)計主控芯片stc89c51采用5v電源供電，所以我所采用的是srd-05vdc-sl-c型繼電器。此繼電器的作用相當(dāng)于開關(guān)，該型號的繼電器有5只引腳，其中2只為線圈引腳，1只為公共端，1只為常開端，1只為常閉端，相當(dāng)于一個單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)線圈端加5v直流電壓時，觸點吸合，負(fù)載端閉合或斷開。3.6ttl-232電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計圖3-10 ttl-232電路1.vcc：3v到5v外供電源的+極，如外部設(shè)備的ttl通訊口能提供3v到5v穩(wěn)壓電源，可以直接連接使用。如果使用另外的穩(wěn)壓電源供電，請將電源的“+”極接vcc，電源的“-”極接gnd)。切勿接反，否則會燒壞板上芯片；2.gnd：ttl信號地，使用時接外設(shè)備的ttl信號地；3.txd：232側(cè)發(fā)送信號的ttl電平輸出端，使用時接外部設(shè)備的ttl信號接受端；4.rxd：232 側(cè)接受信號的ttl電平輸入端，使用時接外部設(shè)備的ttl信號發(fā)送端。3.6單片機供電電源電路圖3-11 w7805電路設(shè)計如圖3-11所示的電路是用w7805正集成穩(wěn)壓器組成的恒壓源應(yīng)用電路。圖示電路中正集成穩(wěn)壓器w7805工作在懸浮狀態(tài)。在其輸出端和公共端之間接入一個電阻，形成一固定電流，讓此電流流過負(fù)載r1后，再回到電源。 選擇w7805輸出電壓低的穩(wěn)壓器，主要是為了提高效率。調(diào)節(jié)r的大小，可以改變恒流源的值(當(dāng)然不能超過該穩(wěn)壓器的最大輸出電流)。輸出電流符合iout=v/r+id，式中，id為穩(wěn)壓器靜態(tài)電流，小于10 ma。當(dāng)r較小即輸出電流較大時，可以忽略id，但iout不能太小，否則id的變化將影響恒壓的精度。當(dāng)負(fù)載r1變化時，穩(wěn)壓器w7805用改變自身的壓差來維持通過負(fù)載的電壓不變。 第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1軟件設(shè)計分析4.1.1 編程語言的選擇mcs-51編程語言常用的有兩種，一種是匯編語言，另一種是c語言5。匯編語言的機器代碼生成效率很高，但是可讀性并不強，復(fù)雜一點的程序就更是難讀懂，而c語言在大多數(shù)情況下其機器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了匯編語言，而且c語言還可以嵌入?yún)R編來解決高實效性的代碼編寫問題。對于開發(fā)周期來說，c語言的開發(fā)周期通常小于匯編語言很多。c語言是一種結(jié)構(gòu)化語言。它層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護(hù)，這種語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強，它不僅具有豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，便于實現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)組，結(jié)構(gòu)體等）。它還可以直接訪問內(nèi)存的物理地址，進(jìn)行位（bit）一級的操作。c語言的模塊化開發(fā)方式使開發(fā)出來的程序模塊可不經(jīng)修改，直接被其他項目所用，這樣可以最大程度的實現(xiàn)資源共享。由于c語言實現(xiàn)了對硬件的編程操作，因此c語言集高級語言和低級語言的功能為一體，具有高效性，可移植性強等特點。綜合以上c 語言的優(yōu)點，本次設(shè)計選擇由宏晶公司（stc）生產(chǎn)的stc系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)keil uvision4對單片機進(jìn)行軟件編程。4.1.2 源程序的編譯由于單片機只能執(zhí)行機器語言的程序（目標(biāo)程序），因此將c52源程序編輯好以擴(kuò)展名.c保存后，應(yīng)將源程序編譯成目標(biāo)程序。編譯過程中，能夠檢查程序的正確性，并能發(fā)現(xiàn)源程序中的語法錯誤和一般性的邏輯錯誤，但不能檢查結(jié)構(gòu)上的錯誤。如果有錯誤，信息窗口會報告顯示，并指出錯誤位置及錯誤類型。程序錯誤被糾正后，要重新進(jìn)行編譯調(diào)試，直到程序編譯無誤為止。只有當(dāng)被編譯的程序沒有錯誤時，才能執(zhí)行程序及對程序進(jìn)行仿真調(diào)試，通過對實驗現(xiàn)象的觀察和多次試驗，本實物最終得到了誤差還比較滿意的效果。由于硬件電路和軟件仿真的差別，設(shè)計當(dāng)中加入了一個線性補償?shù)囊粋€環(huán)節(jié)，這是多次通過實驗線性擬合得到的答案。4.1.3 程序的仿真調(diào)試 對源程序編譯形成目標(biāo)程序，只是排除了語法錯誤和一般性的邏輯錯誤，只有將目標(biāo)程序應(yīng)用到硬件中，經(jīng)過開發(fā)系統(tǒng)keil uvision4的仿真調(diào)試后且滿足功能要求才能寫到程序存儲器中。仿真調(diào)試是對程序功能是否能實現(xiàn)所做的最后檢查。4.2軟件設(shè)計思路4.2.1 主程序設(shè)計 主程序是整個系統(tǒng)軟件的運行主體，各個子系統(tǒng)的軟件程序都必須經(jīng)過它的調(diào)度，才能運行得當(dāng)。根據(jù)設(shè)計的功能要求，主程序主要完成了對系統(tǒng)的初始化。 超聲波測距的軟件設(shè)計主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收程序及顯示子程序組成。超聲波測距的程序既有較復(fù)雜的計算（計算距離時），又要求精細(xì)計算程序運行時間（超聲波測距時），所以控制程序可采用 c 語言編程。 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時器0為計數(shù)，設(shè)定時器1定時。置位總中斷允許位ea。進(jìn)行程序主程序后，進(jìn)行定時測距判斷，當(dāng)測距標(biāo)志位 cl=1，即進(jìn)行測量一次，程序設(shè)計中，超聲波測距頻度是1次/秒。測距間隔中，整個程序主要進(jìn)行循環(huán)顯示測量結(jié)果。當(dāng)調(diào)用超聲波測距子程序后，首先由單片機產(chǎn)生6-8個頻率為38.46khz超聲波脈沖，加載的超聲波發(fā)送頭上。超聲波頭發(fā)送完送超聲波后，立即啟動內(nèi)部計時器 t0 進(jìn)行計時，為了避免超聲波從發(fā)射頭直接傳送到接收頭引起的直射波觸發(fā)，這時，單片機需要延時約1.5 -2ms時間（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值）后，才啟動對單片機p3.7腳的電平判斷程序。當(dāng)檢測到p3.7腳的電平由高轉(zhuǎn)為低電平時，立即停止t0計時。由于采用單片機采用的是12 mhz的晶振，計時器每計一個數(shù)就是1s，當(dāng)超聲波測距子程序檢測到接收成功的標(biāo)志位后，將計數(shù)器 t0 中的數(shù)（即超聲波來回所用的時間）按式（2）計算，即可得被 測物體與測距儀之間的距離。 設(shè)計時取 15時的聲速為 340 m/s 。其中， t0為計數(shù)器t0的計算值。測出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制bcd碼方式送往 led顯示約0.5s， 然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測量過程。圖 4-1 主程序流程圖（這圖去掉底色，雙擊試了自己概不了 說損壞了）圖4.2 超聲波測距子程序流程圖4.2.2 超聲波測距子程序 void csbcj(