基于單片機(jī)基礎(chǔ)的超聲波測(cè)距

1、設(shè)計(jì)（論文）題目： 超聲波測(cè)距儀系 別：電子工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班 級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：目錄第一章緒論11.1課題研究的背景11.2課題研究的意義1第二章超聲波測(cè)距原理32.1超聲波簡(jiǎn)介32.2超聲波測(cè)距原理3第三章硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)53.1主控制模塊53.2超聲波測(cè)試模塊63.2.1顯示模塊83.2.2超聲波的特性83.3超聲波換能器9第四章超聲波收發(fā)電路與調(diào)試114.1超聲波發(fā)射電路114.2超聲波接收電路124.3系統(tǒng)的調(diào)試144.4硬件調(diào)試15第五章軟件設(shè)計(jì)175.1主程序工作流程17第六章總結(jié)21致謝22參考文獻(xiàn)24附 錄25附件1：原理圖25附件2：

2、程序26附件3：元件清單35附錄4：實(shí)物圖36超聲波測(cè)距儀摘要：本文中的設(shè)計(jì)采用以STC89C52RC單片機(jī)為控制核心并且有著以精度比較高、成本低廉、體積小相對(duì)微型化的超聲波測(cè)距儀。有著環(huán)保的硬件電路以軟件設(shè)計(jì)。由主程序：控制和管理所有程序的運(yùn)行、中斷程序：關(guān)閉計(jì)時(shí)器T0、發(fā)射子程序：發(fā)出一個(gè)超生脈沖、接收子程序：接收有物體反射回來(lái)的脈沖、和顯示子程序以及其他的簡(jiǎn)單電路等模塊組成。最后探頭將會(huì)以得到的信號(hào)通過(guò)單片機(jī)的分析和處理功能，就能實(shí)現(xiàn)我們本次設(shè)計(jì)的最初理念以及各種功能。在我們這個(gè)最基本的設(shè)計(jì)的總體方案，通過(guò)硬件與軟件合作來(lái)完成操作。關(guān)鍵詞：STC89C52RC，超聲波，測(cè)距第一章緒論1.

3、1課題研究的背景隨著我們現(xiàn)在的生活所有人的生活水平提高，以及現(xiàn)在的城市發(fā)展建設(shè)飛快的速度，所有人的生活狀況不斷改善?？墒牵捎跉v史以及其他的原因綜合成了許多不可預(yù)因素，基本上所有城市中的地下給排水系統(tǒng)，還有一些城市發(fā)展落后所導(dǎo)致殘留下來(lái)的問(wèn)題解決起來(lái)相當(dāng)?shù)馁M(fèi)勁。此刻我們經(jīng)常可以看到城市建設(shè)好后還要再繼續(xù)挖開(kāi)以前的排水系統(tǒng)。在這個(gè)時(shí)候城市里面的污水沒(méi)有啥招能趕緊的排除，給城里的人們整了好多的麻煩事。此時(shí)呢有一種機(jī)器人能疏通排水管，這種方法叫做箱涵的排污疏通方法，使得人們生活舒適狀態(tài)顯得非常重要。此種機(jī)器人能夠疏通排水管道那就必須有它自己自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得機(jī)器人能過(guò)則管道中自由的行走不會(huì)被垃圾啥的

4、擋住去路。這中機(jī)器人排污的核心核心部分就是控制系統(tǒng)，而控制系統(tǒng)的核心就是這個(gè)超聲波測(cè)距儀的研制。就目前的科學(xué)發(fā)展的狀態(tài)與其他技術(shù)來(lái)說(shuō)，超聲波與其周邊傳感器應(yīng)用的變得及其廣泛?？墒菍?duì)于我們現(xiàn)在的水平來(lái)講，能利用到具體的生活中還比較有限，所以，此時(shí)此刻此項(xiàng)技術(shù)也就會(huì)是一個(gè)飛速發(fā)展與相當(dāng)美好的前景。讓我們繼續(xù)的向長(zhǎng)遠(yuǎn)的來(lái)看超聲波傳感器肯定是一項(xiàng)非常重要且還是一個(gè)新型的產(chǎn)品，將會(huì)在我們?nèi)粘Ｉ钪斜厝淮嬖?。所以此?xiàng)技術(shù)必定會(huì)定位在高精度、低污染更加的環(huán)保，來(lái)滿足人們生活以及社會(huì)需求。可以說(shuō)在未來(lái)的某一天此項(xiàng)技術(shù)肯定會(huì)往智能化和自動(dòng)化的方向靠攏并且接軌。那是肯定會(huì)和其他的微型傳感器合體傳感器，以更多的形式

5、存在著。隨著時(shí)間和社會(huì)需要的推動(dòng)此類(lèi)傳感器會(huì)有跟好的技術(shù)和進(jìn)步，像我們現(xiàn)在看到那些笨笨的傳感器以后肯定會(huì)簡(jiǎn)單的判斷能力和智能處理范圍內(nèi)的工作事情，并且還會(huì)有簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)共能。1.2課題研究的意義在我們平時(shí)的生活中，能看到好多在需要測(cè)量時(shí)所遇到的尷尬事情，當(dāng)我們測(cè)量距離時(shí)候尺子的長(zhǎng)度不夠了這多尷尬哈，所以現(xiàn)在的測(cè)量工具或多或少有些令我們滿意。例如：距離測(cè)量中液面測(cè)量就是一個(gè)比較尷尬的存在，現(xiàn)在的方法是電極法，此方法經(jīng)過(guò)脈沖或者通過(guò)給電檢測(cè)液面，此時(shí)電極浸泡在水中或其他的液體中容易失去靈敏性，原因是電極非常容易被腐蝕和發(fā)生電解從而失去靈性還浪費(fèi)資源。但是利用了超聲波測(cè)距儀來(lái)測(cè)量，就能完全解決這個(gè)問(wèn)題

6、了。目前市面上我們經(jīng)常能看到的測(cè)距儀器或者系統(tǒng)都老貴了買(mǎi)了比較肉疼，而且體型那是非常不滿意了而且呢精度也不咋地，這樣會(huì)使得在中小規(guī)模的應(yīng)用領(lǐng)域中很難得到廣泛的應(yīng)用。為解決這一系列難題，本文的設(shè)計(jì)是本著具有高精度，而且低成本易于開(kāi)發(fā)，并且要有微型化的趨勢(shì)的測(cè)距儀，所以選擇以STC89C52RC單片機(jī)為核心。第二章超聲波測(cè)距原理2.1超聲波簡(jiǎn)介物體震動(dòng)時(shí)都會(huì)發(fā)出聲音，而我們知道物體每一秒鐘震動(dòng)的次數(shù)我們就把那個(gè)叫做聲音的頻率單位就是赫茲（Hz）。我們平時(shí)生活中能聽(tīng)到聲音的頻率是在20-20000Hz，所不在這個(gè)頻率中的波段我們就聽(tīng)不到。大于20000Hz我們稱之為“超聲波”，反之為“次聲波”。通常

7、醫(yī)院用作診斷的超聲波的頻率在1-5兆Hz。由于超聲波的方向比其他的聲波好，且穿透效果強(qiáng)，在水中的傳播距離比較遠(yuǎn)，并且此聲能易于獲得和集中。于是可以用于測(cè)量距離、清洗牙齒、焊接等功能。而且還在很多的領(lǐng)域上有明顯的作用，醫(yī)學(xué)上B超、軍事上雷達(dá)、工業(yè)焊接等等等2.2超聲波測(cè)距原理本原理是利用反射原理測(cè)距，被測(cè)的物體必一定得有反射的能力。在平時(shí)測(cè)量的時(shí)候，將這個(gè)本儀器對(duì)準(zhǔn)那個(gè)測(cè)量的目標(biāo)，并且在發(fā)射超聲波時(shí)候就開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)超聲波接觸碰到有東西擋住的時(shí)候就會(huì)有反射，而反射回來(lái)的超聲波被測(cè)距儀接收后，此時(shí)計(jì)時(shí)就結(jié)束了，然后就根據(jù)這個(gè)超聲波在空氣中的傳播速度與這個(gè)計(jì)時(shí)所用的時(shí)間，就能算出來(lái)與被測(cè)物體之間距離。

8、測(cè)量距離D為 式中 c超聲波的傳播速度； 此時(shí)所用的時(shí)間為距離的兩倍。計(jì)時(shí)精度以及傳播速度決定了距離測(cè)量的精度。單片機(jī)定時(shí)器這個(gè)就決定了計(jì)時(shí)的精度，計(jì)數(shù)的次數(shù)和那個(gè)機(jī)器周期相乘就是定時(shí)的時(shí)間，則以6MHz的晶振，和能精確到為1s時(shí)間的機(jī)器周期，才不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤此錯(cuò)誤就是累積誤差，使得定時(shí)時(shí)間能達(dá)到2s。超聲波的速度c是不會(huì)改變的能影響到速度的因素有溫度、空氣的密度以及氣體分子成分，關(guān)系式為 （2.2）式中 氣體定壓熱容與定容熱容的比值，空氣為1.40。 R氣體普適常數(shù)，為8.314kg/mol。T氣體勢(shì)力學(xué)溫度，與攝氏溫度的關(guān)系是T=273K+t。M氣體相對(duì)分子質(zhì)量，空氣為28.810-3kg/

9、mol。c00時(shí)的聲波速度，為331.4m/s。超聲波在空氣中的傳播速度，取決于溫度，和溫度之間的關(guān)系示意圖咱們是可以通過(guò)計(jì)算得出來(lái)，如表2-1所示。這個(gè)空氣中溫度越高，它的擴(kuò)散速就會(huì)越度快，傳播速度在不同溫度下，有很多地差別呢，當(dāng)速度為0C的3332m/s。350米/秒的速度時(shí)候溫度在30，在30度C和S，M和S是不同的，需要一個(gè)高精度溫度補(bǔ)償最有效，測(cè)量精度不高，在空氣中，速度是每秒340米。項(xiàng)目數(shù)值溫度-30-20-100102030405060100聲速/( ms)313319325332338344350356361367388表2-1 超聲波播速度與溫度關(guān)系表第三章硬件實(shí)現(xiàn)及單元電

10、路設(shè)計(jì)3.1主控制模塊主控制最小系統(tǒng)電路如圖3-1所示。 圖3-1 最小系統(tǒng)硬件電路總設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3-2，從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： STC89C52RC、一件超聲波傳感器、若干按鍵、一個(gè)四位數(shù)碼管、一個(gè)蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路比如導(dǎo)線之類(lèi)的。其中D1就是電源工的燈。電路中用到3個(gè)小按鍵，一個(gè)就是是設(shè)定鍵, 其中一個(gè)“加鍵”，一個(gè)“減鍵”。圖3-2 總設(shè)計(jì)電路圖3.2超聲波測(cè)試模塊我們使用的超聲波模塊是HC-SRO4為核心，此種模塊的測(cè)試距離是2cm-400cm，該精度是3mm。并且這里頭有三個(gè)部件超聲波發(fā)射其、超聲波接收器、控制電路。工作原理：至少要有10us高點(diǎn)平信號(hào)是用

11、IO口出發(fā)測(cè)距；這個(gè)時(shí)候模塊就會(huì)發(fā)出8個(gè)40KHZ的方波信號(hào)，側(cè)模塊還能自動(dòng)的檢測(cè)方波信號(hào)是否返回；此時(shí)的返回信號(hào)就會(huì)通過(guò)高電平對(duì)回波輸出口IO。超聲波發(fā)射返回高電平的持續(xù)時(shí)間是從輸出口得來(lái)的。測(cè)出的距離為高電平時(shí)間乘以聲音的速度兩者乘積的一般在如圖3-3種。對(duì)于5V電源，TRIG是觸發(fā)控制信號(hào)觸發(fā)時(shí)，此時(shí)的回波信號(hào)的輸出為ECHO圖3-3超聲波模塊實(shí)物圖超聲波探測(cè)模塊HC-SR04的使用方法：當(dāng)Trig這個(gè)口收到不少于10us的高電平，測(cè)量就開(kāi)始啟動(dòng)；此模塊就會(huì)很自覺(jué)的法出了8個(gè)40Khz的方型波，這個(gè)時(shí)候呢我們就會(huì)查看自動(dòng)檢測(cè)有沒(méi)有信號(hào)返回；要是有信號(hào)返回，那就會(huì)通過(guò)IO口Echo整出來(lái)一

12、個(gè)高電平，而那個(gè)高電平一直持續(xù)的時(shí)間就是之前說(shuō)的超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，我們的測(cè)試遠(yuǎn)近就跟這個(gè)是一樣的（高電平時(shí)間*340）/ 2，單位為m（米）。程序測(cè)試功能的時(shí)候最主要的就是這倆函數(shù)整完的。現(xiàn)實(shí)中能用定時(shí)器0來(lái)定時(shí)測(cè)量，此時(shí)TCNT0和預(yù)測(cè)值0XCE，有8分頻，所以呢當(dāng)這個(gè)timer0溢出來(lái)那個(gè)時(shí)候就會(huì)有2500多此的是為125ms計(jì)算公式為（單位：ms）：T = （定時(shí)器0溢出次數(shù) * （0XFF - 0XCE）/ 1000 其中定時(shí)器0初值為：0XCE。3.2.1顯示模塊 顯示模塊采用數(shù)碼管顯示接口電路下圖3-4圖3-4數(shù)碼管顯示接口電路 3.2.2超聲波的特性超聲波為支線傳播方式，

13、反射能力強(qiáng)，容易控制，受環(huán)境影響小，在空氣中傳播速度大約為340m/s。和我們?nèi)祟?lèi)生活密不可分的自然現(xiàn)象有老鼻子了，其中就有聲音那是可重要了。有時(shí)候我們聽(tīng)不到的聲音但是一些小動(dòng)物們就能聽(tīng)見(jiàn)，其中就有超聲波，所以科學(xué)家做了個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果呢我們?nèi)祟?lèi)的能聽(tīng)到聲音的上限是20K赫茲，這個(gè)聲音的波段就是我們所說(shuō)的超聲波。超聲波的基本特性：超聲波測(cè)距儀有兩個(gè)部件組成一個(gè)是發(fā)射器一個(gè)是接收器。其中向外發(fā)射固定信號(hào)的聲波為發(fā)射器，有物體阻礙超聲波傳播時(shí)這個(gè)波就會(huì)反射回去，然后會(huì)被接收器接收。這個(gè)由壓電晶片所制成的超聲波探頭，這個(gè)探頭它有兩種功能一個(gè)是接收超聲波、另一種就是發(fā)射超聲波。所以不同的結(jié)構(gòu)就會(huì)有不同的功

14、能，一般做探測(cè)器的一種很多都是功率比較小的超聲波探頭。目前為止我們知道有很多種材料可以作為晶片做成超聲波探頭。并且以晶片形狀的大小、晶片的直徑、厚度的不同，所以很多的探頭功能和性能很少有一樣的，一個(gè)參數(shù)不一樣都有不同的作用。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括以下幾項(xiàng)：a工作頻率以共振頻率為基礎(chǔ)就是壓電晶片的工作頻率，以相等的交流電源加到晶片的兩端時(shí)，能量輸出的越大，也就有很高的靈敏度。b工作溫度因?yàn)閴弘娋兄喈?dāng)高的居里點(diǎn)，醫(yī)院用的儀器超聲波診斷器使用的功率和別的工業(yè)用途比較小，工作狀態(tài)下的溫度也低，可以能用很長(zhǎng)時(shí)間并且工作運(yùn)行流暢不會(huì)很快的報(bào)廢。c靈敏度靈敏度很多的情況是要取決于制造晶片的本身

15、。在機(jī)電耦合系數(shù)低的情況，有較高的靈敏度；反之靈敏度相對(duì)較低。3.3超聲波換能器超聲波傳感器功能與作用：就是產(chǎn)生超聲波和接收超聲波。我們稱之為超能轉(zhuǎn)換器，或者也可以說(shuō)這個(gè)東西是超聲波探頭。這個(gè)探頭能發(fā)射超聲波和接收超聲波倆功能，其主要是由壓電晶片組成的。功率相對(duì)較小的探頭一般很多情況都用做探測(cè)，存在著很多的結(jié)構(gòu)，分為了很多的探頭例如：直探頭、斜探頭、表面波探頭以及雙探頭等等等壓電晶片存在塑料外套或者金屬外套中并且以此為超聲波探頭的核心。我們?cè)谑褂弥耙欢ㄒJ(rèn)真的了解此種探頭的參數(shù)以及各方面性能，因?yàn)闃?gòu)成此類(lèi)晶片的材料有相當(dāng)多的的種類(lèi)，晶片類(lèi)型的大小，直徑與厚度的任何一種參數(shù)都不會(huì)有所相同，所以

16、說(shuō)各個(gè)探頭的性能都是不一樣的。這種探頭一般用的材料很多都是壓電陶瓷和壓電晶體之類(lèi)的材料。利用這種材料壓電效應(yīng)工作。壓電效應(yīng)能將高頻機(jī)械震動(dòng)與高頻電震動(dòng)之間抓換，就能以這兩種準(zhǔn)換的能力產(chǎn)生超聲波，利用正壓電效應(yīng)可以作為發(fā)射探頭。那聲波震動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，這樣就能以接收探頭的功能存在。第四章超聲波收發(fā)電路與調(diào)試4.1超聲波發(fā)射電路MAX232是西方美利堅(jiān)合眾國(guó)MAXIM公司以這種串口路通信設(shè)計(jì)的芯片。它的功耗較低，所以就會(huì)將TTL的一種電平和另一種RS232電平之間的相互轉(zhuǎn)換。此時(shí)用一個(gè)+5V來(lái)提供用電需要，并且電流為5mA。RS-232C驅(qū)動(dòng)器在內(nèi)部集成2個(gè)，由于此高集成度，在片外就只需要4個(gè)相同

17、的電容器C就能正常工作。我們以MAX232為此超聲波發(fā)射電路。超聲波發(fā)射探頭T和反響芯片74LS04合體而成的電路前級(jí)。反相器這種東西在74LS04內(nèi)部有足足有6個(gè)。以外部的發(fā)射探頭里面的激勵(lì)信號(hào)放大處理過(guò)將外部管腳的組合連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。一路通過(guò)74LS04內(nèi)部一級(jí)反向器后送到超聲波發(fā)射探頭T的一個(gè)電極。能送到另一個(gè)超聲波換能轉(zhuǎn)換器的必須要經(jīng)過(guò)令一類(lèi)兩級(jí)反相器。此時(shí)反相疊加到轉(zhuǎn)換器的兩端時(shí)，這就是所謂的方波信號(hào)推挽形式，然后將超輻射強(qiáng)度增加一倍。在一個(gè)平行的兩個(gè)反向器為同時(shí)輸出端兩路信號(hào)，這樣救恩能夠把這種具有驅(qū)動(dòng)能力的超聲波脈沖提高。上拉式電阻中R10、R11一端接上+5V電源。能增加超聲波的自

18、身阻尼效果的方法：另一頭的探頭必須連到超聲波另一極中的探頭T，如果要得到這種非常完美的超聲波脈沖的波形那么我們必須要縮短這個(gè)自由振蕩的時(shí)間，這樣我們就可以驅(qū)動(dòng)它MAX232實(shí)現(xiàn)從這個(gè)位置TTL電平到另一個(gè)位置RS232電平的轉(zhuǎn)換，具體電平轉(zhuǎn)換圖4-1所示圖4-1 MAX232電平轉(zhuǎn)換圖因?yàn)椴ㄐ蜗鄬?duì)比較完整，此時(shí)電壓高因?yàn)榘l(fā)射器的原因。則可以提高可觀的發(fā)射功率與效率，就能測(cè)出的距離比較遠(yuǎn)。電路工作需要穩(wěn)定則必須同時(shí)用測(cè)電路發(fā)射的方波，而且要得到合適的供電的電源。此時(shí)此刻功率消耗小我們就會(huì)選擇測(cè)方案的發(fā)射電路4.2超聲波接收電路超聲波接收電路我們用的這種芯片，采用SONY公司生產(chǎn)的紅外接收專(zhuān)用芯片

19、CX20106A（內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-2所示），這個(gè)電路用的是集成接收芯片，可以對(duì)此聲波信號(hào)整形和放大，測(cè)距超聲波的頻率為40MKz與紅外線的頻率非常的相似，這個(gè)時(shí)候此芯片一定要具有靈敏度高的和抗干擾的屬性才可以。此時(shí)我們可以把作為超聲波接收電路。相對(duì)里面的電路外邊的電路就比較簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，同樣也能減少產(chǎn)品調(diào)試的麻煩事情了，這么看來(lái)我就會(huì)選擇這個(gè)接收方案。圖4-2 CX20106內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)CX20106進(jìn)行放大之前一定要由超聲波接頭能接收到發(fā)射信號(hào)、而此時(shí)它擁有限制幅度和自帶放大功能、還能帶通濾波與峰值建波的比較。經(jīng)過(guò)積分和施密特觸發(fā)的比較就能夠得到信號(hào)是經(jīng)過(guò)解調(diào)后。此時(shí)的7號(hào)管腳為信號(hào)輸出，若此時(shí)

20、收到的信號(hào)則為的電平。如果沒(méi)有收到磁石的信號(hào)則為高電平，之后就會(huì)恢復(fù)到高電平（a）為接收信號(hào)，（b）為有源峰值檢波，如下圖4-3所示。圖4-3 信號(hào)圖在這個(gè)CX20106A中內(nèi)部集成了前置放大與限制幅放大的裝置，所能達(dá)到的總增益為80dB，通過(guò)峰值的檢波個(gè)噪聲限制電路，以及帶通率脖子濾波器電路，調(diào)整外部的電容器C2或者是增大電阻R，都能是負(fù)反饋能量變大，并且這個(gè)放大的倍數(shù)就會(huì)下降，不然放大的倍數(shù)就會(huì)相反。這個(gè)時(shí)候我們能以調(diào)節(jié)超生波的接收探頭R的接收頻率靈敏度。如果此時(shí)電容C改變了就會(huì)影響到這個(gè)頻率的特性了，此時(shí)所有的參數(shù)在實(shí)際操作中不會(huì)有很大的改動(dòng)，推薦使用的參數(shù)值R=4.7，C=3.3F。因

21、為此時(shí)的它工作相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定，靈敏異常的度高，功耗非常的小，并且有著接收回波能力強(qiáng)的特殊性質(zhì)，所以我采用這個(gè)方案作為接收電路。4.3系統(tǒng)的調(diào)試計(jì)算機(jī)內(nèi)部零件的測(cè)試人耳所不能聽(tīng)到的聲音來(lái)衡量遠(yuǎn)近的器件的問(wèn)世和便捷測(cè)量，有人耳所不能聽(tīng)到的聲音傳出和對(duì)它的信號(hào)收取,裝讓去的時(shí)候看所需來(lái)轉(zhuǎn)變，衡量的大小能夠改變和信號(hào)收入并轉(zhuǎn)換的器件和允許通過(guò)電容的限制，就是想達(dá)到及時(shí)接到信號(hào)并能很好的避免周?chē)挠绊懙哪康?。?nèi)部器件形成的路徑的誕生和屢次監(jiān)測(cè),完全可以把弄好的程序拉下來(lái)去翻譯好來(lái)完成機(jī)器的監(jiān)測(cè)并運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)?？辞闆r能夠修改供隨時(shí)調(diào)用的程序非人耳所能聽(tīng)到的聲音，它所送出去的脈沖的大小，運(yùn)行所需要的分鐘，最合適衡量

22、遠(yuǎn)近的需求。按照電的路徑和程序的編寫(xiě),衡量遠(yuǎn)近的儀器為7厘米到7分米之間，最大的偏差不能不大于0.1分米。內(nèi)部器件的測(cè)試通過(guò)衡量偏差的重合度和是否希望來(lái)進(jìn)行比較解析，并通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)來(lái)改善衡量所應(yīng)達(dá)到的需要。4.4硬件調(diào)試下圖為原始狀態(tài)下圖手指上的按鍵為設(shè)置按鍵（調(diào)節(jié)報(bào)警距離） 經(jīng)過(guò)這兩個(gè)按鍵就可以調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)報(bào)警距離的大小最后按設(shè)置鍵就是確定此預(yù)設(shè)的報(bào)警距離 第五章軟件設(shè)計(jì)5.1主程序工作流程如下圖5-1所示程序中的軟件部分分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序。主要的程序管理最初的運(yùn)行，每條電的路徑的非人耳所能聽(tīng)到的聲波發(fā)出信號(hào)和信號(hào)的收取的次序的操控任務(wù)。還有設(shè)定的中間需要停止的程序?qū)崿F(xiàn)三個(gè)方位的非

23、人耳所能聽(tīng)到的聲波交替把信號(hào)發(fā)送出去的任務(wù)。非內(nèi)部的中間斷開(kāi)的程序負(fù)責(zé)記錄時(shí)間長(zhǎng)短的任務(wù)，遠(yuǎn)近的衡量還有顯示出最終數(shù)據(jù)的目的。起主要作用的程序先把計(jì)算機(jī)恢復(fù)最初狀態(tài),并把規(guī)定的時(shí)間弄到16位的次數(shù)記錄儀器的狀態(tài)。把統(tǒng)一中間可以斷開(kāi)的所能承受的EA和P0港口和P1是零，接著借用非人耳所能聽(tīng)到的聲波的供隨時(shí)調(diào)用的程序送出一個(gè)脈沖，以防避免非人耳所能聽(tīng)到的聲波從發(fā)送儀器到信號(hào)回收儀器間的接觸之間直接傳輸直接波觸發(fā),需要延遲大約0.1 ms(超聲波測(cè)距儀將最小可探測(cè)距離),若此時(shí)接收到返回的超聲波信號(hào)那么此時(shí)必須打開(kāi)外部的中斷0。由于采用12 MHz水晶振動(dòng),每秒計(jì)數(shù)器數(shù)字是1us.當(dāng)測(cè)試距離小于或者

24、等于預(yù)設(shè)的距離是都會(huì)報(bào)警提示，反之則不會(huì)。系統(tǒng)初始化報(bào)警結(jié)束測(cè)得距離與設(shè)定值比較，小于距離比較，報(bào)警是否持續(xù)開(kāi)始啟動(dòng)報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警再次檢測(cè)等待下次報(bào)警結(jié)束YNNYYN圖5-1 主程序工作流程圖圖5-2是超聲波探測(cè)程序流程：當(dāng)Trig這個(gè)口收到不少于10us的高電平，測(cè)量就開(kāi)始啟動(dòng)；此模塊就會(huì)很自覺(jué)的法出了8個(gè)40Khz的方型波，這個(gè)時(shí)候呢我們就會(huì)查看自動(dòng)檢測(cè)有沒(méi)有信號(hào)返回；要是有信號(hào)返回，那就會(huì)通過(guò)IO口Echo整出來(lái)一個(gè)高電平，而那個(gè)高電平一直持續(xù)的時(shí)間就是之前說(shuō)的超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，我們的測(cè)試遠(yuǎn)近就跟這個(gè)是一樣的（高電平時(shí)間*340）/ 2，單位為m（米）。程序測(cè)試功能的時(shí)候最主要

25、的就是這倆函數(shù)整完的。現(xiàn)實(shí)中能用定時(shí)器0來(lái)定時(shí)測(cè)量，此時(shí)TCNT0和預(yù)測(cè)值0XCE，有8分頻，所以呢當(dāng)這個(gè)timer0溢出來(lái)那個(gè)時(shí)候就會(huì)有2500多此的是為125ms計(jì)算公式為（單位：ms）：T = （定時(shí)器0溢出次數(shù) * （0XFF - 0XCE）/ 1000 其中定時(shí)器0初值為：0XCE。圖5-2 超聲波探測(cè)程序流程圖第六章總結(jié)本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)技術(shù)上的超聲波智能測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)以STC89C52RC單片機(jī)為處理系統(tǒng)核心，以超聲波傳感器為測(cè)量與物體之間距離的工具，它是一種被動(dòng)式超聲波探測(cè)器件，能夠以非接觸任何物體就測(cè)出與前方物體距離，并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并且輸出。該報(bào)測(cè)距報(bào)警

26、系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是用戶能夠以最短的時(shí)間學(xué)會(huì)并且使用，了解其功能，簡(jiǎn)單適用；而且安裝方便、智能相對(duì)性高、誤報(bào)很率低。隨著現(xiàn)代人們的生活節(jié)奏變快同時(shí)對(duì)安全看待也十分重要，比如汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)就是利用這一點(diǎn)。并且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我們可以相信這種報(bào)警器必將在應(yīng)用更廣闊的領(lǐng)域并且得到更深層次的應(yīng)用。致謝從開(kāi)始做論文到論文基本完成，經(jīng)歷了很長(zhǎng)一段時(shí)間，從開(kāi)始的只知道一些皮毛到現(xiàn)在的相對(duì)全面了解單片機(jī)與超聲波測(cè)距儀的工作原理。在這個(gè)過(guò)程中有無(wú)數(shù)人給了我莫大的幫助。從上學(xué)期的院系里說(shuō)我們要開(kāi)始做畢業(yè)設(shè)計(jì)了，當(dāng)時(shí)我的心里是特別的慌張。當(dāng)時(shí)我想以我現(xiàn)在的狀態(tài)只是對(duì)我所學(xué)的東西只是一知半解的狀態(tài)，之后過(guò)

27、了幾天已經(jīng)徹底的確定下來(lái)關(guān)于我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作日程了。我的心里面更加慌張了，我還不知道我能做些什么東西，更何況這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)了因?yàn)樾枰覀冏约簛?lái)定課題，然后通過(guò)自己所學(xué)的只是來(lái)完成我們的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)我和我們組的同伴武汝成的近半個(gè)多月的努力，我們決定做超聲波測(cè)距儀這個(gè)設(shè)計(jì)，說(shuō)實(shí)話我們心里也相當(dāng)?shù)撵吘箾](méi)有經(jīng)驗(yàn)也不知道從哪里下手來(lái)做這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。后來(lái)我們找了我們的指導(dǎo)老師陶老師，她細(xì)心的教導(dǎo)我們遇到困難要有信心去面對(duì)和冷靜的心態(tài)，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)相當(dāng)?shù)陌l(fā)達(dá)你們完全可以通過(guò)網(wǎng)上的資糧來(lái)豐富自己，還有學(xué)校的圖書(shū)館查資料。當(dāng)時(shí)我們倆就像發(fā)現(xiàn)了新大陸一樣的，頓時(shí)茅塞頓開(kāi)我們之前的狀態(tài)就像是無(wú)頭的蒼蠅一樣亂撞。當(dāng)

28、然老師也給了我們很大的幫助。教會(huì)了我們?nèi)绾卧诰W(wǎng)上查自己需要的資源和之前學(xué)長(zhǎng)和學(xué)姐的論文格式。后來(lái)我們就像打了雞血一樣，白天去圖書(shū)館，晚上在宿舍上網(wǎng)查資料，終于我們的付出沒(méi)有白費(fèi)得到了相應(yīng)的成果，得到了我們想要的資料以及前輩們的經(jīng)驗(yàn)加上老師一直的指導(dǎo)。論文以及畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)物都已經(jīng)有了雛形，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常好的開(kāi)始。在那之后老師有犧牲了她自己的休息時(shí)間來(lái)指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，從開(kāi)始的懵懵懂懂到了現(xiàn)在的全面了解。完全離不開(kāi)老師的指導(dǎo)與耐心的講解，還有同學(xué)們的幫助以及舍友的關(guān)懷，他們給我提供了相當(dāng)多的思維方式。我覺(jué)得在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)里最難的地方是在程序的編寫(xiě)上，由于本身學(xué)的就比較低淺，很難獨(dú)立的編寫(xiě)

29、程序，無(wú)奈只好借助于網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)查閱書(shū)籍資料，幾經(jīng)修改，終于完成了程序的編寫(xiě)。在編寫(xiě)交通燈控制程序的過(guò)程中，出現(xiàn)了一些不可避免的小問(wèn)題，雖然問(wèn)題不大，但是如果不解決的話畢業(yè)設(shè)計(jì)就不太好進(jìn)行下去了。比方說(shuō)：程序中雙引號(hào)的使用，并不是在英語(yǔ)書(shū)寫(xiě)狀態(tài)下。最低級(jí)的錯(cuò)誤就是字母打錯(cuò)了等等。有些小失誤連我自己都感覺(jué)很莫名其妙，完全可以避免的，竟然凈犯些低級(jí)的錯(cuò)誤。然后開(kāi)始設(shè)計(jì)電路圖，進(jìn)行仿真，完成以后，就去銀河電子城購(gòu)買(mǎi)相關(guān)的元器件，由于購(gòu)買(mǎi)的時(shí)候，檢查不夠仔細(xì)，有幾個(gè)元件是壞的，后來(lái)麻煩的跑了一趟。為了做這個(gè)實(shí)物花費(fèi)了我整整一天的時(shí)間，還好是下雨天，好多人都在宿舍，有問(wèn)題的時(shí)候，請(qǐng)教別人也比較方便。元件按

30、照電路圖擺好之后，焊接起來(lái)還是蠻快的。只是電路板背后還需要電線將各個(gè)元件連接在一起，焊接的時(shí)候比較費(fèi)事。因?yàn)殡娎予F已經(jīng)用了很久的緣故，氧化的比較嚴(yán)重，焊的時(shí)候焊錫弄的不均勻，使得焊點(diǎn)有點(diǎn)難看，也有虛焊漏焊的現(xiàn)象發(fā)生。所以，最后我把所有的焊點(diǎn)又重新的加工了一遍，盡量使其更加完美。在最后調(diào)試的時(shí)候，出現(xiàn)了異常情況，不過(guò)是些很小的錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)檢查修改最后都逐一解決，程序順利實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)了其功用。 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我又重新翻看了以前上課的書(shū)本和老師的筆記，顯然我們又可以把老師講的上課內(nèi)容和重點(diǎn)又重新的鞏固了一便，之前肯定有不少學(xué)生上課并沒(méi)有好好聽(tīng)講，正好可以借這次的機(jī)會(huì)提高自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行進(jìn)一步的理解

31、和鞏固，也為我們以后畢業(yè)應(yīng)聘打下一定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，我在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中也遇到了很多問(wèn)題，有的是我去跟老師求教，有的跟同學(xué)研究討論，我更多的還是去藏書(shū)樓查閱書(shū)籍或是上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，大多數(shù)的問(wèn)題都解決了，還有一些問(wèn)題實(shí)在找不到答案我就放一放，暫時(shí)不做這個(gè)課題的研究。 然后,我要感謝和我一起做的畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)武汝成。給了我很多幫助和支持我的工作,也真誠(chéng)的謝謝你。最后我要感謝我的家人,正是他們的困難使我、給我無(wú)盡的愛(ài)在生活和學(xué)習(xí),理解和支持,讓我總是充滿了信心和勇氣克服日益困難的道路上,順利完成大學(xué)。有很多很多的朋友給我的鼓勵(lì)和幫助在學(xué)校,不能列出,在這個(gè)還說(shuō)謝謝你忠實(shí)!參考文獻(xiàn)1基于DSP超聲

32、波測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，電子產(chǎn)品世界，朱高中2超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì),華南理工大學(xué)碩士論文,牟海榮3電子熄火器可靠性驗(yàn)證設(shè)備的設(shè)計(jì),內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置,李升建；陳淑敏；李文廣4電子熄火器可靠性驗(yàn)證設(shè)備的設(shè)計(jì),內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置,李升建；陳淑敏；李文廣5全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，電子工業(yè)出版社，2010.66串口通信技術(shù)實(shí)例，北京航空航天大學(xué)出版社2005.2附 錄附件1：原理圖附件2：程序#include #include #include eepom52.h#define uchar unsigned char #define uint unsigned intuchar code smg_du=0x

33、c0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff; uchar code smg_we=0xe0,0xd0,0xb0,0x70;uchar dis_smg8 =0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8;sbit smg_we1 = P34; sbit smg_we2 = P35;sbit smg_we3 = P36;sbit smg_we4 = P37;sbit c_send = P32;sbit c_recive = P33;uchar

34、flag_hc_value; sbit beep = P23; bit flag_key_b_en,flag_key_set_en; uchar smg_i = 3; bit flag_300ms ;bit key_500ms ;long distance; uint set_d; bit flag_csb_juli; uint flag_time0; uchar key_can; uchar zd_break_en,zd_break_value; uchar menu_shudu = 10; bit flag_lj_en;bit flag_lj_3_en; uchar key_time,fl

35、ag_value; uchar menu_1; uchar a_a;void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;iq;i+)for(j=0;j120;j+);void smg_display()dis_smg0 = smg_dudistance % 10;dis_smg1 = smg_dudistance / 10 % 10;dis_smg2 = smg_dudistance / 100 % 10 & 0x7f;void write_eepom()SectorErase(0x2000);byte_write(0x2000, set_d % 256);byte_

36、write(0x2001, set_d / 256);byte_write(0x2058, a_a);void read_eepom()set_d = byte_read(0x2001);set_d = 5)key_value = 0;key_new = 1;flag_lj_en = 0;flag_lj_3_en = 0;flag_value = 0;key_time = 0;write_eepom();else if(P2 & 0x07) != 0x07)key_value +; else key_value = 0;if(key_value = 5)key_value = 0;key_ne

37、w = 0;flag_lj_en = 1; zd_break_en = 1; zd_break_value = 0; flag_key_b_en = 1; key_can = 20;if(key_500ms = 1)key_500ms = 0;key_new = 0;key_old = 1;zd_break_value = 0;if(key_new = 0) & (key_old = 1)switch(P2 & 0x07)case 0x06: key_can = 3; break; case 0x05: key_can = 2; break; case 0x03: key_can = 1; b

38、reak; /dis_smg3 = smg_dukey_can % 10; key_old = key_new; void smg_we_switch(uchar i)switch(i)case 0: smg_we1 = 0; smg_we2 = 1; smg_we3 = 1; smg_we4 = 1; break;case 1: smg_we1 = 1; smg_we2 = 0; smg_we3 = 1; smg_we4 = 1; break;case 2: smg_we1 = 1; smg_we2 = 1; smg_we3 = 0; smg_we4 = 1; break;case 3: s

39、mg_we1 = 1; smg_we2 = 1; smg_we3 = 1; smg_we4 = 0; break;void display()static uchar i; i+;if(i = smg_i)i = 0;/P1 = 0xff; /P3 = 0xf0 | (P3 & 0x0f); /P3 = smg_wei | (P3 & 0x0f); smg_we_switch(i);P1 = dis_smgi; void delay()_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); void send_wave()c

40、_send = 1; delay();c_send = 0; TH0 = 0; TL0 = 0;TR0 = 0; flag_hc_value = 0;while(!c_recive); TR0=1;while(c_recive) flag_time0 = TH0 * 256 + TL0;if(flag_hc_value 1) | (flag_time0 65000) TR0 = 0;flag_csb_juli = 2;distance = 888;flag_hc_value = 0;break ;else flag_csb_juli = 1;if(flag_csb_juli = 1)TR0=0

41、; distance = TH0; distance = distance * 256 + TL0;distance +=( flag_hc_value * 65536);distance *= 0.017; if(distance 350)distance = 888; void time_init() EA = 1; TMOD = 0X11; ET0 = 1; TR0 = 1; ET1 = 1; TR1 = 1; void key_with()if(key_can = 1)menu_1 +;if(menu_1 = 2)menu_1 = 0;if(menu_1 = 0)menu_shudu

42、= 20;dis_smg0 = smg_dudistance % 10; dis_smg1 = smg_dudistance / 10 % 10 ; dis_smg2 = smg_dudistance / 100 % 10 & 0x7f; smg_i = 3;if(menu_1 = 1)menu_shudu = 1;dis_smg0 = smg_duset_d % 10; dis_smg1 = smg_duset_d / 10 % 10; dis_smg2 = smg_duset_d / 100 % 10 & 0x7f ; dis_smg3 = 0x88;smg_i = 4;if(menu_1 = 1)if(flag_lj_3_en = 0) menu_shudu = 10 ; else menu_shudu = 1; if(key_can = 2)set_d + ;if(set_d 350)set_d = 350;di