基于AT89S51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)

1、基于at89s51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 所 在 系： 專業(yè)名稱： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 基于at89s51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì) 學(xué)生： 指導(dǎo)老師：內(nèi)容提要：我們知道，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音。科學(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為2020000赫茲。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時(shí)，我們便聽不見(jiàn)了。我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動(dòng)。其不同點(diǎn)是超聲頻率高，波長(zhǎng)短，具有方向性強(qiáng)、能量集中、不受光和電磁波以及粉塵等外界因素的干擾等優(yōu)點(diǎn)

2、。因此，超聲波可用于非接觸測(cè)量，利用計(jì)算超聲波在被測(cè)物體和超聲波探頭之間的傳輸來(lái)測(cè)量距離的，對(duì)被測(cè)目標(biāo)無(wú)損害。而且超聲波傳播速度在相當(dāng)大范圍內(nèi)與頻率無(wú)關(guān)。正由于這樣，目前對(duì)于超聲波精確測(cè)距的需求也越來(lái)越大，在機(jī)械制造，電子冶金，航海，宇航，石油化工，交通等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用。此外，在材料科學(xué)，醫(yī)學(xué)，生物科學(xué)等領(lǐng)域中也占具重要地位。本文主要介紹基于at89s51單片機(jī)，輔助以cx20106a紅外接收專用放大電路，tct40-10超聲波傳感器和數(shù)字化的溫度傳感器ds18b20設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距儀。測(cè)距原理采用一般的方法：渡越時(shí)間法tof（timeofflight）來(lái)測(cè)量物體與發(fā)聲源的距離。測(cè)量距

3、離大概5m，測(cè)量精度約為0.01m。關(guān)鍵字：超聲波 渡越時(shí)間法 at89s51 cx20106a tct40-10 ds18b20 at89s51 mcu-based design of ultrasonicrange finderabstract：we know that objects will sound when they vibrate. scientists call the number of vibrations per second frequency of sound, its unit is the hertz. our human ears can hear the s

4、ound frequency between 20 20,000 hz. when the sound wave frequency is greater than 20000 hz or less than 20 hz, we cant listen it. we have higher than 20000 hz frequency sound waves known as ultrasonic. the sound wave which we can listen and ultrasonic have the same essence, they are also a mechanic

5、al vibration. their difference is that the ultrasonic have a high-frequency and a short wavelength, furthermore it is high directivity, concentrated energy, and free form light and dust, such as electromagnetic interference from external factors, etc. therefore, ultrasound can be used for non-contac

6、t measurement, the use of ultrasound in the calculation of the measured objects and the transmission between the ultrasonic probe to measure the distance of the measured target without damage. this paper mainly introduces single-chip based on the at89s51, auxiliary cx20106a infrared receiver to a de

7、dicated amplifier and tct40-10 ultrasonic sensor designed ultrasonic range finder. ranging general principle of the method used: transit-time method tof (time of flight) to measure objects with the sound source distance. measuring the distance about 5m, the measurement accuracy of about 0.01m.key wo

8、rds：ultrasonic timeofflight ultrasonic-sensor at89s51 cx20106a tct40-10 ds18b20目 錄一、引 言1（一）課題背景1（二）課題研究目的和意義4（三）研究?jī)?nèi)容以及方法原理4（四）論文完成的工作6二、總體方案設(shè)計(jì)7三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7（一）單片機(jī)at89s51的基本設(shè)計(jì)7（二）cx20106a紅外接收放大模塊的設(shè)計(jì)11（三）tct40-10超聲波傳感器的設(shè)計(jì)14（四）ds18b20溫度傳感器的設(shè)計(jì)15（五）led數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)17四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)18五、總結(jié)與未來(lái)展望19致 謝19附 錄21參 考 文 獻(xiàn)32基于at8

9、9s51單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀設(shè)計(jì)一、引 言（一）課題背景隨著工業(yè)，建筑業(yè)，農(nóng)業(yè)建設(shè)的不斷發(fā)展，距離測(cè)量頻率的不斷提高，一些在早期社會(huì)，曾被人類廣泛應(yīng)用的米尺不在滿足人類的要求，就出現(xiàn)了現(xiàn)在人類所應(yīng)用的間接測(cè)量工具。測(cè)量能夠?yàn)槿藗兲峁┮粋€(gè)距離衡量的尺度，對(duì)待事物有準(zhǔn)確的物理概念。然而隨著社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步，人類的測(cè)量范圍不斷膨脹，由地表向兩側(cè)延伸，對(duì)地質(zhì)的研究，宇宙的探索，可謂兩極化的發(fā)展。大到無(wú)邊宇宙，小到原子，或更加細(xì)微的測(cè)量區(qū)間，米尺加公式的測(cè)量時(shí)代早已不能滿足探索的需要，而被人們作為探測(cè)行業(yè)的基石。 在測(cè)量方面，尤其工業(yè)，據(jù)了解，我國(guó)一些工業(yè)領(lǐng)域曾經(jīng)使用過(guò)接觸式測(cè)量?jī)x，但普遍存在著這樣一些問(wèn)

10、題，抗粉塵能力差，觸點(diǎn)接觸不良，經(jīng)常失靈，誤動(dòng)作，不可調(diào)整，容易被雜物纏繞而誤報(bào)等缺點(diǎn)，工作不可靠，影響設(shè)備的正常使用。針對(duì)以上這些缺點(diǎn)。我們考慮研究一種非接觸測(cè)量?jī)x器。 在信息化，現(xiàn)代化的時(shí)代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，非接觸測(cè)量出現(xiàn)了微波雷達(dá)測(cè)距，激光測(cè)距及超聲波測(cè)距等。前幾種方法由于技術(shù)難度大，成本高，一般僅用于軍事工業(yè)，而超聲波測(cè)距由于其科研技術(shù)難度相對(duì)較低，且成本低廉，適于民用推廣。所以現(xiàn)在我們所見(jiàn)到一些測(cè)量?jī)x基本上都是利用超聲波來(lái)測(cè)距的。 超聲波作為一種檢測(cè)技術(shù)，采用的是非接觸式測(cè)量，此特點(diǎn)可使測(cè)量?jī)x器不受被測(cè)介質(zhì)的影響。這就大大解決了在粉塵多情況下，給人類引起的身體接觸傷害，腐蝕性質(zhì)的

11、被測(cè)物對(duì)測(cè)量?jī)x器腐蝕，觸點(diǎn)接觸不良造成的誤測(cè)情況。且對(duì)被測(cè)元件無(wú)磨損，使測(cè)量?jī)x器牢固耐用，使用壽命加長(zhǎng)，而且還降低了能量消耗，節(jié)省人力和勞動(dòng)的強(qiáng)度。從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益看，是多向節(jié)能型研究。 超聲波測(cè)距與其它非接觸式的檢測(cè)方式方法相比，如電磁的或光學(xué)的方法它不受光線，被測(cè)對(duì)象顏色，電磁干擾等影響。超聲波對(duì)于被測(cè)物體處于黑暗，有灰塵，煙霧，電磁干擾，有毒等惡劣的環(huán)境有一定的適應(yīng)能力。因此在液位測(cè)量，機(jī)械手控制，車輛自動(dòng)導(dǎo)航，物體識(shí)別等方面有廣泛應(yīng)用。特別是應(yīng)用于空氣測(cè)距，由于空氣中波速較慢，其回波信號(hào)中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測(cè)出來(lái)，具有很高的分辯力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法高，而且超聲波傳感

12、器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，信號(hào)處理可靠等特點(diǎn)。 超聲波是一種指向性強(qiáng)，能量消耗慢的波。它在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)。因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量，可解決超長(zhǎng)度的測(cè)量。 超聲波作為一種特殊的聲波，同樣具有聲波傳輸?shù)幕疚锢硖匦裕瓷?，折射，干涉，衍射，散射。與物理緊密聯(lián)系，應(yīng)用靈活。并且更適合與高溫，高粉塵，高濕度和高強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下工作。 無(wú)論從精度還是從可靠性方面，超聲波測(cè)距做得都比較好。利用超聲波檢測(cè)即迅速，方便，計(jì)算簡(jiǎn)單，又易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求。具有廣泛的發(fā)展前景。 另外，在控制方面，單片機(jī)其卓越的性能，要本設(shè)計(jì)中得到了很好的體現(xiàn)，尤其在檢測(cè)，控制領(lǐng)域

13、中，具有以下特點(diǎn)： 1、小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化，它能方便地組裝成各種智能測(cè)試，控制設(shè)備及各種智能儀器表。 2、可靠性好，適應(yīng)范圍廣，單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其它原件無(wú)法比擬的。 3、易擴(kuò)展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，控制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能所用的指令。 4、可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)制分布式控制。 本文論述了采用單片機(jī)技術(shù)研制成功的用超聲波測(cè)距儀的基本原理，測(cè)量計(jì)算方法簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方案容易。采用軟件控制，提高了測(cè)量精度和整機(jī)的可靠性。可在潮濕高溫，多塵等惡劣環(huán)境下工作。并且靈敏度高，可靠性強(qiáng)。而且這個(gè)測(cè)距系統(tǒng)還可

14、以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的修改就能實(shí)現(xiàn)其它的檢測(cè)要求。例如：超聲波測(cè)距儀廣泛應(yīng)用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的位置監(jiān)控，也可用于聯(lián)合收割機(jī)、液位、井深、管道長(zhǎng)度等的實(shí)時(shí)測(cè)量場(chǎng)合。根據(jù)調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)一般使用專用集成電路設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距系統(tǒng)，但是專用集成電路的成本很高，并且沒(méi)有數(shù)據(jù)顯示，操作使用很不方便。因此本設(shè)計(jì)采用了以at89s51單片機(jī)為核心低成本，高精度，led數(shù)字顯示超聲波測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)果的硬件電路設(shè)計(jì)方法。整個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)其它所用器件也進(jìn)行了介紹和對(duì)比。綜合了各器件的功能，耐用性，市場(chǎng)價(jià)位等多方面因素，選件謹(jǐn)慎、適用。硬件設(shè)計(jì)方面利用所學(xué)的知識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際的方法，本著和大學(xué)課本密切聯(lián)系的原則來(lái)完

15、成設(shè)計(jì)任務(wù)。在文中還詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的主要芯片（at89s51，cx20106a, tct40-10）的性能和特點(diǎn)。軟件設(shè)計(jì)方面采用mcs-51語(yǔ)言，通俗易懂。通過(guò)實(shí)際測(cè)試使用證明，該超聲波測(cè)試系統(tǒng)工作穩(wěn)定，測(cè)距精度高，性能良好，可廣泛應(yīng)用到實(shí)際中以方便觀察測(cè)試結(jié)果。那什么是超聲波呢？我們知道，當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)出聲音?？茖W(xué)家們將每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲。我們?nèi)祟惗淠苈牭降穆暡l率為2020，000赫茲。當(dāng)聲波的振動(dòng)頻率大于20000赫茲或小于20赫茲時(shí)，我們便聽不見(jiàn)了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。聲波是物體機(jī)械振動(dòng)狀態(tài)（或能量）的傳播形

16、式。所謂振動(dòng)是指物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運(yùn)動(dòng)。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動(dòng)，這種振動(dòng)狀態(tài)通過(guò)空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。 超聲波是指振動(dòng)頻率大于20khz以上的,其每秒的振動(dòng)次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺(jué)的上限（20000hz），人們將這種聽不見(jiàn)的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點(diǎn)都是一種機(jī)械振動(dòng)，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會(huì)傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點(diǎn)是超聲頻率高，波長(zhǎng)短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性。知道人類第一次真正“認(rèn)識(shí)到”超聲波是怎么樣的呢？這要?dú)w功于意大利科學(xué)家斯帕拉捷。斯帕拉捷習(xí)慣晚飯后到附近的街道上散步

17、。他常?？吹剑芏囹痨`活的在空中飛來(lái)飛去，卻從不會(huì)撞到墻壁上。這個(gè)現(xiàn)象引起了他的好奇：蝙蝠憑什么特殊本領(lǐng)在夜空中自由自在的飛行呢？ 1793年夏天，一個(gè)晴朗的夜晚，喧騰熱鬧的城市漸漸平靜下來(lái)。帕斯拉捷匆匆吃完飯，便走出街頭，把籠子里的蝙蝠放了出去。當(dāng)他看到放出去的幾只蝙蝠輕盈敏捷地來(lái)回飛翔時(shí)，不由得尖叫起來(lái)。因?yàn)槟菐字或穑劬θ凰缮狭?，都是“瞎子”呀?斯帕拉捷為什么要把蝙蝠的眼睛蒙起來(lái)呢？原來(lái)，每當(dāng)他看到蝙蝠在夜晚自由自在的飛翔時(shí)，總認(rèn)為這些小精靈一定長(zhǎng)著一雙特別敏銳的眼睛，就不可能在黑夜中靈巧的多過(guò)各種障礙物，并且敏捷的捕捉飛蛾了。然而事實(shí)完全出乎他的意料。斯帕拉捷很奇怪：不用眼睛

18、，蝙蝠憑什么來(lái)辨別前方的物體，捕捉靈活的飛蛾呢？ 于是，他把蝙蝠的鼻子堵住.結(jié)果，蝙蝠在空中還是飛的那么敏捷、輕松?！半y道他薄膜似的翅膀，不僅能夠飛翔，而且能在夜間洞察一切嗎？”斯帕拉捷這樣猜想。他又捉來(lái)幾只蝙蝠，用油漆涂滿它們的全身，然而還是沒(méi)有影響到它們飛行。 最后，斯帕拉捷堵住蝙蝠的耳朵，把他們放到夜空中。這次，蝙蝠可沒(méi)有了先前的神氣。他們像無(wú)頭蒼蠅一樣在空中東碰西撞，很快就跌落在地。 啊！蝙蝠在夜間飛行，捕捉食物，原來(lái)是靠聽覺(jué)來(lái)辨別方向、確認(rèn)目標(biāo)的！ 斯帕拉捷的實(shí)驗(yàn)，揭開了蝙蝠飛行的秘密，促使很多人進(jìn)一步思考：蝙蝠的耳朵又怎么能“穿透”黑夜，“聽”到?jīng)]有聲音的物體呢？ 后來(lái)人們繼續(xù)研究

19、，終于弄清了其中的奧秘。原來(lái)，蝙蝠靠喉嚨發(fā)出人耳聽不見(jiàn)的“超聲波”，這種聲音沿著直線傳播，一碰到物體就像光照到鏡子上那樣反射回來(lái)。蝙蝠用耳朵接受到這種“超聲波”，就能迅速做出判斷，靈巧的自由飛翔，捕捉食物。 現(xiàn)在，人們利用超聲波來(lái)為飛機(jī)、輪船導(dǎo)航，尋找地下的寶藏。超聲波就像一位無(wú)聲的功臣，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域。斯帕拉捷怎么也不會(huì)想到，自己的實(shí)驗(yàn)，會(huì)給人類帶來(lái)如此巨大的恩惠。（二）課題研究目的和意義超聲波作為測(cè)距，已經(jīng)在很多領(lǐng)域起著非常重要的作用，而且也在不知不覺(jué)之中影響我們的生活。隨著科技的迅猛發(fā)展越來(lái)越多科技成果被廣泛的運(yùn)用到人們的常生活當(dāng)中,給我們的生活帶來(lái)了諸多方便。

20、這一設(shè)計(jì)就是本著這個(gè)宗旨出發(fā),利用超聲波的特性來(lái)為我們服務(wù)。由于超聲波指向性強(qiáng),因而常于距離的測(cè)量。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制,并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求,因此在移動(dòng)機(jī)器人,汽車安全,海洋測(cè)量等上得到了廣泛的應(yīng)用。因此利用超聲波測(cè)距，能在人們?nèi)粘：涂茖W(xué)研究中，測(cè)量到不容易被測(cè)量的距離，比如液位，礦井深度，彎道長(zhǎng)度等等，減少了測(cè)量成本和測(cè)量危險(xiǎn)。（三）研究?jī)?nèi)容以及方法原理本課題的研究，是為了利用超聲波，來(lái)測(cè)量比較有難度的距離，通過(guò)一系列原件（at89s51, cx20106a ,tct40-10，led數(shù)碼管）組成一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，來(lái)達(dá)到對(duì)困難距離的測(cè)量

21、，得到一個(gè)精確度在0.01m以內(nèi)的精確距離數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的測(cè)量。超聲波是指頻率高于20khz的機(jī)械波。為了以超聲波作為檢測(cè)手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個(gè)超聲波傳感器也可具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時(shí)候，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。測(cè)量距離的方法有很多種，短距離的可以用尺，遠(yuǎn)距離的有激光測(cè)距等，超聲波測(cè)距適用于高精度的中長(zhǎng)距離測(cè)量。因?yàn)槌暡ㄔ跇?biāo)準(zhǔn)空氣中的傳播速度為

22、331.45米/秒，由單片機(jī)負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，單片機(jī)使用12.0m晶振，所以此系統(tǒng)的測(cè)量精度理論上可以達(dá)到毫米級(jí)。超聲波測(cè)距的原理一般采用渡越時(shí)間法tof（timeofflight）。利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測(cè)出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時(shí)間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離，在把得到的距離除以2就得到了發(fā)射儀與被測(cè)物體之間的距離。然而在實(shí)際環(huán)境中，空氣溫度是一個(gè)不可不考慮到的干擾因素，因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵械牡膫鬏斔俣仍诤艽蟮某潭壬鲜且軠囟鹊挠绊?，不同的溫度超聲波擁有不同的傳輸速度，因此一般都還需要一個(gè)溫度補(bǔ)償，來(lái)計(jì)算出當(dāng)前空氣溫度下，超聲波的傳播速度。表1

23、不同溫度下超聲波傳輸速度溫度-30-20-100102030速度m/s313319325331338344349關(guān)于溫度補(bǔ)償，由于超聲波傳播速度與環(huán)境溫度有以下公式關(guān)系：(t+237.16)1/2 公式式中t為攝氏溫度，c為在該溫度下的超聲波傳播速度（單位為 m/s）。當(dāng)溫度知道的情況下，通過(guò)該式就可以知道該溫度下超聲波的傳播速度了。用溫度去校正超聲波的傳播速度，這就是溫度補(bǔ)償。關(guān)于溫度傳感器的選擇，在傳統(tǒng)的中，低溫測(cè)溫領(lǐng)域中采用的方法有熱敏電阻，半導(dǎo)體溫度傳感器等。這些方法都有一定的缺陷，如線性差，電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化需要a/d轉(zhuǎn)換等。這導(dǎo)致了在工程應(yīng)用中的一系列問(wèn)題，如造價(jià)高，互換性差，調(diào)

24、試不方便等。在本設(shè)計(jì)中，采用了一種高性能，低價(jià)格，數(shù)字化的溫度傳感器ds18b20來(lái)采集溫度，該數(shù)字溫度傳感器為獨(dú)特的1-wire總線接口，僅占用mcu一只引腳，具有操作簡(jiǎn)單，溫度測(cè)量快，精度高（提供912位溫度讀數(shù)），測(cè)量溫度范圍為55到125攝氏度，在10到85攝氏度范圍內(nèi)精度為0.5攝氏度等優(yōu)點(diǎn)。可行性分析根據(jù)式子(t+237.16)1/2在mcu中建一溫度速度表（溫度速度表精確到小數(shù)點(diǎn)后1位），由溫度傳感器輸出的溫度去查表，便找到了在該溫度下的超聲波傳播速度c，再由l=ct便可以得出被測(cè)量距離。設(shè)環(huán)境溫度為t0=25攝氏度，此時(shí)超聲波傳播速度為c0=346.285m/s測(cè)量5m的距離用

25、時(shí)t0=14438.97us（取t0=14439us）1.設(shè)數(shù)字溫度傳感器給出的溫度為t=24.5攝氏度,得出超聲波傳播速度為：c=345.9m/s速度誤差為：v=0.3m/s測(cè)量5m產(chǎn)生的距離誤差為：d=vt0=4.3mm2設(shè)數(shù)字溫度傳感器給出的溫度為t=25.5攝氏度，得出超聲波傳播速度為：c=346.5m/s速度誤差為：v=0.3m/s測(cè)量5m產(chǎn)生的距離誤差為：d=vt0=4.3mm由此可以看出，采用溫度補(bǔ)償法測(cè)量出的距離精度高，使用方便。（四）論文完成的工作 本課題將使用at89s51, cx20106a紅外接收專用放大電路，tct40-10超聲波傳感器和數(shù)字化的溫度傳感器ds18b2

26、0設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距儀。建立一個(gè)超聲波測(cè)距儀 主要工作有： 1.完成硬件設(shè)計(jì)。即at89s51與cx20106a紅外接收專用放大電路，tct40-10超聲波傳感器和數(shù)字化的溫度傳感器ds18b20之間的硬件設(shè)計(jì)。 2.軟件設(shè)計(jì)。即at89s51,cx2016a,tct40-10,ds18b20的軟件設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。二、總體方案設(shè)計(jì) 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(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。本課題屬于近距離測(cè)量，可以采用常用的壓電式超聲波換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，本設(shè)計(jì)主要采用at89s51單片機(jī)作為主控制器，用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)led數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器完成。

27、超聲波測(cè)距器的系統(tǒng)框圖如圖1所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制器超聲波發(fā)送超聲波接收l(shuí)ed顯示掃描驅(qū)動(dòng)圖1超聲波測(cè)距系統(tǒng)框圖三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（一）單片機(jī)at89s51的基本設(shè)計(jì)at89s51是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89s51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。由于本設(shè)

28、計(jì)的各項(xiàng)功能均可以由atmel公司的8951單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，而且它的售價(jià)相當(dāng)?shù)土?，一個(gè)在電子市場(chǎng)的價(jià)格也就6元錢左右，因此選擇它為本課題的主控制器。 圖2 at89s51的外形圖at89s51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外，at89s51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，

29、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。at89s51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外，at89s51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器

30、，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。at89s51的主要特性有：18031 cpu與mcs-51 兼容24k字節(jié)可編程flash存儲(chǔ)器(壽命：1000寫/擦循環(huán))3. 全靜態(tài)工作：0hz-24khz4. 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定5. 128*8位內(nèi)部ram6. 32條可編程i/o線7. 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8. 6個(gè)中斷源9. 可編程串行通道10.低功耗的閑置和掉電模式11.片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖3 at89s51的pdip引腳圖 a

31、t89s51的引腳圖與引腳說(shuō)明（pdip封裝形式）引腳說(shuō)明：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash

32、編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)

33、ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3.0 rxd（串行輸入口）。p3.1 txd（串行輸出口）。p3.2 /int0（外部中斷0）。p3.3 /int1（外部中斷1）。p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）。p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）。p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）。p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。i/o口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容

34、讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器cpu將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作這是由硬件自動(dòng)完成的不需要我們操心1然后再實(shí)行讀引腳操作否則就可能讀入出錯(cuò)為什么看上面的圖如果不對(duì)端口置1端口鎖存器原來(lái)的狀態(tài)有可能為0q端為0q為1加到場(chǎng)效應(yīng)管柵極的信號(hào)為1該場(chǎng)效應(yīng)管就導(dǎo)通對(duì)地呈現(xiàn)低阻抗,此時(shí)即使引腳上輸入的信號(hào)為1也會(huì)因端口的低阻抗而使信號(hào)變低使得外加的1信號(hào)讀入后不一定是1若先執(zhí)行置1操作則可以使場(chǎng)效應(yīng)管截止引腳信號(hào)直接加到三態(tài)緩沖器中實(shí)現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時(shí)還必須

35、附加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作所以這類i/o口被稱為準(zhǔn)雙向口89c51的p0/p1/p2/p3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口接下來(lái)讓我們?cè)倏戳硪粋€(gè)問(wèn)題從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別除了p1口外p0p2p3口都還有其他的功能 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖

36、。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源

37、（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。（二）cx20106a紅外接收放大模塊的設(shè)計(jì)cx20106a是日本索尼公司生產(chǎn)的紅外遙控信號(hào)接收集成電路，廣泛應(yīng)用于視頻、音頻、空調(diào)、風(fēng)扇等各種遙控系統(tǒng)中作遙控信號(hào)接收電路。內(nèi)部電路由前置放大器、自動(dòng)偏置電平控制電路（ablc）、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和波形整形電路組成。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38khz與測(cè)距超聲波頻率40khz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。前置放大電路限幅放大器帶通濾波器檢波器和比較器積分器斯密特觸發(fā)器ablc12345678 圖4 cx2010

38、6a邏輯框圖cx20106a的主要技術(shù)特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：1. 低電壓供電，其典型值為5v。2. 功耗低，vcc=5v時(shí)，其典型功耗為9mw。3. 帶通濾波器的中心頻率可通過(guò)改變引腳5和電源之間的電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)的范圍為3060khz。由于沒(méi)有使用電感，能夠不受磁場(chǎng)的感染，因此抗干擾能力強(qiáng)。4. 能與pin光電二極管直接連接。5. 集電極開路輸出，能直接驅(qū)動(dòng)ttl或coms電路。6. 8引腳單列直插式塑料封裝。接下來(lái)再讓我們來(lái)看看它的極限參數(shù)，見(jiàn)表2表2 cx20106a的極限參數(shù)參數(shù)名稱符號(hào)參數(shù)值單位電源電壓vcc17v輸入信號(hào)電壓vin5v允許功耗pd0.6w工作環(huán)境溫度t1-20+75貯

39、存溫度t2-55+150cx20106a引腳功能說(shuō)明及其參考數(shù)據(jù)，見(jiàn)表3表3 引腳功能說(shuō)明及其參考數(shù)據(jù)引腳符號(hào)功能說(shuō)明電壓（v）1in遙控信號(hào)輸入端該腳和地之間聯(lián)結(jié)著pin光電二極管，該集成塊1腳輸入阻抗約為405k。2.12c1rc網(wǎng)絡(luò)連接端該腳與地之間接有rc串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)確定前置放大器頻率特性和增益。電阻值大，容量值小，則增益低；反之則高。但電容不宜過(guò)大，否則瞬態(tài)響應(yīng)速度會(huì)降低。2.63c2檢波電容連接端該腳與地之間接有檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度低；電容量小，則為峰值檢波，瞬態(tài)響應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈寬變動(dòng)大，容易造成遙控誤動(dòng)作。1.54gnd接地端接地。05fo

40、帶通濾波器中心頻率設(shè)置端該腳與電源間所接電阻器，是用來(lái)設(shè)置帶通濾波器的中心頻率fo，電阻值為200k時(shí)，中心頻率fo=40khz；電阻值為220k時(shí)，則中心頻率fo=38khz。1.46c3積分電容連接端該腳所接的積分電容，標(biāo)準(zhǔn)值為330pf，當(dāng)其容量值變大，則外部噪波干擾增強(qiáng)，遙控距離變短。17out遙控指令信號(hào)輸出端該端口為集電極開路輸出端。該腳和電源間連接一只約為22k電阻后，輸出脈沖低電平的標(biāo)準(zhǔn)值約為0.2v4.68vcc供電電源端5v0.3v工作電源電壓輸入端5最后再讓我們?cè)倏纯碿x20106a集成塊內(nèi)電路方框圖與它的典型應(yīng)用電路，見(jiàn)圖5。圖5 cx20106a集成塊內(nèi)電路方框圖與其

41、典型應(yīng)用電路（三）tct40-10超聲波傳感器的設(shè)計(jì)tct40-10是一款常用的超聲波發(fā)射接收器件，由一塊發(fā)射端t和一塊接收端r共同組成。 圖6 tct40-10外觀圖 圖7 超聲波轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的功能：利用壓電晶體諧振工作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示，它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一超聲波發(fā)生器;如沒(méi)加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時(shí)，將壓迫壓電振蕩器作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。超聲波發(fā)射轉(zhuǎn)換器與接受轉(zhuǎn)換器其結(jié)構(gòu)稍有不同。超聲波發(fā)射電路原理圖

42、如圖8所示： 圖8 超聲波發(fā)射電路原理圖超聲波接收電路采用集成電路cx20106a，這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38khz與測(cè)距超聲波頻率40khz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。實(shí)驗(yàn)證明其具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。適當(dāng)改變c4的大小，可改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。超聲波接收電路原理圖如圖9所示： 圖9 超聲波接收原理圖而整個(gè)超聲波測(cè)距的原理，就是如圖10所示： 圖10 超聲波測(cè)距原理圖（四）ds18b20溫度傳感器的設(shè)計(jì)ds18b20數(shù)字溫度計(jì)是dallas公司生產(chǎn)的1wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，

43、體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。ds18b20的主要特性有以下幾點(diǎn)：1. 溫度轉(zhuǎn)換及輸出。2. 單總線數(shù)據(jù)通信。3. 12位分辨率，精度可達(dá)0.5。4. 12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750ms。5. 可選擇寄生工作方式。6. 檢測(cè)溫度范圍為-55+1257. eprom，限溫報(bào)警功能。8在ds18b20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。9實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 圖11 ds18b20外觀圖 圖12 ds18b20引腳圖再來(lái)看看它的引腳圖，如上圖12：ds18b20有多種封裝形式，本課題使用的是

44、常見(jiàn)的3長(zhǎng)針腳的封裝形式。其引腳功能如表4所示：表4 ds18b20引腳說(shuō)明引腳名稱功能1gnd地信號(hào)2dq數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3vdd可選擇的vdd引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。由于ds18b20采用的是1wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)at89s51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì)ds18b20芯片的訪問(wèn)。圖13 at89s51與ds18b20連接圖（五）led數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)at89s51采用12mhz高精度的晶振，以

45、獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。單片機(jī)用p1.0端口輸出超聲波轉(zhuǎn)化器所需的40khz方波信號(hào)，利用外中斷0口檢測(cè)超聲波接受電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的4位共陽(yáng)led數(shù)碼管，段碼用74ls244驅(qū)動(dòng)，位碼用pnp三極管驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路如圖14所示：圖14 單片機(jī)及其顯示原理圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距軟件設(shè)計(jì)主要由主程序，超聲波發(fā)射子程序，超聲波接受中斷程序及顯示子程序組成。主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器t0工作模式為16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位ea并給顯示端口p0和p2清0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個(gè)超聲波脈沖，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送

46、到接收器引起的直接波觸發(fā)，需延遲0.1ms(這也就是測(cè)距器會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因)后，才打開外中斷0接收返回的超聲波信號(hào)。由于采用12mhz的晶振，機(jī)器周期為1us,當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器t0中的數(shù)（即超聲波來(lái)回所用的時(shí)間）按下式計(jì)算即可測(cè)得被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離：(t+237.16)1/2 公式 d=ct0/2+d 公式這樣就可以計(jì)算出測(cè)距儀與障礙物之間的距離。測(cè)出距離后結(jié)果將以十進(jìn)制bcd碼方式led,然后再發(fā)超聲波脈沖重復(fù)測(cè)量過(guò)程。主程序框圖如圖15所示：圖15 超聲波測(cè)距主程序圖超聲波發(fā)生子程序的作用是通過(guò)p1.0端口發(fā)送2個(gè)左右的超聲波信號(hào)頻率約40khz

47、的方波，脈沖寬度為12us左右，同時(shí)把計(jì)數(shù)器t0打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波測(cè)距器主程序利用外中斷0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波信號(hào)（int0引腳出現(xiàn)低電平)，立即進(jìn)入中斷程序。進(jìn)入該中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器t0停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值1。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器t0溢出中斷將外中斷0關(guān)閉，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值2以表示此次測(cè)距不成功。它們的整個(gè)軟件系統(tǒng)如圖16，圖17，圖18所示： 圖16主程序流程圖 圖17定時(shí)中斷服務(wù)子程序 圖18外部中斷服務(wù)子程序五、總結(jié)與未來(lái)展望本課題到這里就基本結(jié)束了，對(duì)于本人制作的超聲波測(cè)距儀，必定還有很多的不足之處，一定要從

48、實(shí)驗(yàn)查出紕漏，進(jìn)一步完善。本課題采用的at89s51等器件都是電子市場(chǎng)上非常容易找到的，而且價(jià)格低廉，功能齊全，能滿足設(shè)計(jì)需要，達(dá)到理想的效果。關(guān)于現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)，超聲波測(cè)距已經(jīng)是一種非常成熟的技術(shù)，而且它的成本低，適合于大多數(shù)需要比較精確的數(shù)據(jù)的地方，例如井深，液位，汽車倒車?yán)走_(dá)等地方。它已經(jīng)為我們的工業(yè)生產(chǎn)，資源探索，日常生活的一門重要測(cè)量距離解決手段，為我們帶來(lái)了方便。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，超聲波測(cè)距的精度一定能更進(jìn)一步精確，從未能解決更多不易解決的問(wèn)題。超聲波測(cè)距一定是將來(lái)一種最重要的短距離測(cè)量方法，一定能在我們的更多領(lǐng)域起到不可或缺的作用。致 謝“千里之行，始于足下。”終于完成了畢

49、業(yè)設(shè)計(jì)的全部工作，有一種如釋重負(fù)的感覺(jué)。前后經(jīng)歷了四個(gè)月時(shí)間，但對(duì)于踏踏實(shí)實(shí)搞知識(shí)創(chuàng)新的人來(lái)說(shuō)，從搜集材料、投入研討到起草排版、打印輸出，這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。其間有過(guò)百思不解時(shí)的苦悶，也有過(guò)豁然開朗時(shí)的喜悅，不曾身處其境的人，一般不宜感同身受。我的導(dǎo)師汪光宅說(shuō)過(guò)：“科研工作是一項(xiàng)艱苦、寂寞并且需要全心全意投入的工作，一旦選擇了這個(gè)責(zé)任，我們就要承擔(dān)得起他人所不能承受的壓力。正因?yàn)檫@樣，我們才要努力做出成果！”事先有了心理準(zhǔn)備，做起事來(lái)才不至于手足無(wú)措。盡管如此，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容較多，范圍較寬，方方面面都要照顧到，還是不可避免地遇到許多問(wèn)題。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)未雨綢繆，提前讓我們熟悉了解了畢業(yè)設(shè)計(jì)的基

50、礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)下發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊(cè)予以輔導(dǎo)，這給了我們極大的鼓舞和幫助。導(dǎo)師每周三次的面授和上機(jī)指導(dǎo)，給論文的進(jìn)展帶來(lái)縷縷曙光和推動(dòng)力。更難忘實(shí)驗(yàn)室老師劉強(qiáng)和寢室同學(xué)對(duì)我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的幫助與關(guān)心，使得我的工作和學(xué)習(xí)得以順利進(jìn)行。在此謹(jǐn)以一顆感激之心向這些給予我極大幫助的人致以衷心的謝意。附 錄附錄一：以下是用匯編語(yǔ)言編寫的超聲波測(cè)距控制源程序：采用at89s51 12z晶振顯示緩沖單元在40h43h，使用內(nèi)存44h、45h、46h用于計(jì)算距離20h用于標(biāo)志vout equ p1.0 ；脈沖輸出端口*中斷入口程序*org 0000h ljmp startorg 0003h ljmp pi

51、nt0org 000bh ljmp intt0org 0013h retiorg 001bh ljmp intt1org 0023hretiorg 002bh reti *主程序*start: mov sp, #4fh mov r0, #40h ；4043h為顯示數(shù)據(jù)存放單元（40為最高位） mov r7,#0bhcleardisp:mov r0, #00h inc r0 djnz r7, cleardisp mov 20h, #00h mov tmod, #21h ；t1為8位自動(dòng)重裝模式，t0為16位定時(shí)器 mov th0, #00h ；65ms初值 mov tl0, #00h ；40khz初值 mov th1, #0f2h mov tl1, #0f2h mov p0, #0ffhmov p1, #0ffh mov p2, #0ffh mov p3, #0ffhmov r4, #04h ；超聲波脈沖個(gè)數(shù)控制（為賦值的一半）setb