超聲波盲人探路儀的設(shè)計

1、超聲波盲人探路儀的設(shè)計摘要本文設(shè)計一種由74ls04反相器和cx20106搭接電路實現(xiàn)了超聲波的發(fā)射與接收。采用超聲波發(fā)射與接受等技術(shù)，設(shè)計出盲人外出行走所需要提醒繞過前方障礙物的一種超聲波探測器。只需將超聲波盲人探路器安裝在盲人的拐杖上，當(dāng)盲人在走路時前面有障礙物，拐杖上的盲人探路器就會發(fā)出報警聲，因此起到提示的作用小心繞行。并能語音播報離障礙物的距離，讓盲人能夠了解障礙物離自己的距離。這種超聲波盲人探路器使用方便可靠且價格低廉，適合盲人和老人夜間走路,能有效防止事故的發(fā)生, 盲人在外出時都會帶一根拐杖來探路，以躲避障礙。由于拐杖不可能太長， 探測范圍十分有限，利用超聲波探測原理組成一個微型

2、探測器并組裝在拐杖手柄內(nèi)，不僅可以提高探測效果和探測距離，而且使用十分方便。【關(guān)鍵詞】89c52 ;單片機；74ls04反相器cx20106電路；超聲波的發(fā)射與接收；ny3p065ap8；語音芯片the design of the ultrasonic blind lighting apparatusabstractin this paper, the design of a 74ls04 inverter and cx20106 lap circuit achieves ultrasonic transmitter and receiver. emitting and receiving u

3、ltrasonic technology, designed to remind the blind need to walk out in front of obstacles to bypass an ultrasonic detector. just ultrasonic blind pathfinder mounted on the blind cane, when there is an obstacle in front of the blind in walking, the blind pathfinder crutches will sound an alarm on, an

4、d therefore play a role in prompting caution bypass. and can voice broadcast from the obstacle distance from obstacles so that blind people can understand their distance. this ultrasonic blind pathfinder is reliable and easy to use and inexpensive, for the blind and the elderly to walk at night, can

5、 effectively prevent the occurrence of the accident, when the blind will go to pathfinder with a crutch to avoid obstacles. since crutches not be too long, the detection range is very limited, using ultrasonic detection principle to form a micro-probe and assembled in the cane handle, not only can i

6、mprove the detection performance and detection range, and easy to use.【keywords】 89c52; scm; 74ls04 cx20106 inverter circuit; ultrasonic transmitter and receiver; ny3p065ap8; voice chip第ii頁 畢業(yè)設(shè)計用紙目錄摘要iabstractii目錄- 0 -第1章前言- 1 -1.1系統(tǒng)開發(fā)背景- 1 -1.2系統(tǒng)開發(fā)意義- 1 -1.3設(shè)計目的- 1 -第2章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計- 2 -2.1 主控芯片電路設(shè)計- 2

7、 -2.2 超聲波測距電路設(shè)計- 3 -2.2.1 超聲波發(fā)射電路設(shè)計- 4 -2.3 語音播報電路的設(shè)計- 5 -2.4 蜂鳴器提醒電路的設(shè)計- 6 -第3章系統(tǒng)軟件程序設(shè)計- 7 -3.1 超聲波程序設(shè)計- 8 -3.2 語音播報程序設(shè)計- 9 -3.3 蜂鳴器程序設(shè)計- 10 -總 結(jié)- 11 -參考文獻(xiàn)- 12 -附錄 a- 0 -附錄 b- 0 -致 謝- 5 -第1章 前言1.1 系統(tǒng)開發(fā)背景 蝙蝠能在完全黑暗中，以極快的速度精確地飛翔，從不會同前方的物體相撞，蝙蝠在飛行時，喉內(nèi)產(chǎn)生并能從通過口腔發(fā)出人耳聽不到的超聲波，當(dāng)遇到食物或障礙物時，超聲波會反射回來，蝙蝠用兩耳接受物體的反

8、射波，并據(jù)此確定該物體的位置，并可從兩耳分別接受到回波間的差別，來辨別物體的遠(yuǎn)近、形狀及性質(zhì)，蝙蝠在空中能利用超聲波來“導(dǎo)航”，就能迅速準(zhǔn)確捕捉飛蟲。人是無法發(fā)出超聲波和聽到超聲波的，但我們可以利用儀器發(fā)出超聲波，再利用儀器來接受反射回來的超聲波，因為聲音可以傳遞能量，根據(jù)聲音傳遞的能量引起盲人的觸覺，讓盲人感覺到，從而讓開障礙物。1.2 系統(tǒng)開發(fā)意義 中國是全世界盲人最多的國家約500萬盲人，占全世界盲人口的10%。每年在中國約有45萬人失明，由于看不見，他們只能用60%的感覺來獲取信息，外出行動很不方便。對于這些特殊群體，如何安全外出是最大的問題。因而設(shè)計一款實用的盲人探測器來幫助視覺障礙

9、者是十分重要的。1.3 設(shè)計目的 通過本次工程實踐，運用mcs-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用所學(xué)知識及查閱相關(guān)資料，結(jié)合超聲波發(fā)射與接收技術(shù)完成超聲波盲人探路儀的制作，達(dá)到理論知識與實踐更好結(jié)合、提高綜合運用所學(xué)知識和設(shè)計能力的目的。1、 通過查閱相關(guān)資料對超聲波發(fā)射電路及超聲波接收電路，語音電路，蜂鳴器提醒電路進(jìn)行進(jìn)一步研究。2、 在充分分析內(nèi)部邏輯的概念，進(jìn)行軟件和調(diào)試，學(xué)會使用，并能夠以其為平臺設(shè)計出具有超聲波測距，超聲波壁障以及語音播報報警距離能力超聲波盲人探路儀的硬件電路和軟件程序。第2章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計本設(shè)計硬件電路設(shè)計是圍繞著設(shè)計要求來設(shè)計的，我們需要實現(xiàn)的功能是超聲波測距

10、，可以語音播報距離。整個設(shè)計首先需要確定的是主控芯片，所以下面我從主控芯片的電路設(shè)計開始說明，系統(tǒng)總體框圖如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)總體框圖2.1 主控芯片電路設(shè)計經(jīng)過多方考量，本設(shè)計采用價格合適，性能又可以滿足設(shè)計要求的stc89c52rc作為主控芯片，本節(jié)主要說明stc89c52最小系統(tǒng)的設(shè)計。51單片機的最小系統(tǒng)除了必要的電源和地以外還需要時鐘電路和復(fù)位電路。對于時鐘電路的設(shè)計，xtal1和xtal2是單片機上的時鐘管腳，時鐘管腳可以被配置為使用晶振的片內(nèi)振蕩器，還可以直接由外部時鐘驅(qū)動。本設(shè)計中采用的是利用外部晶振實現(xiàn)內(nèi)時鐘模式，即使用了芯片內(nèi)部振蕩電路，在兩個時鐘管家的外部接上晶

11、振和兩個瓷片電容，內(nèi)部振蕩器就可以產(chǎn)生自激振蕩了。本設(shè)計中我們采用了的12m的石英晶振。和石英晶振并聯(lián)的兩個瓷片電容的大小對內(nèi)部振蕩的頻率有影響，可以起到對頻率微調(diào)的作用，設(shè)計中使用22pf的瓷片電容。晶體和電容在電路中的位置要與單片機靠盡量進(jìn)一些，以減少引線產(chǎn)生的寄生電容，提高振蕩頻率的穩(wěn)定性。晶振有沒有起振，可以說明單片機有沒有正常工作，我們可以使用萬用表測量時鐘管腳和地之間的電壓時，如果該電壓在2v左右則證明單片機正常工作。除了時鐘電路還有復(fù)位電路，在單片機系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛（運行不正常）或死機（停止運行）時，就需要進(jìn)行復(fù)位。stc89c52的復(fù)位引腳rst（第9管

12、腳）出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果rst保持持續(xù)的高電平，則會導(dǎo)致單片機一直處于復(fù)位狀態(tài)不能正常工作。復(fù)位操作一般分為上電自動復(fù)位和按鍵復(fù)位。系統(tǒng)上電的瞬間，根據(jù)電容的特性電解電容兩端電壓不會突變，此時電解電容的負(fù)極和復(fù)位引腳連接在一起，電源的電壓全部加在了電阻上，復(fù)位引腳的輸入為高，單片機被復(fù)位。然后系統(tǒng)電源給電容充電，則電阻上的電壓逐漸減小，當(dāng)電壓低于復(fù)位的閥值時，單片機停止復(fù)位操作，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)的復(fù)位按鍵是并聯(lián)在電容的兩端的，當(dāng)系統(tǒng)上電時即可有一次上電復(fù)位了，當(dāng)單片機正常工作以后，通過按下復(fù)位按鍵使復(fù)位管腳出現(xiàn)高電平達(dá)到10ms以上的高電平，就能使單

13、片機有效的進(jìn)行復(fù)位了。單片機最小系統(tǒng)原理如圖2-2所示。圖2-2 單片機最小系統(tǒng)原理圖2.2 超聲波測距電路設(shè)計超聲波測距電路的設(shè)計是本設(shè)計的核心所在，所以必須慎重的考量，下面經(jīng)過多方資料的查證和老師的幫助，我們大體確定了一下幾個方案，下面對各個方案進(jìn)行說明方案論證：超聲波發(fā)射電路設(shè)計方案論證發(fā)送原理：由單片機產(chǎn)生頻率為40khz的脈沖，經(jīng)過放大由超聲波發(fā)射頭發(fā)射。a、采用反相器驅(qū)動壓電式超聲波發(fā)射頭說明：可以加大驅(qū)動電流，在發(fā)射端加上反向電壓，可以加大激勵電壓，增加驅(qū)動功率，另一方面可以增加超聲波波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩的時間。b、采用555驅(qū)動壓電式超聲波發(fā)射頭說明：其頻率的產(chǎn)生

14、不需要軟件產(chǎn)生，直接硬件產(chǎn)生即可，并且電壓可以加到12v電壓的大小，主要決定555的輸出上拉多大的電阻。c、用三級管驅(qū)動脈沖變壓器驅(qū)動說明：其頻率的產(chǎn)生需要軟件產(chǎn)生，其激勵電壓由脈沖變壓的功率和副邊電壓輸出。d、采用集成的超聲波發(fā)射系統(tǒng) 說明：集成了驅(qū)動的超聲波發(fā)射系統(tǒng)，只要接入電源即可。但是價格昂貴。方案比較結(jié)論：基于成本和制作條件考慮，決定采用第一種方案，它制作簡單，成本低廉，效果理想，能滿足項目要求。超聲波接收電路設(shè)計方案方案論證：接收原理:首先對接收到的40khz小信號進(jìn)行濾波放大，再經(jīng)帶通，濾波電路，再經(jīng)檢波電路后積分，整形輸出到單片機。a、采用集成芯片構(gòu)建接收電路說明：利用紅外接收

15、芯片cx20106a做超聲波接收驅(qū)動電路，還有l(wèi)m812是一種專門用于超聲波結(jié)婚搜的集成電路，它既可以做反射電路，又可以用于接收放大電路，這樣電路接收簡單，可靠。b、采用運放和分立元器件說明：那么放大電路，濾波電路，檢波電路等電路必須自己設(shè)計完成，并且可以根據(jù)自己實際情況靈活設(shè)計各部分電路，以便能達(dá)到最佳效果。不過，這樣會加大電路設(shè)計難度和調(diào)試時間。方案比較結(jié)論： 由于時間有限，為了能使最大的滿足接收效果，我們選擇了第一種方案，采用cx20106a驅(qū)動超聲波發(fā)射頭。2.2.1 超聲波發(fā)射電路設(shè)計確定超聲波發(fā)射電路和接收電路的設(shè)計以后接下來我們首先對發(fā)射電路的設(shè)計做一個分析。發(fā)射電路主要由反相器

16、74ls04和超聲波發(fā)射換能器t構(gòu)成，單片機p2.0端口輸出的40khz的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻r1o、r11一方面可以提高反向器74hc04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間。 壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體的諧振來工作的。超聲波換能器內(nèi)部有兩個壓電晶片和一個換能板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片會發(fā)生共

17、振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)換為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器。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(yīng)分清器件上的標(biāo)志。超聲波發(fā)射部分原理圖如圖2-3所示。圖2-3 超聲波發(fā)射部分原理圖2.2.2 超聲波接收電路設(shè)計集成電路cx20106a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?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 khz與測距的超聲波頻率40 khz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路(如圖4)。實驗證明用cx20106a接收超聲波

18、(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。適當(dāng)更改電容c4的大小，可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。超聲波接收部分原理圖如圖2-4所示。圖2-4 超聲波檢測接收電路2.3 語音播報電路的設(shè)計本設(shè)計中語音播報電路完成的功能是在有需要時，播報測距的距離值。通過對語音播報方面資料的查閱大體了解到，語音播報實現(xiàn)的方式大體有兩種，一種是利用錄音芯片，一種是利用放音芯片。而從其音頻的存儲方式上可分為otprom、flashrom、eeprom及mask四種。下面對這兩個方面的資料進(jìn)行介紹。2.3.1 語音芯片類型介紹1、錄音芯片及放音芯片的選擇語音芯片從使用功能上，基本可以劃分為錄音

19、語音芯片和放音語音芯片。設(shè)計一個使用語音芯片的產(chǎn)品，首先要考慮是否使用錄制現(xiàn)場語音，如需要錄制語音則選用帶有錄音功能的語音芯片，否則就選用只有放音功能的語音芯片。通常帶有錄音功能的語音芯片都具有回放語音的功能，但是在播放語音時，音質(zhì)都沒有專門的放音語音芯片好，所以在選擇語音芯片時要權(quán)衡功能及音質(zhì)方面等因素。安防系統(tǒng)、會議記錄系統(tǒng)、錄音玩具等產(chǎn)品都要求具備錄音功能，這類型產(chǎn)品的開發(fā)都會用到錄音語音芯片，市場上有錄音功能的芯片主要有isd1110、isd1400、isd1700、isd1800、isd2500、isd3300、isd4000、wtr010、wtv040、apr6000等。利用錄音芯

20、片開發(fā)的錄音模塊，擁有更為簡潔的外圍電路和更佳的效果。如wtr-s4、wtv-nand錄音模塊，這些模塊利用外部的flashrom作為存儲中心，因而能夠錄制更長時間的語音。僅用到放音功能的設(shè)備很多，像治療儀、倒車?yán)走_(dá)、報站器、報警器等。這類型的產(chǎn)品不需要錄制現(xiàn)場的語音，將已經(jīng)處理過的語音利用工具下載到語音芯片播放就可以。放音芯片根據(jù)存儲方式可分為otprom、flashrom、eeprom及mask四種。2、otprom、flashrom和eeprom的選擇otp(onetimeprogramable)是指一次性可編程語音芯片，語音只能燒寫一次，適合應(yīng)用在不需要修改語音、語音長度短的場合，從放

21、音的長度上可以分為10秒、20秒、40秒、80秒、170秒、340秒。otp語音芯片的特點是單芯片方案、價格便宜，適合中小型批量生產(chǎn)，即便是小數(shù)量生產(chǎn)也可以及時拿貨。主要應(yīng)用在中低端玩具、電子琴、電動車等產(chǎn)品上。flashrom和eeprom的共性是可重復(fù)擦寫、存儲空間大，可隨意更換控制方式和語音內(nèi)容，能存儲更大的語音文件。eeprom通常都會集成在芯片中，此類型語音芯片價格比較昂貴，如isd1700、isd2500等。一般可以外掛的flashrom有1mbit32mbit，因需要用“語音芯片+flash”才能工作，價格比otp的稍高，但整體售價比eeprom的低，適合制樣或者中小型批量投產(chǎn)。

22、使用flashrom的語音芯片有wt588d、wtv040（需燒寫特殊程序）等。通過對上述知識點的了解，結(jié)合本設(shè)計的需求我們最終確定下來使用的語音芯片是ny3p065a，下面對ny3p065b的參數(shù)以及電路分析進(jìn)行介紹。3.3.2 ny3p065a電路設(shè)計ny3p065a是35秒一次性燒錄語音芯片/語音otp ，工作電壓范圍：1.8v-5v，有八個io口，其除了電源和地以外，有sp+和sp-口pwm輸出可直接驅(qū)動0.5w的喇叭，其控制口是busy和data還有clk,這三個口就是單片機與nu3p065a的連接口，busy是忙總線，即通過判斷其處于非忙狀態(tài)才能對其進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，data是數(shù)據(jù)輸入

23、口，clk是時鐘輸入口。ny3p065a一次燒錄的語音長度為65秒，足以滿足本設(shè)計的需求了。ny3p065a的原理圖如圖2-5所示。圖2-5 ny3p065a原理圖2.4 蜂鳴器提醒電路的設(shè)計本系統(tǒng)中當(dāng)測得的距離越低蜂鳴器鳴叫的頻率就越高，所以我們選擇的是無源蜂鳴器，其電路的設(shè)計也比較簡單，因為單片機的輸出電流不足以驅(qū)動蜂鳴器，所以本設(shè)計中采用普通的三極管來放大電流以驅(qū)動蜂鳴器，控制此電路的i/o口是p1.0口，具體連接如圖2-6所示。圖2-6 蜂鳴器連接原理圖第3章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計本設(shè)計整體實現(xiàn)的功能大體是上電后，超聲波實時測距，蜂鳴器根據(jù)距離的遠(yuǎn)近發(fā)出從低到高頻率的聲音，播報鍵按下時，播

24、報當(dāng)前的距離值。總體程序流程圖如圖3-1所示。圖3-1 總程序流程圖3.1 超聲波程序設(shè)計超聲波程序首先設(shè)置定時器的初值和工作方式，使總中斷允許位ea=1，并給顯示端口清零。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈沖，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直接波觸發(fā)，需延時0.1ms（這也就是測距器會有一個最小可能測距的原因）后，才能打開外中斷0接收返回的超聲波信號。由于采用12mhz的晶振，機器周期為1us，當(dāng)主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）按下式計算即可測得被測物體與測距器之間的距離，設(shè)計時取20攝氏度時的聲速344m/s，則有：，（其中t0

25、為計數(shù)器t0的計數(shù)值）。通過p1.0端口發(fā)送2個左右超聲波脈沖信號（頻率約40khz的方波），脈沖寬度為12s左右，同時把計數(shù)器t0打開進(jìn)行計時。利用外中斷0檢測返回超聲波信號，一旦接收到返回超聲波信號（即int0引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入中斷程序。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計時器t0停止計時，并將測距成功標(biāo)志字賦值1，程序流程圖如圖4-2所示。開始初始化發(fā)射按鍵是否按下發(fā)射超聲波脈沖停止定時器計時，并且計算出時間，根據(jù)時間計算出距離是否有外部中斷根據(jù)距離值蜂鳴器不同頻率響應(yīng)返回ynyn圖4-2 超聲波程序流程圖3.2 語音播報程序設(shè)計本設(shè)計中我們使用使用的語音芯片是ny3p065a，ny3p065

26、a的放音方式是直接將地址內(nèi)對應(yīng)的語音調(diào)用就可以放音了，ny3p065a的控制方式類似i2c總線，只是多了busy位，在查詢未忙時才可以對其進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入，ny3p065a的程序流程如圖3-3所示。程序開始放音鍵按下距離值轉(zhuǎn)換對應(yīng)地址啟動ny3p065a寫入對應(yīng)地址值返回yn播報對應(yīng)距離值圖3-3 ny3p065a程序流程圖3.3 蜂鳴器程序設(shè)計超聲波程序在每次讀取距離值后都會將讀取到的數(shù)據(jù)x與所設(shè)定好的上限值進(jìn)行比較，當(dāng)測量后讀取到的數(shù)據(jù)不在所設(shè)定的范圍內(nèi)時，蜂鳴器就發(fā)出警報聲音，若小于上限值，則根據(jù)距離值由大到小讓蜂鳴器發(fā)出從高到低的鳴叫聲。蜂鳴器程序流程如圖4-4所示。開 始距離xnx上限

27、值tempy3線接口頻率動態(tài)改變y3線接口設(shè)置為報警頻率蜂鳴器鳴叫蜂鳴器鳴叫圖4.4 報警程序流程圖總 結(jié)對所設(shè)計的電路進(jìn)行測量、校準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)其測量范圍15cm250cm內(nèi)的平面物體做了多次測量發(fā)現(xiàn)，其最大誤差為2cm，顯示最小分辨率為0.01 m，測量盲區(qū)小于0.15米，且重復(fù)性好。該測距儀穩(wěn)定性比較高、靈敏度比較高，盲區(qū)范圍小，分辨率小于0.01m, 被測目標(biāo)不需要垂直于超聲波測距儀角度保持在正負(fù)30度，被測目標(biāo)表面不需要平坦；但是在檢測過程中會有一些不便的地方：1.測量時在超聲波測距儀周圍沒有其他可反射超聲波的物體，由于發(fā)射功率有限，測距儀無法測量5m外的物體。2.因為實現(xiàn)測距所以電路的電流

28、相對比較大。3.不能夠?qū)崿F(xiàn)不同溫度下的測距功能。4.因為超聲波是將空氣作為媒介所以受電磁干擾比較大。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。實用的測距方法有兩種，一種是在被測距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測距儀。此次設(shè)計采用反射波方式。由上述的分析知，如果能夠知道當(dāng)?shù)販囟?，則可根據(jù)公式求出當(dāng)?shù)芈曀?，從而能夠獲得較高的測量精度。而問題的關(guān)鍵在于獲得溫度數(shù)據(jù)的方法。采用熱敏電阻、熱電耦、集成溫度傳感器都可以獲得較為準(zhǔn)確的溫度值，在復(fù)雜環(huán)境下，如果難于獲得環(huán)境溫度，或者不便獲得環(huán)

29、境溫度時，如果仍舊要求較高的測量精度，我們采用所謂標(biāo)桿校正的方法實現(xiàn)超聲波測距精度的校正。超聲波測距裝置首先測量距離已知為 h 的基平面（標(biāo)桿）聲波往返所用的時間，而后由測得的時間和距離 h 根據(jù)公式求出當(dāng)?shù)芈曀?。通過這樣的方法，我們也能夠順利的求出聲速，省去了使用傳感器測量溫度所帶來的麻煩。因此，只用為測距設(shè)備設(shè)定“標(biāo)定”和“測量”兩種狀態(tài)，即能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正所能實現(xiàn)的高精度測距功能。本文主要介紹了以單片機stc89c52為處理器超聲波測距器的設(shè)計過程，包括電路設(shè)計和程序的設(shè)計以及電路的搭建與調(diào)試。此設(shè)計電路由超聲波傳感器、單片機、發(fā)射/接收電路和led顯示器組成。以單片機stc89c52為

30、主處理器，通過超聲波傳感器發(fā)射和接收超聲波，再通過單片機中斷測出單片機由發(fā)射到接收到超聲波的時間，再計算出單片機與被測物體之間的距離，然后通過數(shù)碼管顯示出被測物體與單片機之間的距離。發(fā)射電路主要有74ls04和超聲波換能器構(gòu)成用單片機p1.0端口輸出40khz方波信號一路經(jīng)一級反向后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向后送到超聲波換能器的另一個電極。超聲波接收采用的是常用于電視紅外遙控接收器的芯片cx20106a。顯示電路采用四位數(shù)碼管的動態(tài)顯示。本電路設(shè)計由于元器件及其成板誤差，測量最大距離未能達(dá)到設(shè)計初衷要求，但對測量距離結(jié)果的誤差影響不大，能滿足日常生活、工業(yè)生產(chǎn)的測量要求，因此

31、此設(shè)計有著很大的意義。同時通過這個設(shè)計能夠提高我對單片機的認(rèn)識、編程能力和電路設(shè)計能力。參考文獻(xiàn)1張藝剛 單片機原理與接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社200568105 2胡萍 超聲波測距儀的研制浙江大學(xué)出版社20001031593李華 單片機語言編程北京航空航天大學(xué)出版社200526564蘇長贊 紅外線與超聲波遙控人民郵電出版社19931591895蘇偉 超聲波測距誤差分析.傳感器技術(shù)2005第五期236周荷琴、吳秀清 微型計算機原理與接口技術(shù)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社200945477靳達(dá) 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航 人民郵電出版社200326298余永權(quán)、汪明慧等 單片機在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用電子

32、工業(yè)出版社200445519胡漢才 單片機原理及其接口技術(shù)清華大學(xué)出版社2004112310劉鳳然 基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)傳感器世界2001203111 趙建領(lǐng)，薛園園.零基礎(chǔ)學(xué)單片機c語言程序設(shè)計m.北京:機械工業(yè)出版社,2009： 15-1812 田立.51單片機c語言程序設(shè)計快速入門m.北京:人民郵電出版社,2007：10-15.13 陳海宴.51單片機原理及應(yīng)用基于keilc與proteusm.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010：56-75.14 宋永樂高精度超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計現(xiàn)在電子技術(shù)2008,31(15)：137-13915 羅亞非單片機應(yīng)用基礎(chǔ)m北京北航出版社，2003

33、16 劉秀英單片機應(yīng)用設(shè)計200例m北京北京航空航天大學(xué)出版社，200617 徐江海單片機實用教程m北京機械工業(yè)出版社，200718 翟金輝超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計m中國儀器儀表2007(8)：44-45- 5 -附錄 a圖a1 系統(tǒng)原理圖圖a2 實物圖 附錄 b源程序：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#definenop_nop_()#define lcm_data p2 /數(shù)據(jù)接口#define busy 0x80 /用于檢測lcm狀態(tài)字中的busy標(biāo)識uintdis;ucharflag=0

34、,high_time,low_time;int bai,shi,ge;int alarm=50;sbit in=p33;/外部中斷1，接cx20106的7腳sbit csb=p11;/40khz方波輸出腳sbit lcm_rw = p12; /讀寫控制輸入端，lcd1602的第五腳sbit lcm_rs = p13; /寄存器選擇輸入端，lcd1602的第四腳sbit lcm_e = p11; /使能信號輸入端,lcd1602的第6腳sbit yy_rest=p14;sbit yy_data =p13;sbit yy_busy =p12;sbit spk=p20;sbit k =p10;voi

35、d delayus(uint us);void delayms(uint ms);void init(void);/初始化void delay_nms(uint n);/延時nmsvoid display(uint dat);/顯示函數(shù)void tran(void);/發(fā)射超聲波void delay100us();/延時100us/*函數(shù)名稱：初始化函數(shù)修改日期：入口參數(shù)：無返回值： 無*/void init(void) tmod=0x01;/定時器0方式1用于計時，定時器1用于產(chǎn)生38k方波th0=0;tl0=0; /* 設(shè)定t0的工作模式為2*/ea=1;it1=1;/下降沿有效,左傳感器

36、/*函數(shù)名稱：延時函數(shù)修改日期：入口參數(shù)：n返回值： 無*/void delay_nms(uint n) uchar i; while(n-) for(i = 0; i 0;j-);/*函數(shù)名稱：超聲波發(fā)射函數(shù)修改日期：入口參數(shù)：無返回值： 無*/void tran(void)uchar i;float temp;th0=0;tl0=0;/清定時0tr0=1;/開定時0for(i=8;i0;i-)csb=!csb;/nop;/nop;/nop;/nop;/nop;nop;nop;nop;nop;nop;csb=1;delay_nms(1);/延時1ms左右后再開中斷，避免直接回來的回波ex1=1;delay_nms(50);if(flag=1)temp=high_time*256+low_time;temp=(temp/1000)/2;temp*=344;temp=temp/10;/if(temp10)dis=(unsigned int)temp;flag=0;/else dis=0;/*函數(shù)名稱：中斷函數(shù)修改日期：入口參數(shù)：無返回值