超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、中北大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱： 超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 13270841 指導(dǎo)教師： 馬永 開設(shè)時(shí)間： 2016 年 6 月 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)工作分配及評(píng)分表課題名稱：超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)組人員工作分配情況及評(píng)分序 號(hào)姓 名學(xué) 號(hào)所承擔(dān)工作答辯及完成情況評(píng)分12345目錄一、課程設(shè)計(jì)目的1二、課程設(shè)計(jì)題目1三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求11、設(shè)計(jì)內(nèi)容12、設(shè)計(jì)要求1四、傳感器工作原理11. 超聲波傳感器12. 溫度傳感器DS18B203五、 系統(tǒng)框圖3六、單元電路設(shè)計(jì)原理41、超聲波發(fā)射電路42、超聲波檢測(cè)接收電路43、單片機(jī)最小系統(tǒng)53.1、STC89C52

2、芯片53.2 復(fù)位電路53.3 晶振電路64、顯示部分75、溫度檢測(cè)電路7七、軟件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試81、主程序流程圖81.1發(fā)射程序與接收程序流程圖91.2 中斷子程序流程圖101.3 距離計(jì)算與顯示子程序112.系統(tǒng)調(diào)試12八、設(shè)計(jì)中的問題及解決方法12九、總結(jié)13十、參考文獻(xiàn)1418 一、課程設(shè)計(jì)目的通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)，掌握傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和設(shè)計(jì)原則及相應(yīng)的硬件調(diào)試的方法。進(jìn)一步理解傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。 二、課程設(shè)計(jì)題目超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、要求1、設(shè)計(jì)內(nèi)容采用40KHz的超聲波發(fā)射和接收傳感器測(cè)量距離。采用發(fā)射和接收平行放在一起，通過反射測(cè)量距離。

3、根據(jù)溫度傳感器DS18B20所采集的溫度數(shù)據(jù)來修正測(cè)距系統(tǒng)中的聲速，從而使超聲波測(cè)得的距離更準(zhǔn)確。功能：1）所有測(cè)距和溫度數(shù)據(jù)均通過液晶顯示器LCD1602 顯示出來，距離精確到毫米，溫度精確到小數(shù)點(diǎn)后一位（單位：攝氏度）。 2）測(cè)量范圍：30mm2000mm。3）誤差5mm。 4）其它。2、設(shè)計(jì)要求1）掌握傳感器的工作原理及相應(yīng)的輔助電路設(shè)計(jì)方法。2）獨(dú)立設(shè)計(jì)原理圖及相應(yīng)的硬件電路。3）設(shè)計(jì)說明書格式規(guī)范，層次合理，重點(diǎn)突出。并附上詳細(xì)的原理圖四、傳感器工作原理1. 超聲波傳感器本次設(shè)計(jì)超聲波傳感器采用電氣方式中的壓電式 超聲波傳感器分機(jī)械方式和電氣方式兩類，它實(shí)際上是一種換能器，在發(fā)射端它

4、把超聲波換能器，它是利用壓電晶體的諧振來工作的。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。反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，就成為超聲波接收器。超聲波測(cè)距的方法有多種：如往返時(shí)間檢測(cè)法、相位檢測(cè)法、聲波幅值檢測(cè)法。本設(shè)計(jì)采用往返時(shí)間檢測(cè)法測(cè)距。其原理是超聲波傳感器發(fā)射一定頻率的超聲波，借助空氣媒質(zhì)傳播，到達(dá)測(cè)量目標(biāo)或障礙物后反射回來，經(jīng)反射后由超聲波接收器接收脈沖，其所經(jīng)歷的時(shí)間即往返時(shí)間，往返時(shí)間與超聲波傳播的路程的遠(yuǎn)近有關(guān)。測(cè)試

5、傳輸時(shí)間可以得出距離。圖4-1 測(cè)距原理圖假定s為被測(cè)物體到測(cè)距儀之間的距離，測(cè)得的時(shí)間為ts，超聲波傳播速度為vms1表示，則有關(guān)系式s=vt2。在空氣中，常溫下超聲波的傳播速度是334米/秒，但其傳播速度v易受空氣中溫度、濕度、壓強(qiáng)等因素的影響，其中受溫度的影響較大，如溫度每升高1，聲速增加約0.6米/秒。聲速與溫度關(guān)系如表4-2所示。因此在測(cè)距精度要求很高的情況下，應(yīng)通過對(duì)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)傳播速度加以校正。已知現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度T時(shí)，超聲波傳播速度V的計(jì)算公式可近似如下：V=331.5+0.607T這樣，只要測(cè)得超聲波發(fā)射和接收回波的時(shí)間差t以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度T，就可以精確計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物之

6、間的距離。表4-2聲速與溫度關(guān)系表溫度（）-30-20-10010203040聲速（m/s）313319325332338344350356在本系統(tǒng)中利用AT89S52中的定時(shí)器測(cè)量超聲波傳播時(shí)間，利用DS18B20測(cè)量環(huán)境溫度，從而提高測(cè)距精度?？諝庵新曀倥c溫度的關(guān)系可表示為： 聲速確定后，只要測(cè)得超聲波往返的時(shí)間，即可求得距離：L=1/2(331.4+0.6T)t。2. 溫度傳感器DS18B20由于聲音的速度在不同的溫度下有所不同，因此為提高精度，應(yīng)通過溫度補(bǔ)償對(duì)超聲波的傳播速度進(jìn)行校正。系統(tǒng)采用DS18B20傳感器測(cè)量溫度，DS18B20溫度傳感器具有不受外界干擾、精度高、測(cè)溫范圍寬等優(yōu)

7、點(diǎn)。檢測(cè)電路如圖4-3所示，單片機(jī)P3.7口接DS18B20數(shù)據(jù)總線，控制DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換和傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)總線接10 k的上拉電阻，作用是使總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換期間無需一直保持高電平。 圖4-3 溫度檢測(cè)電路顯示模塊單片機(jī)處理單元發(fā)射電路溫度傳感器檢測(cè)電路發(fā)射探頭接收探頭目標(biāo)物接收電路5、 系統(tǒng)框圖六、單元電路設(shè)計(jì)原理1、超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路原理圖如圖6-1所示。發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，單片機(jī)P1.0端口輸出的40kHz的方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推換形式將方

8、波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。上位電阻R8、R9一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)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(shí)間。 圖6-1 超聲波發(fā)射電路原理圖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(gè)壓電晶片和一個(gè)換能板。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)它就是一個(gè)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(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為

9、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(shí)應(yīng)分清器件上的標(biāo)志。2、超聲波檢測(cè)接收電路集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測(cè)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(cè)接收電路(如圖2-3)。實(shí)驗(yàn)證明用CX20106A接收超聲波(無信號(hào)時(shí)輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)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。圖6-2 超聲波接收電路原理圖3、單片機(jī)最小系統(tǒng)3.1、STC89C52芯片本次設(shè)計(jì)我們所采用的是STC89C52單片

10、機(jī)，是一種帶8k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能COMOS8的微處理器，該器件有40引腳，速度較快，價(jià)格便宜，燒錄方便，通過串口即可下載，還可以實(shí)現(xiàn)在線編程，采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。3.2 復(fù)位電路為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延遲才撤銷復(fù)位，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作

11、。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。所以復(fù)位引腳的電容大一點(diǎn)沒多大關(guān)系，頂多是復(fù)位時(shí)間長(zhǎng)一點(diǎn)；但如果電容太小，高電平持續(xù)時(shí)間太短，則單片機(jī)無法正常復(fù)位，就不能工作，電容通常取10UF或22UF，鋁電解電容即可。 單片機(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時(shí)，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后，5V的電源通過電阻給電解電容進(jìn)行充電，電容兩端的電會(huì)由0V慢慢的升到4V左右（此時(shí)間很短一般小于0.3秒），正因?yàn)檫@樣，復(fù)位腳由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復(fù)位工作；當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，電容兩端放電，電容又回到0V了，于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作。電路圖如圖6-3。 圖6-3 復(fù)位電路3.3 晶

12、振電路它是單片機(jī)系統(tǒng)正常工作的保證，如果振蕩器不起振，系統(tǒng)將會(huì)不能工作。假如振蕩器運(yùn)行不規(guī)律，系統(tǒng)執(zhí)行程序的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的誤差，這在通信中會(huì)體現(xiàn)的很明顯：電路將無法通信。它是由一個(gè)晶振和兩個(gè)瓷片電容組成的，晶振和瓷片電容是沒有正負(fù)的，兩個(gè)瓷片電容相連的那端一定要接地，如圖6-2所示。 圖6-4 晶振電路一般單片機(jī)的晶振工作于并聯(lián)諧振狀態(tài)，也可以理解為諧振電容的一部分。它是根據(jù)晶振廠家提供的晶振要求負(fù)載電容選值的，換句話說，晶振的頻率就是在它提供的負(fù)載電容下測(cè)得的，能最大限度的保證頻率值的誤差，也能保證溫漂等誤差。一般處理器的一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)時(shí)鐘周期所組成。所以單片機(jī)用12M晶振，運(yùn)行

13、速度為1M。4、顯示部分本設(shè)計(jì)顯示部分采用字符型LCD1602液晶顯示所測(cè)距離值。LCD1602顯示的容量為2行16個(gè)字。液晶顯示屏有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，與數(shù)碼管相比，顯得更專業(yè)、美觀。被廣泛用于低功耗電子產(chǎn)品和智能儀表中。5、溫度檢測(cè)電路DS18B20是美國(guó)DALLAS公司推出的單總線數(shù)字測(cè)溫芯片。它具有獨(dú)特的單總線接口方式，僅需使用1個(gè)端口就能實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的雙向通訊。DS18B20采用3腳T0-92封裝，形如三極管，同時(shí)也有8腳SOIC封裝，還有6腳的TSOC封裝。測(cè)溫范圍為-55+125，在-1085范圍內(nèi)，精度為0.5。每一個(gè)DS18B20芯片的

14、ROM中存放了一個(gè)64位ID號(hào)：前8位是產(chǎn)品類型編號(hào)，隨后48位是該器件的自身序號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。又因其可以采用寄生電源方式供電。因此，一條總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)DS18B20，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。溫度傳感器的DQ腳與單片機(jī)的P1.2管腳相連，用于顯示當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度。并把從外界檢測(cè)到的溫度返回到單片機(jī)中，并通過固化在程序中的溫度速度表，查得最接近檢測(cè)到的溫度的速度值，代入距離計(jì)算公式，從而得到比較精確的距離，提高了超聲波測(cè)距的精度。七、軟件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試超聲波測(cè)距系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收中斷程序、顯示子程序、溫度采集程序及距離計(jì)算子程序組成

15、。系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)： (1)DS18B20溫度傳感器接口模塊，分為初始化程序、寫入命令以及讀取子程序等部分； (2)基于LCD1602的顯示模塊，分為初始化子程序、寫入子程序以及顯示子程序； (3)溫度補(bǔ)償與距離計(jì)算模塊、分為超聲波發(fā)送控制程序、接收處理程序、溫度補(bǔ)償子程序等； (4)本次設(shè)計(jì)使用C語言編寫程序，C語言相比匯編有許多的優(yōu)勢(shì)；編譯器使用KeilmVersion4進(jìn)行程序編譯，Keil功能強(qiáng)大使用方便。 主程序，分為系統(tǒng)初始化、中斷處理以及各個(gè)子程序的調(diào)度管理等部分。如圖7-1所示描述了各個(gè)模塊的關(guān)系：圖 7-1系統(tǒng)軟件方框圖1、主程序流程圖本設(shè)計(jì)主程序的思想如下： (1)溫度為三位顯

16、示，分辨率0.1攝氏度，距離為四位顯示，單位為mm； (2)溫度每隔900ms采樣一次，DS18B20在12位精度下轉(zhuǎn)換周期為750ms ,故900ms滿足該速度要求；超聲波每隔60ms發(fā)送一次。 (3)系統(tǒng)采用AT89S52的內(nèi)時(shí)鐘：12MHz； (4)超聲波發(fā)送一定時(shí)間后才開始啟動(dòng)檢測(cè)，避免直達(dá)信號(hào)造成誤判。所以系統(tǒng)最小測(cè)量約為30mm；(5)當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，調(diào)用測(cè)距子程序，即可算得被測(cè)物與測(cè)距器之間的距離，最后顯示在LCD上，主程序流程圖如圖7-2所示。圖7-2 主程序流程圖1.1發(fā)射程序與接收程序流程圖超聲波發(fā)生子程序的作用是通過P10端口發(fā)送2個(gè)左右超聲波脈沖信號(hào)（

17、頻率約40kHz的方波），脈沖寬度為12s左右，同時(shí)把計(jì)數(shù)器T0打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。本設(shè)計(jì)中P1.0引腳連接到推挽放大電路再連接到超聲波發(fā)射傳感器，而P3.2(INT0)則被用來接收回波。定時(shí)器T1，T0均工作在工作方式1，為16位計(jì)數(shù)，T1定時(shí)器被用來開啟一次測(cè)距過程以它的溢出為標(biāo)志開始一個(gè)發(fā)射測(cè)量循環(huán)，T0定時(shí)器是用來計(jì)算脈沖往返時(shí)間，它們的初值均設(shè)為0。超聲波的接收由接收子程序來執(zhí)行，接收子程序如圖7-2所示。首先初始化，其次發(fā)射超聲波，接收端判斷是否有回波，若時(shí)間大于30ms仍沒檢測(cè)到回波則重新發(fā)射超聲波；若有回波，通過軟件濾波，判斷是否為回波信號(hào)，是回波，則讀取時(shí)間，繼續(xù)調(diào)用計(jì)算距離子程序

18、，最后顯示出測(cè)量的距離。圖7-2 接收子程序流程圖1.2 中斷子程序流程圖1.2.1外部中斷子程序中斷服務(wù)程序是響應(yīng)單片機(jī)的外部中斷。在系統(tǒng)主程序中，發(fā)射的40KHz脈沖信號(hào)遇到障礙物反射后，經(jīng)接收檢測(cè)電路產(chǎn)生外中斷信號(hào)至單片機(jī)。在中斷服務(wù)程序中，首先進(jìn)行必要的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，再把進(jìn)入中斷服務(wù)程序處的計(jì)數(shù)值讀出并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算得到相應(yīng)的距離值，同時(shí)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，最后送到顯示輸出。1.2.2定時(shí)器中斷子程序由于51單片機(jī)是16位定時(shí)器，最大計(jì)時(shí)時(shí)間為65536us，當(dāng)測(cè)量的距離很遠(yuǎn)的時(shí)候，定時(shí)器就會(huì)發(fā)生溢出。所以必須對(duì)溢出中斷進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置才能使得單片機(jī)正常工作。同時(shí)由于電路的測(cè)量距離有限最遠(yuǎn)

19、為2米，當(dāng)測(cè)量距離超出2米時(shí)，接收探頭就不能檢測(cè)回波，即不能產(chǎn)出外部中斷更不可能關(guān)閉定時(shí)器。 圖7-3 外部中斷子程序流程圖 圖7-4 定時(shí)中斷子程序流程1.3 距離計(jì)算與顯示子程序由于超聲波測(cè)距的原理為超聲波發(fā)生器T在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接收到。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器T0，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在INT0端產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)

20、，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。顯示數(shù)據(jù)子程序的主要功能就是把超聲波模塊測(cè)量后的結(jié)果經(jīng)單片機(jī)處理完畢的距離顯示在LCD液晶顯示屏上。 顯示數(shù)據(jù)子程序流程圖如圖7-5所示。圖7-5 顯示流程圖2.系統(tǒng)調(diào)試超聲波測(cè)距系統(tǒng)中超聲波發(fā)射和接收采用15的超聲波換能器TCT40-10F1（T發(fā)射）和TCT40-10S1（R接收），中心頻率為40kHz，安裝時(shí)應(yīng)保持兩換能器中心軸線平行并相距48cm，其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起來，則可提高抗干擾能力。根據(jù)測(cè)量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C0的大小，以獲得合適的接收靈敏度

21、和抗干擾能力。 當(dāng)焊接的時(shí)候，仔細(xì)對(duì)照仿真圖，焊接完了之后再檢查一遍，看有沒有多焊、漏焊以及錯(cuò)焊等情況。在檢查的過程中要預(yù)防集成片CX20106A與超聲波接收電路中的超聲波接收傳感器R的管腳接錯(cuò)了，同時(shí)在檢查的時(shí)候要注意硬件電路中各管腳是否有焊接在一起的情況，若有錯(cuò)誤改正即可。 硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測(cè)量的間隔時(shí)間，以適應(yīng)不同距離的測(cè)量需要。根據(jù)所設(shè)計(jì)的電路參數(shù)和程序，測(cè)距儀能測(cè)的范圍為0.032m，測(cè)距儀最大誤差不超過0.5cm。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對(duì)測(cè)量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)分析，不斷優(yōu)化

22、系統(tǒng)使其達(dá)到實(shí)際使用的測(cè)量要求。八、設(shè)計(jì)中的問題及解決方法1. LCD1602不亮可能原因：（1）單片機(jī)不工作。（2）LCD顯示模塊的硬件電路連線有問題故障排查：（1）單片機(jī)不工作。先檢查單片機(jī)的電源線和地線是否接好，發(fā)現(xiàn)接線無誤。再看晶振電路是否工作，仔細(xì)檢查，也無錯(cuò)誤。（2）LCD顯示模塊的硬件電路連線有問題。通過萬用表檢查管腳有虛焊的情況，然后將此處進(jìn)行修復(fù)后，LCD可以顯示了。2. 在焊接最小系統(tǒng)是，不小心將103排阻正負(fù)方向插反，導(dǎo)致最小系統(tǒng)不工作，整個(gè)單片機(jī)的程序不能傳輸?shù)芥i存器，無法顯示。發(fā)現(xiàn)后，及時(shí)更換103排阻，并注意方向。3.復(fù)位電路模塊在焊接過程中，將電容擊穿，使單片機(jī)無

23、法上電復(fù)位。重新焊接了一個(gè)復(fù)位電路。九、總結(jié)本次設(shè)計(jì)的最終結(jié)果實(shí)現(xiàn)了超聲波的發(fā)送和接收，并且能夠比較精確的檢測(cè)距離，達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本要求。設(shè)計(jì)中對(duì)外界的溫度采用，提高測(cè)量的精確度。從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測(cè)量物體間的距離并且以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離和溫度。超聲波測(cè)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(shí)間來計(jì)算出傳播距離。本次設(shè)計(jì)中采用反射波的原理，通過發(fā)射波被物體反射回來后接收反射波方式用來實(shí)現(xiàn)測(cè)距。 超聲波測(cè)距硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路、超聲波檢測(cè)接收電路和溫度采樣電路四部分。單片機(jī)采用8052。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減

24、小測(cè)量誤差。單片機(jī)輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號(hào)，利用外中斷0口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。 超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì)原理為超聲波發(fā)生器T在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接收到。這樣只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。在啟動(dòng)發(fā)射電路后再啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。當(dāng)收到超聲波反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離。在課程設(shè)計(jì)完

25、成之際，我們首先要向馬老師表示最真摯的謝意。在這兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)中，我們遇到了很多困難，通過查閱大量資料，小組討論，請(qǐng)教同學(xué)老師，終于一一克服，在這個(gè)過程中，我們的分析問題、解決問題及獨(dú)立工作的能力都有了很大的提高?？梢哉f是苦多于甜，學(xué)到了很多很多的東西。通過這次課程設(shè)計(jì)使我們懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。十、參考文獻(xiàn)1 胡漢才單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)M .北京:清華大學(xué)出版社，2002. 2 王守中. 51單片機(jī)開發(fā)入門與典型實(shí)例M.北京:人民郵電出

26、版社，2007. 3 陳雪麗. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005. 4 薛均義，張彥斌.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.西安：西安交通大學(xué)出版社，2005. 5 唐穎，程菊花，任條娟.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)M.北京：北京大學(xué)出版社，2008.6 李麗霞.單片機(jī)在超聲波測(cè)距中的應(yīng)用J.電子技術(shù),20027 賈伯年. 傳感器技術(shù). 南京: 東南大學(xué)出版社,2000附錄1系統(tǒng)原理圖附錄2源程序#include #include #include #include lcd.h#include ds18b20.h#definenop12_nop_();_nop_

27、();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_()/*_12M晶振，12個(gè)nop是1us_*/sbit wave = P10;sbit echo = P32;char flag_echo=0,flag_pass=0;/第一個(gè)參數(shù)1表示有回波，第二個(gè)參數(shù)1表示回波已經(jīng)失效/*整形轉(zhuǎn)字符串*num：待轉(zhuǎn)換數(shù)，str：字符串，radix：進(jìn)制*/void dis_itoa(int num,char*str,int radix);void main(void)unsigned char i

28、,str10;/i:循環(huán)用，str：用于保存轉(zhuǎn)換后的距離float time=0,k; /保存定時(shí)器的時(shí)間,k:溫度對(duì)應(yīng)的聲速因子unsigned int distance=0,time_=0;wave = 1;EA = 1; /打開總中斷ET0 = 1; /定時(shí)器0中斷TMOD = 0X01; /定時(shí)器0 方式 1TH0 = 0X00;/單片機(jī)計(jì)時(shí)器高8位TL0 = 0X00;/單片機(jī)計(jì)時(shí)器低8位IT0 = 0; /int0 下降沿觸發(fā)lcd_csh();/顯示器(ds18b20)庫函數(shù),lcd開頭的函數(shù)都是lcd_com(0x01);sleep_ms(5);lcd_display(0,1,Temp : C);/3個(gè)參數(shù)，最后一個(gè)參數(shù)為顯示內(nèi)容lcd_display(0,0,Distance: mm);while(1)/死循環(huán)，用來監(jiān)聽端口EX0 = 1; /打開中斷int0for (i=8;i0;i-) /產(chǎn)生8個(gè)40khz脈沖，12us一個(gè)wave = 1;/引腳名稱，見頭部定義nop12;/停頓12uswave = 0;nop12; TR0 = 1; /開始計(jì)時(shí)wa