畢業(yè)設(shè)計（論文）基于單片機(jī)的超聲波測距儀

1、目 錄 摘 要.1 關(guān)鍵詞.1 abstract.1 key words.1 1 緒論.2 1.1 超聲波測距儀的發(fā)展及現(xiàn)狀.2 1.2 本設(shè)計目的和意義.2 1.3 設(shè)計思路.2 1.3.1 設(shè)計原理.2 1.3.2 總體框圖.2 2 論計方案與論證.3 2.1 系統(tǒng)整體方案的設(shè)計.3 2.2 系統(tǒng)整體方案的論證.3 3 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計.3 3.1 51 系列單片機(jī)的功能特點及測距原理.3 3.2 超聲波發(fā)射電路.4 3.3 超聲波檢測接收電路.4 3.4 超聲波測距顯示電路.4 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計.5 4.1 系統(tǒng)程序流程圖.5 4.2 系統(tǒng)的軟件主程序.7 4.3 超聲波接受中斷程序

2、.7 4.4 系統(tǒng)的軟件的調(diào)試.8 5 總結(jié).8 參考文獻(xiàn).9 附錄一 程序清單.10 附錄二 超聲波測距實物圖.16 基于單片機(jī)的超聲波測距儀 摘摘 要：要：本設(shè)計是基于單片機(jī)實現(xiàn)的超聲波測距儀。利用單片機(jī)的嵌入式功能，將軟、硬 件有機(jī)地結(jié)合起來，運(yùn)用超聲波測距的原理，使得系統(tǒng)能夠正確地執(zhí)行各功能模塊。本系統(tǒng)能 夠?qū)崿F(xiàn)：測量 17cm 到 650cm 的距離，精度為 1cm。本論文首先介紹了單片機(jī) at89c51 的基礎(chǔ) 知識，然后對超聲波測距基礎(chǔ)功能進(jìn)行分析，給出設(shè)計方案和論證，進(jìn)行編程設(shè)計和硬件焊接。 本設(shè)計較好的完成了該課題指定的基本功能，并有所擴(kuò)展，方便修改和改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：

3、單片機(jī)；超聲波；嵌入式 scm-based ultrasonic rangefinder abstract：this paper is going to study the realization of scm-based ultrasonic rangefinder. by using of flushbonading function of scm, we combine software and hardware organically, use the ultrasonic ranging principle to make the system implement each func

4、tional module correctly. the system can make the following comes true: by measuring the distance between 17cm and 650cm to achieve the 1cm precision. this topic introduces some basic knowledge of scm-at89c51, and then analyses the basic function of ultrasonic distance ranging to show out design sche

5、me and argumentation and then to proceed programming and hardware welding. it has almost accomplished the task of basic function and has some extended expansion, which is convenient for modification and improvement. key words：scm;ultrasonic;flushbonading 1 緒論 1.1 超聲波測距儀的發(fā)展及現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應(yīng)

6、用越來越廣。但就目前技術(shù)水平來說， 人們可以具體利用的測距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技 術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。超聲波測距運(yùn)用主要有聲納測距和倒車?yán)走_(dá)。 聲納測距的發(fā)展趨勢基本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿足水中武器實 施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納，實現(xiàn)超遠(yuǎn)程的被動 探測和識別；研制更適合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中目標(biāo)識別問題；大力降 低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平越來越高。汽車進(jìn)入家庭已不再是奢望，但隨之而來的 事情就是如何保證汽車使用過程中的安全問題，特別是如何防止

7、汽車與其他物體碰撞的事情發(fā) 生。據(jù)初步調(diào)查統(tǒng)計，l5%的汽車事故是由汽車倒車“后視”不良造成的。因此，增強(qiáng)汽車的后視 能力，對于提高行車安全，減輕司機(jī)的勞動強(qiáng)度和心理壓力，是十分重要的。如果車輛能適時 檢測與周圍障礙物的距離并給出警告信息，使司機(jī)及早采取行動，可避免車輛相撞事故的發(fā)生。 倒車?yán)走_(dá)的廣泛應(yīng)用可以減少汽車事故發(fā)生率。 1.2 本設(shè)計目的和意義 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應(yīng)用越來越廣。但是運(yùn)用超聲波測距技 術(shù)很有限，一般運(yùn)用于高定位精度的聲納測距、汽車倒車?yán)走_(dá)等。它們都運(yùn)用了超聲波定向性 好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小，反射能力較強(qiáng)，在惡劣工作環(huán)境下具有一定的適

8、應(yīng)能 力等優(yōu)點。超聲波測距儀作為一種非常有用的工具在各方面都有很大的發(fā)展空間，它將朝著更 加精確的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求。本設(shè)計基于單片機(jī)實現(xiàn)超聲波測距離，其中 考慮到了溫度對超聲波的影響，合理的提高了測量精度。 1.3 設(shè)計思路 1.3.1 設(shè)計原理 發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度 v 在空氣中傳播，在到達(dá)被測物體時被反射返回，由接收器接 收，計算其往返時間 t，由 s=vt/2 即可算出被測物體的距離。由于超聲波也是一種聲波，其聲速 v 與溫度有關(guān)，下表列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為 聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右?/p>

9、校正。本設(shè)計采用 常溫 20 攝氏度時超聲波的波速，這樣既可以滿足精度 1cm 的要求，又可以適合正常環(huán)境下的 測量要求。 表 1-1 超聲波波速與溫度的關(guān)系表 溫度（）-30-20-100102030100 聲速 （ms） 313319325323338344349386 1.3.2 總體框圖 單片機(jī)發(fā)出啟動信號，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器發(fā)出；超聲波反射回來時，超聲波接收 器將接收到的超聲波信號經(jīng)放大器放大，啟動單片機(jī)中斷程序，測得時間為 t，再由軟件進(jìn)行判 別、計算，得出距離數(shù)并送 led 顯示。 超聲波接收 單片機(jī) 控制器 超聲波發(fā)送 led 顯示 掃描驅(qū)動 圖 1-1 超聲波測距儀原理

10、框圖 2 論計方案與論證 2.1 系統(tǒng)整體方案的設(shè)計 電路的設(shè)計主要包括三端穩(wěn)壓電源電路，單片機(jī)及其輔助電路、超聲波發(fā)射和超聲波檢測 接收電路，顯示電路四部分組成。單片機(jī)采用 at89c51，用 12mhz 高精度的晶振，以獲得較 穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)用 p1.0 端口輸出超聲模塊所需的啟動信號，超聲波發(fā)射 探頭發(fā)出 40khz 的超聲波。利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采 用實用的 4 位共陽 led 數(shù)碼管，段碼 af 接單片機(jī)的 p0.0p0.6，位碼用 pnp 三極管 9012 驅(qū)動。 2.2 系統(tǒng)整體方案的論證 超聲波測距的原理是利用超聲波的

11、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。本設(shè)計采用 反射波方式。 測距儀的分辨率取決于對超聲波傳感器的選擇。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感 器，常用的材料是壓電陶瓷。由于超聲波在空氣中傳播時會有相當(dāng)?shù)乃p，衰減的程度與頻率 的高低成正比；而頻率高分辨率也高，故短距離測量時應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長距離的測 量時應(yīng)用低頻率的傳感器。本設(shè)計采用 40khz 頻率的超聲波。 3 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 51 系列單片機(jī)的功能

12、特點及測距原理 5l 系列單片機(jī)中典型芯片(at89c51)采用 40 引腳雙列直插封裝(dip)形式，內(nèi)部由 cpu，4kb 的 rom，256b 的 ram，2 個 16b 的定時和計數(shù)器 to 和 t1，4 個 8 b 的 io 端： p0，p1，p2，p3，一個全雙功串行通信口等組成。特別是該系列單片機(jī)片內(nèi)的 flash 可編程、 可擦除只讀存儲器(eprom)，使其在實際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息 保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。該系列單片機(jī)引腳與封裝如下圖所示1。 圖 3-1 at89c51 引腳圖 單片機(jī)發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回

13、波，從而測出 發(fā)射和接收回波的時間差 t，然后求出距離 svt2，式中的 v 為超聲波波速。限制該系統(tǒng)的 最大可測距離存在 4 個因素：超聲波的幅度、反射的質(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的可測距離。為了增加 所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射和接收 的設(shè)計方法。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速 v 與溫度有關(guān)2。 3.2 超聲波發(fā)射電路 超聲波發(fā)射電路原理圖，如圖 3-2 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

14、 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(qiáng)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 r10、r11 一方面可以提高反向器 74ls04 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3。 u4a 74ls04 u4b 74ls04 u4c 74ls04 u4d 74ls04 u4e 74ls04 r10 1k r11 1k t v cc 1234 56 89 1011 圖3-2 超聲波發(fā)射電路原理圖 壓電式超

15、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 極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機(jī)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4。 3.3 超聲波檢測接收電路 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。 考慮到紅外遙控常用的載波頻率38 khz與測距的超聲

16、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3-3所示。用cx20106a接收超聲波，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。 r12 220k r13 10k r14 10 1 2 3 4 56 7 8 cx 20106a u5 c7 330pf c4 0.056uf +c5 1uf + c6 3.3uf r v cc gnd p3.2 圖3-3 超聲波檢測接收電路 3.4 超聲波測距顯示電路 硬件電路的設(shè)計主要包括三端穩(wěn)壓電源電路，單片機(jī)及其輔助電路、超聲波發(fā)射和超聲波 檢測接收電路，顯示電路四部分組成。單

17、片機(jī)采用 at89c51,系統(tǒng)采用 12mhz 高精度的晶振， 以獲得較穩(wěn)定的時鐘頻率，并減小測量誤差。單片機(jī)用 p1.0 端口輸出超聲模塊所需的啟動信號， 利用外中斷 0 口檢測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的 4 位共陽 led 數(shù)碼管，段碼用 74ls245 驅(qū)動，位碼用 pnp 三極管 9012 驅(qū)動5。單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路如下 圖： p1.0/t 1 p1.1/t 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 in t1 13 in t0 12 t0 14 t1 15 ea/v p 31 x 2 18 x 1 19 res

18、et 9 rd 17 wr 16 psen 29 ale/p 30 rx d 10 tx d 11 p2.0 21 p2.1 22 p2.2 23 p2.3 24 p2.4 25 p2.5 26 p2.6 27 p2.7 28 p0.7 32 p0.6 33 p0.5 34 p0.4 35 p0.3 36 p0.2 37 p0.1 38 p0.0 39 at89c52 u5 * 40khz入入 入入入入入入 y2 12mhz5v c4 30pf c5 30pf + 20uf reset 10k v cc a b c d e f g a 1 b 2 c 3 d 4 e 5 f 6 g 7 dpy

19、 ledres2 a b c d e f g a 1 b 2 c 3 d 4 e 5 f 6 g 7 dpy led res2 a b c d e f g a 1 b 2 c 3 d 4 e 5 f 6 g 7 dpy led res2 a b c d e f g a 1 b 2 c 3 d 4 e 5 f 6 g 7 dpy led res2 9012901290129012 4.7k 4.7k4.7k v cc p2.3p2.2p2.1p2.0 圖 3-4 顯示電路 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 4.1 系統(tǒng)程序流程圖 軟件分為兩部分，主程序和中斷服務(wù)程序，如下圖所示6。主程序完成初始化工作、各路

20、超聲波發(fā)射和接收順序的控制。定時中斷服務(wù)子程序完成超聲波發(fā)射，外部中斷服務(wù)子程序主 要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作7。 單片機(jī)初始化 定時中斷子程序 有 回 波 外部中斷子程序 n y 開 始 結(jié) 束 圖 4-1 主程序流程圖 定時器初始化 發(fā)射超聲波 發(fā)射完否 停止發(fā)射 n y 定時中斷入口 返 回 圖 4-2 定時中斷服務(wù)子程序 關(guān)外部中斷 讀取時間值 輸出結(jié)果 計算距離 開外部中斷 外部中斷入口 返 回 圖 4-3 外部中斷服務(wù)子程序 主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時器 t0 工作模式為 16 位定時計數(shù)器模式。置位 總中斷允許位 ea 并給顯示端口 p0 和 p1

21、 清 0。然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程序送出一個超聲波脈 沖，為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳送到接收器引起的直射波觸發(fā)，需要延時約 0.1 ms（這也 就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因）后，才打開外中斷 0 接收返回的超聲波信號6。 由于采用的是 12 mhz 的晶振，計數(shù)器每計一個數(shù)就是 1s，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）按式（1）計算，即可得被測物體與測距 儀之間的距離，設(shè)計時取 20時的聲速為 344 m/s 則有：d=(ct)/2=172t0/10000cm（1）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

22、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8。 4.2 系統(tǒng)的軟件主程序 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,#0bh cleardisp: mov r0, #00h inc r0 djnz r7, cleardisp mov 20h, #00h mov tmod, #21h ;t1 為 8 位自動重裝模式，t0 為 16 位定時器 mov th0, #00h ;65ms 初值 mov tl0, #00h mov th1, #0f2h ; 40khz 初值 mov t

23、l1, #0f2h mov p0, #0ffh mov p1, #0ffh mov p2, #0ffh mov p3, #0ffh mov r4, #04h ;超聲波脈沖個數(shù)控制（為賦值的一半） setb px0 setb et0 setb ea setb tr0 ;開啟測距定時器 start1: lcall display jnb 00h, start1 ;收到反射信號時標(biāo)志位為 1 clr ea lcall work ;計算距離子程序 setb ea clr 00h setb tr0 ;重新開啟測距定時器 mov r2, #64h ;測量間隔控制（約 4*100=400ms） loop:

24、lcall display djnz r2, loop sjmp start1 4.3 超聲波接受中斷程序 ;t0 中斷，65ms 中斷一次 intt0: clr ea clr tr0 mov th0, #00h mov tl0, #00h setb et1 setb ea setb tr0 ;啟動計時器 t0，用以計算超聲波來回時間 setb tr1 ;開啟發(fā)超聲波用定時器 t1 out: reti ;t1 中斷，發(fā)超聲波用 intt1: cpl vout djnz r4,retiout clr tr1 ;超聲波發(fā)送完畢，關(guān) t1 clr et1 mov r4,#04h setb ex0 ;

25、開啟接收回波中斷 retiout: reti ;外中斷 0，收到回波時進(jìn)入 pint0: clr tr0 ;關(guān)計數(shù)器 clr tr1 clr et1 clr ea clr ex0 mov 44h,tl0 ;將計數(shù)值移入處理單元 mov 45h,th0 setb 00h ;接收成功標(biāo)志 reti 4.4 系統(tǒng)的軟件的調(diào)試 超聲波測距儀的制作和調(diào)試都比較復(fù)雜，其中超聲波發(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

26、殼屏蔽起來， 則可提高抗干擾能力。根據(jù)測量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容 c4 的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力9。 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量的間隔時間，以適應(yīng)不同距離的測量 需要。根據(jù)所設(shè)計的電路參數(shù)和程序，測距儀能測的范圍為 17cm650cm，測距儀最大誤差不 超過 1cm。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復(fù)一致性進(jìn)行多次實驗分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)使其達(dá) 到實際使用的測量要求10。 5 總結(jié) 本設(shè)計利用超聲波測距的原理，即利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的

27、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。本設(shè)計采用反射波方式。 本設(shè)計硬件電路主要包括三端穩(wěn)壓電源電路、單片機(jī)及其輔助電路、超聲波發(fā)射和超聲波 檢測接收電路、顯示電路四部分組成。單片機(jī) at89c51 采用 12mhz 高精度的晶振，以獲得較 穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)用 p1.0 端口輸出超聲波換能器所需的 40khz 的方波信號， 利用外中斷 0 口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實用的 4 位共陽 led 數(shù)碼管，段碼用

28、74ls245 驅(qū)動，位碼用 pnp 三極管 9012 驅(qū)動。 超聲波發(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(qiáng)度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。 超聲波檢測接收電路主要是由集成電路cx20106a組成，它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與測距的超聲波 頻率40 khz較為

29、接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路。實驗證明用cx20106a接收超聲波 (無信號時輸出高電平)，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。 超聲波測距的算法設(shè)計原理為超聲波發(fā)生器 t 在某一時刻發(fā)出一個超聲波信號，當(dāng)這個超 聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器 r 所接收到。這樣只要計算出從發(fā)出超聲波 信號到接收到返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。在啟動發(fā)射電 路的同時啟動單片機(jī)內(nèi)部的定時器 t0，利用定時器的計數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時間和收到反 射波的時間。當(dāng)收到超聲波反射波時，接收電路輸出端產(chǎn)生

30、一個負(fù)跳變，在 int0 或 int1 端產(chǎn) 生一個中斷請求信號，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時間差，計 算距離。 增加電源穩(wěn)壓模塊的目的是為了得到系統(tǒng)所需的+5v穩(wěn)定電壓，只要給系統(tǒng)提供+7v +28v的直流電源，系統(tǒng)都能夠正常工作，這樣設(shè)計就使得該系統(tǒng)能夠在更多的供電環(huán)境下使用； 超聲波是一種聲波，其傳播速度受環(huán)境溫度的影響，因此本設(shè)計了溫度檢測模塊，雖然對于短 距離的測量來說，溫度產(chǎn)生的誤差是微乎其微的，但這樣設(shè)計可以體現(xiàn)出對精度的追求，以及 對誤差分析的理念；增加rs232通信功能的目的是為了便于擴(kuò)展，增加了系統(tǒng)的靈活性；另 外，系統(tǒng)還預(yù)設(shè)了四個按鍵s1-s4，

31、它們暫時保留未用，但是可以對它進(jìn)行擴(kuò)展，使它們具有不 同的功能，與此對應(yīng)的還有蜂鳴器報警電路，當(dāng)測距范圍處于測量盲區(qū)時進(jìn)行報警提示。 在焊接及調(diào)制方面，超聲波測距儀元件較多，而且電路較為復(fù)雜，所以對焊接要求較高。 調(diào)試則更加復(fù)雜，因為超聲波的發(fā)射和接收過程中有很多干擾因素?？蛇m當(dāng)調(diào)整與接收換能器 并接的濾波電容 c4 的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。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。 參考文獻(xiàn) 1 肖看單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用m北京：清華大學(xué)出版社，2005 年：1213 頁 2 沈紅衛(wèi)基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)m北京：電子工業(yè)出版社，2005 年：12

32、5 頁 3 劉海成單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計原理與實踐m北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009 年： 192 頁 4 張志良單片機(jī)原理與控制技術(shù)m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 年：124245 頁 5 郭速學(xué)圖解單片機(jī)功能與應(yīng)用m北京：中國電力出版社，2008 年：36210 頁 6 樓然苗單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)m北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007 年：5086 頁 7 張義和說例 8051m北京：人民郵電出版社，2006 年：1256 頁 8 吳金戌8051 單片機(jī)實踐與應(yīng)用m北京：清華大學(xué)出版社，2002 年：110129 頁 9 許泳龍單片機(jī)原理及應(yīng)用m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 年：2

33、26312 頁 10 吳國經(jīng)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)m北京：中國電力出版社，2004 年：52156 頁 附錄一 程序清單 ;* ;*超聲波測距器 * ;*采用 at89c52 12mhz 晶振 * ;*采用共陽 led 顯示器 * ;* ;測距范圍 10cm-5.5m，堆棧在 4fh 以上，20h 用于標(biāo)志 ;顯示緩沖單元在 40h43h,使用內(nèi)存 44h、45h、46h 用于計算距離 ; vout equ p1.0 ;脈沖輸出端口 ; ;* ;*中斷入口程序 * ;* ; org 0000h ljmp start org 0003h ljmp pint0 org 000bh ljmp intt0 o

34、rg 0013h reti org 001bh ljmp intt1 org 0023h reti org 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,#0bh cleardisp: mov r0, #00h inc r0 djnz r7, cleardisp mov 20h, #00h mov tmod, #21h ;t1 為 8 位自動重裝模式，t0 為 16 位定時器 mov th0, #00h ;65ms 初值 mov tl0, #00h mo

35、v th1, #0f2h ; 40khz 初值 mov tl1, #0f2h mov p0, #0ffh mov p1, #0ffh mov p2, #0ffh mov p3, #0ffh mov r4, #04h ;超聲波脈沖個數(shù)控制（為賦值的一半） setb px0 setb et0 setb ea setb tr0 ;開啟測距定時器 start1: lcall display jnb 00h, start1 ;收到反射信號時標(biāo)志位為 1 clr ea lcall work ;計算距離子程序 setb ea clr 00h setb tr0 ;重新開啟測距定時器 mov r2, #64h

36、;測量間隔控制（約 4*100=400ms） loop: lcall display djnz r2, loop sjmp start1 ; ;* ;* 中斷程序 * ;* ; ;t0 中斷，65ms 中斷一次 intt0: clr ea clr tr0 mov th0, #00h mov tl0, #00h setb et1 setb ea setb tr0 ;啟動計時器 t0，用以計算超聲波來回時間 setb tr1 ;開啟發(fā)超聲波用定時器 t1 out: reti ;t1 中斷，發(fā)超聲波用 intt1: cpl vout djnz r4,retiout clr tr1 ;超聲波發(fā)送完畢，

37、關(guān) t1 clr et1 mov r4,#04h setb ex0 ;開啟接收回波中斷 retiout: reti ;外中斷 0，收到回波時進(jìn)入 pint0: clr tr0 ;關(guān)計數(shù)器 clr tr1 clr et1 clr ea clr ex0 mov 44h,tl0 ;將計數(shù)值移入處理單元 mov 45h,th0 setb 00h ;接收成功標(biāo)志 reti ; ;* ;* 顯示程序 * ;* ;40h 為最高位，43h 為最低位，先掃描高位 display: mov r1,#40h mov r5,#0f7h play: mov a,r5 mov p0,#0ffh mov p2,a mov

38、 a,r1 mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov p0,a lcall dl1ms incr1 mova,r5 jnbacc.0,endout rra movr5,a ajmpplay endout: movp2,#0ffh movp0,#0ffh ret ; tab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h,0ffh,88h,0bfh ;共陽數(shù)碼管 0, 1, 2,3,4,5,6,7,8,9,不亮，a, ; ;* ;* 延時程序 * ;* ; dl1ms: mov r6,#14h dl1: mov r7,#19

39、h dl2: djnz r7,dl2 djnz r6,dl1 ret ; ;* ;* 距離計算程序(=計算值17/1000cm) 近似 * ;* ; work: push acc push psw push b mov psw,#18h mov r3,45h mov r2,44h mov r1,#00d mov r0,#17d lcall mul2by2 mov r3,#03h mov r2, #0e8h lcall div4by2 lcall div4by2 mov 40h, r4 mov a, 40h jnz jj0 mov 40h,#0ah ;最高位為 0，不點亮 jj0: mov a,r0 mov r4,a mov a,r1 mov r5,a mov r3,#00d mov r2,#100d lcall div4by2 mov 4