超聲波測(cè)距儀軟件設(shè)計(jì)

1、摘 要由于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，被廣泛的用于距離的測(cè)量，如測(cè)距儀和物位測(cè)量?jī)x等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、快捷、方便簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制。是一種非接觸式的檢測(cè)方式，與其他方法相比不受光線，被測(cè)對(duì)象顏色的影響，對(duì)于被物體處于黑暗、有灰塵、煙霧、有毒等惡劣環(huán)境下有一定的適應(yīng)的能力。本文介紹了超聲波測(cè)距系統(tǒng)的方法和原理。本次設(shè)計(jì)用4049、CX20106芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波的發(fā)射與接收，采用AT89C52型單片機(jī)作為主控制器，對(duì)發(fā)射、接收電路的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和處理，用動(dòng)態(tài)掃描的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的距離數(shù)字顯示。在介紹測(cè)距系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，給出系統(tǒng)的整體

2、構(gòu)成，對(duì)系統(tǒng)中發(fā)射、接收、顯示電路給出了軟硬件的論證。經(jīng)過調(diào)試本系統(tǒng)在5200cm的距離內(nèi)測(cè)量精度可達(dá)±1cm，實(shí)際使用表明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定, 性能良好。關(guān)鍵詞超聲波；測(cè)距；單片機(jī)；數(shù)碼管The software design of ultrasonic range finderAbstractBecause the ultrasonic wave has the features ,such as strong point, slow energy consumption and a long distance transmission in the medium ,it alway

3、s used for ultrasonic, energy consumed slowly, and transmiting more further in the medium, ultrasonic is often used for distance measurement. Such as range finders and all level measurement can be achieved through the ultrasonic wave .Use of ultrasonic testing is often more rapid, convenient and sim

4、ple terms, easy to real-time control. It is a non-contact detection method. Compared with other methods, it is not influenced by light, color and other effects of the tested object. When the measured objected in the dark, dusty, smoggy, toxic and adverse circumstances, ultrasonic wave has a certain

5、degree of adaptability.This text has mainly described the principle and method of ultrasonic range-finder. This design adopt the 4049, CX20106 chip to achieve transmitting and receiving of ultrasound, using AT89C52 single-chip microcomputer as the main controller to control and process of data of th

6、e transmitter and receiver circuitry, the dynamic scanning method to achieve digital distance display. Basing on introducing the function of ultrasonic ranging system, this thesis raises the overall composition of the system and gives the system transmitter and receiver, the display circuit hard war

7、e and software demonstration. After commissioning of the system the distance measurement can measure in 5 200cm,the accuracy up to ± 1cm, and the actual use shows that the system is stable and good performance.KEY WORDSUltrasonic; distance measuring; single chip microcomputer ; numerical code t

8、ube目 錄1.前言11.1課題的研究背景及意義11.2課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3課題的可行性22.整體方案設(shè)計(jì)和器件選擇32.1超聲波測(cè)距的原理32.2超聲波傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)圖32.3 AT89C52型單片機(jī)介紹42.4 AT89C52最小系統(tǒng)電路63.1整體電路設(shè)計(jì)74 超聲波測(cè)距系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)94.1軟件設(shè)計(jì)分析94.2軟件設(shè)計(jì)思路94.2.1主程序104.2.3 超聲波接收子程序13運(yùn)算處理程序15超聲波延時(shí)子程序17輸出顯示程序195總 結(jié)21致 謝22參考文獻(xiàn)23附錄241.前言1.1課題的研究背景及意義超聲波是指頻率高于20KHz的聲波，屬于機(jī)械波的范疇，遵循一般機(jī)械波在彈

9、性介質(zhì)中的傳播規(guī)律，如在介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進(jìn)入介質(zhì)后被介質(zhì)吸收而發(fā)生衰減等，正是因?yàn)橛羞@些性質(zhì)，使得超聲波可以用于距離的測(cè)量，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技水平的不斷提高，電子測(cè)量技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，超聲波測(cè)量精度高，成本低，性能穩(wěn)定則備受青睞，超聲波測(cè)距技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于人們生活和工作中。由于超聲波測(cè)距是一種非接觸檢測(cè)技術(shù)，不受光線、被測(cè)對(duì)象顏色的影響，比其他儀器更衛(wèi)生，具有不污染、高可靠、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于紙業(yè)、礦業(yè)、電廠、化工業(yè)、污水處理廠、食品、水文、等行業(yè)中，可在不同環(huán)境中進(jìn)行距離的準(zhǔn)確度在線標(biāo)定，可直接用于水酒精、糖等液位控制，能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的指標(biāo)要求。還可以用于移

10、動(dòng)機(jī)器人的視覺系統(tǒng)中，這樣可使機(jī)器人自動(dòng)躲避障礙物行走，及時(shí)獲得障礙物的位置信息，同時(shí)超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有以上的這些特點(diǎn)，在汽車倒車?yán)走_(dá)的研制方面也得到了廣泛應(yīng)用。1.2課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國(guó)際國(guó)內(nèi)，在超聲波測(cè)距方面的研究方向和水平的不同，主要體現(xiàn)在對(duì)測(cè)距原理、超聲波信號(hào)處理方法和超聲波測(cè)距處理器的選用上。常見的超聲波測(cè)距原理分為渡越時(shí)間法和相位差法兩種。信號(hào)的處理方法大致分為閾值檢驗(yàn)法、互相關(guān)延時(shí)估計(jì)法、偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻測(cè)距法和最小均方法四種。在處理器方面大多以單片機(jī)為主，其中以51系列應(yīng)用最為廣泛，采用運(yùn)算速度更快，效率更高DSP芯片作為處理器，也正成為一個(gè)非?；钴S的研究方向。目前已研制的超

11、聲波測(cè)距儀中，量程一般為3-12m，美國(guó)AIRMAR公司生產(chǎn)的 airducer AR30超聲波傳感器的作用距離可達(dá)30m，但價(jià)格昂貴，準(zhǔn)確度方面已控制在測(cè)量誤差的0.4%左右，與真值的差距在厘米級(jí)的范圍內(nèi)，若采用互相關(guān)或偽隨機(jī)法，最高可控制在0.05m內(nèi)，在提高精確度方面，超聲波測(cè)距還有很大的發(fā)展?jié)摿蜕仙臻g。1.3課題的可行性 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和電子行業(yè)的興起，各種具有強(qiáng)大功能集成電路的開發(fā)和先進(jìn)的電子儀器和電子設(shè)備，這些都為開發(fā)這種電子產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著我校的教學(xué)質(zhì)量的提升和教學(xué)內(nèi)容的深入，學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)有一定提高，對(duì)于研究這一類的產(chǎn)品已經(jīng)不是什么難題，為開發(fā)這類電子

12、產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，只要給予正確的指導(dǎo)，一定能完成本次設(shè)計(jì)。2.整體方案設(shè)計(jì)和器件選擇2.1超聲波測(cè)距的原理 諧振頻率高于20 kHz 的聲波稱為超聲波。超聲波為直線傳播方式, 頻率越高, 反射能力越強(qiáng), 而繞射能力越弱。利用超聲波的這種特性, 常常用渡越時(shí)間檢測(cè)法進(jìn)行距離的測(cè)量。其工作原理是:換能器向介質(zhì)發(fā)射超聲波, 聲波遇到目標(biāo)后必然有反射回波作用在換能器上。若已知介質(zhì)中聲速為c, 回波到達(dá)時(shí)刻與發(fā)射波時(shí)刻的時(shí)間差為t, 就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)與反射點(diǎn)的距離s: (1)式中c 為超聲波的傳播速度,m/s。超聲波在固體中傳播速度最快, 在氣體中傳播速度最慢而且聲速c與溫度有關(guān) 。2.2超聲

13、波傳感器的工作原理及結(jié)構(gòu)圖為了研究和利用超聲波, 人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講, 超聲波發(fā)生器可以分為兩大類: 即用電氣方式和機(jī)械方式產(chǎn)生超聲波。前者包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等; 后者有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同, 因而用途也各不相同, 目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器，壓電式超聲波換能器是利用壓電晶體諧振來工作的。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1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)它就是超聲波發(fā)生器;如沒加電壓，當(dāng)共振板接

14、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。共 振 板電極壓電晶片圖 1 超聲波傳感器結(jié)構(gòu)2.3 AT89C52型單片機(jī)介紹AT89C52為40 腳雙列直插封裝的8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等各引腳特性如下：（1）P0 口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也

15、即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的（2）P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯（3）P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯（4）P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏（5）RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。（6）ALE/PROG當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址

16、的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效。（7）PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)

17、）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。（8）EA/VPP 外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V 編程電壓Vpp。（9）XTAL1振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。（10）XTAL2振蕩器反相放大器的輸出端。2.

18、4 AT89C52最小系統(tǒng)電路AT89C52的最下系統(tǒng)電路如圖2所示，它由復(fù)位電路和晶振電路構(gòu)成。 圖2 AT89C52的最小系統(tǒng)電路3.超聲波測(cè)距系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1整體電路設(shè)計(jì)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)射電路和超聲波檢測(cè)接收電路三部分。單片機(jī)采用AT89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。整體電路圖如圖3-1所示。圖3-1 超聲波測(cè)距整體電路3.2超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)在這發(fā)射電路電路中，由單片機(jī)產(chǎn)生40KHz方波信號(hào)，然后信號(hào)經(jīng)過4049放大后輸出到發(fā)射探頭(超聲波換能器)，產(chǎn)生超聲波，發(fā)射出去。一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超

19、聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)三級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極。發(fā)射電路圖如圖3-2所示。圖3-1 超聲波發(fā)射電路3.3 超聲波檢測(cè)接收電路設(shè)計(jì)CX20106是一款應(yīng)用廣泛的紅外線檢波接收的專用芯片，其具有功能強(qiáng)、性能優(yōu)越、外圍接口簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，由于紅外遙控常用的載波頻率38kHZ與測(cè)距的超聲波頻率40kHZ比較接近，而且CX20106內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率f0可由其5腳外接電阻調(diào)節(jié)，阻值越大中心頻率越低，范圍為30-60kHZ。故本次設(shè)計(jì)用它來做接收電路。CX20106內(nèi)部由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。接收檢測(cè)電路如圖3-3所示。圖3-3

20、 超聲波檢測(cè)接收電路4 超聲波測(cè)距系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)分析完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)之后，接下來的就是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)所需要完成的主要是針對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用。由以上所述系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和各個(gè)電路功能，系統(tǒng)軟件需要實(shí)現(xiàn)以下功能：1、信號(hào)控制。在系統(tǒng)硬件中，已經(jīng)完成了發(fā)射電路、回?fù)軝z測(cè)接收電路的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中只需完成發(fā)射脈沖信號(hào)及輸出顯示。2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。測(cè)距系統(tǒng)中需要得到發(fā)射信號(hào)與接收回波的時(shí)間差，需要讀出計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)值，然后存儲(chǔ)在RAM中，而且每次發(fā)射周期的開始，需要對(duì)計(jì)數(shù)器清零，以備后續(xù)處理。3、信號(hào)處理。RAM中存儲(chǔ)的計(jì)數(shù)值并不能作為距離值直接顯示出來，有這個(gè)時(shí)間后，

21、可以通過程序來計(jì)算出來。4、距離顯示。經(jīng)過軟件處理得到的距離值需要十進(jìn)制的數(shù)碼管方式。4.2軟件設(shè)計(jì)思路超聲波軟件測(cè)距軟件設(shè)計(jì)主要由主程序，發(fā)射子程序，外部中斷接收子程序及顯示子程序。因?yàn)閰R編語言有很高的效率和精確度，所以本程序有匯編語言來編寫實(shí)現(xiàn)。主程序主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置T0工作模式為16位的定時(shí)器模式，及計(jì)數(shù)初值，然后使超聲波發(fā)射出一串40kHZ的方波。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的數(shù)（即超聲波來回所用的時(shí)間）按下面的計(jì)算可測(cè)得被測(cè)物體與測(cè)距儀之間的距離，算得結(jié)果后送往數(shù)碼管顯示出來。主程序流程圖如圖4-1所示。圖

22、4-1 超聲波測(cè)距主程序流程圖4.2.3 超聲波發(fā)送子程序在設(shè)計(jì)思路上，當(dāng)電路通電以后，T1開始計(jì)算時(shí)鐘周期，溢出，即65ms之后進(jìn)入T1中斷，并發(fā)送40kHz脈沖信號(hào)，持續(xù)25ms。把P1.0口清0即發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)，進(jìn)行反復(fù)發(fā)送。程序流程圖如圖4-2所示，部分程序如下：intt11: CPL VOUT ;40KHZ NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R4,intt11 ;超聲波發(fā)送完畢 MOV R4,#04H LCALL delay_250 ;延時(shí)，避開發(fā)射的直達(dá)聲波信號(hào) SETB EX0 ;開啟接收回波中斷圖4-2 超聲波發(fā)送子程序4.2.

23、3 超聲波接收子程序當(dāng)超聲波接收器收到返回的信號(hào)會(huì)給單片機(jī)一個(gè)外部中斷，在程序中定義為外部中斷0，INT0中斷在程序中的作用是形成中斷進(jìn)行跳轉(zhuǎn)進(jìn)入中斷子程序，能夠?qū)崿F(xiàn)我在程序設(shè)計(jì)上的思維，使整個(gè)程序符合邏輯設(shè)計(jì)。在程序中應(yīng)注意進(jìn)中斷時(shí)變量的保存及出中斷時(shí)變量的恢復(fù)。當(dāng)有外部中斷時(shí)，將由硬件置位中斷標(biāo)志寄存器的 EXINTF0或 EXINTF1位 （EXINTF0 或EXINTF1 位由硬件置位，由軟件清零），為避免進(jìn)入中斷死循環(huán)，必須在退出中斷子程序時(shí)用軟件清除該標(biāo)志位。系統(tǒng)在進(jìn)入中斷時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)中斷，之后進(jìn)入處理子程序。程序流程圖如圖4-3所示，部分程序如下：PINT0: NOP JB p3.

24、2,pint0_exit CLR TR0 ;關(guān)計(jì)數(shù)器 CLR EA ; CLR EX0 ; MOV 44H,TL0 ;將計(jì)數(shù)值移入處理單元 MOV 45H,TH0 ; MOV th0,#00h MOV tl0,#00h SETB 20H ;接收成功標(biāo)志 pint0_exit;RETI圖4-3 超聲波接收子程序4.2.4 運(yùn)算處理程序由于超聲波測(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。計(jì)算公式為:2*d=s=vt。其中，d為

25、被測(cè)物與測(cè)距儀的距離，s為聲波的來回的路程，v為聲速，t為聲波來回所用的時(shí)間。 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)，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。其部分源程序如下： work: PUSH ACC PUSH PSW PUSH B MOV PSW, #18hMOV 45H,#4EHMOV 44H,#20H MOV R1,#00H MOV R0,#11H MOV R3,45H MOV R2,44H LCA

26、LL MUL2BY2 MOV R3,#27H MOV R2,#10H LCALL DIV4BY2 MOV A,R4 ; 將R4中的十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制 MOV b,#10 ;10 ； 進(jìn)制/10=10進(jìn)制 DIV ab MOV 40H,a ; 十位在a MOV 41H,b ;個(gè)位在b POP B POP PSW POP ACC RET4.2.5 超聲波延時(shí)子程序在傳感器以脈沖發(fā)射方式工作下，電壓很高的發(fā)射電脈沖在激勵(lì)傳感器的同時(shí)也進(jìn)入接收部分，此時(shí)，在短時(shí)間內(nèi)放大器的放大倍數(shù)會(huì)降低，甚至沒有放大作用，這種現(xiàn)象成為阻塞。不同的檢測(cè)儀阻塞成都不一樣。根據(jù)阻塞區(qū)內(nèi)的缺陷回波高度對(duì)缺陷進(jìn)行定量會(huì)使

27、結(jié)果偏低，甚至不能發(fā)現(xiàn)障礙物，這是需要注意的。由于發(fā)射脈沖自身有一定的寬度，加上放大器有阻塞問題，在靠近發(fā)射脈沖一段時(shí)間范圍內(nèi)，所要求發(fā)現(xiàn)的缺陷往往不能被發(fā)現(xiàn)，這段時(shí)間成為盲區(qū)。延時(shí)子程序的作用就是在超聲波發(fā)射的同時(shí)延遲一些時(shí)間，在打開中斷，為了就是防止在超聲波發(fā)射時(shí)接收器就收到發(fā)射波，這樣就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，產(chǎn)生比較嚴(yán)重的誤差，所以要延遲一定的時(shí)間。程序流程圖如圖4-4所示，其源程序如下：DL1MS: MOV 60H,#01H LOOP2: MOV 61H,#28H LOOP21:MOV 62H,#5AH XHD3: DJNZ 62H,XHD3 DJNZ 61H,LOOP21 DJNZ 60H,L

28、OOP2 RET圖4-4 延時(shí)子程序4.2.6 輸出顯示程序此顯示模塊是讀取計(jì)算好的數(shù)值轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制，對(duì)照BCD碼轉(zhuǎn)化再送至P0口，采用動(dòng)態(tài)顯示，由P2.0和P2.1輪流控制顯示。DISPLAY: PLAY： CLR P2.0 SETB P2.1 MOV A, 40H MOV DPTR, #TAB MOVC A , A+DPTR MOV P0, A LCALL DL1MS MOV A, 41H MOVC A,A+DPTR SETB P2.0 CLR P2.1 MOV P0, A LCALL DL1MS DJNZ R7, PLAYRETTAB: DB 40H ;0 DB 79H ;1 DB 2

29、4H ;2 DB 30H ;3 DB 19H ;4 DB 12H ;5 DB 02H ;6 DB 78H ;7 DB 00H ;8 DB 10H ;95總 結(jié)由于時(shí)間和其它客觀上的原因，此次設(shè)計(jì)沒有做出實(shí)物。但是對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)很好的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)的最終結(jié)果是使超聲波測(cè)距儀能夠產(chǎn)生超聲波，實(shí)現(xiàn)超聲波的發(fā)送與接收，從而實(shí)現(xiàn)利用超聲波方法測(cè)量物體間的距離。以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離。我主要負(fù)責(zé)的是軟件設(shè)計(jì)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。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)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(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來后

30、接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。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或INT1端產(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)

31、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。致 謝首先，我要感謝我的崔老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，在我畢業(yè)論文寫作期間，崔老師給我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷，沒有您這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，借此機(jī)會(huì)，向您表示由衷的感激。接著，我要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的短短3個(gè)月里，你們給我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠(chéng)的謝謝你們。同時(shí)，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛，相互促進(jìn)的環(huán)境中，在和她們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。最后我要深深地感謝我的家人，正是他

32、們含辛茹苦地把我養(yǎng)育成人，在生活和學(xué)習(xí)上給予我無盡的愛、理解和支持，才使我時(shí)刻充滿信心和勇氣，克服成長(zhǎng)路上的種種困難，順利的完成大學(xué)學(xué)習(xí)。 還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵(lì)和幫助的朋友，在此無法一一列舉，在此也一并表示忠心地感謝！參考文獻(xiàn)1 胡萍.超聲波測(cè)距儀的研制.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2003.102 時(shí)德剛，劉嘩.超聲波測(cè)距的研究.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2002.10 3 華兵.MCS-51單片機(jī)原理應(yīng)用.武漢：武漢華中科技大學(xué)出版社，2002 .54 李華.MCU-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1993. 65 陳光東.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)(第二版).武漢：華

33、中理工大學(xué)出版社，1999.46 徐淑華，程退安，姚萬生.單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999. 6.7 蘇長(zhǎng)贊.紅外線與超聲波遙控.北京：人民郵電出版社，1993.78 張謙琳.超聲波檢測(cè)原理和方法.北京：中國(guó)科技大學(xué)出版社，1993.109 九州.放大電路實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè).沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002.510 樊昌元，丁義元. 高精度測(cè)距雷達(dá)研究.電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2000.1011 蘇偉，鞏壁建.超聲波測(cè)距誤差分析.傳感器技術(shù)，2004.12 永學(xué)等.1-Wire總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20及應(yīng)用.電子產(chǎn)品世界，2003.1213 勝全.D18B20數(shù)字

34、溫度計(jì)在微機(jī)溫度采集系統(tǒng)中的序編制. 南京：南京大學(xué)出版社1998. 314 恒清，張靖.加強(qiáng)單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力的方法.通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004 .1015 晗曉，袁慧梅.單片機(jī)系統(tǒng)的印制板設(shè)計(jì)與抗干擾技術(shù).電子工藝技術(shù)，2004 .616 豐，薛紅宣.采用軟件抗干擾設(shè)計(jì)提高微機(jī)系統(tǒng)的可靠性.電子產(chǎn)品世界，2004.117 占操，梁厚琴，曹燕.單片機(jī)系統(tǒng)中的軟件抗干擾技術(shù).電子技術(shù)，2003.318 華兵.MCS-51單片機(jī)原理應(yīng)用.武漢：武漢華中科技大學(xué)出版社，2002 .519 繼興，劉霞.單片機(jī)系統(tǒng)軟件抗干擾措施分析.電子測(cè)量技術(shù)，200320 田華等.可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器D

35、S18B2的原理與應(yīng)用.電子質(zhì)量，2004.7附錄以下是用匯編語言編寫的超聲波測(cè)距控制源程序：采用AT89S51 、12z晶振;測(cè)距范圍7CM-9.9M，堆棧在4FH以上，20H用于標(biāo)志;顯示緩沖單元在40H-43H，使用內(nèi)存44H、45H、46H用于計(jì)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 RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH LJMP INTT1 ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI ;*;* 主

36、程 序 *;*; START: MOV SP,#4FH MOV R0,#40H ;40H-43H為顯示數(shù)據(jù)存放單元（40H為最高位） MOV R7,#0BH CLEARDISP: MOV R0,#00H INC R0 DJNZ R7,CLEARDISP CLR 20H ; MOV R7,#3FH MOV TMOD,#11H ;T1、T0為16位定時(shí)器 MOV TH0,#00H ;65ms初值 MOV TL0,#00H MOV TH1,#00H MOV TL1,#00H MOV P0,#0FFH MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV P3,#0FFH MOV R4,#04H

37、 ;超聲波肪沖個(gè)數(shù)控制（為賦值的一半） SETB PX0 SETB ET1 SETB EA SETB TR1 ;開啟測(cè)距定時(shí)器 start1: LCALL DISPLAY JNB 20H,START1 ;收到反射信號(hào)時(shí)標(biāo)志位為1 CLR EA LCALL WORK ;計(jì)算距離子程序 clr EA MOV R2,# 3FH ;測(cè)量間隔控制（約4*100=400MS） LOOP: LCALL DISPLAY DJNZ R2,LOOP CLR 20H SETB et0 MOV th0,00h MOV tl0,00h SETB TR1 ;重新開啟測(cè)距定時(shí)器 SETB EA SJMP start1;*;

38、* 中斷程序* *;*;T1中斷，發(fā)超聲波用 ;T1中斷，65毫秒中斷一次INTT1: CLR EA CLR TR0 CLR ex0 MOV TH0,#00H MOV TL0,#00H MOV TH1,#00H MOV TL1,#00H SETB ET0 SETB EA SETB TR0 ;啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0，用以計(jì) intt11: CPL VOUT ;40KHZ NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R4,intt11 ;超聲波發(fā)送完畢， MOV R4,#04H; LCALL delay_250 ;延時(shí)，避開發(fā)射的直達(dá)聲波信號(hào) SETB EX0 ;開啟

39、接收回波中斷 RETIOUT: RETI;外中斷0，收到回波時(shí)進(jìn)入PINT0: NOP jb p3.2,pint0_exit CLR TR0 ;關(guān)計(jì)數(shù)器 CLR EA ; CLR EX0 ; MOV 44H,TL0 ;將計(jì)數(shù)值移入處理單元 MOV 45H,TH0 ; MOV th0,#00h MOV tl0,#00h SETB 20H ;接收成功標(biāo)志 pint0_exit;RETI;*;* 顯示程序 *;*; 40H為最高位，43H為最低位，先掃描高位 DISPLAY: PLAY: CLR P2.0 SETB P2.1 MOV A,40H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR

40、 MOV P0,A LCALL DL1MS MOV A,41H MOVC A,A+DPTR SETB P2.0 CLR P2.1 MOV P0,A LCALL DL1MS ; DJNZ R7,PLAY RETTAB: DB 40H ;0 DB 79H ;1 DB 24H ;2 DB 30H ;3 DB 19H ;4 DB 12H ;5 DB 02H ;6 DB 78H ;7 DB 00H ;8 DB 10H ;9;*;* 延時(shí)程序 *;*; DL1MS: MOV 60H,#01H LOOP2: MOV 61H,#28H LOOP21:MOV 62H,#5AH XHD3: DJNZ 62H,XHD3 DJNZ 61H,LOOP21 DJNZ 60H,LOOP