畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文超聲波液位控制系統(tǒng)

1、目 錄1緒論2硬件結(jié)構(gòu) 2.1 核心元件單片機(jī)2.2超聲波探頭結(jié)構(gòu)與測(cè)距原理3.課題設(shè)計(jì)過(guò)程3.1課題分析3.2方法論證 鍵盤模塊論證 發(fā)射、接受模塊論證 驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)顯示模塊論證 驅(qū)動(dòng)水泵模塊論證 單片機(jī)模塊論證3.3方案實(shí)現(xiàn) 鍵盤模塊設(shè)計(jì) 發(fā)射、接受模塊設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)顯示模塊設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)水泵模塊設(shè)計(jì) 3.4調(diào)式 硬件電路調(diào)試 系統(tǒng)軟件調(diào)試 系統(tǒng)綜合調(diào)試4.總結(jié)4.1提出常遇到的問題4.2如何解決問題結(jié)論謝辭參考文獻(xiàn)附錄 附錄附錄C超聲波液位控制系統(tǒng)摘要：本設(shè)計(jì)利用超聲波指向性強(qiáng)，能力消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離較遠(yuǎn)，利用超聲波檢測(cè)往往速度比擬快，方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、精度高、性能強(qiáng)、易于做到實(shí)時(shí)控制

2、。本超聲波液位控制系統(tǒng)采用了89C51單片機(jī)為核心，利用它直接產(chǎn)生40Khz的超聲波振蕩，經(jīng)三極管放大，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射器，由接收放大電路放大，送89C51檢測(cè)回波，計(jì)算收發(fā)的時(shí)間差，算出距離，處理后送顯示電路顯示液位高度，同時(shí)控制繼電器驅(qū)動(dòng)泵電路，從而驅(qū)動(dòng)水泵，使液位得到適宜的位置。本超聲波液位控制系統(tǒng)還有個(gè)最大的特點(diǎn)，能可以用鍵盤來(lái)設(shè)置你所要的高度，而且體積小、重量輕、拆裝方便，可以適應(yīng)各種各樣的場(chǎng)合。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);超聲波;液位控制1.緒 論在這個(gè)高科技、高信息的時(shí)代里，科技是主流，信息是源泉。為了能適宜這個(gè)社會(huì)，高科技的產(chǎn)品就不斷誕生。因此要大量的人才，去開發(fā)和創(chuàng)造高科技產(chǎn)品。隨著時(shí)代的

3、不斷進(jìn)步，液位控制系統(tǒng)也迅速地得到應(yīng)用和提高，在目前也根本完善，大到工業(yè)、農(nóng)業(yè)，小到小區(qū)、家庭。超聲波液位控制系統(tǒng)解決了以往做不到的事，節(jié)省了大量的時(shí)間，節(jié)約了珍貴資源，保證了國(guó)家財(cái)產(chǎn)，如水庫(kù)、水塔、煉油等應(yīng)用領(lǐng)域。為了讓更多的人掌握和應(yīng)用該系統(tǒng)，本課題提出以根底為準(zhǔn)，單片機(jī)為核心內(nèi)容，掌握超聲波的測(cè)距原理和超聲波內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)超聲波測(cè)距原理，在深入掌握液位控制系統(tǒng)，最后綜合整個(gè)液位控制系統(tǒng)，熟練掌握超聲波液位控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與設(shè)置。單片機(jī)整個(gè)的電路都由單片機(jī)來(lái)控制實(shí)現(xiàn)。 所謂單片機(jī)就是單片微型計(jì)算機(jī)，是將微機(jī)的主要組成局部包括中央處理器CPU、一定容量的存儲(chǔ)器RAM和ROM，以及輸入輸出I/O

4、接口電路等集成在一塊芯片上的計(jì)算機(jī) AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C51具有以下主要性能：。4KB可改編程序Flash存儲(chǔ)器可經(jīng)受1，000次的寫入/擦除周期。全靜態(tài)工作：0Hz24MHz。三級(jí)程序存儲(chǔ)保密。128*8字節(jié)內(nèi)部RAM。32條可編程I/O線。2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)時(shí)器。6個(gè)中斷源?？删幊檀型ǖ馈Ｆ瑑?nèi)時(shí)鐘振蕩器另外，AT89C51是用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的其工作頻率可下降到0Hz,并提供兩種可用軟件

5、來(lái)先擇的省電方式空閑方式Idle Mode和掉電方式Power Down Mode。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作，在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，真到下次硬件復(fù)位為止。VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線 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。 P2口：地址總線。P3口：雙功能總線即地址總線和控制總線。在AT89C51中，P3端口還用于一些專門功能，這些兼用功能見表一。端口引腳兼用功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)IN

6、T0(外部中斷0)INT1(外部中斷1)T0(定時(shí)器0的外部輸入)T1(定時(shí)器1的外部輸入)WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選項(xiàng))RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通) 在對(duì)Flash編程或程序驗(yàn)證時(shí)，P3還接收一些控制信號(hào)。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)。2.2 超聲波探頭結(jié)構(gòu)與測(cè)距原理 超聲波發(fā)生器為了研究和利用超聲波,人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制造了許多超聲波發(fā)生器。總體上講,超聲波發(fā)生器可以分兩類:一類是用電氣方式和產(chǎn)生超聲波,另一類是用機(jī)械產(chǎn)生超聲波。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)

7、型；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。他們所產(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。目前較為常見的是壓電式超聲波發(fā)生器。 壓電式超聲波發(fā)生器原理 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，它有兩個(gè)壓電晶體片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶體片的固有振動(dòng)頻率時(shí)，壓電晶體片將會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(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)，將壓迫壓電晶體片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收器了 超聲波測(cè)距原理 超聲波發(fā)生器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的

8、同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中傳播速度為340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以算出發(fā)射點(diǎn)的距障礙物的距離s，即s=340t/2，這就是所謂的時(shí)間測(cè)距法。渡越時(shí)間法 3.1 課題分析鍵盤單片機(jī)驅(qū)動(dòng)顯示發(fā)射 接收驅(qū)動(dòng)水泵 圖4.1 超聲波液位控制系統(tǒng)框圖 圖 4.2 超聲波液位控制系統(tǒng)原理圖 3.2 方案論證通過(guò)圖4.1所示分析該電路有鍵盤、發(fā)射、接受、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)顯示、驅(qū)動(dòng)水泵等6個(gè)模塊組成超聲波液位控制系統(tǒng)，各局部的功能分析如下。 鍵盤模塊論證 鍵盤的任務(wù)是用來(lái)設(shè)定液位的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的值。如果不用鍵盤設(shè)

9、置固定參數(shù)，那么就談不上是液位控制了。所以說(shuō)鍵盤設(shè)置絕定整個(gè)系統(tǒng)好壞的關(guān)鍵。設(shè)高了，那就等于沒設(shè)，等液體到最高的時(shí)候就漏出了；設(shè)低了，當(dāng)液體排泄完了還不能準(zhǔn)確的給容器罐水。那如何準(zhǔn)確的設(shè)定呢？其實(shí)要看容器上下了，還要看你所需的高度，不能超過(guò)容器的高度。用16個(gè)按鍵組成來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤。見圖4.3所示 發(fā)射、接受模塊論證它們是整個(gè)系統(tǒng)中的眼睛，能準(zhǔn)確無(wú)誤的看出液位的高度。發(fā)射模塊任務(wù)是發(fā)出40KHZ頻率的超聲波；接收模塊任務(wù)是接收發(fā)來(lái)的超聲波，一般采用壓電式超聲波發(fā)生器?？梢赃x一對(duì)UCM40T UCM40R配對(duì)超聲波發(fā)生器在加上非門來(lái)實(shí)現(xiàn)。接收模塊還采用了三級(jí)放大電路，能夠放大1000倍，使微弱的信號(hào)

10、得到放大，來(lái)符合單片機(jī)要求的信號(hào)。見圖4.4所示驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)顯示論證 它可是一個(gè)不普通的鏡子，可以照出最后的結(jié)果，能讓人直接醒目的看到他的結(jié)果，這就是它的任務(wù)。它采用了驅(qū)動(dòng)集成塊74HC54和3個(gè)數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)。他顯示的最大值、最小值不會(huì)超過(guò)鍵盤設(shè)置的最大值、最小值。這里還要要特別主要數(shù)碼管是共陰，還是共陽(yáng)。見圖4.5所示 驅(qū)動(dòng)水泵論證他的任務(wù)是驅(qū)動(dòng)水泵開關(guān)，是容器里的液體得到平衡狀態(tài)。它可是整個(gè)系統(tǒng)中的手足，采用一個(gè)繼電器和一個(gè)三級(jí)管來(lái)實(shí)現(xiàn)，這里的續(xù)流二級(jí)管要特別注意，它是來(lái)保護(hù)繼電器，消除浪涌電流。如圖4.6所示。其接口電路是把所有顯示器的8個(gè)筆劃段a-h同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極

11、COM是各自獨(dú)立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)顯示器亮，那么取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，所以我們就可以自行決定何時(shí)顯示哪一位了。而所謂動(dòng)態(tài)掃描就是指我們采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的約1ms，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。 單片機(jī)模塊論證它是整個(gè)系統(tǒng)中的核心，也是整個(gè)系統(tǒng)的大腦。他是處理整個(gè)系統(tǒng)的所以問題，前

12、面的什么眼睛、手足等都是受它支配的，它用儲(chǔ)存和運(yùn)算、控制功能。采用一塊MCS-51單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。見圖2.1所示3.3 方案實(shí)現(xiàn) 鍵盤程序設(shè)計(jì) 鍵盤的結(jié)構(gòu)有行列式、獨(dú)立式兩種。見圖4.3鍵盤電路采用的是行列式。鍵盤怎樣去鍵值的呢？鍵值=列值*行值 如0=111011101=11011110 2=10111110程序如下： MOV P1，#0FOHMOV A，P1 MOV 50H，A MOV P1，#0FH MOV A，P1 ORL A，50H MOV R0，#16 MOV R1，#00 MOV 50H，A MOV A，#0 MOV DPTR，#L1L2： MOVC A，A+DPTR CJNE A

13、，50H，L1 MOV A，R1 RETL1： INC R1 MOV A，R1 DJNZ R0，L2RET 發(fā)射、接受程序設(shè)計(jì) 超聲波頻率為40kHz左右的超聲波在空氣中傳播的效率最正確；同時(shí)，為了方便處理，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成40kHz左右、具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號(hào)。該測(cè)距系統(tǒng)見圖所示。由圖可見，測(cè)距系統(tǒng)由超聲波發(fā)送、接收、時(shí)間計(jì)測(cè)三個(gè)局部組成。 超聲波發(fā)送脈沖如圖2所示。40kHz的超聲波發(fā)送脈沖信號(hào)由單片機(jī)MCS-51的P2.5口送出，其脈沖寬度及脈沖間隔均由軟件控制。脈沖寬度約為125s200s，即在一個(gè)調(diào)制脈沖內(nèi)包58個(gè)40kHz的方波。 超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，

14、根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離s,即s=340t/2。圖4.4 就是超聲波測(cè)距電路，設(shè)L為容器的高，Z為容器底到液位的高度，也就是Z=L-S 超聲波接收有三級(jí)管和非門組的放大電路，因?yàn)槁暤幕夭ê苋酰蚨D(zhuǎn)換為電信號(hào)的幅值也較小，為此要求將信號(hào)放大1000倍左右。采有三級(jí)放大 超過(guò)波從發(fā)射到接收的間隔時(shí)間的測(cè)定是由單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器T1來(lái)完成的。在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的發(fā)送局部與接收局部的直接串?dāng)_問題是由于換能器之間的距離不大，有局部聲波未經(jīng)被測(cè)物就直接繞射到接收換能器上。從發(fā)射開始一直到“虛假反射波結(jié)束這段時(shí)間，通過(guò)控制觸發(fā)器(74LS74)不能觸發(fā)，從而不會(huì)發(fā)中斷申請(qǐng)，可

15、有效躲避干擾，但也會(huì)形成所謂的“盲區(qū)。本系統(tǒng)的盲區(qū)約為20cm左右。系統(tǒng)最大測(cè)距誤差在8cm左右，測(cè)距的盲區(qū)為20cm。測(cè)距誤差主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面。 超聲波波束對(duì)探測(cè)目標(biāo)的入射角的影響；超聲波回波聲強(qiáng)與待測(cè)距離的遠(yuǎn)近有直接關(guān)系，所以實(shí)際測(cè)量時(shí)，不一定是第一回波的過(guò)零點(diǎn)觸發(fā)； 超聲波傳播速度對(duì)測(cè)距的影響。穩(wěn)定準(zhǔn)確的超聲波傳播速度是保證測(cè)量精度的必要條件，波的傳播速度取決于傳播媒質(zhì)的特性。傳播媒質(zhì)的溫度、壓力、密度對(duì)聲速都將產(chǎn)生直接的影響。因此需對(duì)聲速加以修正。對(duì)于測(cè)距而言，引起聲速變化的主要原因是媒質(zhì)溫度的變化。本文采用聲速預(yù)置和媒質(zhì)溫度測(cè)量結(jié)合的方法對(duì)聲速進(jìn)行修正，可有效地消除溫度變化對(duì)精

16、度的影響。 影響測(cè)量誤差的因素很多，還包括現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾、時(shí)基脈沖頻率等。本系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、測(cè)距范圍比擬大、測(cè)量誤差可以控制在4cm左右。超聲測(cè)距系統(tǒng)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)和下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集相互獨(dú)立，可以同時(shí)進(jìn)行，保證了測(cè)距數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。 HYPERLINK :/ 21icbbs / 本系統(tǒng)軟件分兩局部：主程序和中斷效勞程序 發(fā)射超聲波程序 ： SETB P2.6 NOP ACALL CSB NOP CLR P2.6 NOP CSB: NOP NOP NOP NOP L1: NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP CPL TX NOP DJNZ

17、R0,L1 NOP RET NOP NOP NOP NOP超聲波接受信號(hào)是由以下程序執(zhí)行的： RECEIVE:CLR TR1 MOV 36H,TH1 MOV 37H,TL1 MOV A,37H SUBB A,0F0H JC LL LL: MOV 3EH,99H RET 驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)顯示設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)有74HC54集成塊實(shí)現(xiàn)，D1D8跟單片機(jī)P0口連，每個(gè)腳加上一個(gè)上拉電阻，Q1Q7通過(guò)電阻100。顯示數(shù)字采用查表方式。本設(shè)計(jì)采用的是動(dòng)態(tài)顯示采用3個(gè)數(shù)碼管，可以存放3個(gè)BCD碼，BCD碼顯示存放在30H。程序如下： ORG 30H MOV A，30H DISP: MOV DPTR，#TAB MOVC

18、A，A+DPTR MOV P0，A CLR P2.4 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOVC A,A+DPTR MOV P0,AD0.2S: PUS MOV R0,#200 L1: MOV R1,125 L2: DJNZ R1,L2 DJNZ R0,L1 POP RET TAB: DB COH,F9H,A4H,B0H,99H,92H,82H,F8H,80H DB 90H,88H,83H,C6H,A1H,86H,8EH,89H,FFH 驅(qū)動(dòng)水泵設(shè)計(jì)如圖.所示，使繼電器觸頂導(dǎo)通，必須三級(jí)管的基極為高電平，所以P3.7口輸出高電平，水泵就翻開；當(dāng) P3.7口輸出為低電平，三級(jí)管截止，

19、繼電器觸點(diǎn)斷開，水泵關(guān)閉。要翻開和關(guān)閉水泵的前提，P2.6口必須有動(dòng)作，還要看P1口，如果當(dāng)顯示到達(dá)設(shè)定的最大值，水泵要關(guān)閉，當(dāng)顯示到達(dá)設(shè)定的最小值，水泵要翻開了 。30H是顯示內(nèi)容程序如下：ORG 000H MOV P1，30H MOV 30H,MAX CJNE 30H,P1,LOOP LOOP: JC LOOP1 LOOP1: SETB P3.7 MOV P1,30H MOV 30H,MIN CJNZ 30H,P1,LOOP2 SJMP LOOP1 LOOP2: JNC LOOP1 SJMP LOOR 調(diào)試在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件和軟件初步設(shè)計(jì)完成的根底上，我們這次親手焊制了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的微機(jī)

20、測(cè)量系統(tǒng)的電路實(shí)物，及編制系統(tǒng)控制程序，并進(jìn)行了此次調(diào)試。在調(diào)試的時(shí)候我們把功能互相獨(dú)立的的模塊一局部一局部調(diào)試成功之后再將它們組合起來(lái)調(diào)試。下面就將硬件調(diào)試和軟件調(diào)試分別進(jìn)行介紹。 硬件電路調(diào)式 對(duì)于系統(tǒng)硬件電路的焊接是有所復(fù)雜的，在電路板的焊接過(guò)程中讓我們學(xué)會(huì)了很多新的東西，雖然焊接電路板的過(guò)程是十分艱難的，但終于完成了硬件電路的焊接，開始了對(duì)硬件調(diào)試。硬件調(diào)試是利用各種測(cè)試器件,檢查系統(tǒng)硬件中存在的故障。對(duì)硬件電路的調(diào)試過(guò)程及其根本步驟如下： 檢查系統(tǒng)原理圖連接是否正確。 檢查焊接板圖與原理圖是否一致。 在安裝元器件的時(shí)候?qū)υ骷欠駬p壞以及性能是不是符合系統(tǒng)的要求，檢查電解電容、二極管

21、及其它芯片的極性是否有極性反接的情況。 檢查原理圖與器件的DATASHEET上引腳是否一致。 對(duì)焊接好的電路板先進(jìn)行目測(cè)，然后進(jìn)行仔細(xì)的檢查，看焊接電路板的時(shí)候是否存在連線錯(cuò)誤、開路 、短路現(xiàn)象，尤其對(duì)電路板是否存在短路問題進(jìn)行了認(rèn)真的檢查。在設(shè)計(jì)電路板的時(shí)候我們還考慮到可靠性問題如器件的負(fù)載問題、電源電壓的濾波問題、走線和布局是否合理。 完成檢測(cè)后，先空載上電，檢測(cè)電路板各引腳及插件上的電位是否正常，特別是單片機(jī)引腳上的各點(diǎn)電位，假設(shè)一切正常將芯片插入各管座，再通電檢查各點(diǎn)電壓是否到達(dá)要求，邏輯電平是否符合電路或器件的邏輯關(guān)系。系統(tǒng)軟件調(diào)試 系統(tǒng)軟件調(diào)試是在偉福6000軟件模擬器上先通過(guò)單步

22、調(diào)試然后進(jìn)行連續(xù)調(diào)試完成的，通過(guò)單步調(diào)試了解被調(diào)試程序中每條指令的執(zhí)行情況，通過(guò)分析指令的運(yùn)行結(jié)果判斷該指令執(zhí)行的正確性，并進(jìn)一步確定是由于硬件電路錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤還是程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤等引起的指令的執(zhí)行錯(cuò)誤，從而發(fā)現(xiàn)排除錯(cuò)誤。 最后當(dāng)系統(tǒng)軟件調(diào)試完成后,將程序固化到芯片中。系統(tǒng)綜合調(diào)試綜合調(diào)試就是讓用戶系統(tǒng)的軟件在其硬件上實(shí)際運(yùn)行，軟件與硬件進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，從中發(fā)現(xiàn)硬件故障或軟硬件錯(cuò)誤。系統(tǒng)綜合調(diào)試組要解決的問題： = 1 * GB3 軟硬件是否按預(yù)定要求正常工作。 = 2 * GB3 系統(tǒng)運(yùn)行中是否有潛在的設(shè)計(jì)時(shí)難以預(yù)料的錯(cuò)誤，例如硬件延時(shí)過(guò)長(zhǎng)，布線不合理、時(shí)序不符合要求等。 = 3 * GB3 系

23、統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求。LED顯示局部調(diào)試及性能分析:經(jīng)調(diào)試，我們此系統(tǒng)中所用的LED顯示屏硬件電路硬件質(zhì)量可靠，引腳焊接正確，工作正常。軟件局部需要調(diào)試的主要有顯示屏刷新頻率及顯示效果兩局部。顯示屏刷新頻率由定時(shí)器T0的溢出率和單片機(jī)的晶振頻率決定。從理論上來(lái)說(shuō)，50Hz以上的刷新率就能看到連續(xù)穩(wěn)定的顯示，刷新率越高，顯示越穩(wěn)定，同時(shí)刷新率越高，顯示驅(qū)動(dòng)程序占用的CPU時(shí)間也越多。試驗(yàn)證明，在目測(cè)條件下刷新率40Hz以下的畫面看起來(lái)閃爍較嚴(yán)重，刷新率50Hz以上的已根本覺察不出畫面閃爍，刷新率到達(dá)85Hz以上時(shí)再增加畫面閃爍沒有明顯改善。顯示效果處理程序的內(nèi)容及方法非常廣泛，其調(diào)試

24、過(guò)程在此不作具體討論，讀者可對(duì)照源程序自行分析。在此次調(diào)試中，可能由于焊制的系統(tǒng)實(shí)物圖是用手工焊制，所以在焊制過(guò)程中可能出現(xiàn)焊點(diǎn)的接觸不良，或短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，以及編制程序的經(jīng)驗(yàn)的缺乏，調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的缺乏。導(dǎo)致了不少可以避免的問題而出現(xiàn)了。不過(guò)經(jīng)努力分析讓我們解決了這道問題。4總 結(jié)4.1 提出常遇到的問題 在本次課題設(shè)計(jì)中遇到一些問題，比方元器件的誤差，受環(huán)境的影響，溫度的影響，人為操作不良導(dǎo)致的誤差，軟件導(dǎo)致的誤差，布線造成的誤差，總體起來(lái)分為三類。下面我來(lái)具體分析： 元器件本身誤差，最容易造成誤差的是超聲波發(fā)生器，選一個(gè)精確高的超聲波發(fā)生器也不是一個(gè)容易的事。當(dāng)本身參數(shù)不準(zhǔn)時(shí)，發(fā)射出超聲波頻率

25、在受外界干擾，接收來(lái)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不準(zhǔn)。 環(huán)境、溫度造成誤差，任何一個(gè)元件都有自己的技術(shù)指標(biāo)和最大限制參數(shù)，如果當(dāng)溫度升高時(shí)，在加上元件本身工作溫度，兩者相加的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最大限制溫度，元件就很容易偏離正常的要求，甚至損害。所以一般耐溫差的都要配個(gè)散熱片。 人為造成的誤差，往往是我們的經(jīng)驗(yàn)缺乏和知識(shí)的缺乏。因?yàn)槌暡ㄊ歉哳l信號(hào)，很容易引起自激現(xiàn)象，所以在布線時(shí)，高頻元件之間的連線越短越好，重量太大的元件應(yīng)要支架 固定，不宜安裝在電路上，還要注意發(fā)熱的元件不能跟熱敏元件放在一起 ；銅膜線應(yīng)該盡量短，拐彎處應(yīng)圓腳或斜腳，防止兩線相互平行，以減少寄生偶合。還有整個(gè)系統(tǒng)是靠軟件 來(lái)發(fā)揮的，編寫軟件直接影響了

26、精確度，因?yàn)槲覀兊哪芰€有限，但愿以后的努力。4.2 如何解決問題 元件本身的誤差是解決不了的，也只能找一個(gè)性能好的；環(huán)境、溫度造成的誤差也是一個(gè)比擬難的解決問題，我們只能加散熱片或者加風(fēng)扇來(lái)降溫；主要我們要解決的問題是人物造成誤差，上面也說(shuō)了我們經(jīng)驗(yàn)的缺乏和知識(shí)的缺乏，解決這類問題不是一件很難的事，大家都知道萬(wàn)事接頭難，只要有恒心，有報(bào)復(fù)，一切都有希望。結(jié)論 通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，我對(duì)超聲波有了一定的掌握，運(yùn)用了單片機(jī)的技術(shù)，兩著結(jié)合得到很好的效果，更深入的掌握單片機(jī)編程，在這里老師的幫助也是很大的?？偺嵘蟻?lái)講這次設(shè)計(jì)很成功，效果也不錯(cuò)，但是還有很多缺乏之處，這是沒方法的，畢竟經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的缺乏，

27、我今后還會(huì)更加努力，來(lái)完成今日的缺乏，讓這次課程有個(gè)完美的結(jié)局。謝 辭 能成功的完本錢次課題設(shè)計(jì)，多虧指導(dǎo)老師的幫助和指導(dǎo)。你的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)和淵博知識(shí)使本人受益匪淺，在此表示誠(chéng)摯的敬意和由衷的感謝，同時(shí)要感謝系領(lǐng)導(dǎo)和老師給我們提供了良好的環(huán)境和熱心指導(dǎo)。 在一次感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和系老師在百忙中評(píng)閱我的論文，希望老師多多賜教。 最后感謝母校能給我這樣一次時(shí)機(jī)。參 考 文 獻(xiàn)、沈德金、.1990.4、超聲波探頭原理及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社. 1995.6、付曉光單片機(jī)原理與實(shí)用技術(shù)北方交通大學(xué)出版社、石宗義電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程北京北京希望電子出版社附錄A：元 件 清 單序號(hào)元 件 名 稱元 件 編

28、號(hào)型號(hào)規(guī)格數(shù) 量備注超 聲 波K2，K3UCM40T，UCM40R2電 阻R1R810K8R9R151007R162001R17，R21，R221K3R186801R19,R20100K2R2320K1R2410K1電 容C1，C233P2C310u1C41000u1C5，C60.1 u2C7100 u1C8，C9，C1047 u3三 極 管Q1，Q290132按 鍵S1S17SW-PB17單 片 機(jī) U1 MCS-511六相輸入輸出非門U274F041顯示驅(qū)動(dòng)U374LS5411集成穩(wěn)壓塊U4 78L051數(shù) 碼 管DS1DS3 REDCA3晶體振蕩器Y124M1繼 電 器K1RELAY-S

29、PDT1二 極 管D1D51N40015附錄B電 路 原 理 圖附錄C電 路 印 刷 板單片機(jī)液位測(cè)量程序 ORG 0000H AJMP START ORG 0003H;定義70H-7DH為緩沖存放區(qū);/主程序/START:CLR ST; 關(guān)水泵MOV SP,#40HMOV SETUP1,#00H; 預(yù)設(shè)高水位為450MMMOV SETUP2,#05HMOV SETUP3,#04HMOV SETUP1_1,#00H; 預(yù)設(shè)高水位為450MMMOV SETUP1_2,#00HMOV SETUP1_3,#05HMOV SETDW1,#00H; 預(yù)設(shè)低水位為50MMMOV SETDW2,#05HMO

30、V SETDW3,#00HMOV FLAG,#00HMOV COUNT2,#00HMOV TMOD,#01H; 設(shè)置定時(shí)模式及時(shí)間MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HMOV R7,#00H ;控制定時(shí)時(shí)間MOV R5,#00HMOV DPTR,#0BFFFHMOV P2,#0FHMOV A,#00HBEGIN:MOVX DPTR,A;初始化顯示0-9,延時(shí)時(shí)間根據(jù)需要調(diào)整LCALL DL1SLCALL DL1SLCALL DL1SLCALL DL1SADD A,#01HMOVX DPTR,ALCALL DL1SLCALL DL1SLCALL DL1SLCALL DL1SADD A

31、,#01HCJNE A,#0AH,BEGINMOV P2,#0F0HMOV A,#0FFHMOVX DPTR,AMOV IE,#02H;開定時(shí)中斷0SETB TR0; 啟動(dòng)定時(shí)器0SETB EA;開總中斷START1:MOV R3,#8EHLCALL ADCNEXT1:CJNE R3,#8FH,NEXT2CLR LED3CLR LED4MOV R5,#00HLCALL DISP1;顯示水位高度NEXT2:JNB FLAG.0,NEXT2_1;FLAG.0=1,水位超高CLR ST;關(guān)水泵SETB LED1;高水位燈亮JMP NEXT2_3NEXT2_1:JNB FLAG.1,NEXT2_2;F

32、LAG.1=1,水位超低SETB ST;開水泵 SETB LED2;低水位燈亮JMP NEXT2_3NEXT2_2:;正常水位處理CLR LED1;關(guān)高水位燈亮CLR LED2;關(guān)低水位燈亮NEXT2_3:LCALL DL1SLCALL KEYCJNE R3,#8FH,NEXT3JMP NEXT1NEXT3:INC R3MOV A,R5JZ NEXT1LCALL DISP2LJMP NEXT1TIME:PUSH ACCPUSH PSWMOV TH0,#4FHMOV TL0,#70HINC R7CJNE R7,#10H,TIME1MOV R7,#00HLCALL ADCTIME1:POP PSW

33、POP ACCSETB TR0RETI;/初始化/CLR P3.4 ; 關(guān)閉水泵CLR P3.5; 去除報(bào)警MOV A,#00HMOV DPTR, #7FFFHMOVX DPTR,AMOV SETUP1,#00H;預(yù)置上下限初值450，050MOV SETUP2,#05HMOV SETUP3,#04HMOV SETDO1,#00HMOV SETDO2,#05HMOV SETDO3,#00HMOV QQ1,#00HMOV QQ,#00HMOV IE,#01H;中斷設(shè)置MOV TCON,#04HMOV SP,#30H;MOV P1,#07H;初始化鍵盤口SETB EA;開中斷SJMP $MOV D

34、PTR,#0BFFFHMOVX DPTR,A;啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換NOPNOPMOV R0,#70H;70為水位高度首址LCALL DISP1;顯示水位高度;/顯示程序/DISP: MOV A,37H ;按鍵內(nèi)容給A MOV DPTR,#TAB ;給表地址 MOVC A,A+DPTR ;查表達(dá) MOV P2,A RET;/鍵盤處理/XCH A,KEYCODE;暫存鍵碼XRL A,KEYCODE;與上次相比是否相同?;相同轉(zhuǎn)KEY1JZ KEY1KEY01:MOV A,#0FFHMOV KEYT,#00H;鍵碼變化,鍵齡清零 CLR KEYOK ;響應(yīng)標(biāo)志清零RETKEY1:MOV B,#0FFH;定

35、義鍵齡(02H)JNB KEYOK,KEY2;未響應(yīng)過(guò)轉(zhuǎn)KEY2MOV B,#0D7H;定義連擊速度控制(19H)KEY2:MOV A,KEYTADD A,BJC KEY3;鍵齡到轉(zhuǎn)KEY3RETKEY3:MOV A,KEYCODE;解釋執(zhí)行MOV KEYT,#00HSETB KEYOKLCALL KEYWKRETKEYIN:;鍵盤讀MOV P1,#1FHMOV A,P1ANL A,#1FHMOV B,AMOV P1,#0E0HMOV A,P1ANL A,#0E0HORL A,BCJNE A,#0FFH,KEYIN1RETKEYIN1:MOV B,AMOV DPTR,#KEYCODMOV KE

36、YBUF,#0FFHKEYIN2:INC KEYBUFMOV A,KEYBUFMOVC A,A+DPTRCJNE A,B,KEYIN3MOV A,KEYBUFRETKEYIN3:CJNE A,#0FFH,KEYIN2RETKEYCOD: DB 0BEH,0BDH,0BBH,0B7H,0AFH,0DEH DB 0DDH,0DBH,0D7H,0CFH,7EH,7DH,7BH DB 77H,6FH,0FFHDISP2:MOV R0,#KEYBUF1LCALL DISPRETDISP1:MOV R0,#ADCBUF1DISP:MOV A,P2ORL A,#0F0HMOV DPH,AMOV A,R0ORL A,#0F0HMOVX DPTR,AMOV A,#0FFHMOVXDPTR,AINC R0MOV A,R0ORL A,#0F0HMOVX DPTR,AMO