基于單片機(jī)得倒車?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　1 緒 論 </b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通運(yùn)輸車輛的不斷增多，由此產(chǎn)生的交通問題越來越成為人們關(guān)注的問題。其中倒車事故由于發(fā)生的頻率極高，已引起了社會(huì)和交通部門的高度重視。倒車事故發(fā)生的原因是多方面的，倒車鏡有死角，駕車者目測(cè)距離有

2、誤差，視線模糊等原因造成倒車時(shí)的事故率遠(yuǎn)大于汽車前進(jìn)時(shí)的事故率，尤其是非職業(yè)駕駛員以及女性更為突出。而倒車事故給車主帶來的許多麻煩，有鑒于此，汽車高科技產(chǎn)品家族中，專為汽車倒車泊位設(shè)置的“倒車?yán)走_(dá)”應(yīng)運(yùn)而生，倒車?yán)走_(dá)的加裝可以解決駕駛?cè)藛T后顧之憂，大大降低倒車事故的發(fā)生。 超聲波倒車?yán)走_(dá)全稱叫“倒車防撞雷達(dá)”，也叫“泊車輔助裝置”，是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車和啟

3、動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除視野的死角和視線模糊的缺陷,提高駕駛的安全性。倒車?yán)走_(dá)的原理與普通雷達(dá)一樣，是根據(jù)蝙蝠在黑夜里高速飛行而不會(huì)與任何障礙物相撞的原理設(shè)計(jì)開發(fā)的。通過感應(yīng)裝置發(fā)生超聲波，然后通過反射回來的超聲波判斷前方是否有障礙物，以及障礙物的距離、大小、方向、形狀等。只不過由于倒車?yán)走_(dá)體積大小及實(shí)用性的限制，</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p>&l

4、t;p>　　一般認(rèn)為，關(guān)于超聲波的研究最初起始于1876年F.Galton的氣哨實(shí)驗(yàn)，這是人類首次有效產(chǎn)生的高頻聲波。在之后的三十年中，超聲波仍然是一個(gè)鮮為人知的東西，由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)發(fā)展緩慢，對(duì)超聲波的研究造成了一定程度的影響。在第一次世界大戰(zhàn)中，對(duì)超聲波的研究逐漸受到重視。法國(guó)人Langevin使用一種晶體傳感器在水下發(fā)射和接收相對(duì)低頻的超聲波。他提出的這種方法可以用來檢測(cè)水中是否存在潛艇并進(jìn)行水下通信。</p>

5、<p>　　1929年，Sokolov首先提出用超聲波探查金屬物內(nèi)部缺陷的建議。相隔2年，1931年Mulhauser獲準(zhǔn)一項(xiàng)關(guān)于超聲檢測(cè)方法的德國(guó)專利，不過他并未做更多的工作。4年之后，1934年sokolov首次發(fā)表了關(guān)于在液體槽子里用穿透法作實(shí)物試驗(yàn)的結(jié)果，他用了各種方法做了實(shí)驗(yàn)，用來檢測(cè)穿過試件的超聲能量，其中之一是用簡(jiǎn)單的光學(xué)方法觀察液體表面由超聲波形成的波紋。德國(guó)人Bergrnann在他的論著《ULTRASONI

6、C》中，詳細(xì)的論述了有關(guān)超聲波的大量早期資料，該論著一直被認(rèn)為是該領(lǐng)域的經(jīng)典之作。</p><p>　　美國(guó)的Firestone首次介紹了脈沖回波探傷儀，使超聲波檢測(cè)技術(shù)發(fā)展到了更重要的階段。在各種系統(tǒng)中，這是最成功的一種，因?yàn)樗凶顝V泛的通用性，其檢測(cè)結(jié)果也最容易解釋。這種方法除可用于手工檢測(cè)外，還可與采用先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)用，自第一種脈沖回波儀器問世以來，根據(jù)相同的原理，有無數(shù)種其他儀器得到了發(fā)展，并有許多

7、改進(jìn)和精化。目前，在超聲無損檢測(cè)中，脈沖回波系統(tǒng)仍是使用最為廣泛的一種。</p><p>　　八十年代后期，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和高速器件的不斷發(fā)展，使超聲波信號(hào)的數(shù)字化采集和分析成為可能。目前國(guó)內(nèi)也相繼出現(xiàn)了各類數(shù)字化超聲波測(cè)距設(shè)備，并已成為超聲波檢測(cè)的發(fā)展方向。廈門大學(xué)的某位學(xué)者研究了一種回波輪廓分析法。該方法在測(cè)距中通過兩次探測(cè)求取回波包絡(luò)曲線來得到回波的起點(diǎn)，通過這樣處理后超聲波傳播時(shí)間的精度得到了很大的提高。

8、另外，也有大量的文獻(xiàn)研究采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和小波變換理論來提高傳輸時(shí)間的精度。這些處理方法都取得了較好的效果。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外在超聲波檢測(cè)領(lǐng)域都向著數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字式超聲波測(cè)距系統(tǒng)的發(fā)展速度很快。國(guó)內(nèi)近幾年也相繼出現(xiàn)了許多數(shù)字式超聲波儀器和分析系統(tǒng)。隨著測(cè)距技術(shù)研究的不斷深入，對(duì)超聲測(cè)距系統(tǒng)功能要求越來越高，單數(shù)碼顯示的超聲測(cè)距系統(tǒng)會(huì)帶來較大的測(cè)試誤差。進(jìn)一步要求以后生產(chǎn)的超聲測(cè)距儀能夠具有

9、雙顯及內(nèi)帶有單板機(jī)的微處理功能。隨后具有檢測(cè)，記錄，存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)處理與分析等多項(xiàng)功能的智能化檢測(cè)分析儀相繼研制成功。超聲儀研制呈現(xiàn)一派繁榮景象。其中，煤炭科學(xué)研究院研制的 2000A 型超聲分析檢測(cè)儀，是一種內(nèi)帶微處理器的智能化測(cè)量?jī)x器，全部操作都處于微處理器的控制管理之下，所有測(cè)量值，處理結(jié)果，狀態(tài)信息都在顯像管上顯示出來，并可接微型打印機(jī)打印。其數(shù)字和波形都比較清晰穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，可靠性高，具有斷電存儲(chǔ)功能，其串口可以方便用戶對(duì)儀器的

10、測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理及有關(guān)程序的開發(fā)。與國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，設(shè)計(jì)新穎合理，功能齊全，在儀器設(shè)計(jì)上有重大突破和創(chuàng)新，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。</p><p>　　1.3 課題研究?jī)?nèi)容</p><p>　　本文介紹基于單片機(jī)控制的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，由單片機(jī)控制，計(jì)算超聲波自發(fā)射至接收的往返時(shí)間，利用聲波在空氣中的傳輸速度，從而得到實(shí)測(cè)距離。再根據(jù)障礙物與車尾的距離遠(yuǎn)近情況發(fā)出警報(bào)。研究?jī)?nèi)容主要包括三部分

11、：硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)及系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試。</p><p>　　1．硬件電路設(shè)計(jì)主要包括：</p><p>　?。?）單片機(jī)系統(tǒng)電路</p><p><b>　?。?）顯示電路</b></p><p>　?。?）超聲波發(fā)射電路</p><p>　?。?）超聲波接受電路</p>&l

12、t;p>　　2．軟件程序設(shè)計(jì)主要包括：</p><p>　　主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收中斷程序以及顯示子程序等；</p><p>　　3．選擇器件、焊接電路及運(yùn)行調(diào)試主要包括：</p><p>　　超聲波發(fā)射與接收調(diào)試、顯示調(diào)試及總體系統(tǒng)調(diào)試等。</p><p>　　2 超聲波測(cè)距原理</p><p>

13、;　　2.1 超聲波傳感器介紹</p><p>　　超聲波由于其指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢、傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，而經(jīng)常用于距離的測(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)。超聲波測(cè)距主要應(yīng)用于倒車?yán)走_(dá)、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，例如液位、井深、管道長(zhǎng)度等場(chǎng)合。利用超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測(cè)量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，因此在測(cè)控系統(tǒng)的研制上得到了廣泛應(yīng)用。<

14、;/p><p>　　超聲傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。目前常用的超聲傳感器有兩大類，即電聲型與流體動(dòng)力型。電聲型主要有：1 壓電傳感器；2 磁致伸縮傳感器；3 靜電傳感器。流體動(dòng)力型中包括有氣體與液體兩種類型的哨笛。由于工作頻率與應(yīng)用目的不同，超聲傳感器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測(cè)和診斷中習(xí)慣上都把超聲傳感器稱作探頭，而工業(yè)中

15、采用的流體動(dòng)力型傳感器稱為“哨”或“笛”。</p><p>　　壓電傳感器屬于超聲傳感器中電聲型的一種。探頭由壓電晶片、楔塊、接頭等組成，是超聲檢測(cè)中最常用的實(shí)現(xiàn)電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的一種傳感器件，是超聲波檢測(cè)裝置的重要組成部分。壓電材料分為晶體和壓電陶瓷兩類。屬于晶體的如石英，鈮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。其具有下列的特性：把這種材料置于電場(chǎng)之中，它就產(chǎn)生一定的應(yīng)變；相反，對(duì)這種材料施以外力，則由

16、于產(chǎn)生了應(yīng)變就會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電場(chǎng)。所以，只要對(duì)這種材料加以交變電場(chǎng)，它就會(huì)產(chǎn)生交變的應(yīng)變，從而產(chǎn)生超聲振動(dòng)。因此，用這種材料可以制成超聲傳感器。</p><p>　　傳感器的主要組成部分是壓電晶片。當(dāng)壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵(lì)后產(chǎn)生振動(dòng)，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)。當(dāng)超聲波作用于晶片時(shí)，晶片受迫振動(dòng)引起的形變可轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，是正壓電效應(yīng)。前者用于超聲波的發(fā)射，后者即為超聲波的接收。超聲波傳感器一般

17、采用雙壓電陶瓷晶片制成。這種超聲傳感器需要的壓電材料較少，價(jià)格低廉，且非常適用于氣體和液體介質(zhì)中。在壓電陶瓷上加有大小和方向不斷變化的交流電壓時(shí)，根據(jù)壓電效應(yīng)，就會(huì)使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生機(jī)械變形，這種機(jī)械變形的大小和方向在一定范圍內(nèi)是與外加電壓的大小和方向成正比的。也就是說，在壓電陶瓷晶片上加有頻率為 f0交流電壓，它就會(huì)產(chǎn)生同頻率的機(jī)械振動(dòng)，這種機(jī)械振動(dòng)推動(dòng)空氣等媒介，便會(huì)發(fā)出超聲波。如果在壓電陶瓷晶片上有超聲機(jī)械波作用，這將會(huì)使其產(chǎn)生機(jī)

18、械變形，這種機(jī)械變形是與超聲機(jī)械波一致的，機(jī)械變形使壓電陶瓷晶片產(chǎn)生頻率與超聲機(jī)械波相同的電信號(hào)。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工作的，超聲波發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 壓電式超聲波發(fā)生器結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　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

19、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)它就成為超聲波傳感器。</p><p>　　壓電陶瓷晶片有一個(gè)固定的諧振頻率，即中心頻率 f0。發(fā)射超聲波時(shí)，加在其上面的交變電壓的頻率要與它的固有諧振頻率一致。這樣，超聲傳感器才有較高的靈敏度。當(dāng)所用壓電材料不變時(shí)，改變壓電陶瓷晶片的幾何尺寸，就可非常方便的改變其固有諧振頻率。利用這一特性可制

20、成各種頻率的超聲傳感器。</p><p>　　超聲波傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由壓電陶瓷晶片、錐形輻射喇叭、底座、引線、金屬殼及金屬網(wǎng)構(gòu)成，其中，壓電陶瓷晶片是傳感器的核心，錐形輻射喇叭使發(fā)射和接收超聲波能量集中，并使傳感器有一定的指向角，金屬殼可防止外界力量對(duì)壓電陶瓷晶片及錐形輻射喇叭的損壞。金屬網(wǎng)也是起保護(hù)作用的，但不影響發(fā)射與接收超聲波。</p><p>　　2.2 超聲波傳感器的特性<

21、;/p><p>　　超聲波傳感器的基本特性有頻率特性和指向特性。</p><p>　　一、頻率特性, 圖 2.2是超聲波發(fā)射傳感器的頻率特性曲線。</p><p>　　圖2.2 超聲發(fā)射傳感器頻率特性</p><p>　　其中，f0＝40KHz 為超聲發(fā)射傳感器的中心頻率，在 f0處，超聲發(fā)射傳感器所產(chǎn)生的超聲機(jī)械波最強(qiáng)，也就是說在 f0處所產(chǎn)生

22、的超聲聲壓能級(jí)最高。而在 f0兩側(cè)，聲壓能級(jí)迅速衰減。因此，超聲波發(fā)射傳感器一定要使用非常接近中心頻率 f0的交流電壓來激勵(lì)。</p><p>　　另外，超聲波接收傳感器的頻率特性與發(fā)射傳感器的頻率特性類似。曲線在 f0處曲線最尖銳，輸出電信號(hào)的幅度最大，即在 f0處接收靈敏度最高。因此，超聲波接收傳感器具有很好的頻率選擇特性。超聲接收傳感器的頻率特性曲線和輸出端外接電阻R 也有很大關(guān)系，如果R很大，頻率特性是尖

23、銳共振的，并且在這個(gè)共振頻率上靈敏度很高。如果 R較小，頻率特性變得光滑而具有較寬得帶寬，同時(shí)靈敏度也隨之降低。并且最大靈敏度向稍低的頻率移動(dòng)。因此，超聲接收傳感器應(yīng)與輸入阻抗高的前置放大器配合使用，才能有較高得接收靈敏度。</p><p><b>　　二、指向特性</b></p><p>　　實(shí)際的超聲波傳感器中的壓電晶片是一個(gè)小圓片，可以把表面上每個(gè)點(diǎn)看成一個(gè)振蕩

24、源，輻射出一個(gè)半球面波（子波），這些子波沒有指向性。但離開超聲傳感器的空間某一點(diǎn)的聲壓是這些子波迭加的結(jié)果（衍射），卻有指向性。</p><p>　　2.3 超聲波測(cè)距的原理以及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　超聲測(cè)距從原理上可分為共振式、脈沖反射式兩種。由于應(yīng)用要求限定，在這里使用脈沖反射式，即利用超聲的反射特性。超聲波測(cè)距原理是通過超聲波發(fā)射傳感器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的同時(shí)開始

25、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，超聲波接收器收到反射波就停止計(jì)時(shí)。原理如圖2.3所示。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為 C=340m/s，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：</p><p>　　S=C*t/2=C*t0 （2.1）</p><p>　　圖2.3 超聲波測(cè)距原理

26、</p><p>　　其中，t0=（T1+T2）/2，t0就是所謂的渡越時(shí)間。</p><p>　　在超聲波測(cè)量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多；頻率取得太高，在傳播的過程中衰減較大。故在超聲波測(cè)量中，常使用 40KHz 的超聲波。目前超聲波測(cè)量的距離一般為幾米到幾十米，是一種適合室內(nèi)測(cè)量的方式。由于超聲波發(fā)射與接收器件具有固有的頻率特性，具有很高的抗干擾性能。</p>

27、<p>　　距離測(cè)量系統(tǒng)常用的頻率范圍為 25KHz～300KHz 的脈沖壓力波，發(fā)射和接收的傳感器有時(shí)共用一個(gè)，或者兩個(gè)是分開使用的。發(fā)射電路一般由振蕩和功放兩部分組成，負(fù)責(zé)向傳感器輸出一個(gè)有一定寬度的高壓脈沖串，并由傳感器轉(zhuǎn)換成聲能發(fā)射出去；接收放大器用于放大回聲信號(hào)以便記錄，同時(shí)為了使它能接收具有一定頻帶寬度的短脈沖信號(hào)，接收放大器要有足夠的頻帶寬度；收/發(fā)隔離則使接收裝置避開強(qiáng)大的發(fā)射信號(hào)；記錄/控制部分啟動(dòng)或關(guān)閉

28、發(fā)射電路并記錄發(fā)射的瞬時(shí)及接收的瞬時(shí)，并將時(shí)差換算成距離讀數(shù)并加以顯示或記錄。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　汽車防撞報(bào)警電路系統(tǒng)由單片機(jī)及外圍電路、超聲波發(fā)射部分、超聲波接收部分、數(shù)據(jù)顯示部分構(gòu)成，加報(bào)警電路以此構(gòu)成倒車?yán)走_(dá)。系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)如圖3.

29、1所示。</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　3.2.1 單片機(jī)的選擇</p><p>　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，選擇合適的系統(tǒng)核心器件就成為能否成功完成設(shè)計(jì)任務(wù)的關(guān)鍵，而作為控制系統(tǒng)核心的單片機(jī)的選擇更是重中之重。目前各半導(dǎo)體公司、電氣商都向市場(chǎng)上推出了形形色色的單片

30、機(jī)，并提供了良好的開發(fā)環(huán)境。一般來說，選擇單片機(jī)需要考慮以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1．單片機(jī)的基本性能參數(shù)。例如指令執(zhí)行速度、程序存儲(chǔ)器容量、I/O引腳數(shù)量等。</p><p>　　2．單片機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)。對(duì)于程序存儲(chǔ)器來說，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器和OTP（一次性可編程）存儲(chǔ)器相比較，最好是Flash存儲(chǔ)器。</p><p>　　3．芯片的封裝形式。如DIP（雙列

31、直插）封裝，PLCC（PLCC有對(duì)應(yīng)插座）封裝及表面貼附等。</p><p>　　4．芯片的功耗。比如設(shè)計(jì)并口加密狗時(shí)，信號(hào)線取電只能提供幾毫安的電流，選用STC單片機(jī)就是因?yàn)樗軡M足低功耗的要求。</p><p>　　5．供貨渠道是否暢通、價(jià)格是否低廉。</p><p>　　6．芯片保密性能好、單片機(jī)的抗干擾性能好。</p><p>　　綜

32、合考慮以上因素，選擇STC89C52作為本系統(tǒng)的控制部件。</p><p>　　3.2.2 STC89C52簡(jiǎn)介</p><p>　　STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造

33、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。</p><p>　　1．單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如下圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p>　　2．STC89C52引腳具體介紹如下：</p><p>　　① 主電源引腳（2根）</p><p>　　VCC(Pin40)：電

34、源輸入，接＋5V電源</p><p>　　GND(Pin20)：接地線</p><p>　?、?外接晶振引腳（2根）</p><p>　　XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端</p><p>　　③ 控制引腳（4根）</p>&

35、lt;p>　　RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)</p><p>　　PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程

36、序存儲(chǔ)器讀指令。</p><p>　?、?可編程輸入/輸出引腳（32根）</p><p>　　STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。</p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7</p><p>　　P1口（P

37、in1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7 </p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7 </p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7</p><p>　　3．STC89C52主要功能如表3.1所示。</p>&l

38、t;p>　　表3.1 STC89C52主要功能</p><p>　　3.3 超聲波測(cè)距電路</p><p>　　超聲波測(cè)距模塊HC-SR04可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測(cè)功能，測(cè)距精度可達(dá)高到3mm；模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路。基本工作原理以及工作步驟：</p><p>　　(1)采用IO口TRIG觸發(fā)測(cè)距，給至少10us的高電平信號(hào)

39、;</p><p>　　(2)模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；</p><p>　　(3)有信號(hào)返回，通過IO口ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。</p><p>　　測(cè)試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S)/2。超聲波測(cè)距模塊HC-SR04實(shí)物如圖3.3所示，實(shí)物規(guī)格如圖3.4所示，電氣參數(shù)見表3

40、.2所示，超聲波模塊原理如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.3超聲波測(cè)距模塊HC-SR04實(shí)物圖</p><p>　　圖3.4超聲波測(cè)距模塊HC-SR04規(guī)格圖</p><p>　　表3.2超聲波模塊HC-SR04的電氣參數(shù)</p><p>　　圖3.5 超聲波模塊HC-SR04原理圖</p><p>　　3.

41、4 顯示器LCD1602</p><p>　　3.4.1 液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　本系統(tǒng)顯示電路選擇液晶顯示器LCD1602，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：</p><p><b>　?、?顯示質(zhì)量高</b></p><p>　　由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種

42、色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。</p><p><b>　?、?數(shù)字式接口</b></p><p>　　液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。</p><p><b>　?、?體積小、重量輕</b></p

43、><p>　　液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。</p><p><b>　?、?功耗低</b></p><p>　　相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。</p><p>　　3.4.2 液晶顯

44、示器的原理</p><p>　　液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點(diǎn)陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根

45、據(jù)驅(qū)動(dòng)方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)（Static）、單純矩陣驅(qū)動(dòng)（Simple Matrix）和主動(dòng)矩陣驅(qū)動(dòng)（Active Matrix）三種。</p><p>　　點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容

46、和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。</

47、p><p>　　用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)

48、立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。</p><p>　　漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完就

49、可以LCD上得到一個(gè)完整漢字。</p><p>　　字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖</p><p>　　LCD1

50、602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖3.7所示。</p><p>　　圖3.7 1602LCD尺寸圖</p><p>　　3.4.3 LCD1602主要參數(shù)以及引腳功能</p><p>　　1．1602 LCD主要參數(shù)：</p><p>　　

51、顯示容量:16×2個(gè)字符</p><p>　　芯片工作電壓:4.5—5.5V</p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V</p><p>　　字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm</p><p>　　2．LCD1602引腳功能

52、說明</p><p>　　LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3.3所示。</p><p>　　表3.3 引腳接口說明表</p><p>　　第1腳：VSS為地電源。</p><p>　　第2腳：VDD接5V正電源。</p><p>　　第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端

53、，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙

54、信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。</p><p>　　第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p>　　第15腳：背光源正極。</p><p>　　第16腳：背光源負(fù)極。</p><p>　　3．

55、LCD1602內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3.4所示。</p><p>　　表3.4 控制命令表</p><p>　　3.5 數(shù)字溫度計(jì)DS18B20</p><p>　　數(shù)字溫度計(jì)DS18B20提供 9 位溫度讀數(shù),指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線和地讀寫和完

56、成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源其擁有以下等特性</p><p>　　獨(dú)特的單線接口只需1個(gè)接口引腳即可通信</p><p>　　多點(diǎn)multidrug能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化</p><p><b>　　不需要外部元件</b></p><p><b>　　可用數(shù)據(jù)線供電<

57、/b></p><p><b>　　不需備份電源</b></p><p>　　測(cè)量范圍從-55至+125增量值為 0.5等效的華氏溫度范圍是-67F至257F</p><p><b>　　增量值為0.9F</b></p><p>　　以 9 位數(shù)字值方式讀出溫度</p><

58、p>　　在 1 秒典型值內(nèi)把溫度變換為數(shù)字</p><p>　　用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置</p><p>　　告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件溫度告警情況</p><p>　　應(yīng)用范圍包括恒溫控制工業(yè)系統(tǒng)消費(fèi)類產(chǎn)品溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)</p><p><b>　　引腳說明</b></

59、p><p><b>　　GND地</b></p><p><b>　　DQ數(shù)字輸入輸出</b></p><p>　　VDD可選的 VDD</p><p><b>　　NC空引腳</b></p><p><b>　　DNC不連接</b

60、></p><p>　　圖3.8 DS18B20溫度溫度計(jì)</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，它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。</p><p>　　4.1 超聲波測(cè)距時(shí)序</p><p>　　超聲波測(cè)距時(shí)

61、序圖如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 超聲波測(cè)距時(shí)序圖</p><p>　　以上時(shí)序圖表明你只需要提供一個(gè)10uS以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個(gè) 40kHz 周期電平并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)，回響信號(hào)的脈沖寬度與所測(cè)的距離成正比。由此通過發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)</p><p>　　時(shí)間間隔可以計(jì)算得到距離。</

62、p><p>　　注：1、此模塊不宜帶電連接，若要帶電連接，則先讓模塊的 GND 端先連接，否則會(huì)影響 模塊的正常工作。</p><p>　　2、測(cè)距時(shí)，被測(cè)物體的面積不少于 0.5 平方米且平面盡量要求平整，否則影響測(cè)量的結(jié)果</p><p>　　4.2 主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序是單片機(jī)程序的主體，整個(gè)單片機(jī)端系統(tǒng)軟件的功能的實(shí)現(xiàn)

63、都是在其中完成的，主程序流程圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 主程序流程圖</p><p><b>　　主程序如下</b></p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int

64、 valA,tempe=0,tempe1=0;</p><p>　　unsigned char TempCyc;</p><p>　　//play = 0;</p><p>　　Delay400Ms(); //啟動(dòng)等待，等LCM講入工作狀態(tài)</p><p>　　LCMInit(); //LCM初始化</p><p>　

65、　//Delay5Ms(); //延時(shí)片刻(可不要)</p><p>　　//DisplayListChar(0, 0, mcustudio);</p><p>　　//DisplayListChar(0, 1, email);</p><p>　　//ReadDataLCM();//測(cè)試用句無意義</p><p>　　for (Te

66、mpCyc=0; TempCyc<10; TempCyc++)</p><p>　　Delay400Ms(); //延時(shí)</p><p>　　//DisplayListChar(0, 1, Cls);</p><p>　　TMOD=0x01; //設(shè)T0為方式1，GATE=1；</p><p><b>　　TH0=0

67、;</b></p><p>　　TL0=0; </p><p>　　ET0=1; //允許T0中斷</p><p>　　EA=1; //開啟總中斷</p><p>　　Init_DS18B20();</p><p><b>　　while(

68、1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　//tempe=ReadTemperature();//讀溫度</p><p>　　tempe=ReadTemperature();//讀溫度</p><p>　　WriteCommandLCM(0x80,1);</p>

69、;<p>　　WriteDataLCM('T');</p><p>　　WriteCommandLCM(0x81,1);</p><p>　　WriteDataLCM('=');</p><p>　　WriteCommandLCM(0x82,1);</p><p>　　WriteDataLCM(t

70、empe/100+0x30);</p><p>　　WriteCommandLCM(0x83,1);</p><p>　　WriteDataLCM(tempe/10-tempe/100*10+0x30);</p><p>　　WriteCommandLCM(0x84,1);</p><p>　　WriteDataLCM('.'

71、);</p><p>　　WriteCommandLCM(0x85,1);</p><p>　　WriteDataLCM(tempe-(tempe/100)*100-(tempe/10-tempe/100*10)*10+0x30);</p><p>　　WriteCommandLCM(0x86,1);</p><p>　　WriteDataL

72、CM('C');</p><p>　　////////////////</p><p>　　tempe1=ReadTemperature1();//讀溫度</p><p>　　WriteCommandLCM(0x88,1);</p><p>　　WriteDataLCM('T');</p>

73、<p>　　WriteCommandLCM(0x89,1);</p><p>　　WriteDataLCM('=');</p><p>　　WriteCommandLCM(0x8a,1);</p><p>　　WriteDataLCM(tempe1/100+0x30);</p><p>　　WriteCommand

74、LCM(0x8b,1);</p><p>　　WriteDataLCM(tempe1/10-tempe1/100*10+0x30);</p><p>　　WriteCommandLCM(0x8c,1);</p><p>　　WriteDataLCM('.');</p><p>　　WriteCommandLCM(0x8d,1)

75、;</p><p>　　WriteDataLCM(tempe1-(tempe1/100)*100-(tempe1/10-tempe1/100*10)*10+0x30);</p><p>　　WriteCommandLCM(0x8e,1);</p><p>　　WriteDataLCM('C'); </p><p>　　

76、//delayms(60);</p><p>　　delayms(6);</p><p><b>　　RX=1;</b></p><p>　　StartModule();</p><p>　　for(valA=7510;valA>0;valA--)</p><p><b>　　{&

77、lt;/b></p><p><b>　　if(RX==1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　Timer_Count();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}<

78、/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3 超聲波發(fā)射子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　由于使用超聲波發(fā)射模塊，只需要提供一個(gè) 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8 個(gè) 40kHz 周期電平并檢測(cè)回波。其程序如

79、下。</p><p>　　void StartModule() //啟動(dòng)模塊</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TX=1; //啟動(dòng)一次模塊</p><p><b>　　_nop_(); </b><

80、/p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p>

81、;<b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop

82、_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b>&

83、lt;/p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p&

84、gt;<b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_(); </b></p><p><b>　　_nop_();</b></p><p><b>　　TX=0;</b></p><p><b>　　}</b

85、></p><p>　　4.4 超聲波接收中斷程序設(shè)計(jì)</p><p>　　超聲波接受中斷程序流程圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 超聲波接收中斷程序流程圖</p><p><b>　　其程序如下。</b></p><p>　　void zd0() interrupt 1

86、 //T0中斷用來計(jì)數(shù)器溢出,超過測(cè)距范圍</p><p><b>　　{</b></p><p>　　flag=1; //中斷溢出標(biāo)志</p><p><b>　　RX=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p&

87、gt;　　void Timer_Count(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TR0=1; //開啟計(jì)數(shù)</p><p>　　while(RX);//當(dāng)RX為1計(jì)數(shù)并等待</p><p>　　TR0=0;//關(guān)閉計(jì)數(shù)</p><p>

88、　　Conut();//計(jì)算</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Conut(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　time=TH0*256+TL0;</p><p><b>　　TH0=0;

89、</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p>　　S=(time*1.8)/10; //算出來是MM</p><p><b>　　if(S<500)</b></p><p><b>　　{</b></p>&

90、lt;p><b>　　beep = 0;</b></p><p>　　delayms(10);</p><p><b>　　beep = 1;</b></p><p>　　delayms(10);</p><p>　　// beep=0;</p><p>　　// de

91、layms(10);</p><p>　　//beep =1;</p><p>　　//delayms(1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p>

92、;<p><b>　　beep = 1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((S>=7000)||flag==1) //超出測(cè)量范圍顯示“-”</p><p><b>　　{ </b></p><p><b&g

93、t;　　flag=0;</b></p><p>　　DisplayOneChar(0, 1, ASCII[11]);</p><p>　　DisplayOneChar(1, 1, ASCII[10]);//顯示點(diǎn)</p><p>　　DisplayOneChar(2, 1, ASCII[11]);</p><p>　　Displ

94、ayOneChar(3, 1, ASCII[11]);</p><p>　　DisplayOneChar(4, 1, ASCII[11]);</p><p>　　DisplayOneChar(5, 1, ASCII[12]);//顯示M</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　el

95、se</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　disbuff[0]=S/1000;</p><p>　　disbuff[1]=S/100%10;</p><p>　　disbuff[2]=S/10%10;</p><p>　　disbuff[3]=S%10;

96、</p><p>　　DisplayOneChar(0, 1, ASCII[disbuff[0]]);</p><p>　　DisplayOneChar(1, 1, ASCII[10]);//顯示點(diǎn)</p><p>　　DisplayOneChar(2, 1, ASCII[disbuff[1]]);</p><p>　　DisplayOne

97、Char(3, 1, ASCII[disbuff[2]]);</p><p>　　DisplayOneChar(4, 1, ASCII[disbuff[3]]);</p><p>　　DisplayOneChar(5, 1, ASCII[12]);//顯示M</p><p><b>　　}</b></p><p>&l

98、t;b>　　}</b></p><p>　　4.5 顯示子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　LCD流程圖如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 LCD顯示流程</p><p><b>　　LCD初始化：</b></p><p>　　void init_LCM(void)&l

99、t;/p><p><b>　　{ </b></p><p>　　write_inst(0x30); //設(shè)定功能</p><p>　　write_inst(0x38); //設(shè)定兩列</p><p>　　write_inst(0x08);

100、 //關(guān)閉顯示</p><p>　　write_inst(0x01); //清除顯示屏</p><p>　　write_inst(0x06); //設(shè)定輸入模式</p><p>　　write_inst(0x0e); //開啟顯示</p>

101、<p><b>　　}</b></p><p>　　程序主要作用是清空顯示屏，確定8位數(shù)據(jù)傳輸模式。"write_inst(0x01)"指令作用為清空顯示屏，并將光標(biāo)移至左上角。"write_inst(0x30)"指令為功能設(shè)定指令，使DL=1，即數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8位。</p><p><b>　　寫入指令：&l

102、t;/b></p><p>　　void write_inst(char inst)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　RS = 0;RW=0; //寫入指令模式</p><p>　　en = 1;

103、 //啟用</p><p>　　LCDP=inst; //寫入指令</p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　check_BF(); //檢查忙碌</p><p><b>　　} <

104、/b></p><p><b>　　寫入數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　void write_char(char character) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　RS =1;RW=0; //寫入數(shù)據(jù)模式&

105、lt;/p><p>　　en = 1; //啟用</p><p>　　LCDP=character; //寫入字符</p><p><b>　　en=0; </b></p><p>　　check_BF();

106、 //檢查忙碌</p><p><b>　　} </b></p><p>　　寫入指令與寫入數(shù)據(jù)是LCD很常用的操作，將其寫成子函數(shù)，可以使整個(gè)程序更加簡(jiǎn)潔。本論文設(shè)計(jì)經(jīng)常使用這兩個(gè)函數(shù)進(jìn)行寫入指定位置操作。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)調(diào)試分析</b></p><p>　　5

107、.1 硬件電路連接</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了硬件電路后，將電路原理圖附于附錄C中，由于本設(shè)計(jì)涉及的模塊比較多，調(diào)試起來比較費(fèi)力，設(shè)計(jì)的不定因素也比較多，所以，調(diào)試的時(shí)候采用了分塊調(diào)試的方法，排除了各個(gè)模塊的干擾。</p><p>　　在電路安裝完畢后，不要急于通電測(cè)試，而首先必須做好以下調(diào)試前的檢查工作。 </p><p>　　1．檢查連線情況：經(jīng)常碰到的

108、有錯(cuò)接（即連線的一端正確，而另一端誤接）、少接（指安裝時(shí)漏接的線）及多接（指在電路上完全是多余的連線）等連線錯(cuò)誤。檢查連線可以直接對(duì)照電路原理圖進(jìn)行，但若電路中布線較多，則可以以元器件（如運(yùn)放、三極管）為中心，依次檢察查其引腳的有關(guān)連線，這樣不僅可以查出錯(cuò)接或少接的線，而且也較易發(fā)現(xiàn)多余的線。 </p><p>　　為確保連線的可靠，在查線的同時(shí)，還可以用萬用表電阻檔對(duì)接線作連通檢查，而且最好在器件外引線處測(cè)量，

109、這樣有可能查出某些“虛焊”的隱患。 </p><p>　　2．檢查元器件安裝情況：元器件的檢查，重點(diǎn)要查集成運(yùn)放、三極管、二極管、電解電容等外引線與極性有否接錯(cuò)，以及外引線間有否短路，同時(shí)還須檢查元器件焊接處是否可靠。這里需要指出，在焊接前，必須對(duì)元器件進(jìn)行檢測(cè)，確保元器件能正常工作，以免給調(diào)試帶來不必要的麻煩。 </p><p>　　檢查電源輸入端與公共接地端間有否短路在通電前，還需用萬

110、用表檢查電源輸入端與地之間是否存短路，若有則須進(jìn)一步檢查其原因。 </p><p>　　在完成了以上各項(xiàng)檢查并確認(rèn)無誤后，才可通電調(diào)試，但此時(shí)應(yīng)注意電源的正、負(fù)極性不能接反。</p><p>　　5.2 系統(tǒng)實(shí)物調(diào)試</p><p>　　通過按鍵K1進(jìn)入調(diào)試界面，通過按鍵K2進(jìn)行增加設(shè)置值，通過按鍵K3進(jìn)行減少設(shè)置值。下圖為系統(tǒng)實(shí)物調(diào)試的照片，進(jìn)入設(shè)置界面，見圖5

111、.1所示。將安全初值設(shè)為0.3m，見圖5.2所示。與障礙物距離為0.411m，大于設(shè)置值0.3m報(bào)警器不響，見圖5.3所示。,與障礙物距離為0.187m，小于設(shè)置值0.3m，報(bào)警器報(bào)警聲響，見圖5.4所示。</p><p>　　圖5.1 進(jìn)入初值設(shè)置界面圖</p><p>　　圖5.2 設(shè)置值為0.3m狀態(tài)圖</p><p>　　圖5.3 障礙物距離為0.411m時(shí)

112、的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)圖</p><p>　　圖5.4 障礙物距離為0.187m時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)圖</p><p>　　5.3 誤差產(chǎn)生原因分析</p><p>　　5.3.1 溫度對(duì)超聲波聲速的影響</p><p>　　空氣中傳播的超聲波是由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的縱波，由于氣體具有反抗壓縮和擴(kuò)張的彈性模量，氣體反抗壓縮變化力的作用，實(shí)現(xiàn)超聲波在空氣中傳播

113、。因此，超聲波的傳播速度受氣體的密度、溫度及氣體分子成份的影響</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　其中B為氣體的彈性模量，r為氣體的密度。氣體彈性模量，由理想氣體壓縮特性可得：B=g·r ，其中g(shù)為定壓熱容與定容熱容的比值，空氣為1.40

114、，P為氣體的壓強(qiáng)。氣體的壓強(qiáng)為：</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　其中，R為普適常量 8.314kg/mol，T為氣體溫度K(絕對(duì)溫度)，M為氣體分子量，空氣為28.8×10-3 kg/mol。所以</p><p><b>　?。?.3）</b></p><

115、p>　　由公式5.3可知，超聲聲速與空氣的溫度有密切關(guān)系。例如：20 ℃時(shí)，T=293.15， CS=344.2 m/s；40℃時(shí)，T=313.15，CS=355.8 m/s；-20℃時(shí),T＝253.15，CS=319.9 m/s；從上面的計(jì)算可以看出，溫度對(duì)超聲波在空氣中的傳播速度有明顯的影響。當(dāng)需要精確確定超聲波傳播速度時(shí)，必須考慮溫度的影響。</p><p>　　5.3.2 回波檢測(cè)對(duì)時(shí)間測(cè)量的影

116、響</p><p>　　超聲波從超聲傳感器發(fā)出，在空氣中傳播，遇到被測(cè)物反射后，再傳回超聲傳感器。整個(gè)過程，超聲波會(huì)有很大的衰減。其衰減遵循指數(shù)規(guī)律。設(shè)在距離超聲接收器x 處有被測(cè)物，則空氣中傳播的超聲波波動(dòng)方程描述為：</p><p>　　A=A(x)cos(ax+kt) （5.4）</p><p>　　其中A為超聲傳感

117、器接收的振幅；A0 為超聲傳感器初始振幅；α為衰減系數(shù)；x 為超聲波傳播距離；w角頻率；k 為波數(shù)。衰減系數(shù)α=b·f。其中b為空氣介質(zhì)常數(shù)，f為超聲波頻率。由此可見，超聲波頻率越高，其衰減越快。同時(shí)超聲波頻率的過高會(huì)產(chǎn)生較多的副瓣，引起近場(chǎng)區(qū)的干涉。但是，超聲波頻率越高，指向性越強(qiáng)，這一點(diǎn)有利于距離測(cè)量。由于超聲回波隨距離的增加而變得十分微弱，所以在設(shè)計(jì)超聲接收電路時(shí)，要設(shè)計(jì)較大放大倍數(shù)(萬倍級(jí))和較好濾波特性的放大電路，使

118、回波易于檢測(cè)。</p><p>　　5.3.3 超聲波傳感器所加脈沖電壓對(duì)測(cè)量范圍和精度的影響</p><p>　　制作超聲傳感器的材料分為磁致伸縮材料和壓電材料兩種。超聲測(cè)距常用壓電材料傳感器，例如TR40 壓電超聲傳感器。超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值會(huì)影響壓電轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)壓電材料不受外力時(shí)，其應(yīng)變S與外加電場(chǎng)強(qiáng)度E 的關(guān)系為：</p><p>　　S=d&#

119、183;E （5.5） </p><p>　　其中d 為應(yīng)變電場(chǎng)常數(shù)。超聲傳感器外加的脈沖電壓影響壓電材料的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而影響其應(yīng)變量和超聲轉(zhuǎn)換的效率，進(jìn)而影響超聲波幅值。這些會(huì)直接影響超聲波的回波幅值。所以，為提高壓電轉(zhuǎn)換效率，提高超聲測(cè)距精度和范圍，應(yīng)盡量提高超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值。</p><p>　　5.4 針對(duì)誤差產(chǎn)生原

120、因的系統(tǒng)改進(jìn)方案</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，為了方便處理，超聲波常調(diào)制成具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號(hào)。測(cè)距系統(tǒng)一般由超聲波發(fā)送、接收、時(shí)間計(jì)測(cè)、微機(jī)控制和溫度測(cè)量五個(gè)部分組成。如何提高測(cè)量精度是超聲測(cè)距的關(guān)鍵技術(shù)。其提高測(cè)距精度的措施下：</p><p>　　(1)合理選擇超聲波工作頻率、脈寬及脈沖發(fā)射周期</p><p>　　據(jù)經(jīng)驗(yàn)，超聲測(cè)距的工作頻率選擇