超聲波測(cè)距實(shí)習(xí)報(bào)告解讀

1、GUIUN UNIVERSITY 01信息科學(xué)與工程學(xué)院計(jì)算機(jī)輔助綜合設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告班級(jí)：通信12-2班姓名：覃模廣組員：何*學(xué)號(hào)：3120731231指導(dǎo)老師：陳小琴時(shí)間：2015年1月.超聲波概述超聲波基本理論超聲波發(fā)展史人類直到第一次世界大戰(zhàn)才學(xué)會(huì)利用超聲波，這就是利用“聲納”的原理來探測(cè)水中 目標(biāo)及其狀態(tài)，如潛艇的位置等。40年代末期超聲波治療在歐美興起，直到1949年召開的 第一次國際醫(yī)學(xué)超聲波學(xué)術(shù)會(huì)議上，才有了超聲治療方面的論文交流，為超聲治療學(xué)的發(fā) 展奠定了基礎(chǔ)。醫(yī)學(xué)上最早利用超聲波是在 1942年，奧地利醫(yī)生杜西克首次用超聲波技術(shù) 掃描腦部結(jié)構(gòu)，以后到了 60年代醫(yī)生們開始將超聲

2、波應(yīng)用于腹部器官的探測(cè)。1956年第二 屆國際超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議上已有許多論文發(fā)表，超聲治療進(jìn)入了實(shí)用成熟階段。如今，超 聲波已廣泛應(yīng)用于測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等，在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、 農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。超聲波的本質(zhì)聲波是聲音的類別之一，屬于機(jī)械波，是人們能感覺得到的縱波，頻率大小范圍為 16Hz-20KHz當(dāng)聲波的頻率小于16Hz時(shí)就稱為次聲波，大于20KHz則叫做超聲波。其中超 聲波是種波動(dòng)形式，它能作為探測(cè)和負(fù)載信息的載體；超聲波也是種能量形式，如果其強(qiáng) 度超過一定程度時(shí)，它能與傳播超聲波媒質(zhì)的相互作用，去影響，甚至破壞后者的狀態(tài)， 性質(zhì)及結(jié)構(gòu)(用作治療)。超聲波的反射、

3、折射、衍射、散射在媒質(zhì)中等傳播規(guī)律，和可聽聲波的傳播規(guī)律沒有 本質(zhì)區(qū)別。但超聲波波長(zhǎng)短，達(dá)到厘米，甚至達(dá)到毫米。1.1.3超聲波的應(yīng)用正因?yàn)槌暡ㄔ谖锢砘瘜W(xué)方面的獨(dú)特特性，因此，超聲波在許多方面都有廣泛的應(yīng)用。 歸結(jié)起來，超聲波主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：(1)在檢驗(yàn)方面的應(yīng)用超聲波的波長(zhǎng)比一般聲波要短，具有較好的方向性，而且能透過不透明物質(zhì)，這一特 性已被廣泛用于超聲波探傷、測(cè)厚、測(cè)距、遙控和超聲成像技術(shù)。而超聲波的測(cè)距原理：采用了超聲波在空氣中的傳播速度為已知條件，測(cè)量的聲波在 發(fā)射后碰到障礙物反射的回來的時(shí)間，用發(fā)射和接收的時(shí)間差確定出發(fā)射點(diǎn)至障礙物的實(shí) 際測(cè)量距離。超聲波的測(cè)距主要應(yīng)用在倒

4、車提醒、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等距離測(cè)量，雖然目前測(cè)距量 程上能有百米，但測(cè)量精度只可以到厘米的數(shù)量級(jí)。(2)在超聲處理方面的應(yīng)用利用超聲的機(jī)械效應(yīng)、溫?zé)嵝?yīng)、理化效應(yīng)，可進(jìn)行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、 乳化、脫氣、除塵、清洗、滅菌、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)和進(jìn)行生物學(xué)研究等，在工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、 醫(yī)療等各個(gè)部門獲得了廣泛應(yīng)用。(3)在基礎(chǔ)研究方面的應(yīng)用超聲學(xué)是研究超聲的科學(xué)，它是聲學(xué)的一個(gè)重要分支。超聲學(xué)是研究超聲的產(chǎn)生、接 收和在媒質(zhì)中的傳播規(guī)律，超聲的各種效應(yīng)，以及超聲在基礎(chǔ)研究和國民經(jīng)濟(jì)各部門的應(yīng) 用等內(nèi)容的聲學(xué)重要分支。機(jī)械運(yùn)動(dòng)為一種最簡(jiǎn)單、最一般物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，它較之其他的物 質(zhì)運(yùn)動(dòng)和物質(zhì)的自身結(jié)構(gòu)之間關(guān)系非常緊

5、密。超聲振動(dòng)本來就屬于種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因此，利 用超聲學(xué)也是研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要的途徑之一。2超聲波測(cè)距方法與原理超聲波測(cè)距方法方法種類介紹和說明目前，市場(chǎng)上利用超聲波測(cè)距原理制成的測(cè)距系統(tǒng)種類繁多，但是超聲波的測(cè)距方案 總下來有下面幾種：(1)相位的檢測(cè)法相位的檢測(cè)法可分2種：一方法是用發(fā)射不同頻率超聲波來顯現(xiàn)的。先開始發(fā)射波長(zhǎng) 為心的超聲波。檢測(cè)出回波相位為 由。假設(shè)所用的波周期數(shù)m ,則能求的目標(biāo)物體的距離 為： TOC o 1-5 h z L I m 12二(3-1)同樣道理可以算出第二束波形測(cè)距的計(jì)算公式為：L= n-222 二(3-2)其中：我 為第二束波的相位角，九2是波長(zhǎng)，n是

6、周期數(shù)。又由于m和n都為正數(shù)， 與此同時(shí)再一次進(jìn)行時(shí)間補(bǔ)償算法，可準(zhǔn)確求目標(biāo)距離值。但是因?yàn)槌暡ㄌ筋^是有固定 頻率，假設(shè)改變頻率，系統(tǒng)衰減會(huì)大，需要兩套信號(hào)的檢測(cè)電路，實(shí)施難度加大，不適宜 米用。二方法是使用單一超聲波的探頭來進(jìn)行相位的檢測(cè)法檢測(cè)，這種方法是待測(cè)距離在一 個(gè)周期內(nèi)使用，若過選用40kHz超聲波為傳播介質(zhì)，一個(gè)周期對(duì)應(yīng)檢測(cè)距離為 L =340 0.0000250.0085= mn8. ,5因此，這種方法的準(zhǔn)確度很高。(2)幅值的檢測(cè)法幅信德檢測(cè)法是開始發(fā)射固定頻率的超聲波，接著使用反射或?qū)ι浞ǖ臋z測(cè)接收得到 的超聲波脈沖的強(qiáng)度，從超聲波回波衰減理論，認(rèn)真對(duì)回波脈沖強(qiáng)度的進(jìn)行分析

7、，從而求 得目標(biāo)距離。(3)渡越時(shí)間法(也是本實(shí)習(xí)的做法)渡越時(shí)間意思是開始從傳感器發(fā)射出超聲波開始計(jì)時(shí)，經(jīng)氣體的介質(zhì)傳播，達(dá)到傳感 器接收到回波時(shí)計(jì)時(shí)的停止。因?yàn)樵谝欢ǖ沫h(huán)境下，溫度不會(huì)變化，或變化較緩慢，可近 似認(rèn)為常數(shù)，這時(shí)聲速是保持不變的。所以能通過檢測(cè)渡越的時(shí)間，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)聲速，從而 求得傳感器和目標(biāo)之間的距離。2.2超聲波測(cè)距原理與超聲波傳感器超聲波測(cè)距原理超聲技術(shù)是一門以物理、電子、機(jī)械及材料學(xué)為基礎(chǔ)的通用技術(shù)之一。超聲技術(shù)是通 過超聲波產(chǎn)生、傳播及接收的物理過程而完成的。超聲波具有聚束、定向及反射、透射等 特性。超聲波遙控近距離遙控中的一種的實(shí)際方法，人們可以聽到的聲音的頻率估算

8、為20Hz20kHz低于20Hz和高于20kHz的聲音，人耳一般都聽不到，人把高于 20kHz聲波叫 做超聲波。它屬于一種機(jī)械振動(dòng)波，能夠在氣體與液體、固體中傳播，它在空氣中的傳播 的速度是340m/s,與光波及電磁波相比較是極度緩慢的。超聲波擁有方向性，即傳播能量 相對(duì)壬其他波而在很集中，這一點(diǎn)和可聽見聲波相異。另外，超聲波在傳播途中若遇到不 同的媒介，大部分能量會(huì)被反射。超聲波測(cè)距從原理上可有共振式與脈沖反射式兩種。因 為應(yīng)用要求十分限定，這里用脈沖反射式，即是利用超聲的反射的特性。超聲波測(cè)距的原 理是經(jīng)過超聲波發(fā)射傳感器向某方向發(fā)射出超聲波，在發(fā)射的時(shí)刻同時(shí)開始計(jì)時(shí)間，超聲 波在空氣傳播

9、，途中要是遇到障礙物立即返回，當(dāng)超聲波接收器收到反射波時(shí)就停止計(jì)時(shí)。平常溫度下超聲波在空氣中傳播速度是 C=340m/s,依據(jù)計(jì)時(shí)器記錄時(shí)間t ,就能計(jì)算到發(fā) 射點(diǎn)距離障礙物距離(S),即為S=C*t/2=C*t0，其中，t0就是所謂渡越的時(shí)間。在超聲波測(cè)量的系統(tǒng)中，若頻率取得太低，外界雜音干擾的較多；若頻率取得太高， 在傳播的過程中衰減得較大。所以在超聲波測(cè)量中，常使用 40KHz的一種超聲波?，F(xiàn)在超 聲波測(cè)量的距離一般是幾米至幾十米，是種適合室內(nèi)的測(cè)量方式。因?yàn)槌暡ǖ陌l(fā)射與接 收器件擁有固有頻率的特性，有很高抗干擾的性能。所謂的超聲波測(cè)距的原理屬于一種種時(shí)間差測(cè)距法，超聲波發(fā)射器向某方向

10、發(fā)射出超聲波，在發(fā)射的時(shí)刻的同時(shí)計(jì)算傳播時(shí)間，超聲波在空氣中傳播，若是遇到障礙物會(huì)返回 來，每當(dāng)超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。超聲波在空氣中的傳播速度是 340m/s,根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄時(shí)間t,就能夠計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距離障礙物的距離（s）,即為：s=340t/2.超聲 波測(cè)距原理是采用超聲波在于空氣中傳播的速度為已知條件，測(cè)量聲波在發(fā)射后遇到障礙 物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。超聲波傳感器超聲傳感器是把其他形式的能轉(zhuǎn)換為所需的超聲能或者把超聲能轉(zhuǎn)換為同頻率的其他 形式的能的器件。目前常用的超聲傳感器有兩類，即電聲型與流體動(dòng)力型。電聲型主要有： 1.壓電傳

11、感器；2.磁致伸縮傳感器；3.靜電傳感器。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。傳感器的主要的組成部分為壓電晶片。每當(dāng)壓電晶片受到發(fā)射電脈沖激勵(lì)后產(chǎn)生振動(dòng)， 即是可發(fā)射聲脈沖，為逆壓電效應(yīng)。每當(dāng)超聲波作用于晶片時(shí)侯，由晶片受迫振動(dòng)造成的 形變可轉(zhuǎn)變成相應(yīng)電信號(hào)，為正壓電效應(yīng)。前者是用在超聲波發(fā)射，后者即是超聲波接收。 超聲波傳感器一般是采用雙壓電陶瓷晶片制作成的。這一種超聲傳感器需要的是壓電材料 較少，價(jià)格的低廉，并且非常適用的氣體與液體介質(zhì)中。在壓電陶瓷晶片上有個(gè)

12、固定諧振頻率，即中心頻率f0發(fā)射出超聲波時(shí)，附在其上的交變電壓頻率要和它固有的諧振頻率一樣。這樣的話，超聲傳感器會(huì)有較高靈敏度。超聲波 傳感器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是由壓電陶瓷晶片、錐形輻射喇叭、底座、引線、金屬殼和金屬網(wǎng)構(gòu)成 的，值得一提的是，壓電陶瓷晶片便是傳感器的核心，錐形輻射喇叭能使發(fā)射與接收超聲 波的能量集中，并且使傳感器會(huì)有一定指向角，金屬殼可以防止外界力量對(duì)于壓電陶瓷品 片及錐形輻射喇叭的損壞。金屬網(wǎng)同樣是起保護(hù)作用的器件，同時(shí)不影響發(fā)射和接收超聲 波。3系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)（系統(tǒng)總方案兩人共同完成，經(jīng)過討論確定方案如下）總體方案設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀整體結(jié)構(gòu)圖包括超聲波發(fā)射電路，超聲波接收電路，單片機(jī)電

13、路，顯示電路與溫度測(cè)量電路等幾部分模塊組成。利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波和超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控 制。具體見圖所示。超聲波測(cè)距系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖硬件部分利用Altium Designer 09進(jìn)行各模塊電路原理圖的繪制及 PCB計(jì)制作單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路用超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)送超聲波，同時(shí)在放射的時(shí)候開始計(jì)時(shí)，在超聲波遇到 障礙物的時(shí)候反射回來，超聲波接收器在接收到反射回來的超聲波時(shí)停止計(jì)時(shí)。通過公式 S=VT/2可以測(cè)出汽車與障礙物之間的距離通過LED顯示屏顯示出來。單片機(jī)采用 STC89C52或其兼容系列。采用12MHz精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。單片機(jī)用外中斷1 口輸出超聲波

14、轉(zhuǎn)化器所需的40KHz方波彳S號(hào)，利用外中斷0 口檢測(cè)超聲波接收 電路輸出的返回信號(hào)。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74HC57哪動(dòng), 位碼用PNP三極管驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路如下圖所示關(guān)wa1受二日日日日5 F耳TE震圖1-1單片機(jī)控制電路原理圖51單片機(jī)P0 口為什么要接上拉電阻？p0 口內(nèi)部沒有上拉電阻，如果沒有加外部上拉電阻的話，幾乎沒有什么驅(qū)動(dòng)能力。 外上拉電阻的問題。是否需要上拉電阻，對(duì)于 TTL電路輸入端來說并不是關(guān)鍵，加與不加 是要看你的單片機(jī)IO 口的屬性。如果單片機(jī)的輸出端口是推挽輸出的，那么這個(gè)上拉電阻 根本沒有必要，但如果單片機(jī)的IO 口是開漏輸

15、出或者是內(nèi)部弱上拉輸出的，那這個(gè)時(shí)候就 需要接一個(gè)上拉電阻。上拉電阻的大小一般參照后級(jí)電路所需要驅(qū)動(dòng)電流的510倍來選取，可大不可小，一般現(xiàn)在用10K或者4K7的比較多，但如果對(duì)功耗要求比較嚴(yán)格，這個(gè) 電阻就需要去計(jì)算，阻值太大那么容易受干擾，太小功耗不能滿足，不需要去權(quán)衡.在這里要驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，需要的電流是510MA但是P0 口輸出電流不到1個(gè)毫安，是無法點(diǎn)亮發(fā)光 二極管的。如果接上上拉電阻，阻值為 10k,然后數(shù)碼管下端如果是低電平，5-0=5v0 573 為鎖存器，輸入并行信號(hào)輸出并行信號(hào)。74HC573俞出電流是正負(fù)20ma單LED數(shù)碼管的一般電流為10ma可直接驅(qū)動(dòng)。共陽極四位七段數(shù)碼

16、管（12個(gè)引腳）怎么連接到單片機(jī)上?正面看的話，上面6腳，下面6腳，共12腳上面從左到右是1,a,f,23b下面從左到右是e,d,dp,c,g,4其中1,2,3,4是4個(gè)數(shù)碼管的位選，因?yàn)槭枪碴?，所以這幾腳高電平時(shí)才有可能點(diǎn)亮數(shù)碼管，記得要三極管驅(qū)動(dòng)， 9012就可以了。9012的C加個(gè)限流電 阻接電源，B接單片機(jī)，E接1,2,3,4。單片機(jī)給高電平時(shí)選中。a,b,c,d,e,f,g,dp 是 段碼，低電平有效，一般也送單片機(jī)控制4.外圍電路設(shè)計(jì)超聲波發(fā)射電路：超聲波發(fā)射電路設(shè)計(jì)：在超聲探測(cè)電路中，發(fā)射端得到輸出脈沖為一系列方波，其寬度 為發(fā)射超聲的時(shí)間問隔，被測(cè)物距離越大，脈沖寬度越大，輸出

17、脈沖個(gè)數(shù)與被測(cè)距離成正 比。經(jīng)過電阻分壓后到達(dá)基極通過集電極輸出后經(jīng)過中周變壓器組成諧振回路，最終將頻 率為40KHz勺信號(hào)作用于發(fā)射探頭上，使其產(chǎn)生共振后，發(fā)射出超聲波。超聲波接收電路：超聲波檢測(cè)接收電路：對(duì)于本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其難點(diǎn)在于40KHz信號(hào)的產(chǎn)生。由于超聲波傳感器的中心工作頻率為40KHz當(dāng)偏離這個(gè)頻率時(shí)，其接收器的靈敏度將明顯降低，具 體可以從超聲波傳器的特性曲線中得知。當(dāng)發(fā)送 40KHz的頻率時(shí)，接收到的信號(hào)最強(qiáng)，因 此距離也就最大，而當(dāng)偏離時(shí)，探測(cè)距離也將縮短，這一點(diǎn)是本設(shè)計(jì)總的設(shè)計(jì)思路。對(duì)于 產(chǎn)生40KHz的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，方法有多種，可以選用電感、電容振蕩元件來完成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的發(fā)

18、生器，但是其頻率穩(wěn)定性較差，不容易調(diào)準(zhǔn)，因此制作成功的可能性相對(duì)較小。參考紅外 轉(zhuǎn)化接收電路，本設(shè)計(jì)采用集成電路CX20106A這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 38KHz與測(cè)距超聲波頻率40KHz 較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。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)功能便記錄超聲 波的發(fā)射時(shí)間與受到反射波時(shí)間。每當(dāng)收到一個(gè)超聲波反射波的時(shí)侯，接收電路的輸出端 產(chǎn)生出一個(gè)負(fù)跳變，并在或端產(chǎn)生出一個(gè)中斷的請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)這個(gè)外部中斷請(qǐng)求， 自動(dòng)執(zhí)行外部中斷的服務(wù)子程序，并讀取時(shí)間差與計(jì)算距離。接收

19、超聲波換能器用ucm-r40k1 ,發(fā)送超聲波換能器用ucm-t40k1 ,超聲波接收集成電路用CX20106A5片，發(fā)送端用6非門（反相器）HD74LS04P圖1-2發(fā)射與接收電路原理圖39- 37 (mm)圖1-3發(fā)射與接收電路PCB印刷圖報(bào)警電路設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)報(bào)警電路由一個(gè)運(yùn)算放大器（9012三極管）、一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)5V有源蜂鳴器組 成。用9012 pnp是因?yàn)橹餍酒瑒偼ㄉ想姷臅r(shí)候，引腳會(huì)產(chǎn)生瞬間高電平，用 pnp的話，就 不會(huì)一開始蜂鳴器就蜂鳴了。圖1-5報(bào)警電路電源電路設(shè)計(jì)由自鎖開關(guān)、DC電源插口、和兩個(gè)電容組成圖1-6電源電路第6頁系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位全靠外部電路實(shí)現(xiàn)，每

20、當(dāng)在時(shí)鐘電路工作后時(shí)，一旦在單片夾中的RST引腳上表現(xiàn)出24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖以上高電平，單片機(jī)就會(huì)實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)的復(fù)位。為了保證 并可靠復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，RS飲高電平。只要RST電平不變，單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位?？紤]本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，干擾小，故采口上電自動(dòng)復(fù)位。在通電瞬間，由于R?C電路充電過程中，RS礎(chǔ)出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機(jī)復(fù)位。-5+_C310uFRESETR1410KGXD圖1-7 上電復(fù)位電路超聲波測(cè)距電路圖匯總（不包含發(fā)射和接收電路）一二一一二I f!F- BnmpEl7工T3.3.1超聲波測(cè)距仿真用Proteus進(jìn)行超聲波測(cè)距仿真,XTAUKfTr:EN JUlE”國膽 rz.igF

21、Z JAM P2.*LAEP2AA.Cps.n*.BpnnwzdDpajaTn n3TrKTE r3 am bjs7 F3.T/IFLDLIHnJXWIi: 器案曜家口 口 口口!1D QRP1 1Ek旦 THg BcJio o圖1-8超聲波測(cè)距仿真原理圖圖1-9超聲波測(cè)距仿真實(shí)現(xiàn)tvaowngbo - SIS 內(nèi)u btra Tem-piMt 帛式暗巾 h日 p口臼|他國件|s刎媼&*胃|.|航i*尤|履lft向eok;*fr至附置 j.口 Mm 擦NSRZ仔 /口CDAS*EUZZER 3 CSF-FD. CfiX.JMlC4FT EY5T4L 口血E U仲 CAFFflL D?1?4=3

22、 DSlStti nr巧劭HT 口皿SiElORa與 lwoih.FT4F RE5 REEFAO 華 rJWTUJHlOLnp/8Mki3Oi|:|物地應(yīng)用uMi 的U二2一羽至USE注意事項(xiàng)：1.因?yàn)樵谖业膒rotues軟件中沒有stc89c52 ,所以我用80c51代替，雖然 各引腳分布不一樣，但是具有的功能基本上是一樣的，只要把它們相應(yīng)功能的引腳接上就 可以了，之后就要給主芯片導(dǎo)入程序。2.這個(gè)問題也是我剛開始最糾結(jié)的問題，就是在仿真中他如何實(shí)現(xiàn)發(fā)送超聲波和接收超聲波呢？帶著這個(gè)疑問我在網(wǎng)上看了好多資料。原來 如此，由于仿真軟件中沒有超聲波發(fā)射、接收頭的仿真模型，這給單片機(jī)超聲波測(cè)距仿真

23、 帶來困難，為驗(yàn)證單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)單片機(jī)部分及相應(yīng)程序的正確與否，在單片機(jī)發(fā) 出超聲波信號(hào)后，用555時(shí)基電路產(chǎn)生一個(gè)延時(shí)信號(hào)，來模擬超聲波頭發(fā)送后遇到回波返第8頁射回來的這階段時(shí)間，來對(duì)單片機(jī)超聲波測(cè)距單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行模擬?；蛘哂眯酒映绦騺?實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)經(jīng)過時(shí)延后再返回信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，這就是這次仿真使用的方法，在第二部分使 用時(shí)延程序來實(shí)現(xiàn)。左邊兩個(gè)按鍵是用來控制時(shí)延程序的時(shí)延間隔（加減），這樣間接 達(dá)到了測(cè)量距離的加減。還有個(gè)問題是：在 protues默認(rèn)的電源電壓是5v,所以不用設(shè)置 3.3.2 PCB印刷電路板圖（不含發(fā)射和接收模塊）經(jīng)過仿真后能實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能所以電路和程序應(yīng)該沒什么大

24、問題，接下來就是印制電路版?？偟脑鍐危?*9萬用板、HC-SR0強(qiáng)聲波IK塊、STC89C51I片機(jī)、74hc573、40PIC座、20PIC座、4P母座、四位一體共陰數(shù)碼管、9012三極管*5、2.2k電阻*5、220。電阻*8、 10k電阻、5V有源蜂鳴器、103排阻、10uf電解電容、30pf瓷片電容*2、12MHZfj振、按 鍵*3、自鎖開關(guān)、DC電源插口、導(dǎo)線若干、焊錫若干、 USB電源線或電池盒+DC電源插頭、接收超聲波換能器ucm-r40k1、發(fā)送超聲波換能器ucm-t40k1 ,超聲波接收集成 CX20106A芯片，6非門（反相器）HD74LS04P3.3.2軟件部分：運(yùn)用

25、keil軟件進(jìn)行C語言編程超 聲波發(fā)生子程序的作用是通過 INT1端口發(fā)送兩個(gè)左右的超聲波 脈沖信號(hào)（頻率約40KHz的方波）, 脈沖寬度為12ps左右，同時(shí)把計(jì) 數(shù)器T0打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。超聲波測(cè)距器主程序利用外 中斷0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦 接收到返回超聲波信號(hào)（即INT0引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入超聲 波接收中斷程序。就立即關(guān)閉計(jì)時(shí) 器T0,停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo) 志字賦值1。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí) 還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定 時(shí)器T0溢出中斷將外中斷0關(guān)閉，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值2, 以表示本次測(cè)距不成功。第9頁4.1超聲波測(cè)距程序清單：#include /器件配置文件#include

26、 /傳感器接口sbit RX = P3A2;sbit TX = P3A3;/按鍵聲明sbit S1 = P1A4;sbit S2 = P1A5;sbit S3 = P1A6;/蜂鳴器sbit Feng= P2AQ;/變量聲明unsigned int time=Q;unsigned int timer=Q;unsigned char posit=Q;unsigned long S=Q;unsigned long BJS=5Q;/報(bào)警距離 5QCM模式Q正常模式1調(diào)整char Mode=Q;bit flag=Q;unsigned char const discode =Qx3f,QxQ6,Qx5b

27、,Qx4f,Qx66,Qx6d,Qx7d, QxQ7,Qx7f,Qx6f,Qx4Q,Qxff/*-*/);/數(shù)碼管顯示碼Q123456789-和不顯示 unsigned char const positon4 =Qxfd,Qxfb,Qxf7,Qxfe; / 位選 unsigned char disbuff4 =Q,Q,Q,Q;/數(shù)組用于存放距離信息unsigned char disbuff_BJ4=Q,Q,Q,Q;/報(bào)警信息一/延時(shí)1QQms (不精確) void delay(void) unsigned char a,b,c;for(c=1Q;cQ;c-)for(b=38;bQ;b-) fo

28、r(a=13Q;aQ;a-);/按鍵掃描void Key_() ./+ if(S1=Q) delay(); / 延時(shí)去抖 while(S1=Q) P1=P1|QxQf;BJS+; /報(bào)警值加 if(BJS=151) / 最大 151 BJS=Q;/-else if(S2=Q)delay();while(S2=Q) P1=P1|QxQf; BJS-; / 報(bào)警值減if(BJS=2) / 力口至U 2 時(shí)清零 Mode=Q;/*/掃描數(shù)碼管void Display(void) 第1Q頁/正常顯示 if(Mode=0) (P0=0 x00; /關(guān)閉顯示if(posit=0)/ 數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)(P0=

29、(discodedisbuffposit)|0 x80;按位或，最高位變?yōu)?,顯示小數(shù)點(diǎn) else (P0=discodedisbuffposit;P1=positonposit;if(+posit=3)每進(jìn)一次顯示函數(shù)，變量加1posit=0; /力口至ij 3時(shí)清零/報(bào)警顯示 else (P0=0 x00;if(posit=0)/ 數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)(P0=(discodedisbuff_BJposit)|0 x 80;else if(posit=3)( P0=0 x76;/顯示字母 else ( P0=discodedisbuff_BJposit;.P1=positonposit;if(+p

30、osit=4) posit=0;l*l/計(jì)算void Conut(void)(time=TH0*256+TL0; / 讀出 T0 的計(jì)時(shí)數(shù)值TH0=0;TL0=0;/清空計(jì)時(shí)器S=(time*1.7)/100; / 算出來是 CMif(Mode=0)/非設(shè)置狀態(tài)時(shí)(if(S=700)|flag=1) / 超出測(cè)量范圍顯示“-”(Feng=0; /蜂鳴器報(bào)警 flag=0;disbuff0=10;/“-”disbuff1=10;/“-”disbuff2=10;/“-” else (/距離小于報(bào)警距 if(S=400)(timer=0;TX=1;/T1 中斷800Ms啟動(dòng)模塊/定時(shí)2ms/掃描按鍵

31、/掃描顯示/變量加/400 次就是 800ms/800MS 啟動(dòng)一次模塊_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();TX=0;)l*l/主函數(shù)(TMOD=0 x11;GATE=1TH0=0;TL0=0;TH1=0 xf8;TL1=0 x30;ET0=1;ET1=1;TR1=1;EA=1;while(1)(w

32、hile(!RX);TR0=1;while(RX); / TR0=0; Conut();)/ 設(shè)T0為方式1,/2MS 定時(shí)/允許T0中斷/ 允許T1中斷/開啟定時(shí)器/開啟總中斷/當(dāng)RX為零時(shí)等待/開啟計(jì)數(shù)當(dāng)RX為1計(jì)數(shù)并等待/關(guān)閉計(jì)數(shù)/計(jì)算void main(void)第12頁4.2焊接電路按照這個(gè)圖焊接，紅色的為跳線。電路調(diào)試與分析供電電路是否正常是系統(tǒng)能否正常工作的前提，因此首先對(duì)電源部分進(jìn)行調(diào)試，接上 電源，測(cè)得電源電壓輸出應(yīng)該是 5V。并且測(cè)得外部中斷1 口的輸出信號(hào)頻率為38.46 KHz, 接近40 KHz,滿足實(shí)際要求。超聲波測(cè)距儀制作與調(diào)試，其中，超聲波發(fā)射與接收采用15超聲波換能器TCT40-10F1 （T發(fā)射）與TCT40-10S1 （R接收），中心頻率是 40kHz,安 裝的時(shí)侯應(yīng)保持兩換能器的中心軸線平行不變且相距48cm,其余的元件便無特殊要求。若是將超聲波的接收