基于單片機和超聲波模式的測距系統設計-資料下載頁

　　

【正文】 op_()。_nop_()。 } TxPin = 1。本設計通過DS18B20來獲取溫度，以此來補償超聲波速度，獲取溫度代碼如下：void readtemp_ds18b20(void) { uchar temp32。 rest_ds18b20()。 w_1byte_ds18b20(0xcc)。 //跳過讀序列號的操作 w_1byte_ds18b20(0x44)。 //啟動溫度轉換 delay_8us(2)。 rest_ds18b20()。 w_1byte_ds18b20(0xcc)。 //跳過讀序列號的操作 w_1byte_ds18b20(0xbe)。 //讀取溫度寄存器等（共可讀9個寄存器） 前兩個就是溫度 templ=r_1byte_ds18b20()。 temph=r_1byte_ds18b20()。設計中通過蜂鳴器來對小于最小距離或超過最高溫度、最低溫度的情況來報警。具體程序如下：void display(){ if((temph1tempcheck)||(tempchecktempl1)||(lengthlengthmin)) { bell=0。 } else bell=1。 if(!disp_mode) dis_zhengchang()。 //顯示正常 else dis_shezhi()。 //設置界面設計中采用三個按鍵來控制設置距離和溫度，其功能為：其一按鍵是模式按鍵，只有當按下相應的模式按鍵時才能進行相應的設置；其二按鍵為加1按鍵；其三為減1按鍵。具體代碼如下：void id_case_key(void) { display()。 /*檢測減少鍵*/ if(!DOWN) delay_LCM(20)。 //防止干擾 10ms if (!DOWN) //減少 { //re_disp=0。 alarm()。 Set_id(id,0)。 } while(DOWN == 0)。//釋放按鍵 /*檢測減少鍵*/ if(!UP) delay_LCM(20)。 //防止干擾 if (!UP) //增加 { //re_disp=0。 alarm()。 Set_id(id,1)。 } while(UP ==0)。}void Scan_Key(void) { //unsigned char dm,th,tl。 display()5. 超聲波測距系統調試及性能 使用儀器設備整個測距系統由單片機最小系統、實驗開發平臺（其中用到超聲波收發模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊、溫度傳感器模塊）、跳線若干根組成。 調試中的問題及解決方案 硬件調試在焊接好電路后，由于設計經驗方面的不足，導致硬件功能未能如愿，因此需要對其進行更合理的調試，首先，利用萬能表度對各器件的焊接進行檢查，以防出現虛焊的情況。其次，對各器件進行檢查，防止焊接出錯。通過檢查，發現本次設計才超聲波模塊的接法、電源控制開關和制作PCB圖上均出現差錯，最后才得以糾正。再次，通過對可調電阻的調節，從而使LCD顯示屏達到理想的工作狀態，從而清晰的顯示測試結果。由于該超聲波測距模塊對時序的要求很高，要求在輸入端產生40kHz的方波。因為在程序的大循環中，尤其它程序造成延時的誤差，導致產生的方波并不算是需要的40kHz。這樣該模塊就無法正常運行，導致測距失敗。后來，修改了延時，矯正了時序。 功能顯示，通過液晶屏顯示測出的距離為，屬于2cm～250cm正常范圍。 安全距離測距，超聲波測出的距離為小于30cm，報警系統啟動，蜂鳴器鳴叫燈亮。 報警距離測距．1 對多種測試物體進行測試：測試物體一：紙箱 48cm*46cm。測試物體二：木板 43cm*35cm測試物體三：銅板 36cm*34cm測試物體四：硬塑料板 40cm*33cm距離測試：測試一：測試地點：男生宿舍11608 測試時間： 22:00實際測試距離范圍：— 測試者：李輝單位：cm表51 測試結果1測試物體紙箱木板銅板硬塑料測試距離123123123123202020212121212120212121214040404140404040404040404010010110098100101101102991011009999測試二： 測試地點：第四教學樓通信實驗室 測試時間： 15:00 實際測試距離范圍：— 測試者：李輝單位：cm 表52 測試結果2測試物體紙箱木板銅板硬塑料測試距離1231231231232020191920212020191919202010010010110110099999910099102102101LCD顯示清晰，亮度高，內容豐富各LCD指示燈均能正常工作，指示正常測量溫度：30℃以上各項技術指標均滿足了設計的要求，電路各種參數設計合理，工作穩定，性能良好。注：當測量距離小于預設距離時蜂鳴器報警。 誤差分析超聲波是以聲波的形式所進行的能量傳播。一般來說，超聲波傳播的距離大或是速度慢，能量消耗就大，倘若超聲波的能量全部消耗在傳播途中或是聲波改變方向，就接收不到回波信號。而超聲波傳播的速度與彈性介質的種類和狀況關系極大，通常說的聲速每秒340米，其傳播介質是15℃的標準空氣。研究表明，聲波的傳播速度與溫度是成正比的，在近地層中，當氣溫隨高度增加而降低時，聲音的傳播速度隨高度增加而減小，聲波的射線就會向上彎曲（俗稱聲音起飛了)；反之，當氣溫隨高度增加而升高，聲波的傳播速度就會隨高度增加而增加，聲波射線呈向下彎曲狀，給人的聽覺就是‘聲音在下沉’。在相同的間隔測量距離，由于波的傳播時間是相同的，但不同溫度下到聲速不同，所以最終造成測量出來的距離不相等，即如果不是在標準溫度下進行測量，將存在系統誤差。在超聲波測距系統中，影響測量精度的因素很多，包括現場環境干擾、時基脈沖頻率等；但環境溫度對聲速的影響最大，從超聲波聲速經驗公式可以看出，在040℃時。以超聲波在20℃，%。所以溫度的影響不能忽略不計。所以在基于單片機STC89C52 的超聲波測距系統中，必須要對溫度進行測量和補償，以避免溫度對測量精度的影響。此外合理選擇超聲波工作頻率、脈寬及脈沖發射周期。據查閱資料，超聲測距的工作頻率選擇40kHz較為合適；發射脈寬一般應大于填充波周期的10 倍以上，考慮換能器通頻帶及抑制噪聲的能力，選擇發射脈寬1ms；脈沖發射周期的選擇主要考慮微機處理數據的速度，速度快，脈沖發射周期可選短些。總結本課題所設計的超聲波測距系統具有測量精度比較高、速度快、控制簡單方便等優點。測距范圍從2cm到250cm，測量精度為1mm,測距系統在很多工業現場和自動控制場合都有很重要的作用，特別是倒車雷達系統。通過此次的設計從方案的確定、器件的選購、原理圖的繪制，PCB板的制作，實物的焊接整個流程的摸索，讓人我對設計有了更深入的理解，也更加的了解了單片機最小系統。此次設計讓我的動手能力有了不少的提高，通過設計能把理論更好的用到實踐中去，同時也讓人重拾了編程技巧，實踐中碰到的不少問題讓我們對電路的原理有了更深入的理解，慢慢脫離了表面的現象的認識。在調試中也發現了不少問題，通過調試從而糾正了設計時的不少錯誤。在這二十多天的設計中讓我對“勤能補拙”這句話有了深刻了理解，只有付出了才有收獲……相信在未來的日子中只要我們努力付出了，期望的收獲終有到來的一天。 致謝時光匆匆，美好的大學時光接近了即將要畫上句號，感謝學校給我們提供了各種舒適的條件，讓我們更好的在學校中健康的成長，不斷的充實自己。同時也要感謝辛勤教育我們的老師，是你們給了我們在正確的指路方向，讓我少走彎路，是你們在我們一愁莫解之際給出了猶如甘霖的指導，是你們讓我們在遠離家鄉、遠離父母時還能繼續感受如家的關懷。在此特別要感謝我的畢業設計指導老師：陳艷老師。我們的畢業設計能夠按時按量的完成陳艷老師得益悉心指導，每當在我們碰到難題還有疑問時，陳老師都給了我們第一時間的意見或者建議。在陳老師的指導和同學的幫助下，我的畢業設計成果如期而至。再次感謝對我在我的成長路上給予幫助的你們，謝謝你們！祝你們身體健康、家庭和睦、工作順利、健康幸福每一天……參考文獻[1] 徐愛鈞 Cx51 電子工業出版社 2004[2] 張毅剛 彭喜源 . 哈爾濱工業大學出版社 [3] 楊振江 杜鐵軍 . 西安電子科技大學出版社[4] 李群芳 張士軍 （第三版） 電子工業出版社 2008[5] .　北京航空航天大學出版社 2002[6] 　[7] 王秋爽 曾昭龍 單片機開發基礎與經典設計實例. 機械工業出版社 2008[8] 譚浩強，C語言程序設計（第二版）[M]. 北京：清華大學出版社，[9] 劉海成，單片機及應用系統設計原理與實踐[M]. 北京:北京航空航天大學出版社，[10] 張天凡，完全手冊51單片機C語言開發詳解電子工業出版社. [11] 郭天翔，新概念51單片機C語言教程. 電子工業出版社[12] 張肅文，高頻電子線路（第四版）. 高等教育出版社 附錄附錄一：超聲波測距系統原理圖附錄二：34