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1、自 动 化 专 业 课 程 设 计便 携 式 测 距 仪 系 统 设 计学 生 学 号 ： 2009041227 学 生 姓 名 ： 李 玉 成 班 级 ： 09412 指 导 教 师 ： 王 辉 起 止 日 期 ： 哈 尔 滨 工 程 大 学 自 动 化 学 院1、 设 计 要 求用 单 片 机 设 计 一 套 超 声 波 测 距 检 测 系 统 ,实 现 对 测 距 的 显 示 和 提 示 以 及 临 界报 警2、 设 计 方 案设 计 思 路由 于 超 声 波 指 向 性 强 ， 能 量 消 耗 缓 慢 ， 在 介 质 中 传 播 的 距 离 较 远 ， 因 而 超 声波 经 常 用 于

2、 距 离 的 测 量 。 利 用 超 声 波 检 测 距 离 ， 设 计 比 较 方 便 ， 计 算 处 理 也 较 简单 ， 并 且 在 测 量 精 度 方 面 也 能 达 到 工 业 生 产 等 自 动 化 的 使 用 要 求 。 超 声 波 发 生 器 可 以 分 为 两 大 类 ： 一 类 是 用 电 气 方 式 产 生 超 声 波 ， 一 类 是 用 机械 方 式 产 生 超 声 波 。 电 气 方 式 包 括 压 电 型 、 电 动 型 等 ； 机 械 方 式 有 加 尔 统 笛 、 液哨 和 气 流 旋 笛 等 。 它 们 所 产 生 的 超 声 波 的 频 率 、 功 率 、

3、和 声 波 特 性 各 不 相 同 ， 因而 用 途 也 各 不 相 同 。 目 前 在 近 距 离 测 量 方 面 常 用 的 是 压 电 式 超 声 波 换 能 器 。 根 据设 计 要 求 并 综 合 各 方 面 因 素 ， 本 文 采 用 STC89C52 单 片 机 作 为 控 制 器 ， 用 1602 液晶 进 行 温 度 及 距 离 的 显 示 ， 超 声 波 驱 动 信 号 用 单 片 机 的 定 时 器 。 在 北 方 季 节 温 差 较 大 ， 对 声 速 的 影 响 也 就 比 较 大 ， 如 果 对 测 量 精 度 要 求 较 高 时 ，传 统 的 那 种 将 声 速

4、固 定 用 340m/s 来 计 算 距 离 的 方 式 就 无 法 满 足 需 求 。 所 以 为 了 提高 测 量 队 精 确 性 ， 在 本 设 计 中 加 入 了 以 DS18B20 为 核 心 的 温 度 补 偿 装 置 。 测 量 时先 通 过 温 度 传 感 器 DS18B20 测 出 当 前 环 境 温 度 ， 然 后 用 STC89S52 单 片 机 计 算 出此 时 的 声 速 ， 再 测 量 超 声 波 发 射 和 返 回 的 时 间 差 ， 以 此 算 出 最 终 距 离 。 本 系 统 的超 声 波 测 距 可 测 出 回 波 和 发 射 脉 冲 之 间 的 时 间

5、间 隔 ， 再 利 用 公 式 S=Ct/2 就 可 以 算出 距 离 ， 通 过 温 度 传 感 器 测 出 当 前 温 度 6， 以 此 计 算 出 当 前 声 速 ， 测 出 更 加 准 确的 距 离 值 ， 最 终 在 1602 液 晶 上 显 示 出 来 。 当 测 量 距 离 过 近 货 过 远 时 ， 系 统 会 发 出警 告 。 正 常 距 离 予 以 显 示 。为 了 实 现 以 上 功 能 ， 系 统 大 致 设 计 了 如 下 几 个 模 块 ：（ 1） 单 片 机 最 小 系 统（ 2） 液 晶 显 示 模 块（ 3） 超 声 波 接 收 、 发 射 模 块（ 4） 报

6、 警 模 块（ 5） 温 度 补 偿 模 块（ 6） 电 源 模 块设 计 方 案 的 论 证超 声 波 测 距 的 原 理 是 利 用 超 声 波 的 发 射 和 接 受 ， 根 据 超 声 波 传 播 的 时 间 来 计算 出 传 播 距 离 。 实 用 的 测 距 方 法 有 两 种 ， 一 种 是 在 被 测 距 离 的 两 端 ， 一 端 发 射 ，另 一 端 接 收 的 直 接 波 方 式 ， 适 用 于 身 高 计 ； 一 种 是 发 射 波 被 物 体 反 射 回 来 后 接 收的 反 射 波 方 式 ， 适 用 于 测 距 仪 。 此 次 设 计 采 用 反 射 波 方 式

7、。测 距 仪 的 分 辨 率 取 决 于 对 超 声 波 传 感 器 的 选 择 。 超 声 波 传 感 器 是 一 种 采 用 压电 效 应 的 传 感 器 ， 常 用 的 材 料 是 压 电 陶 瓷 。 由 于 超 声 波 在 空 气 中 传 播 时 会 有 相 当的 衰 减 ， 衰 减 的 程 度 与 频 率 的 高 低 成 正 比 ； 而 频 率 高 分 辨 率 也 高 ， 故 短 距 离 测 量时 应 选 择 频 率 高 的 传 感 器 ， 而 长 距 离 的 测 量 时 应 用 低 频 率 的 传 感 器 。3、 设 计 内 容超 声 波 测 距 的 原 理超 声 波 的 产 生

8、与 接 受 通 常 由 两 只 结 构 完 全 相 同 的 超 声 压 电 换 能 器 分 别 完 成 。超 声 波 的 产 生 是 利 用 压 电 陶 瓷 的 逆 压 电 效 应 7， 在 交 变 电 压 作 用 下 ， 压 电 陶 瓷 纵 向长 度 周 期 性 地 伸 缩 ， 产 生 机 械 振 动 而 在 空 气 中 激 发 出 超 声 波 ； 超 声 波 的 接 受 则 是利 用 压 电 陶 瓷 的 正 压 电 效 应 是 声 压 变 化 为 电 压 的 变 化 。超 声 测 距 的 原 理 大 多 采 用 渡 越 时 间 法 ， 本 设 计 采 用 的 是 超 声 波 测 距 最 常

9、 用 的 方 法渡 越 时 间 探 测 法 。 即 在 声 速 已 知 的 情 况 下 ， 通 过 测 量 超 声 波 回 声 所 经 历 的 时 间 来获 得 距 离 。 其 原 理 图 如 图 2.1 所 示 。图 2.1 超 声 波 测 距 原 理 图即 ：（ 2.1）/2Dct式 中 ： 为 换 能 器 与 障 碍 物 之 间 的 距 离 ； c 为 声 波 传 播 速 度 ，D（ 2.2）/RTm为 气 体 定 压 比 热 与 定 容 比 热 之 比 ， R 为 普 实 气 体 常 数 ； T -1R=8.34JmolK为 绝 对 温 度 ； m 为 气 体 的 分 子 量 ； t

10、为 超 声 波 发 射 到 返 回 的 时 间 间 隔 。在 本 设 计 中 ， 超 声 波 传 播 的 介 质 默 认 为 是 空 气 ， 因 为 北 方 温 差 较 大 ， 为 了 提 高 精确 度 加 入 了 温 度 补 偿 装 置 ， 但 为 了 使 设 计 简 便 ， 忽 略 了 湿 度 对 声 速 的 影 响 。 随 意声 速 c 的 最 终 计 算 公 式 为（ 2.3）c31.4T/273超 声 波 测 距 仪 的 工 作 原 理 通 常 为 ： 在 单 片 机 的 控 制 下 ， 超 声 波 发 射 电 路 产 生 40 kHz 脉 冲 ， 经 过 放 大 后 驱 动 发 射

11、 端 发 射 。 同 时 单 片 机 内 部 计 数 器 开 始 计 数 ， 超 声波 被 反 射 后 再 接 收 端 转 换 为 电 信 号 ， 经 过 滤 波 放 大 后 送 给 检 波 器 ， 一 旦 检 波 器 收到 了 回 波 ， 计 数 器 就 停 止 工 作 ， 得 到 计 数 值 。 然 后 单 片 机 根 据 计 数 频 率 和 温 度 补偿 电 路 测 得 声 速 ， 计 算 并 得 到 待 测 距 离 。超 声 波 测 距 仪 的 模 块 电 路本 设 计 的 超 声 波 测 距 仪 分 为 7 个 模 块 8。 超 声 波 发 射 模 块 、 超 声 波 接 收 模 块

12、 ，温 度 测 量 模 块 ， 单 片 机 控 制 模 块 ， 显 示 模 块 ， 报 警 模 块 ， 电 源 模 块 组 成 。 7 个 模 块协 同 工 作 共 同 完 成 检 测 任 务 。障碍物单片机超 声 波接 收滤 波 放大倍 整压 流比 较电 路超 声波 发射整 形及 功放发 射震 荡温 度 补 偿显示报警电源图 2.2 系 统 硬 件 结 构 图超 声 波 测 距 系 统 的 硬 件 设 计本 文 设 计 的 硬 件 电 路 主 要 包 括 单 片 机 系 统 、 超 声 波 发 射 电 路 、 超 声 波 接 收 电路 、 液 晶 显 示 电 路 部 分 、 温 度 补 偿

13、部 分 、 报 警 电 路 和 电 源 电 路 。 电 源 部 分 可 以 通过 电 池 或 是 电 源 来 为 整 个 系 统 供 电 ； 单 片 机 系 统 用 来 产 生 控 制 脉 冲 ， 控 制 超 声 波的 发 射 ， 并 且 对 接 收 回 来 的 信 号 进 行 处 理 计 算 ； 超 声 波 发 射 电 路 部 分 主 要 用 来 产生 40KHz 的 超 声 波 ， 并 且 有 驱 动 电 路 发 射 换 能 器 发 射 出 去 ； 超 声 波 接 收 电 路 部 分用 来 检 测 超 声 波 回 波 信 号 ， 超 声 波 回 波 经 超 声 接 收 换 能 器 ， 放

14、大 滤 波 ， 检 波 电 路后 进 入 比 较 器 ， 比 较 器 输 出 端 的 信 号 进 入 单 片 机 产 生 中 断 ， 用 于 计 时 ； 温 度 补 偿部 分 将 测 得 的 温 度 输 入 单 片 机 中 ， 方 便 单 片 机 计 算 出 当 前 温 度 下 的 声 速 ； 最 终 单片 机 将 计 算 的 距 离 值 在 液 晶 1602 上 面 显 示 出 来 。（ 1） STC89C52RC 单 片 机 最 小 系 统STC89C52 是 一 种 低 功 耗 、 高 性 能 CMOS8 位 微 控 制 器 ， 具 有 8K 在 系 统 可 编 程 Flash 存 储

15、器 。 在 单 芯 片 上 ， 拥 有 灵 巧 的 8 位 CPU 和 在 系 统 可 编 程 Flash， 使 得STC89C52 为 众 多 嵌 入 式 控 制 应 用 系 统 提 供 高 灵 活 、 超 有 效 的 解 决 方 案 。 具 有 以 下标 准 功 能 ： 8k 字 节 Flash， 512 字 节 RAM， 32 位 I/O 口 线 ， 看 门 狗 定 时 器 ， 内置 4KB EEPROM， MAX810 复 位 电 路 ， 2 个 16 位 定 时 器 /计 数 器 ， 一 个 6 向 量 2 级 中断 结 构 ， 全 双 工 串 行 口 。 另 外 STC89X52

16、可 降 至 0Hz 静 态 逻 辑 操 作 ， 支 持 2 种 软件 可 选 择 节 电 模 式 。 空 闲 模 式 下 ， CPU 停 止 工 作 ， 允 许 RAM、 定 时 器 /计 数 器 、 串口 、 中 断 继 续 工 作 。 掉 电 保 护 方 式 下 ， RAM 内 容 被 保 存 ， 振 荡 器 被 冻 结 ， 单 片 机 一切 工 作 停 止 ， 直 到 下 一 个 中 断 或 硬 件 复 位 为 止 。 最 高 运 作 频 率 35MHz， 6T/12T 可 选 。复 位 电 路时 钟 电 路单 片 机 最 小 系 统 电 路单 片 机 与 PC 机 接 口 部 分（ 2

17、） 超 声 波 发 射 电 路1、 发 射 电 路 主 要 由 六 反 向 器 芯 片 74HC04 和 超 声 波 换 能 器 构 成 ， P3.7 端 口 输 出 的40khz 方 波 信 号 一 路 经 反 向 器 送 到 超 声 波 换 能 器 的 一 个 电 极 ， 另 一 路 经 两 级 反 向器 后 送 到 超 声 波 换 能 器 的 另 一 个 电 极 ， 用 这 种 方 式 可 以 提 高 超 声 波 的 发 射 强 度 。电 路 图 如 图 2.7 所 示 。每 次 启 动 超 声 发 射 换 能 器 所 使 用 的 脉 冲 数 目 不 宜 过 多 也 不 宜 过 少 ，

18、过 少 则 容 易 衰减 ， 过 多 则 发 射 波 与 反 射 波 会 产 生 叠 加 干 扰 ， 一 般 以 8 16 个 脉 冲 为 宜 。 系 统 通过 单 片 机 输 出 相 应 的 有 效 电 平 与 40KHz 方 波 逻 辑 与 实 现 激 励 脉 冲 数 目 的 控 制 。测 量 盲 区 ： 超 声 波 在 发 射 的 时 候 ,是 一 个 高 压 脉 冲 ,并 且 脉 冲 结 束 后 ,换 能 器 会 有 一 个比 较 长 时 间 的 余 震 ， 会 有 一 部 分 声 波 未 经 反 射 直 接 到 达 接 收 换 能 器 ， 产 生 虚 假 反射 波 ,然 后 接 受

19、换 能 器 才 能 收 到 真 正 的 反 射 波 ， 这 段 时 间 从 几 百 个 us 到 几 个 ms 都有 可 能 , 因 此 在 这 个 时 间 段 内 ,声 波 的 回 波 信 号 是 没 有 办 法 跟 发 射 信 号 区 分 的 。 因 此 ,被测 物 体 在 这 个 范 围 内 ,回 波 和 发 射 波 区 分 不 开 ,也 就 没 有 办 法 测 距 ,也 就 形 成 了 测 量 的盲 区 。图 2.7 超 声 波 发 射 电 路2、 74HC04 概 述74HC04 是 一 款 高 速 CMOS 器 件 15， 74HC04 引 脚 兼 容 低 功 耗 肖 特 基TTL

20、（ LSTTL） 系 列 。 74HC04 遵 循 JEDEC 标 准 NO.7A。（ 1） 74HC04 提 供 了 6 路 反 相 缓 冲 器 。 其 逻 辑 图 如 图 2.8 所 示 。其 中 Y 代 表 数 据 输 出 ， A 代 表 数 据 输 入 。 实 际 就 是 6 个 反 相 器 集 成 在 一 个 芯 片 中 ，在 电 路 中 可 以 单 独 使 用 一 个 或 同 时 使 用 几 个 反 相 器 。（ 2） 74HC04 特 性兼 容 JEDEC 标 准 NO.8-1AESD 保 护 HBM EIA/JESD22-A114-A 超 过 2000VMM EIA/JESD2

21、2-A115-A 超 过 200V温 度 范 围-40 +85-40 +125（ 3） 74HC04 基 本 参 数 电 压 ： 2.0 6.0V驱 动 电 流 ： +/-5.2mA传 输 延 迟 ： 7ns5V（ 4） 74HC04 其 他 特 性逻 辑 电 平 CMOS功 耗 考 量 ： 低 功 耗 或 电 池 供 电 应 用图 2.8 74HC04 逻 辑 图（ 3） 超 声 波 接 收 电 路集 成 电 路 CX20106A 是 一 款 红 外 线 检 波 接 受 的 专 用 芯 片 , 常 用 于 电 视 机 红 外遥 控 接 收 器 。 考 虑 到 红 外 遥 控 常 用 的 载

22、波 频 率 38kHz 与 测 距 的 超 声 波 40kHz 较 为接 近 ,可 以 利 用 它 制 作 超 声 波 检 测 接 收 电 路 ,适 当 更 改 电 容 C4 的 大 小 可 以 改 变 接 收电 路 的 灵 敏 度 和 抗 干 扰 能 力 。 CX20106Aa 的 内 部 结 构 图 如 图 2.9 所 示 。前 置 电 路 将 接 收 到 的 信 号 ， 转 换 成 CX20106A 可 以 接 收 的 标 准 数 字 信 号 ， 送 到CX20106A 的 1 脚 ， CX20106A 的 总 放 大 增 益 约 为 80dB,其 7 脚 输 出 的 控 制 脉 冲 序

23、列 信 号 幅 度 在 3.55V 范 围 内 。 总 增 益 大 小 由 2 脚 外 接 的 R2、 C2 决 定 ， R2 越 小 或C2 越 大 ， 增 益 越 高 。 但 取 值 过 大 时 将 造 成 频 率 响 应 变 差 ， C2 为 3.3uF。 采 用 峰 值检 波 方 式 检 波 电 容 C3 为 3.3uF。 R3 为 带 通 滤 波 器 中 心 频 率 f0 的 外 部 电 阻 。 积 分电 容 C4 取 330pF。通 过 CX20106a 芯 片 的 信 号 ， 在 输 出 端 会 产 生 一 个 下 降 沿 ， 并 将 此 接 到 AT89S52单 片 机 的 外

24、 部 中 断 上 。 在 本 电 路 的 调 试 过 程 中 ， 如 果 一 直 发 射 超 声 波 ， 在 7 脚 将 会有 周 期 的 低 电 平 产 生 。 因 此 在 此 基 础 上 只 要 通 过 AT89S52 单 片 机 来 计 算 发 射 信 号到 接 收 到 信 号 时 产 生 下 降 沿 这 段 时 间 的 长 度 ， 再 通 过 数 学 计 算 ， 转 化 为 距 离 ， 然后 在 LCD 上 面 显 示 出 来 。CX20106A 内 部 结 构 图超 声 波 接 收 芯 片 的 外 围 电 路（ 4） 显 示 部 分显 示 部 分 采 用 字 符 型 LCD1602

25、液 晶 显 示 所 测 距 离 值 ， 将 P0 与 LCD 的 数 据线 相 连 ， P1 口 与 LCD 的 控 制 线 相 连 ， 3 脚 电 位 器 控 制 液 晶 背 光 亮 度 。 电 路 如 图3.3 所 示 ：显 示 电 路（ 5） 电 源 电 路为 了 实 现 超 声 波 测 距 仪 的 便 携 性 ， 本 设 计 中 加 入 了 由 电 池 供 电 的 电 源 电 路 。 电 源电 路 采 用 两 节 3V 锂 电 池 供 电 ， 回 路 中 加 入 了 一 个 自 锁 开 关 以 便 于 控 制 电 路 的 通断 。 因 为 电 池 随 着 使 用 电 压 会 发 生 变

26、 化 ， 所 以 还 加 入 了 一 个 1K 的 滑 动 变 阻 器 和 一个 稳 压 二 极 管 ， 随 时 可 以 调 节 电 压 的 大 小 ， 使 电 路 供 电 稳 定 。 最 后 为 了 便 于 观 察电 路 的 通 断 ， 回 路 中 加 入 了 一 个 绿 色 LED。 电 源 部 分 电 路 如 图 2.14 所 示 。 除 了 电池 供 电 外 ， 本 设 计 预 留 了 电 源 接 头 ， 也 可 以 通 过 稳 压 电 源 直 接 进 行 5V 供 电 。 此 外 ，还 可 以 通 过 USBASP 下 载 器 直 接 用 电 脑 通 过 USB 接 口 供 电 。电

27、 源 电 路（ 6） 报 警 电 路报 警 电 路 作 为 超 声 波 测 距 仪 的 一 个 拓 展 功 能 也 被 加 入 了 设 计 中 ， 其 由 一 个 有 源 蜂鸣 器 ， 一 个 S8050 的 NPN 三 极 管 ， 一 个 1K 电 阻 和 一 个 红 色 LED 组 成 ， 在 这 种 设计 中 ， 三 极 管 起 到 开 关 的 作 用 。 当 测 距 失 败 或 者 距 离 过 近 时 ， 蜂 鸣 器 会 发 出 短 暂的 警 告 音 ， 同 时 红 灯 闪 烁 ， 引 起 使 用 者 的 注 意 。报 警 电 路（ 7） 温 度 补 偿 电 路本 系 统 温 度 传

28、感 器 DS18B20 及 其 周 边 工 作 电 路 设 计 如 图 2.18 所 示 。 因 为AT89S52 单 片 机 的 P1 口 的 驱 动 能 力 较 强 ， 所 以 在 设 计 时 直 接 将 18B20 温 度 传 感 器的 接 在 了 单 片 机 的 P10 口 。 然 后 将 其 余 两 脚 分 别 接 地 和 电 源 。DS18B20 温 度 传 感 器 外 形 类 似 一 个 三 极 管 ， 是 美 国 Dallas 半 导 体 公 司 继 DS1820 之后 最 新 推 出 的 一 种 改 进 型 智 能 温 度 传 感 器 。 与 传 统 的 热 敏 电 阻 相

29、比 ， 他 能 够 直 接读 出 被 测 温 度 并 且 可 根 据 实 际 要 求 通 过 简 单 的 编 程 实 现 9-12 位 的 数 字 值 读 数 方 式 。可 以 分 别 在 93.75ms 和 750ms 内 完 成 9 位 和 12 位 的 数 字 量 。 它 具 有 独 特 的 单 总 线接 口 方 式 ， 即 允 许 在 一 条 信 号 线 上 挂 接 数 十 甚 至 上 百 个 数 字 式 传 感 器 ， 从 而 使 测温 装 置 与 各 传 感 器 的 接 口 变 得 十 分 简 单 ， 克 服 了 模 拟 式 传 感 器 与 微 机 接 口 时 需 要的 A/D 转

30、 换 器 及 其 它 复 杂 外 围 电 路 的 缺 点 ， 而 且 ， 可 以 通 过 总 线 供 电 ， 温 度 变 换功 率 来 源 于 数 据 总 线 ， 总 线 本 身 也 可 以 向 所 挂 接 的 DS18B20 供 电 ， 而 无 需 额 外 电源 ， 由 它 组 成 的 温 度 测 控 系 统 非 常 方 便 ， 而 且 成 本 低 、 体 积 小 、 可 靠 性 高 。DS18B20 的 测 温 范 围 -55+125 ， 最 高 分 辨 率 可 达 0.0625 ， 由 于 每 一 个DS18B20 出 厂 时 都 刻 有 唯 一 的 一 个 序 列 号 并 存 入 其

31、ROM 中 ， 因 此 CPU 可 用 简 单的 通 信 协 议 就 可 以 识 别 ， 从 而 节 省 了 大 量 的 引 线 和 逻 辑 电 路 。Dallas 公 司 的 单 总 线 技 术 具 有 较 高 的 性 能 价 格 比 ， 有 以 下 特 点 ：适 用 于 低 速 测 控 场 合 ， 测 控 对 象 越 多 越 显 出 其 优 越 性 ；性 价 比 高 ， 硬 件 施 工 、 维 修 方 便 ， 抗 干 扰 性 能 好 ；具 有 CRC 校 验 功 能 ， 可 靠 性 高 ；软 件 设 计 规 范 ， 系 统 简 明 直 观 ， 易 于 掌 握 。18B20 温 度 传 感

32、器 电 路超 声 波 测 距 系 统 的 软 件 设 计 及 流 程 图1、 软 件 流 程 图本 设 计 软 件 主 程 序 流 程 图 如 图 10 所 示 ， (a)为 主 程 序 流 程 图 ， (b)为 外 部 中 断 子 程 序 流 程 图 。数据初始化定时器初始化显示初始化进入后台 w h i l e 循环超声波测量触发有回波否 ？延时 6 0 m s外部中断子程序有无计算距离并显示距离小于2 0 c m 否 ？声光报警是否外部中断入口读取定时器当前值置测量成功标志返回(a) 主 程 序 流 程 图 (b) 外 部 中 断 流 程 图2.主 程 序#include#include

33、#include typedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 无 符 号 8 位 整 型 */typedef signed char S8; /* defined for signed 8-bits integer variable有 符 号 8 位 整 型 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 无 符 号 16 位 整 型 */typedef signed int S16;

34、/* defined for signed 16-bits integer variable 有 符 号 16 位 整 型 */typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 无 符 号 32 位 整 型 */typedef signed long S32; /* defined for signed 32-bits integer variable 有 符 号 32 位 整 型 */typedef float F32; /* single precision floating point

35、variable (32bits)单 精 度 浮 点 数 32 位 长 度 */typedef double F64; /* double precision floating point variable (64bits)双 精 度 浮 点 数 64 位 */#define SYSTEMCLK 921600 /11059200/12#define T0CLK 921600 /11059200/12#define T1CLK 921600 /11059200/12#define T1PERIOD 1000000/921600 /T1 周 期 时 间 ， 以 微 秒 为 单 位 ， 约为 1.0

36、85uS#define TIMER0H 0xFC /64614/256=252#define TIMER0L 0x66 /54447%256=102/管 脚 定 义sbit fs=P37;sbit js=P32;sbit alarm=P20;sbit BUSY=P17 ;sbit RS = P25 ;sbit RW = P26 ;sbit EN = P35 ; sbit DQ=P27;/定 义 标 志volatile bit FlagSucceed = 0; /测 量 成 功 标 志volatile bit FlagDisplay = 0; /显 示 标 志/定 义 全 局 变 量U16 Di

37、splayCount=0;U16 time=0;U32 distance=0;uchar fushu;uchar T;uchar data display_T=0,0,0,0,0,0;/函 数 声 明void delay_20us();void Start_Module();void INT0_Init(void);void Data_Init();void Timer0_Init();void Timer1_Init();void wait(void)P1 = 0xFF;doRS = 0;RW = 1;EN = 0;EN = 1;while (BUSY = 1);EN = 0;void de

38、lay(uchar i)while(i)i-;void init_DS18B20()while(reset();delay(100);DQ=1;bit write_bit(uchar temp)DQ=0;if(temp) DQ=1;delay(5);DQ=1;void write_byte(uchar word)uchar temp,i;for(i=0;ii;write_bit(tempbit read_bit()DQ=0;_nop_();_nop_();DQ=1;delay(2);return DQ;uchar read_byte() uchar b;uchar i,temp=0;for(i

39、=0;i127) /温 度 为 负 值 temp_data_l=(temp_data_l)+1; /取 反 加 一 ， 将 补 码 变 成 原 码if(temp_data_l)=0xff)temp_data_h=(temp_data_h)+1;else temp_data_h=temp_data_h;fushu=1;display_T4=(temp_data_l /10/16T=(temp_data_lDisplayCount = 0; /定 时 器 1 初 始 化 ， 16 位 计 数 模 式 ， 时 钟 为 11059200/12=921600Hz/60ms 计 数 为 55296， 即

40、0xD800void Timer1_Init()TMOD = 0x11; /定 时 器 0 和 1 工 作 在 16 位 方 式TH1 =0;TL1= 0;ET1 = 1;/启 动 模 块 ， Trig 管 脚 20us 正 脉 冲void Start_Module() /启 动 模 块fs=1; /启 动 一 次 模 块delay_20us();fs=0;void delay()S16 i,j;for(i=0; i= 0)sign = 0;elsesign = 1;temp = abs(num);baiwei = temp / 100;temp = temp - baiwei*100;shi

41、wei = temp / 10;gewei = temp - shiwei*10;num = abs(num);if (num=100)if (sign = 1) /负 数L1602_char(hang, lie, -);L1602_char(hang, lie+1, baiwei+48); L1602_char(hang, lie+2, shiwei+48); L1602_char(hang, lie+3, gewei+48); else if (num=10)if (sign = 1) L1602_char(hang, lie+1, -);L1602_char(hang, lie+2, s

42、hiwei+48); L1602_char(hang, lie+3, gewei+48);elseif (sign = 1) L1602_char(hang, lie+2, -);L1602_char(hang, lie+3, gewei+48); /* 名 称 : Main()* 功 能 : 主 函 数*/void main()U16 i, j;EA = 0; /计 时 器 停 止 工 作INT0_Init();Timer0_Init(); /定 时 器 0 初 始 化Timer1_Init(); /定 时 器 1 初 始 化Data_Init();EA = 1; /计 时 器 开 始 工

43、作alarm=0;L1602_init();read_T();L1602_string(1,1,“TEM:“);if(fushu)write(-);display(display_T);for (i=0;i1000;i+)for (j=0;j1000;j+);while(1)EA= 0; /以 下 为 一 次 检 测 过 程 ： 先 发 出 fs 电 平 ， 打 开 外 部 中 断 ， 清 零 T1，/最 后 在 外 部 中 断 下 降 沿 触 发 时 取 出 T1 当 前 值 ， 计 算 出 Trig 脉 冲 宽 度 。Start_Module();while(js=0); /等 待 Ech

44、o 回 波 引 脚 变 高 电 平FlagSucceed = 0;EX0=1;TH1= 0;TL1= 0;TF1= 0;TR1=1; /启 动 定 时 器 1 开 始 计 数EA = 1;while (TH180) ; /盲 区TR1 = 0; /关 闭 定 时 器 1EX0 = 0; /关 闭 外 部 中 断 if(FlagSucceed=1) /一 次 测 试 成 功 ， 则 计 算 距 离 ， 单 位 为 厘 米 distance = time * 1.085 ;distance /=58;if (FlagSucceed = 1) else alarm = 1; if (FlagDisp

45、lay = 1) /1 秒 显 示 时 间 到if(FlagSucceed=0)/LCD 提 示 无 回 波 L1602_string(1,1,“OutOfRange(0-4m)“);L1602_string(2,1,“ - “);else/LCD 显 示 数 据L1602_string(1,1,“Distance Result:“);L1602_string(2,1,“ cm “);L1602_int(2, 5, distance );FlagDisplay = 0; 4、 调 试 结 果 分 析 及 结 论测 距 系 统 的 最 终 效 果该 电 路 板 可 以 显 示 温 度 和 距 离

46、 ， 当 距 离 小 于 20cm 时 蜂 鸣 器 会 发 出 警 告 ， 当 距 离 大于 4m 时 将 显 示 “out of 04m”， 可 以 用 电 源 供 电 ， 也 可 以 用 电 池 供 电 。 非 常 便 携 。测 距 系 统 的 调 试 及 出 现 的 问 题调 试 时 的 注 意 事 项测 距 系 统 在 硬 件 调 试 过 程 中 需 要 注 意 以 下 几 点（ 1） 将 所 有 地 线 和 电 源 线 接 好 ， 注 意 不 要 短 路 。 因 为 测 距 仪 的 电 路 分 块 较 多 ，每 一 部 分 都 有 自 己 的 电 源 线 和 地 线 ， 多 且 杂

47、， 一 不 小 心 就 会 漏 焊 ， 所 以 将 所 有 的电 源 线 和 地 线 都 分 别 连 接 在 一 起 ， 方 便 供 电 和 检 查 。（ 2） 超 声 波 接 收 和 发 射 传 感 器 要 平 行 放 置 21， 并 且 焊 接 在 与 电 路 板 水 平 的 边 缘 ，方 便 测 距 。 因 为 声 波 是 传 送 特 点 ， 所 以 将 两 个 传 感 器 平 行 放 置 才 能 获 得 更 准 确 的数 值 。 若 将 两 个 端 子 像 普 通 直 插 元 器 件 一 样 垂 直 焊 在 电 路 板 上 ， 在 测 距 和 观 察 时会 很 不 方 便 。（ 3）

48、超 声 波 传 感 器 连 接 外 壳 的 引 脚 要 接 地 22， 这 样 可 以 避 免 一 部 分 干 扰 。调 试 过 程 中 出 现 的 问 题（ 1） 在 焊 接 完 电 路 之 后 发 现 部 分 电 路 短 路 ， 但 仔 细 检 查 发 现 电 路 的 焊 接 并 未 出现 问 题 ， 问 题 出 现 在 了 电 路 板 上 了 ， 该 电 路 板 最 外 围 的 两 圈 是 短 接 在 一 起 的 ， 导致 出 现 短 路 现 象 。 最 后 我 们 用 刀 划 开 短 路 部 分 ， 使 其 断 开 。（ 2） 电 路 焊 接 完 成 之 后 发 现 程 序 下 载 不 进 电 路 ， 经 仔 细 检 查 电 路 ， 发 现 晶 振 电路 出 现 虚 焊 现 象 ， 导 致 最 小 系 统 不 能 正 常 工 作 ， 经 重 新 焊 接 之 后