無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   1 測距儀的設(shè)計與應(yīng)用  摘要：現(xiàn)在超聲波測距已廣泛應(yīng)用，國內(nèi)一般使用專用集成電路根據(jù)超聲波測距原理設(shè)計各種測距儀器，但是專用集成電路的成本較高、功能單一。而以單片機為核心的測距儀器可以實現(xiàn)預(yù)置、多端口檢測、顯示、報警等多種功能，并且成本低、精度高、操作簡單、工作穩(wěn)定可靠。本文簡要介紹了利用 51 系列單片機實現(xiàn)超聲波測距的原理以及實現(xiàn)的方法。  關(guān)鍵詞：單片機  ，測距儀，溫度傳感器，超聲波  1.引言： 超聲波具有指向性 強 ，能量消耗 緩 慢， 傳 播距離 較遠 等 優(yōu) 點，所以，在利用 傳 感器技 術(shù) 和自 動 控制技 術(shù) 相 結(jié) 合的 測 距方案中，超聲波 測 距是目前 應(yīng) 用最普遍的一 種 ，它廣泛 應(yīng) 用于防盜、倒 車 雷達、水位 測 量、建筑施工工地以及一些工 業(yè)現(xiàn)場 。  2.總體方案設(shè)計  2.2.1 方案一： 基于 單 片機的超聲波 測 距系 統(tǒng)  基于 單 片機的超聲波 測 距系 統(tǒng) ，是利用 單 片機 編 程 產(chǎn) 生 頻 率 為 40kHz 的方波， 經(jīng)過發(fā) 射 驅(qū)動電 路放大，使超聲波 傳 感器 發(fā) 射端震 蕩 ， 發(fā) 射超聲波。超聲波波 經(jīng) 反射物反射回來后，由 傳 感器接收端接收，再 經(jīng) 接收 電 路放大、整形，控制 單 片機中斷口。其系 統(tǒng) 框 圖 如 圖 1 所示。  圖 1 基于 單 片機的超聲波 測 距系 統(tǒng) 框 圖  這種 以 單 片機 為 核心的超聲波 測 距系 統(tǒng) 通 過單 片機 記錄 超聲波 發(fā) 射 的 時間 和收到反射波的 時間 。當收到超聲波的反射波 時 ，接收 電 路 輸 出端 產(chǎn) 生一個 負 跳 變 ，在 單片機的外部中斷源 輸 入口 產(chǎn) 生一個中斷 請 求信號， 單 片機響 應(yīng) 外部中斷 請 求， 執(zhí) 行外部中斷服 務(wù) 子程序， 讀 取 時間 差， 計 算距離， 結(jié) 果 輸 出 給 LED 顯 示利用 單 片機準確 計時 ， 測 距精度高，而且 單 片機控制方便， 計 算 簡單 。 許 多超聲波 測 距系 統(tǒng) 都采用 這種設(shè)計 方法。  2.2.2 方案二： 基于 CPLD 的超聲波 測 距系 統(tǒng)  這種測 距系 統(tǒng) 采用 CPLD(Complex Programmable Logic Device)器件，運用HDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware DescriptionLanguage)編 寫程序，使用 MAX+plusII 軟 件 進 行 軟 硬件 設(shè)計 的仿真和 調(diào)試 ，最 終實現(xiàn)測 距功能。 CPLD 器件內(nèi)部的宏 單 元是其最基本的模 塊 ，能獨立地 編 程 為 D 觸 發(fā) 器、 T觸 發(fā) 器、 RS 觸 發(fā) 器或 JK 觸 發(fā) 器工作方式或 組 合 邏輯 工作方式。它的 這種 特性非常適用于本系 統(tǒng) ，可將本系 統(tǒng) 所需要的分 頻 功能、 計 數(shù)功能、振 蕩 器、七段 碼顯 示全部由 MAX 來 實現(xiàn) ，而只需在外部配上適當?shù)某暡?傳 感器、接收和 發(fā) 送 電 路，即可 組 成一個 測 量精度高、性能 穩(wěn) 定、響 應(yīng) 速度快且具有 顯 示功能的超聲波 測 距 儀 。  2.2.3方案選擇  通過上述兩個方案的比較，便能發(fā)現(xiàn)方案一設(shè)計的電路比方案一的電路有極大的優(yōu)勢，性能全面，使用方便，而且簡單、穩(wěn)定 ,并且大部分知識是課堂所學(xué)，可做到學(xué)以致用。  無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   2 測距儀背景： 傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一，信息技術(shù)主要包括計算機技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)，計算機技術(shù)相當于人的大腦，通信相當于人的神經(jīng)，而傳感器就相當于人的感官。比如溫度傳感器、光電傳感器、濕度傳感器、超聲波傳感器、紅外線傳感器、壓力傳感器等等，其中超聲波傳感器在測量方面有著 廣泛、普遍的應(yīng)用。利用單片機控制超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且測量精度較高。  超聲波測距系統(tǒng)主要應(yīng)用于汽車的倒車雷達、機器人自動避障行走、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場例如：液位、井深、管道長度等場合。因此研究超聲波測距系統(tǒng)的原理有著很大的現(xiàn)實意義。對本課題的研究與設(shè)計，還能進一步提高自己的電路設(shè)計水平，深入對單片機的理解和應(yīng)用。  課題主要內(nèi)容  通 過 上 節(jié) 介 紹 我 們 知道，以 單 片機 為 核心的超聲波 測 距系 統(tǒng)設(shè)計簡單 、方便，而且 測 精度能達到工 業(yè) 要求。本 課題 研究的 測 距系 統(tǒng) 就是用 單 片機控制的。 通 過 超聲波發(fā) 射器向某一方向 發(fā) 射超聲波， 單 片機在 發(fā) 射 時 刻同 時開 始 計時 ，超聲波在空氣中 傳播，途中碰到障礙物就立即反射回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止 計時 。超聲波在空氣中的 傳 播速度 為 V，根據(jù) 計時 器 記錄 的 時間 t，就可以 計 算出 發(fā) 射點距障礙物的距離。  本系 統(tǒng) 利用 單 片機控制超聲波的 發(fā) 射和 對 超聲波自 發(fā) 射至接收往返 時間 的 計時 。電 路的 輸 出端接 單 片機的外部中斷源 輸 入口。系 統(tǒng) 定 時發(fā) 射超聲波，在啟 動發(fā) 射 電 路的同 時 啟 動單 片機內(nèi)部的定 時 器，利用定 時 器的 計 數(shù)功能 記錄 超聲波 發(fā) 射的 時間 和收到反射波的 時間 。當收到超聲波的反射波 時 ，接收 電 路 輸 出端 產(chǎn) 生一個 負 跳 變 ，在 單片機的外部中斷源 輸 入口 產(chǎn) 生一個中斷 請 求信號， 單 片機響 應(yīng) 外部中斷 請 求 執(zhí) 行外部中斷服 務(wù) 子程序， 讀 取 時間 差， 計 算距離 ,結(jié) 果 輸 出 給 LED顯 示。  2.2.4 超聲波測距儀的原理  超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，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立即停止計時。超聲波在空  氣中的傳播速度為  v，根據(jù)計時器記錄的時間  t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離 (s)，即：  S=vt/2 這就是所謂的時間差測距法。 由于超聲波 發(fā) 球聲波范 圍 ，其 波速 c 與溫度有 關(guān) ，表 1列出了幾 種 不同溫度下的波速。  表 1 聲速與溫度的 關(guān) 系  溫度（）  30 20 10   0 10 20 30 100 聲速 (m/s) 313 319 325 323 338 344 349 386 波速確定后，只要 測 得超聲波往返的 時間 t，即可求得距離 S。其系 統(tǒng) 原理框 圖 如圖 2 所示。  超聲波接收  單片機  控制器  超聲波發(fā)送  LED 顯示  掃描驅(qū)動  無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   3 圖 2  超聲波測距器系統(tǒng)設(shè)計框圖  由于是利用超聲波測距，要測量預(yù)期的距離，所以產(chǎn)生的超聲波要有一定的功率和合理的頻率才能達到預(yù)定的傳播距 離，同時這是得到足夠的回波功率的必要條件，只有的得到足夠的回波頻率，接收電路才能檢測到回波信號和防止外界干擾信號的干擾。經(jīng)分析和大量實驗表明，頻率為 40KHz 左右的超聲波在空氣中傳播效果最佳，同時為了處理方便，發(fā)射的超聲波被調(diào)制成具有一定間隔的調(diào)制脈沖波信號。  2.3  超聲波的介紹  2.3.1 超聲波的應(yīng)用  超聲波是頻率高于  20000 赫茲的聲波 ,它方向性好 ,穿透能力強 ,易于獲  得較集中的聲音 ,在水中傳播距離遠 ,可用于測距 ,測速 ,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 .  1.超聲檢驗 .超聲波的波長比一般聲波要短 ,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 ,測厚 ,測距 ,遙控  和超聲波成像技術(shù) .超聲成像是利用超聲波呈現(xiàn)不透明物內(nèi)部形象的技術(shù)  . 把從換能器發(fā)出的超聲波經(jīng)聲透鏡聚焦在不透明試樣上 ,從試樣透出的超聲  波攜帶了被照部位的信息 (如對聲波的反射 ,吸收和散射的能力 ) ,經(jīng)聲透鏡匯聚在壓電接收器上 ,所得電信號輸入放大器 ,利用掃描系統(tǒng)可把不透明  試樣的形象顯示在熒光屏上 .  2.超聲處理 .利用超聲的機械作用 ,空化作用 ,熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng) ,可  進行超 聲焊接 ,鉆孔 ,固體的粉碎 ,乳化  ,脫氣 ,除塵 ,去鍋垢 ,清洗 , 滅菌 ,促進化學(xué)反應(yīng)和進行生物學(xué)研究等 ,在工礦業(yè) ,農(nóng)業(yè) ,醫(yī)療等各個部  門獲得了廣泛應(yīng)用 . 3.基礎(chǔ)研究 .超聲波作用于介質(zhì)后 ,在介質(zhì)中產(chǎn)生聲弛豫過程 ,聲弛豫  過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程 ,并在宏觀上表現(xiàn)出對聲波的吸收   2.3.2 超聲波的發(fā)展  一 、 國際方面 : 自  19 世紀末到  20 世紀初 , 在物理學(xué)上發(fā)現(xiàn)了壓電效應(yīng)與反壓電效應(yīng)之  后 ,人們解決了利用電子學(xué)技術(shù)產(chǎn)生超聲波的辦法 ,從此迅速揭開了發(fā)展與  推廣超聲技術(shù)的歷史篇章 . 1922 年 ,德國出現(xiàn)了首例超聲波治療的發(fā)明專利 . 1939 年發(fā)表了有關(guān)超聲波治療取得臨床效果的文獻報道 . 40 年代末期超聲治療在歐美興起 ,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) .1956 年第二屆國際超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議上已有許多論文發(fā)表 , 超聲治療進入了實用成熟階段 .  二 、 國內(nèi)方面 : 國內(nèi)在超聲治療領(lǐng)域起步稍晚 , 20 世紀  50 年代初才只有少數(shù)醫(yī)院開  于  展超聲治療工作 ,從 1950年首先在北京開始用 800KHz頻率的超聲治療機  治療 多種疾病 ,至 50年代開始逐步推廣 ,并有了國產(chǎn)儀器 .公開的文獻報  道始見于  1957 年 .到了 70 年代有了各型國產(chǎn)超聲治療儀 ,超聲療法普及到  全國各大型醫(yī)院 . 40 多年來 , 全國各大醫(yī)院已積累了相當數(shù)量的資料和比較豐富的臨床經(jīng)  驗 .特別是  20 世紀  80 年代初出現(xiàn)的超聲體外機械波碎石術(shù)和超聲外科 ,是  結(jié)石癥治療史上的重大突破 .如今已在國際范圍內(nèi)推廣應(yīng)用 .高強度聚焦超  聲無創(chuàng)外科 ,已使超聲治療在當代醫(yī)療技術(shù)中占據(jù)重要位置 .而在  21 世紀  (HIFU)超聲聚焦外科已被譽為是  21 世紀治療腫瘤的最新技術(shù) . 2.4  超聲波傳感器  為 了研究和利用超聲波，人 們 已 經(jīng)設(shè)計 和制成了 許 多超聲波 發(fā) 生器。 總 體上 講 ，超聲波 發(fā) 生器可以分 為 兩大 類 ：一 類 是用 電 氣方式 產(chǎn) 生超聲波，一 類 是用機械方式 產(chǎn)生超聲波。  電 氣方式包括 壓電 型、磁致伸 縮 型和 電動 型等；機械方式有加 爾統(tǒng) 笛、液哨和氣無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   4 流旋笛等。它 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 常用的是 壓電 式超聲波 發(fā) 生器。  壓電 式超聲波 發(fā) 生器 實際 上是利用 壓電 晶體的 諧 振來工作的。它有兩個 壓電 晶片和一個共振板。當它的兩極外加脈沖信號，其 頻 率等于 壓電 晶片的因有振 蕩頻 率 時 ，壓電 晶片將會 發(fā) 生共振，并 帶動 共振板振 動 ，便 產(chǎn) 生超聲波。反之，如果兩極 間 未外加 電壓 ，當共振板接收到超聲波 時 ，將 壓 迫 壓電 晶片振 動 ，將機械能 轉(zhuǎn)換為電 信號，這時 它就成 為 超聲波接收器了。  在 設(shè)計 超聲波 測 距系 統(tǒng) 之前，我 們 首先來了解一下有 關(guān) 超聲波 傳 感器方面的知識 。在本章里，將介 紹 超聲波 傳 感器的原理和特性， 檢測 方式以及超聲波 傳 感系 統(tǒng) 的構(gòu)成。  2.4.1 超聲波傳感器的 原理  人 們 可以聽到的聲音 頻 率 為 20Hz 20kHz，即 為 可聽聲波，超出此 頻 率范 圍 的聲音，即 20Hz 以下的聲音稱 為 低 頻 聲波， 20kHz 以上的聲音稱 為 超聲波 ，一般 說話 的頻 率范 圍為 100Hz 8kHz。  超聲波 為 直 線傳 播方式， 頻 率越高， 繞 射能力越弱，但反射能力越 強 ， 為 此利用超聲波的 這種 性 質(zhì) 就可以制成超聲波 傳 感器。另外，超聲波在空氣中 傳 播的速度 較 慢，約為 330m/s， 這 就使得超聲波 傳 感器使用 變 得非常 簡單 。  超聲波 傳 感器有 發(fā) 送器和接收器，但一個超聲波 傳 感器也可以具有 發(fā) 送和接收聲波的雙重作用，即 為 可逆元件。一般市 場 上出售的超聲波 傳 感器有 專 用型和兼用型，專 用型就是 發(fā) 送器用作 發(fā) 送超聲波，接收器用作接收超聲波；兼用型就是 發(fā) 送器和接收器 為 一體 傳 感器，即可 發(fā) 送超聲波，又可接收超 聲波。超聲波 傳 感器的 諧 振 頻 率 (中心 頻 率 )有 23kHz、 40kHz、 75kHz、 200kHz、 400kHz 等。 諧 振 頻 率 變 高， 則檢測 距離變 短，分解力也 變 高。  超聲波 傳 感器是利用 壓電 效 應(yīng) 的原理， 壓電 效 應(yīng) 有逆效 應(yīng) 和 順 效 應(yīng) ，超聲波 傳 感器是可逆元件，超聲波 發(fā) 送器就是利用 壓電 逆效 應(yīng) 的原理。所 謂壓電 逆效 應(yīng) 如 圖 3 所示，是在 壓電 元件上施加 電壓 ，元件就 變 形，即稱 應(yīng)變 。若在 圖 a所示的已極化的 壓電 陶瓷上施加如 圖 b 所示極性的 電壓 ，外部正 電 荷與 壓電 陶瓷的極化正 電 荷相斥，同時 ，外部 負電 荷與極化 負電 荷相斥。由于相斥的作用， 壓電 陶瓷在厚 度方向上 縮 短，在 長 度方向上伸 長 。若外部施加的極性 變 反，如 圖 c 所示那 樣 ， 壓電 陶瓷在厚度方向上伸 長 ，在 長 度方向上 縮 短。  圖 3 壓電 逆效 應(yīng)  超聲波 傳 感器采用雙晶振子，即把雙 壓電 陶瓷片以相反極化方向粘在一起，在 長度方向上，一片伸 長 ，另一片就 縮 短。在雙晶振子的兩面涂敷薄膜 電 極，其上面用引線 通 過 金屬板 (振 動 板 )接到一個 電 極端，下面用引 線 直接接到另一個 電 極端。雙晶振無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   5 子 為 正方形，正方形的左右兩 邊 由 圓 弧形凸起部分支撐著。 這 兩 處 的支點就成 為 振子振 動 的 節(jié) 點。金屬板的中心有 圓錐 形振子。 發(fā) 送超聲波 時 ， 圓錐 形振子有 較強 的方向性， 因而能高效率地 發(fā) 送超聲波；接收超聲波 時 ，超聲波的振 動 集中于振子的中心，所以，能 產(chǎn) 生高效率的高 頻電壓 。  采用雙晶振子的超聲波 傳 感器 ,若在 發(fā) 送器的雙晶振子 (諧 振 頻 率 為 40kHz)上施加 40kHz 的高 頻電壓 ， 壓電 陶瓷片就根據(jù)所加的高 頻電壓 極性伸 長 與 縮 短，于是就能發(fā) 送 40kHz 頻 率的超聲波。超聲波以疏密波形式 傳 播， 傳 送 給 超聲波接收器。超聲波接收器是利用 壓電 效 應(yīng) 的原理，即在 壓電 元件的特定方向上施加 壓 力，元件就 發(fā) 生 應(yīng)變 ， 則產(chǎn) 生一面 為 正極，另一面 為負 極的 電壓 。若接收到 發(fā) 送器 發(fā) 送的超聲波，振子就以 發(fā) 送超聲波的 頻 率 進 行振 動 ，于是，就 產(chǎn) 生與超聲波 頻 率相同的高 頻電壓 ，當然這種電壓 是非常小的，必 須 采用放大器放大。  2.4.2 超聲波傳感器的 特性  現(xiàn) 以 MA40S2R 接收器和 MA40S2S 發(fā) 送器 為 例 說 明超聲波 傳 感器的各 種 特性，表 2示出的就是 這種 超聲波 傳 感器的特性。 傳 感器的 標 稱 頻 率 為 40kHz， 這 是 壓電 元件的中心 頻 率， 實際 上 發(fā) 送超聲波 時 是串 聯(lián)諧 振與并 聯(lián)諧 振的中心 頻 率，而接收 時 各自使用并 聯(lián)諧 振 頻 率。  表 2 超聲波 傳 感器 MA40S2R/S 的特性  種類 特性  MA40S2R接收  MA40S2S 發(fā) 送  標 稱 頻 率  40kHz 靈敏度   74dB 以上  100dB 以上  帶寬  6kHz 以上 ( 80dB) 7kHz 以上 (90dB) 電 容  1600pF 1600pF 絕緣電 阻  100M以上  溫度特性   20+60范 圍 內(nèi)靈敏度 變 化在 10dB 以內(nèi)  超聲波 傳 感器的 帶寬較 窄，大部分是在 標 稱 頻 率附近使用， 為 此，要采取措施 擴展 頻帶 ，例如，接入 電 感等。另外， 發(fā) 送超聲波 時輸 入功率 較 大，溫度 變 化使 諧 振 頻率偏移是不可避免的， 為 此， 對 于 壓電 陶瓷元件非常重要的是要 進 行 頻 率 調(diào) 整和阻抗匹配。  MA40S2R/S 傳 感器的 發(fā) 送與接收的靈敏度都是以 標 稱 頻 率 為 中心逐 漸 降低， 為此， 發(fā) 生超聲波 時 要充分考 慮 到 這 一點以免逸出 標 稱 頻 率。  圖 4 表示 傳 感器方向性的特性， 這種傳 感器在 較寬 范 圍 內(nèi)具有 較 高的 檢測 靈敏度，因此，適用于物體 檢測 與防犯 報 警裝置等。另外， 對 于 這種傳 感器，一般來 說 溫度越高，中心 頻 率越低， 為 此，在 寬 范 圍環(huán) 境溫度下使用 時 ，不 僅 在外部 進 行溫度 補償 ，在 傳 感器內(nèi)部也要 進 行溫度 補償  無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   6 圖 4 傳 感器的方向性  2.4.3 超聲波 傳 感器的 檢測 方式  1.穿透式超聲波 傳 感器的 檢測 方式  當物體在 發(fā) 送器與接收器之 間 通 過時 ， 檢測 超聲波束衰減或遮 擋 的情況從而判斷有無物體通 過 。 這種 方 式的 檢測 距離 約 1m，作 為標 準被 檢測 物體使用 100mm 100mm 的方形板。它與光 電傳 感器不同，也可以 檢測 透明體等。  2.限定距離式超聲波 傳 感器的 檢測 方式  當 發(fā) 送超聲波束碰到被 檢測 物體 時 ， 僅檢測電 位器 設(shè) 定距離內(nèi)物體反射波的方式，從而判斷在 設(shè) 定距離內(nèi)有無物體通 過 。若被 檢測 物體的 檢測 面 為 平面 時 ， 則 可 檢測 透明體。若被 檢測 物體相 對傳 感器的 檢測 面 為傾 斜 時 ， 則 有 時 不能 檢測 到被 測 物體。若被 檢測 物體不是平面形狀， 實際 使用超聲波 傳 感器 時 一定要確 認 是否能 檢測 到被 測物體。  3.限定范 圍 式超聲波 傳 感器的 檢測 方式  在距離 設(shè) 定范 圍 內(nèi)放 置的反射板碰到 發(fā) 送的超聲波束 時 ， 則 被 檢測 物體遮 擋 反射板的正常反射波，若 檢測 到反射板的反射波衰減或遮 擋 情況，就能判斷有無物體通 過 。另外， 檢測 范 圍 也可以是由距離切 換開關(guān)設(shè) 定的范 圍 。  4.回 歸 反射式超聲波 傳 感器的 檢測 方式  回 歸 反射式超聲波 傳 感器的 檢測 方式與穿透超聲波 傳 感器的相同，主要用于 發(fā) 送器 設(shè) 置與布 線 困 難 的 場 合。若反射面 為 固定的平面物體， 則 可用作回 歸 反射式超聲波傳 感器的反射板。另外，光 電傳 感器所用的反射板同 樣 也可以用于 這種 超聲波 傳 感器。  這種 超聲波 傳 感器可用脈沖市制的超聲波替代光 電傳 感器的光，因此，可 檢測 透明的 物體。利用超聲波的 傳 播速度比光速慢的特點， 調(diào) 整用 門 信號控制被 測 物體反射的超聲波的 檢測時間 ，可以構(gòu)成限定距離式與限定范 圍 式超聲波 傳 感 器  2.4.4 超聲波 傳 感器系 統(tǒng) 的構(gòu)成  超聲波 傳 感器系 統(tǒng) 由 發(fā) 送器、接收器、控制部分以及 電 源部分構(gòu)成，如 圖 5 所示。發(fā) 送器常使用 直徑 為 15mm左右的陶瓷振子，將陶瓷振子的 電 振 動 能量 轉(zhuǎn)換為 超聲波能量并向空中 輻 射。除穿透式超聲波 傳 感器外，用作 發(fā) 送器的陶瓷振子也可用作接收器，陶瓷振子接收到超聲波 產(chǎn) 生機械振 動 ，將其 變換為電 能量，作 為傳 感器接收器的 輸 出，無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   7 從而 對發(fā) 送的超聲波 進 行 檢測 。  圖 5 超聲波 傳 感器系 統(tǒng) 的構(gòu)成  控制部分判斷接收器的接收信號的大小或有無，作 為 超聲波 傳 感器的控制 輸 出。對 于限定范 圍 式超聲波 傳 感器，通 過 控制距離 調(diào) 整回路的 門 信號，可以接收到任意距離的反射波。另外，通 過 改 變門 信號的 時間 或 寬 度，可以自由改 變檢測 物體的范 圍 。超聲波 傳 感器的 電 源常由外部供 電 ，一般 為 直流 電壓 ， 電壓 范 圍為 1224V 10%，再經(jīng)傳 感器內(nèi)部 穩(wěn)壓電 路 變?yōu)榉€(wěn) 定 電壓 供 傳 感器工作。超聲波 傳 感器系 統(tǒng) 中 關(guān)鍵電 路是超聲波 發(fā) 生 電 路和超聲波接收 電 路?？捎卸?種 方法 產(chǎn) 生超聲波，其 中最 簡單 的方法就是用直接敲 擊 超聲波振子，但 這種 方法需要人參與，因而是不能持久的，也是不可取的。 為 此，在 實際 中采用 電 路的方法 產(chǎn) 生超聲波，根據(jù)使用目的的不同來 選 用其振 蕩電 路  2.5  本章小結(jié)  本章我 們詳細 介 紹 了 超聲波測距儀的原理， 兩種常用的超聲波測距方法， 超聲波的應(yīng)用以及發(fā)展，超聲波 傳 感器的原理及其特性，超聲波 發(fā) 送器就是利用 壓電 逆效 應(yīng)的原理 產(chǎn) 生超聲波的。  超聲波 傳 感器有四 種檢測 方式，分 別為 穿透式超聲波 傳 感器的 檢測 方式、限定距離式超聲波 傳 感器的 檢測 方式、限定范 圍 式超聲波 傳 感器的 檢測 方式和回 歸 反射式超聲波 傳 感器的 檢測 方式。  超聲波 傳 感器系 統(tǒng) 由 發(fā) 送器、接收器、控制部分以及 電 源部分構(gòu)成。  3.系統(tǒng)組成  3.1  單片機 AT89C51 AT89C52 與  AT89C51 不同之處：  1、   RAM 空間增大： AT89C51 有 128 字節(jié)的內(nèi)部  RAM，稱之為  DATA 存儲區(qū)。         AT89C52 的內(nèi)部  RAM 擴展為  256 字節(jié)，其中高  128 字節(jié)，位于從  80H 開始的    地址空間中，稱之為  IDATA 存儲區(qū)，但 IDATA 區(qū)的訪問只能是間接尋址方式。  2、   內(nèi)部 FLASH變大： AT89C51 有  4K 字節(jié)的內(nèi)部  FLASH PERAM，而。 AT89C52 的內(nèi)部 FLASH PERAM 增加 1倍，達到 8K。  3、  中斷源增加：在 AT89C52 中 P1.0和 P1.1還可分別作為定時器 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   8 輸入（ P1.0/T2）和（ P1.1/T2EX），也就是說， P1.0同時可作為定時器 /計數(shù)器  T2 的外部計數(shù)輸入，和輸出占空比  50% 的時鐘脈沖端口， P1.1同時可作為定時器 /計數(shù)器  T2 捕獲 /重新裝載觸發(fā)和方向控制端口。故， AT89C52 除了具備  AT89C51 的定時器 /計數(shù)器  T0 和 定時器 /計數(shù)器  T1，還額外增加了一個定時器 /計數(shù)器  T2。而定時器 /計數(shù)器  T2 的控制和狀態(tài)位單獨位于 T2CON、 T2MOD，定時器 /計數(shù)器  T2 在  16 位捕獲方式或自動重新裝載方式下的捕獲 /重載寄存器組是（ TCAO2H、 RCAP2L）。  縱上所述，本設(shè)計中采用 89C52。  1、  51 系列單片機的功能特點   5l 系列單片機中典型芯片采用 40 引腳雙列直插封裝 (DIP)形式，內(nèi)部由 CPU， 4kB的 ROM， 256 B 的 RAM， 2 個 16b 的定時計數(shù)器 TO 和 T1， 4個 8 b 的工O端 I： IP0， P1， P2， P3，一個全雙功串行通信口等組成。特別是該系列單片機片內(nèi)的 Flash 可編程、可擦除只讀存儲器 (EPROM)，使其在實際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用。該系列單片機引腳與封裝如圖 1所示。  5l 系列單片機提供以下功能： 4 kB 存儲器； 256 BRAM； 32 條工 O 線；2個 16b 定時計數(shù)器； 5 個 2級中斷源； 1 個全雙向的串行口以及時鐘電路。  空閑方式： CPU 停止工作，而讓RAM、定時計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。  掉電方式：保存 RAM 的內(nèi)容，振蕩器停振，禁止芯片 所有的其他功能直到下一次硬件復(fù)位。  5l 系列單片機為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。充分利用他的片內(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。  MCS-51 是標準的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請參照 -單片機引腳圖：  P0.0P0.7 P0 口 8位雙向口線（在引腳的 3932 號端子）。  P1.0P1.7 P1 口 8位雙向口線（在引腳的 18 號端子）。  P2.0P2.7 P2 口 8位雙向口線（在引腳的 2128 號端子）。  P3.0P3.7 P2 口 8位雙向 口線（在引腳的 1017 號端子）。  這 4個 I/O 口具有不完全相同的功能，大家可得學(xué)好了，其它書本里雖然有，但寫的太深，對于初學(xué)者來說很難理解的，我這里都是按我自已的表達方式來寫的，相信你也能夠理解的。  P0 口有三個功能：  1、外部擴展存儲器時，當做數(shù)據(jù)總線（如圖 1 中的 D0D7 為數(shù)據(jù)總線接口）  2、外部擴展存儲器時，當作地址總線（如圖 1 中的 A0A7 為地址總線接口）  無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   9 3、不擴展時，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。  引腳說明：  P1 口只做 I/O 口使用：其內(nèi)部有上拉電 阻。  P2 口有兩個功能：  1、擴展外部存儲器時，當作地址總線使用  2、做一般 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻；  P3 口有兩個功能：  除了作為 I/O 使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，具體功能請參考我們后面的引腳說明。  有內(nèi)部 EPROM 的單片機芯片（例如 8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的，  即：編程脈沖： 30 腳（ ALE/PROG）  編程電壓（ 25V）： 31 腳（ EA/Vpp）  在介紹這四個 I/O 口時提到了一個 “ 上拉電阻 ” ， 當作為輸 入時，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果 P0口如果作為輸入時，處在高阻抗狀態(tài)，只有外接一個上拉電阻才能有效。  ALE 地址鎖存控制信號 ： 在系統(tǒng)擴展時， ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。當 CPU 對外部進行存取時，用以鎖住地址的低位地址，即 P0口輸出。  由于 ALE 是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖，當系統(tǒng)中未使用外部存儲器時， ALE 腳也會有六分之一的固定頻率輸出，因此可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。  PSEN 外部程序存儲器讀選通 信號 ： 在讀外部 ROM 時 PSEN 低電平有效，以實現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。  1、內(nèi)部 ROM 讀取時， PSEN 不動作；  2、外部 ROM 讀取時，在每個機器周期會動作兩次；  3、外部 RAM 讀取時，兩個 PSEN 脈沖被跳過不會輸出；  4、外接 ROM 時，與 ROM 的 OE 腳相接。  EA/VPP 訪問和序存儲器控制信號  1、接高電平時： CPU 讀取內(nèi)部程序存儲器（ ROM）  擴展外部 ROM：當讀取內(nèi)部程序存儲器超過 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）時自動讀取外部 ROM。  2、接低電平時： CPU 讀取外部程序存儲器（ ROM）。  3、 8751 燒寫內(nèi)部 EPROM 時，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。  RST 復(fù)位信號 ： 當輸入的信號連續(xù) 2個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復(fù)位初始化操作。  XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引腳。當使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。  VCC：電源 +5V 輸入   VSS： GND 接地。  無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   10 單 片機發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差 tr，然后求出距離 S Ct 2，式中的 C 為超聲波波速。  限制該系統(tǒng)的最大可測距離存在 4個因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。為了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射接收的設(shè)計方法。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速 C 與溫度有關(guān)，表 1。列出了幾種不同溫度下的波速。  在測距時由于溫度變化，可通過溫度傳感器自動探測環(huán)境溫度、確定計算距離時的波速 C，較精確地得出該環(huán)境下超聲波經(jīng)過的路程，提高了測量精確度。波速確定后，只要測得超聲波往返的時間 r，即可求得距離 5。  AT89C51通過外部引腳 P2 0 輸出脈沖寬度為 25 us、載波為 40kHz 的超聲波脈沖串，加到射隨器的基級，經(jīng)功率放大推動超聲波發(fā)射器發(fā)射出去。超聲 波接收器將接收到的反射超聲波送到放大器進行放大，然后用鎖相環(huán)電路進行檢波。經(jīng)處理后輸出低電平，送到 AT89C51 的引腳  利用 51 系列單片機設(shè)計的測距儀便于操作、讀數(shù)直觀。經(jīng)實際測試證明，該類測距儀工作穩(wěn)定，能滿足一般近距離測距的要求，且成本較低、有良好的性價比。由于該系統(tǒng)中鎖相環(huán)鎖定需要一定時間，測得的距離有誤差，在汽車雷達應(yīng)用中此誤差為 3C111 可忽略不計；但在精度要求較高的工業(yè)領(lǐng)域如機器人自動測距等方面，此誤差不能忽略，只有通過改變 -些硬件的應(yīng)用實現(xiàn)對超聲波的快速鎖定，使誤差進一步減小到 0 31llnl，可以滿足更高要求。  3.2 鎖相環(huán)原理及應(yīng)用  3.2.1 鎖相環(huán)原理  鎖相環(huán)最基本的結(jié)構(gòu)如圖 6.1 所示。它由三個基本的部件組成：鑒相器（ PD）、環(huán)路濾波器（ LPF）和壓控振蕩器（ VCO）。  1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 0 - A p r - 2 0 0 6 S h e e t     o f  F i l e : I : 超聲波 . D d b D r a w n  B y :E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 9 C 5 1C12 7 PC22 7 PY16MR1 1 0 0R21KC53 0 U FS1S W - P BV C CRDWRabfcgde1234567abcdefg8dpdpcom9D S 1D P Y _ 7abfcgde1234567abcdefg8dpdpcom9D S 2D P Y _ 7D I N1L O A D12C L K13G N D4G N D9V+19I S E T18D I G  02D I G  111D I G  26D I G  37D I G  43D I G  510D I G  65D I G  78S E G  A14S E G  B16S E G  C20S E G  D23S E G  E21S E G  F15S E G  G17S E G  D P22D O U T24U57 2 1 9R49 . 5 3 kP 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5123456J1C O N 6+ 5 v+ 5 vAB B BA AC CD DDCE E EF F FG G GP P PD0D1D0V i n1GND3+ 5 V2U?M C 7 8 L 0 5 C GQ?N P NR?R E S 2R?R E S 2R?接收器1122335566778844L M 3 5 8R?L M 3 5 8R?接收器C?C A PR?R E S 2R?R E S 2R?R E S 2C?C A PR?R E S 2R?R E S 2R?R E S 2C?C A PR?R E S 2V c cR?R E S 2C?C A PC?C A PD?D I O D EC? C A PC? C A PR?P O T 2R?R E S 4C?C A PR?R E S 2I N T 01234 5678L M 3 8 6U?C?C A PC?C A PR? R E S 2R?R E S 2C?C A PL S ?S P E A K E RP 2 . 1I N T 0 P 2 . 1P 1 . 3P 1 . 5P 1 . 4V d dC?C A PV c c電源接收子電路報警電路顯示電路 單片機系統(tǒng)L M 3 8 6L M 3 5 8L M 5 6 78 9 C 5 17 2 1 91GND2DO3VccU?Q?J F E T  NV C CV C C1234 5678Q?5 6 7無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   11 鑒相器是個相位比較裝置。它把輸入信號 Si(t)和壓控振蕩器的輸出信號 So(t)的相位進行比較，產(chǎn)生對應(yīng)于兩個信號相位差的誤差電壓Se(t)。  環(huán)路濾波器的作用是濾除誤差電壓 Se(t)中的高頻成分和噪聲，以保證環(huán)路所要求的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。   壓控振蕩器受控制電壓 Sd(t)的控制，使壓控振蕩器的頻率向輸入信號的頻 率靠攏，直至消除頻差而鎖定。  鎖相環(huán)是個相位誤差控制系統(tǒng)。它比較輸入信號和壓控振蕩器輸出信號之間的相位差，從而產(chǎn)生誤差控制電壓來調(diào)整壓控振蕩器的頻率，以達到與輸入信號同頻。在環(huán)路開始工作時，如果輸入信號頻率與壓控振蕩器頻率不同，則由于兩信號之間存在固有的頻率差，它們之間的相位差勢必一直在變化，結(jié)果鑒相器輸出的誤差電壓就在一定范圍內(nèi)變化。在這種誤差電壓的控制下，壓控振蕩器的頻率也在變化。若壓控振蕩器的頻率能夠變化到與輸入信號頻率相等，在滿足穩(wěn)定性條件下就在這個頻率上穩(wěn)定下來。達到穩(wěn)定后，輸入信號和壓控振蕩器輸 出信號之間的頻差為零，相差不再隨時間變化，誤差電壓為一固定值，這時環(huán)路就進入 “ 鎖定 ” 狀態(tài)。這就是鎖相環(huán)工作的大致過程。  以上的分析是對頻率和相位不變的輸入信號而言的。如果輸入信號的頻率和相位在不斷地變化，則有可能通過環(huán)路的作用，使壓控的頻率和相位不斷地跟蹤輸入頻率的變化。  鎖相環(huán)具有良好的跟蹤性能。若輸入 FM 信號時，讓環(huán)路通帶足夠?qū)挘剐盘柕恼{(diào)制頻譜落在帶寬之內(nèi)，這時壓控振蕩器的頻率跟蹤輸入調(diào)制的變化。  對于鎖相環(huán)的詳細分析可參閱有關(guān)鎖相技術(shù)的書籍。在此僅說明鎖相環(huán)鑒頻原理?？梢院唵蔚卣J為壓控振蕩器頻率與輸 入信號頻率之間的跟蹤誤差可以忽略。因此任何瞬時，壓控振蕩器的頻率 v(t)與 FM 波的瞬時頻率 FM(t)相等。  FM 波的瞬時角頻率可表示為 ：  假設(shè) VCO 具有線性控制特性，其斜率 Kv（壓控靈敏度）為（弧度秒 伏），而VCO 在 Sd(t) 0時的振蕩頻率為 o ，則當有控制電壓時， VCO 的瞬時角頻率為    令上兩式相等，即 v(t) FM(t)，可得  其中 o為 FM 波的載頻， o 為壓控振蕩器的固有振蕩頻率，兩者皆為常數(shù)。因此上式第一項為直流項，可用隔直元件消除，或者開始時已經(jīng)把壓控振蕩器的頻率調(diào)整為 o= o 。因此上式還可進一步寫成  無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   12 可見，鎖相環(huán)輸出，除了常系數(shù) Kf Kv之外，近似等于原調(diào)制波形 f(t)，因而達到頻率解調(diào)的目的。   同理，鎖相環(huán)也可用于解調(diào) PM信號，此時只需在輸出端接入一個積分器就可以了。  通過合理選擇環(huán)路參數(shù)（主要是環(huán)路濾波器的參數(shù)）可以在滿足解調(diào)要求的條件下使閉環(huán)帶寬盡可能窄，以便抑制噪聲。因此鎖相環(huán)具有良好的噪聲性能。當接收信號電平微弱，噪聲成為主要考慮因素時，采用 PLL 解調(diào)器可以改善解調(diào)性能，它可用于各種移動 FM 電臺、微波接力系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及電視、遙測等系統(tǒng)中，它與普通鑒頻器相比，門限改善可達 6dB，所以 PLL 解調(diào)器又稱為門限擴張解調(diào)器或低門限解調(diào)器。  1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 1 - A p r - 2 0 0 6 S h e e t     o f  F i l e : C : D o c u m e n t s  a n d  S e t t i n g s A d m i n i s t r a t o r 桌面 牛安東 測距儀 超聲波 . d d bD r a w n  B y :1122335566778844L M 3 5 8R?L M 3 5 8R?接收器C?C A P R?R E S 2R?R E S 2R?R E S 2C?C A PR?R E S 2R?R E S 2R?R E S 2C?C A PR?R E S 2R?R E S 2C?C A PC?C A PD?D I O D EC? C A PC? C A PR?R E S 4C?C A PR?R E S 2I N T 0接收子電路L M 3 5 8L M 5 6 71234 5678Q?5 6 7l m 5 6 73.2.3  LM567 的工作原理  LM567 是具有同步調(diào)幅鎖定檢測的高穩(wěn)定鎖相環(huán)電路，利用該集成塊內(nèi)部“可控硅電流振蕩器”，為通用的音調(diào)譯碼器。 主要用于振蕩、調(diào)制、解調(diào)、和遙控編、譯碼電路。如電力線載波通信，對講機亞音頻譯碼，遙控等。  LM567 使用要領(lǐng)：  1、 LM567 輸出部分與普通數(shù)字 IC 等有所不同，其內(nèi)部是一個集電極開路的 NPN型三極管，使用時， 腳與正電源間必須接一電阻或者其它負載，才能保證 IC 譯碼后輸出低電平。  2、實驗表明： LM567 接通電源瞬間， 腳會輸出一低電平脈沖。因此，用于作遙控器譯 碼控制時，應(yīng)在輸出端后加裝 RC 積分延時電路，以免每次斷電后，重新復(fù)電時產(chǎn)生誤動作。  無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   13 3、 LM567 第 、 腳為譯碼中心頻率設(shè)定端，一般通過調(diào)整其外接可變電阻 W改變頻率，經(jīng)筆者實驗發(fā)現(xiàn)，當 W 阻值變?yōu)?0 或無限大時， 腳電平狀態(tài)即使無信號輸入時也會變?yōu)榈碗娖?，因此，在調(diào)整 W時，不能使其短路或開路。  4、 LM567 的工作電壓對譯碼器的中心頻率有所影響，故最好采用穩(wěn)壓供電。  5、 LM567 腳外接電容決定著鎖相環(huán)捕捉帶寬，容量越小，捕捉帶寬越寬，但使用時，不可為增大捕捉帶寬而一味減小電容容量，否則 ，不但會降低抗干擾能力，嚴重時還會出現(xiàn)誤觸發(fā)現(xiàn)象，降低整機的可靠性。  3.2.4、 LM358 工作原理  LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，其封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。  本設(shè)計中用的是單電源工作模式，充分利用兩個運算放大器。                                               3.3 溫度傳感器  3.3.1 溫度傳感器原理  美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器 DS182,可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機處理。由于每片 DS1820 含有唯一的硅串行數(shù) 所以在一條總線上可掛接任意多個 DS1820 芯片。從 DS1820 讀出的信息或?qū)懭?DS1820 的信息，僅需要一根口線（單線接口）。讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS1820 供電，而無需額外電源。 DS1820 提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。  本文給出了 DS1820 與 89C51 單片機接口的應(yīng)用實例和 DS1820 組成溫度檢測系統(tǒng)的方法，并給出了對 DS1820 進行各種操 作的軟件流程圖。    DS1820 的特性   單線接口：僅需一根口線與 MCU 連接   無需外圍元件   由總線提供電源   測溫范圍為 -55 75 ，精度為 0.5   九位溫度讀數(shù)  A/D 變換時間為 200ms 用戶自設(shè)定溫度報警上下限，其值是非易失性的  DS1820 的引腳見圖（ PR35 封裝）。  GND：地；  DQ：數(shù)據(jù)輸入輸出腳（單線接口，可作寄生供電）；  VDD：電源電壓。    DS1820 的工作原理  DS1820 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。由圖可知， DS1820 由三個主要數(shù)字器件組成： 64bit 閃 速 ROM； 溫度傳感器； 非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL。 64bit 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下：  無   錫   職   業(yè)   技   術(shù)   學(xué)   院  畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）   14 它 既可寄生供電也可由外部電源供電。在寄生供電情況下，當總線為高電平時， DS1820 從總線上獲得能量并儲存在內(nèi)部電容上 當總線為低電平時，由電容向DS1820 供電。  DS1820 的測溫原理：內(nèi)部計數(shù)