摘要在速度測(cè)量領(lǐng)域，利用多普勒效應(yīng)的設(shè)計(jì)不在少數(shù)。其中，多以激光多普勒測(cè)速設(shè)計(jì)或裝置為主，激光以其高強(qiáng)度、頻率單一、不易受到干擾等良好的性質(zhì)受到眾多多普勒測(cè)速設(shè)計(jì)者的青睞，以激光為波源做成的裝置具有測(cè)速范圍廣4105104米/秒、空間分辨率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。但是，這種裝置一般而言價(jià)格比較昂貴，在許多測(cè)量精度要求不那么嚴(yán)格的地方的應(yīng)用受到了很大的限制。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了以超聲波作為波源結(jié)合單片機(jī)用以數(shù)據(jù)處理的方案，再加上其他一些必要的電子電路，可以把整個(gè)裝置集成到一塊PCB板上，以電池供電。這樣便解決了價(jià)格問題，提高了性價(jià)比，同時(shí)攜帶方便，測(cè)量精度亦在可以接受的范圍內(nèi)。關(guān)鍵詞多普勒效應(yīng)；超聲波；單片機(jī)；混頻放大；差頻測(cè)量；模數(shù)轉(zhuǎn)換；濾波整形基于單片機(jī)的超聲波多普勒測(cè)速設(shè)計(jì)1前言11多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)是指物體輻射的波長(zhǎng)因?yàn)楣庠春陀^測(cè)者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生變化，在運(yùn)動(dòng)的波源前面，波被壓縮，波長(zhǎng)變得較短，頻率變得較高，在運(yùn)動(dòng)的波源后面，產(chǎn)生相反的效應(yīng)，波長(zhǎng)變得較長(zhǎng)，頻率變得較低，波源的速度越高，所產(chǎn)生的效應(yīng)越大，根據(jù)光波紅/藍(lán)移的程度，可以計(jì)算出波源循著觀測(cè)方向運(yùn)動(dòng)的速度，恒星光譜線的位移顯示恒星循著觀測(cè)方向運(yùn)動(dòng)的速度，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。測(cè)速的公式簡(jiǎn)介。多普勒效應(yīng)是本設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，深入的考慮，可基于超聲波多普勒效應(yīng)推導(dǎo)出移動(dòng)物體的速度，具體公式如下（1）當(dāng)波源靜止，觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)FUVR/UF0（2）當(dāng)波源運(yùn)動(dòng)，觀察著靜止時(shí)FU/UVSF0（3）當(dāng)兩者同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)FUVR/UVSF0由于超聲波的發(fā)生器和接收器是集中在一起的，所以當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體反射超聲波時(shí)，應(yīng)該把運(yùn)動(dòng)物體當(dāng)做波源，而把超聲波接收器作為觀察者。這樣，就可以結(jié)合上述公式求出運(yùn)動(dòng)物體的速度與多普勒頻移之間的關(guān)系，如下（1）當(dāng)波源靜止，觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)VRF0F/F0FU（2）當(dāng)波源運(yùn)動(dòng)，觀察者靜止時(shí)VSF0F/F0FU（3）當(dāng)兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)VRFF0U2FF0VS/FF0UF0FVSU其中第式的情況在實(shí)際情況中不會(huì)出現(xiàn)，但是注意到兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的第式中出現(xiàn)了波源的運(yùn)動(dòng)速度VS，這時(shí)就需要用第式先求出波源的運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而求出物體的運(yùn)動(dòng)速度。由上述推導(dǎo)公式可知，只要得到多普勒頻移信號(hào)FF0，即可求得物體的運(yùn)動(dòng)速度VR。12單片機(jī)121單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種集成在硅片上的電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。圖11228051單片機(jī)在上個(gè)世紀(jì)70年代末，美國(guó)INTEL公司從荷蘭PHILIP公司購(gòu)買了8031單片機(jī)的專利技術(shù)，生產(chǎn)了一系列8位的單片機(jī)，這一系列單片機(jī)按照片內(nèi)存儲(chǔ)器的種類的大小不同的好些品種，如8031，8051，8071等，其中8051是最典型最早的產(chǎn)品，該系列的其他單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)。圖1是8051單片機(jī)的引腳及引腳功能圖，為雙列直插封裝，有40個(gè)引腳。片內(nèi)集成了一個(gè)8位微處理器CPU，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和特殊功能寄存器SFR，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM，兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，四個(gè)8位可編程的并行I/O端口，一個(gè)串行端口，中斷控制系統(tǒng)和內(nèi)部時(shí)鐘電路。具有數(shù)據(jù)處理和邏輯運(yùn)算等強(qiáng)大的功能。2設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理總分析21總體設(shè)計(jì)框圖顯示80C51單片機(jī)超聲波發(fā)生器超聲波接收探頭整形放大器帶通濾波器混頻電路低通濾波器A/D轉(zhuǎn)換圖2如圖2所示，本設(shè)計(jì)力求以最簡(jiǎn)單的電路元件和電路設(shè)計(jì)去完成復(fù)雜的功能，多普勒測(cè)速的關(guān)鍵是如何求得多普勒頻移，只要通過各種電子電路求得多普勒頻移信號(hào)，即可根據(jù)前文所提到的公式求得運(yùn)動(dòng)物體的速度。22總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)以超聲波作為探測(cè)信號(hào)，主要是由于超聲波具有方向性好、發(fā)射功率高、不易受到噪聲干擾等優(yōu)點(diǎn)，如圖2，由單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，該信號(hào)分為兩路，一路接超聲波發(fā)生器作為探測(cè)信號(hào)，另一路接混頻器以待混頻之用。超聲波發(fā)生器發(fā)出的超聲波信號(hào)經(jīng)由運(yùn)動(dòng)物體反射回來后，由超聲波接收探頭把聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電信號(hào)，此時(shí)該信號(hào)為微弱的余弦信號(hào)，加上由于噪聲的干擾，波形會(huì)有一些失真，需經(jīng)整形放大器進(jìn)行整形放大，然后經(jīng)過帶通濾波器濾除過高或者過低的無用信號(hào)，進(jìn)入混頻器。在混頻器中該信號(hào)和單片機(jī)產(chǎn)生的另一路信號(hào)（波源信號(hào)）進(jìn)行混頻，混頻的原理是把輸入的兩路余弦信號(hào)相乘，相乘的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生兩種頻率的余弦信號(hào)，分別是混頻的兩路信號(hào)的頻率之和與頻率之差，其中這一路差頻的余弦信號(hào)就是我們所需要的。由混頻器混頻后輸出的信號(hào)經(jīng)過一個(gè)低通濾波器濾除高頻信號(hào)后，剩下的即為包含多普勒頻移信號(hào)的余弦信號(hào)，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)可以處理的數(shù)字信號(hào)，然后利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)功能取出多普勒頻移信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理求出物體的運(yùn)動(dòng)速度，最終經(jīng)顯示電路顯示出來。該設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單明了，所需電子元件和電子電路均較為常見，價(jià)格低廉，適宜批量化生產(chǎn)；以該思路制作而成的實(shí)驗(yàn)裝置，其測(cè)量精度能滿足日常生活以及精度要求不甚高的領(lǐng)域的測(cè)量需求，性價(jià)比較高。3硬件單元電路設(shè)計(jì)31超聲波發(fā)射電路12U1A74LS0434U1B74LS0456U1C74LS041312U1D74LS04110U1E74LS04R11KR21KLS1SPEAKERP145V圖3超聲波發(fā)射電路單片機(jī)輸出的方波信號(hào)通過兩個(gè)反相器接入壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的一段，另一端接一個(gè)反相器后接方波信號(hào)，這樣便可以引起壓電晶體的諧振從而發(fā)出超聲波。壓電超聲波轉(zhuǎn)換器的功能利用壓電晶體諧振工作。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)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一超聲波發(fā)生器如沒加電壓，當(dāng)共振板接受到超聲波時(shí)，將壓迫壓電振蕩器作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接受轉(zhuǎn)換器。超聲波發(fā)射轉(zhuǎn)換器與接受轉(zhuǎn)換器其結(jié)構(gòu)稍有不同。所以本設(shè)計(jì)中的超聲波發(fā)生器和超聲波接收探頭其實(shí)是同一個(gè)元件，只是超聲波接收探頭沒有外加脈沖信號(hào)而已。32整形放大電路32184U1ATL08256784U1BTL082R410KR510KR11KR31KR210KC11NFC21NFINPUTOUTPUT5V5V5V5V圖4整形放大電路如圖4，該放大電路為高輸入阻抗的差動(dòng)放大電路，輸入余弦電流信號(hào)在電阻R5上產(chǎn)生同頻的電壓降信號(hào)，電容C1為隔直電容，濾除輸入信號(hào)中的直流分量。經(jīng)過兩級(jí)TL082放大器U1A和U1B放大，其中R2R4，R1R3，則差動(dòng)增益GD1R2/R3若取R210K，R31K，則差動(dòng)增益GD1133帶通濾波器電路32184U1ATL08256784U1BTL082R110KR210KR310KR410KR510KR610KC11NFC21NFC31NFC41NFINPUTOUTPUT5V5V5V5V圖5帶通濾波器該濾波器為2階巴特沃斯帶通濾波器，巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶的頻率響應(yīng)曲線最平滑。本文中所采用的超聲波頻率為30KHZ，有上述多普勒頻移的公式可粗略算得多普勒頻移信號(hào)的頻率為10KHZ左右，也就是說，該帶通濾波器應(yīng)該設(shè)計(jì)為中心頻率為30KHZ，截止頻率分別為20KHZ和40KHZ的巴特沃斯帶通濾波器，圖5中的電阻值和電容值是按照上述數(shù)據(jù)計(jì)算所得，由于計(jì)算過程較為繁瑣，這里便不在贅述。34混頻器及低通濾波電路設(shè)計(jì)X11X22Y13Y24OUT7V5V8U1AD830A32141U2ALT1014AR12KR210KR310KR410KR51K1C110NVR1S05K30C210N5V5V5V5VINPUT1INPUT2P14OUTPUT圖6混頻器及低通濾波電路圖中，由四象限模擬乘法器AD835以及R1，VR1構(gòu)成混頻電路，調(diào)節(jié)VR1可以微調(diào)電路增益；混頻后信號(hào)輸入由U2A，R2，R4和C1構(gòu)成的有緣低通濾波器和由R3，C2組成的RC低通濾波器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的放大濾波。若輸入信號(hào)X1E1COS2F0T1，Y1E2COS2FT2，則輸出信號(hào)為W1/2E1E2COS2FF0T21COS2FF0T21。經(jīng)低通濾波器濾波后就只剩下差頻信號(hào)FF0了。由單片機(jī)發(fā)出的激勵(lì)信號(hào)（頻率為F）分為兩路，一路接AD835的X1端；另一路接超聲波發(fā)生器，超聲波由運(yùn)動(dòng)物體放射回來后，由于多普勒效應(yīng)，頻率發(fā)生改變（頻率為F），將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并通過濾波放大后輸入AD835的Y1端，和原信號(hào)進(jìn)行混頻。AD835輸出的混頻信號(hào)經(jīng)過有源低通濾波和RC低通濾波兩級(jí)濾波器，就可以提取出多普勒頻移信號(hào)W1/2E1E2COS2FF0T21以供后面的電路測(cè)量多普勒頻移信號(hào)。35AD轉(zhuǎn)換及頻率測(cè)量電路XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0/AD039P01/A138P02/AD237P03/A336P04/AD435P05/A534P06/AD63P07/A732P27/A1528P20/A821P21/A92P2/A1023P23/A124P24/A1225P25/A1326P26/A1427P101P12P123P134P145P156P167P178P30/RXD10P31/TX1P32/INT012P3/IT113P34/T014P37/RD17P36/W16P35/T115U180C51D03Q021415D27Q263839D413Q412514515D617Q616718719OE1LE1U274ALS37321MSB21ADB24AA25AC23VREF12VEF16IN31I42IN53I64IN75START6258EOC7OUTPUTENABLE9CLOCK10V12220GND132714261528LSB1724182319I228IN127I026ALE2U3ADC0809A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77U474ALS138A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y41Y510Y69Y77U574ALS138D2Q5CLK3Q6S4R1U6A74LS74231U7A74LS02564U7B74LS02D1DFLR14012U8A74LS04圖7AD轉(zhuǎn)換及頻率測(cè)量電路351AD轉(zhuǎn)換本設(shè)計(jì)的AD轉(zhuǎn)換電路采用ADC0809芯片，ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8位AD轉(zhuǎn)換器，它是采用逐次逼近的方法完成AD轉(zhuǎn)換的。它由單一5V電源供電，轉(zhuǎn)換模擬電壓范圍是05V，不能轉(zhuǎn)換負(fù)電壓，由于多普勒頻移信號(hào)是余弦信號(hào)，不能直接對(duì)該信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以在信號(hào)輸入端接一個(gè)二極管，去除負(fù)電壓信號(hào)。雖然這樣會(huì)導(dǎo)致波形發(fā)生一定的變化，但是波形兩個(gè)峰值之間的時(shí)間間距并沒有變化，所以頻率不變，也就是說不會(huì)影響測(cè)量的精度。如圖，此AD轉(zhuǎn)換電路采用74ALS373作為地址鎖存器，對(duì)單片機(jī)P0口輸出的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存之后再送ADC0809取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過74ALS138譯碼器送入單片機(jī)的P32口，以待頻率測(cè)量之用。此外，電路圖中另一個(gè)138譯碼器在輸入信號(hào)與ADC0809之間，根據(jù)E1E3的地址信號(hào)把信號(hào)接到相應(yīng)的借口進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。無論E1E3口的電平如何變化，任何時(shí)刻輸出端都只有一路是導(dǎo)通的，見圖8138譯碼器功能表。其中，這兩個(gè)138譯碼器的地址信號(hào)都是接單片機(jī)的P15P17口，也就是說兩片138譯碼器是同步的，這樣的好處是信號(hào)的轉(zhuǎn)換傳輸不會(huì)重疊和淤塞，提高了測(cè)量的精度。另外，注意到圖中還有一個(gè)74LS74雙D觸發(fā)器，它的作用是將由單片機(jī)ALE端輸出的方波信號(hào)進(jìn)行分頻后送到ADC0809作為時(shí)鐘信號(hào)，由于本設(shè)計(jì)單片機(jī)是采用110592MHZ的晶振，ALE端輸出的方波信號(hào)頻率時(shí)單片機(jī)晶振頻率的1/6，也就是接近2MHZ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出ADC0809最高允許的時(shí)鐘頻率12MHZ，故需要對(duì)該時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻之后才能接ADC0809。當(dāng)然，具體怎樣分頻還要考慮采樣定理，假設(shè)超聲波發(fā)生器發(fā)出的頻率為30KHZ，最高能測(cè)量50M/S的速度，那么多普勒頻移信號(hào)的頻率大概為10KHZ左右，按照采樣定理，采樣信號(hào)的頻率至少要是源信號(hào)最高頻率的2倍，為了提高測(cè)量精度，我們把這個(gè)倍率提高到5倍，也就是50KHZ，那么就需要對(duì)ALE端輸出的2MHZ的信號(hào)進(jìn)行40分頻之后才能接ADC0809，它的時(shí)鐘信號(hào)頻率也就是采樣信號(hào)的頻率。這樣便可以提高測(cè)量精度，減少誤差。圖8138譯碼器功能表352頻率測(cè)量測(cè)量頻率的方法一般分為無源測(cè)頻法、有源測(cè)頻法及電子計(jì)數(shù)法三種。無源測(cè)頻法又可分為諧振法和電橋法，常用于頻率粗測(cè)，精度在1左右。有源比較法可分為拍頻法和差頻法，前者是利用兩個(gè)信號(hào)線性疊加以產(chǎn)生拍頻現(xiàn)象，再通過檢測(cè)零拍現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)頻，常用于低頻測(cè)量，誤差在零點(diǎn)幾HZ；后者則利用兩個(gè)非線性信號(hào)疊加來產(chǎn)生差頻現(xiàn)象，然后通過檢測(cè)零差現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)頻，常用于高頻測(cè)量，誤差在20HZ左右。以上方法在測(cè)量范圍和精度上都有一定的不足，而電子計(jì)數(shù)法主要通過單片機(jī)進(jìn)行控制。由于單片機(jī)的較強(qiáng)控制與運(yùn)算功能，電子計(jì)數(shù)法的測(cè)量頻率范圍寬，精度高，易于實(shí)現(xiàn)。用單片機(jī)電子計(jì)數(shù)法測(cè)量頻率有測(cè)頻率法和測(cè)周期法兩種方法。測(cè)量頻率主要是在單位定時(shí)時(shí)間里對(duì)被測(cè)信號(hào)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；測(cè)量周期則是在被測(cè)信號(hào)一個(gè)周期時(shí)間里對(duì)某一基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)采用的是測(cè)頻法，它主要是將被測(cè)頻率信號(hào)加到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端，然后讓計(jì)數(shù)器在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間TS1內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，所得的計(jì)數(shù)值N1。與被測(cè)信號(hào)的頻率FX1的關(guān)系如下FX1N1/TS136顯示電路XTAL218XTAL119ALE3031PSN29RST9P0/AD03901/138P02/AD23703/336P04/AD43505/534P06/AD6307/732P27/A1528P20/A82121/92P2/A102323/124P24/A122525/132626/1427P10112P123134P145156P167178P30/RXD1031/T1P32/INT0123/IT113P34/T014P37/RD1736/W1635/T115U180C51D0213D2435D4657D6879Q019118Q217316Q415514Q613712LE1O1U274HC573A2Y04B315Y26E137U3A74HC139圖9顯示電路如圖，用74HC573鎖存器和74HC139譯碼器分別作為段選和片選，段選決定數(shù)碼管顯示的數(shù)字，片選則決定由哪個(gè)數(shù)碼管顯示，這樣便可以顯示任意的數(shù)字。由于對(duì)單片機(jī)的輸入輸出接口有限，所以只能用動(dòng)態(tài)掃描的方法來顯示所要顯示的數(shù)據(jù)，這樣能節(jié)省輸入輸出接口，同時(shí)還能簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。4軟件設(shè)計(jì)41頻率測(cè)量程序流程圖開始初始化T1開外部中斷等待中斷響應(yīng)中斷中斷返回檢測(cè)P32口P321清空TF0T1開始計(jì)時(shí)T0開始計(jì)數(shù)關(guān)中斷TF1溢出T0停止計(jì)數(shù)保存數(shù)據(jù)中斷返回YYNNA中斷流程圖B頻率測(cè)量程序圖10測(cè)頻法流程圖圖10為測(cè)頻法測(cè)量多普勒頻移的流程圖，采用定時(shí)計(jì)數(shù)器T0和T1分別計(jì)數(shù)和定時(shí)。其中，程序開始時(shí)先為TF1初始化，也就是把初始數(shù)據(jù)裝入TF1，之后單片機(jī)一直檢測(cè)P32口，當(dāng)有信號(hào)輸入P32口時(shí)，清空TF0，同時(shí)T0開始計(jì)數(shù)，T1開始計(jì)時(shí)，關(guān)閉中斷，計(jì)數(shù)過程中不再響應(yīng)中斷，然后檢測(cè)TF1，當(dāng)TF1溢出，也就是計(jì)時(shí)時(shí)間到，此時(shí)要保存T0的計(jì)數(shù)值N1和T1的計(jì)時(shí)值TS1，進(jìn)而計(jì)算出所得頻率FX1N1/TS142其他部分的軟件設(shè)計(jì)通過軟件編程在P14口上輸出頻率為30KHZ的方波，由于定時(shí)計(jì)數(shù)器T0、T1都已經(jīng)被用在頻率測(cè)量中了，所以對(duì)于方波的產(chǎn)生就只能通過延時(shí)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。也就是在一個(gè)循環(huán)體中先把P14口置為高電平，然后調(diào)用延時(shí)函數(shù)，把P14口取反，之后再次調(diào)用延時(shí)函數(shù)。如此循環(huán)便能夠產(chǎn)生方波，方波的頻率由延時(shí)時(shí)間來決定。AD轉(zhuǎn)換部分的軟件設(shè)計(jì)為通過軟件編程向ADC0809的START端以及單片機(jī)的ALE端輸入一個(gè)正脈沖信號(hào)時(shí)，便開始AD轉(zhuǎn)換，之后單片機(jī)便檢測(cè)EOC端，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束后為高電平，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到EOC端為高電平時(shí)，打開鎖存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸入到輸出端。ADC0809的輸出端通過一個(gè)138譯碼器和單片機(jī)的P32口相連，通過逐次改變138譯碼器的地址輸入端的輸入信號(hào)來選通各個(gè)端口。把數(shù)字量輸入單片機(jī)，進(jìn)行頻率測(cè)量。另外，顯示電路也要通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)它的功能。具體做法為通過P10和P11口輸出地址信號(hào)通過74HC139作為片選，段選為通過P2口輸出信號(hào)通過74HC573鎖存器實(shí)現(xiàn)。由于單片機(jī)的I/O接口有限，所以要通過動(dòng)態(tài)掃描的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。5誤差分析本設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)過程中的誤差來源主要有兩個(gè)，一個(gè)是超聲波探頭在接收過程中不可避免的會(huì)受到一些噪聲的影響；另一個(gè)則是由于計(jì)數(shù)器只能進(jìn)行整數(shù)計(jì)數(shù)而引起的1誤差。其中第一個(gè)噪聲的影響對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生較大的影響，原因是在經(jīng)過了帶通濾波器和低通濾波器后的噪聲將相對(duì)較小，再者，其對(duì)信號(hào)幅度的影響并不會(huì)對(duì)頻率測(cè)量的精度造成影響。對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差的主要部分是頻率測(cè)量師造成的誤差。對(duì)于頻率測(cè)量造成的誤差，其相對(duì)誤差為1/N11/TS1FX1FS1/FX1可見，在同樣的TS1下，測(cè)頻法FX1的低頻端，誤差遠(yuǎn)大于高頻端，故可以通過提高多普勒頻移信號(hào)的頻率來減小誤差。6設(shè)計(jì)心得及體會(huì)本設(shè)計(jì)是在我們整個(gè)隊(duì)所有隊(duì)員的通力合作下完成的，在確定整體設(shè)計(jì)思想階段，我們?cè)诩ち?