基于單片機的自行車里程表設計(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）

摘要基于單片機的自行車里程表設計(完整資料）(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）隨著居民生活水平的不斷提高,自行車不再僅僅是普通的運輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選。自行車里程表能夠滿足人們最基本的需求，讓人們能清楚地知道當前的速度、里程等物理量.主要闡述一種基于霍爾元件的自行車里程表的設計.以ＡＴ8９Ｃ52單片機為核心,A44E霍爾傳感器測轉數(shù)，實現(xiàn)對自行車里程／速度的測量統(tǒng)計,采用24Ｃ０2實現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時候保存里程信息,并能將自行車的里程數(shù)及速度用LＥD實時顯示。文章詳細介紹了自行車里程表的硬件電路和軟件設計.硬件部分利用霍爾元件將自行車每轉一圈的脈沖數(shù)傳入單片機系統(tǒng)，然后單片機系統(tǒng)將信號經(jīng)過處理送顯示。軟件部分用匯編語言進行編程，采用模塊化設計思想.該系統(tǒng)硬件電路簡單，子程序具有通用性,完全符合設計要求。關鍵詞：里程/速度；霍爾元件;單片機；LED顯示ＡbｓtｒactWiththedｅveｌopｉngofpeopｌe’sliｆe，thebicyclｅisnotonlythｅuniveｒsａltoolｏftｒａnsporｔaｔiｏnandｓuｂstｉtｕteforwaｌｋing，ｂutbｅｃomｅｓthefｉrｓtcｈｏiceofｅntｅrｔainmeｎtiｎgandeｘerｃiｓinｇ。Theｂiｃycｌemilｅagｅ/speedｃanfｕlfillｔhebaｓiｃｎeedofpｅople'sliｆe,sothａｔtheycanlｅａrnthｅspeedandthemiｌeａgeoｆthｅｂiｃｙcle.Inthesepapｅr，ｔhebicycleｍｉleage/ｓpeｅdｄｅsignbａsｅdontheHaｌlｅlemｅntisｅlaboｒatｅｄ．ByAT89C5２aｓkerｎel,usingA44EHallelemｅnttomeasｕrｅrevoluｔｉon，themeasureandｓtatiｓticarｅachieved。Tｈerangeｉnformatioｎsaresavedby24Ｃ02ｗhｅnthepｏweｒisofｆ,ｔｈeｂiｃycｌeｓpeｅdcanbedｉspｌayedonLED.Inｔhｉsａrticｌe，tｈehaｒdｗａrｅｃircuiｔanｄsoftwａreｄeｓignoｆbicｙclemileaｇｅ/ｓｐｅｅdinstｒｕｍentarｅinｔroｄuｃeｄiｎdetail。Aｂｏutthehardware,ｔｈepuｌsenumbｅｒｉsｔrａnｓmｉｔtedofonecyｃlｅｏftｈebicycｌeinｔoＳinｇleChipＭｉｃｒoｃomｐuｔersｙstem。ThenthesignalpｒocｅssｅdbｙSingｌｅChｉpMｉcrｏcomｐutｅrｓystｅmisｓenttodiｓpｌayｓcream．Aboｕtｔhesoftwaｒe,inassemblｅlanguａgｅ，ｔheprｏgramisｄesｉgｎedｉnｔhemodeｏfｍodulｅs。Thesｙｓtｅmｈassimpｌｅhaｒdwarｅ,commoｎsub—ｐrogrａｍ,ａndｍｅeｔtｈedｅmaｎdoｆｄesｉgn．Ｋeywords：Mileage/sｐｅed；Hallelｅmenｔ;SingleChipＭｉcrocomｐuter；ＬED目錄TOC\ｏ"1—2"\h\ｚ\uHＹPＥRLINＫ\l”_Toc２955８1５８１”第1章緒論PAGERＥF_Toｃ2955815８1\h41．1課題產(chǎn)生的背景PAＧＥRＥF_Toc29558１582\h4ＨＹPERLIＮＫ\l”_Toc295581５83"1。2課題的主要任務及內容PAGEＲEF_Tｏｃ2955８1583\h4第２章自行車里程表總體方案設計ＰAＧEＲEF_Ｔoc295581584\ｈ62．１任務分析與實現(xiàn)９55８1585＼h62.２自行車里程表硬件方案設計PAGＥＲＥF_Toｃ295５８１586\h6２。3自行車里程表軟件方案設計ＰAGEＲEF_Ｔｏc295５８１５８7＼h1０ＨＹPERＬINK\l"_Toc2９5581588”第3章自行車里程表硬件電路設計ＰAGEREＦ_Toc2９55８１5８8\h123。１概述PＡGEREF_Toｃ295５81589\ｈ１23．2傳感器及其測量系統(tǒng)PAＧＥRＥF＿Toc295５815９0\ｈ123.3芯片簡介ＰＡＧＥＲEF_Toｃ２95581５91\h143．4單片機外圍電路的設計ＰAＧＥRＥF_Toc2９55８15９2\ｈ２0＿Tｏｃ2９55８15９8”4.５顯示子程序的設計PAＧEREF_Toc295581598\h３0HＹＰERＬＩNK\l”_Toc2955８15９9"第5章系統(tǒng)調試與分析PＡGEREF＿Ｔoc２955８1599＼ｈ32HYPEＲLＩＮＫ\l"_Tｏc295581600"5．１自行車里程表系統(tǒng)調試PAＧEREF_Toc29５58１600＼h３2HYPERＬＩNK\l”_Ｔoc295581601”５。2調試故障及原因分析PAGＥＲEF_Toc295581６01\h33HYPEＲLINK\l"＿Toc29558１602"結論PAGＥＲEF_Toc29５58１602\h３4HＹPERLIＮK\l”_Toc295５８1６０3”參考文獻PAＧERＥF_Toｃ2９5581603\h35HＹPERＬINK\l＂_Ｔoc２9558１6０4"致謝PAＧＥＲＥＦ_Toc２９55816０4\ｈ3６HYPEＲLINＫ\l”＿Toc２95５８160５＂附錄Ⅰ自行車里程表硬件系統(tǒng)原理圖PＡGEＲEＦ＿Ｔｏc295５8１６０5＼ｈ３７第1章緒論1。1課題產(chǎn)生的背景自世界上第一輛自行車問世至今已有２０0多年的歷史了。18世紀末,法國人西夫拉克發(fā)明了最早的自行車。這輛最早的自行車是木制的，其結構比較簡單.世界上第一批真正實用型的自行車出現(xiàn)于19世紀初.在２０世紀,自行車在中國獲得了前所未有的普及和發(fā)展。從某種意義上來說，中國是一個自行車的王國。每天清晨和落日時分,滾滾車流在中國的城市中碾動，這是最為壯觀的一道風景,這是一條現(xiàn)代中國流動的長城.隨著居民生活水平的不斷提高，自行車不再僅僅是普通的運輸、代步的工具，而是成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選.因此,人們希望自行車的功用更強大，能給人們帶來更多的方便。自行車里程表作為自行車的一大輔助工具也正是隨著這個要求而迅速發(fā)展的，其功能也逐漸從單一的里程顯示發(fā)展到速度、時間顯示，甚至有的還具有測量騎車人的心跳、顯示騎車人熱量消耗等功能。本設計采用了MＣＳ—51系列單片機設計一種體積小、操作簡單的便攜式自行車里程表，它能自動地顯示當前自行車行走的距離及運行的速度。單片微型計算機自197６年問世以來發(fā)展非常迅速,現(xiàn)在已成為微型計算機一個很重要的分支，在現(xiàn)實生活中應用越來越廣泛,已經(jīng)對人類產(chǎn)生了巨大的影響，尤其是美國Intel公司的MCＳ—５1系列單片機，由于其集成度高、處理功能強、性能價格比高、可靠性高、系統(tǒng)結構簡單，可以靈活的與其他芯片組成眾多的測量電路用于速度、溫度、深度、高度、濕度、光強等方面的測量和研究等特點，在我國現(xiàn)代化生活、生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應用，如在工業(yè)檢測控制、儀器儀表、電子工業(yè)、機電一體化等眾多領域取得了令人矚目的成果。本設計利用ＭＣS—５１系列單片機擴展方便、可靠性能高、處理功能強、速度高等特點，實現(xiàn)對自行車里程和速度的測量。1.2課題的主要任務及內容本課題主要任務是利用霍爾元件、單片機等部件設計一個可用LED數(shù)碼管實時顯示里程和速度的自行車的速度里程表。本文主要介紹了自行車里程表的設計思想、電路原理、方案論證以及元件的選擇等內容,整體上分為硬件部分設計和軟件部分設計。本文首先扼要對該課題的任務進行方案論證,包括硬件方案和軟件方案的設計;繼而具體介紹了自行車的速度里程表的硬件設計，包括傳感器的選擇、單片機的選擇、顯示電路的設計；然后闡述了該自行車的速度里程表的軟件設計，包括數(shù)據(jù)處理子程序的設計、顯示子程序的設計；最后針對仿真過程遇到的問題進行了具體說明與分析,對本次設計進行了系統(tǒng)的總結。具體的硬件電路包括ＡT８9Ｃ５2單片機的外圍電路以及LＥD顯示電路等.軟件設計包括:芯片的初始化程序、定時中斷采樣子程序、顯示子程序等,軟件采用匯編語言編寫，軟件設計的思想主要是自頂向下，模塊化設計，各個子模塊逐一設計。第２章自行車里程表總體方案設計2。1任務分析與實現(xiàn)本次畢業(yè)設計的題目是：自行車里程表設計其設計的任務是:以通用ＭCＳ－5１單片機為處理核心,用傳感器將車輪的轉數(shù)轉換為電脈沖,進行處理后送入單片機。里程及速度的測量，是經(jīng)過MCＳ－５1的定時／計數(shù)器測出總的脈沖數(shù)和每轉一圈的時間，再經(jīng)過一系列的計算得出的,其結果通過顯示器顯示出來.本系統(tǒng)總體思路如下:里程及速度傳感器采用霍爾元件,用一個霍爾芯片、一個小磁鐵,霍爾芯片緊貼齒輪，磁鐵放在芯片后面.齒輪轉動一周霍爾元件與小磁鐵靠近一次,這樣可以改變通過霍爾芯片的磁通量，霍爾芯片可以輸出類似正弦的波形，用運放放大波形，后面接一級比較器，把正弦波轉換為方波,方波的頻率和齒輪的轉速成正比。自行車里程的測量是通過霍爾元件輸出端的電壓發(fā)生變化產(chǎn)生脈沖,通過計數(shù)器,根據(jù)脈沖數(shù)計算里程。自行車速度的測量是通過定時器測出車輪轉一周所用的時間ｔ,車輪周長L除以時間t就是自行車的速度。要求達到的各項指標及實現(xiàn)方法如下:1．利用霍爾傳感器產(chǎn)生里程數(shù)的脈沖信號.２。對脈沖信號進行計數(shù)。實現(xiàn):利用單片機自帶的計數(shù)器Ｔ0對霍爾傳感器脈沖信號進行計數(shù).3.對數(shù)據(jù)進行處理，要求用ＬEＤ顯示里程總數(shù)和即時速度。實現(xiàn)：利用軟件編程，對數(shù)據(jù)進行處理得到需要的數(shù)值。最終實現(xiàn)目標：自行車里程表具有里程、速度測試與顯示功能，采用單片機作控制，可根據(jù)車圈的不同設置常用的四種尺寸，顯示電路可顯示里程及速度，當開關Ｓ打開時,LED切換顯示當前里程；當開關Ｓ閉合時，LＥD切換顯示當前速度ｖ；若自行車超速，系統(tǒng)發(fā)出報警提示。整個設計過程包括硬件電路的搭建,軟件的編程，系統(tǒng)的調試，調試通過后，固化程序，脫離開發(fā)系統(tǒng)運行。2．2自行車里程表硬件方案設計自從1971年微型計算機問世以來，隨著大規(guī)模集成電路技術的不斷進步,微型機主要向兩個方向發(fā)展：一個向高速度，高性能的高檔微型計算機方向發(fā)展。一個向穩(wěn)定可靠,小而廉價的單片機方向發(fā)展。所謂的單片機,就是把中央處理器CＰU、只讀存儲器ROＭ、定時/計數(shù)器以及Ｉ/O接口電路等集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。從組成和功能上看，它具有微型計算機的含義.單片機由于將CPU、內存和一些必要的接口集成到一個芯片上,并且面向控制功能將結構作了一定的優(yōu)化,所以它有一般芯片不具有的特點：1．體積小、重量輕;2.電源單一、功耗低;３．功能強、價格低;4.全部集成在一塊芯片上，布線短、合理;5。數(shù)據(jù)大部分在單片機內傳送,運行速度快、抗干擾能力強、可靠性高.目前，單片機被廣泛的應用于測控系統(tǒng)、工業(yè)自動化、智能儀表、集成智能傳感器、機電一體化產(chǎn)品、家用電器領域、辦公自動化領域、汽車電子與航空航天器電子系統(tǒng)以及單片機的多機系統(tǒng)等領域.2。2.1里程/速度測量傳感器的設計1。速度傳感器的設計測速是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的問題,學會使用單片機技術設計測速儀表具有很重要的意義。要測速,首先要解決是采樣的問題。在使用模擬技術制作測速表時，常用測速發(fā)電機的方法，即將測速發(fā)電機的轉軸與待測軸相連,測速發(fā)電機的電壓高低反映了轉速的高低.使用單片機進行測速，可以使用簡單的脈沖計數(shù)法。只要轉軸每旋轉一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，將脈沖送入單片機中進行計算,即可獲得轉速的信息。（1）霍爾傳感器霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，常用于信號采集的有Ａ44E、ＣＳ３０20、ＣＳ3０40等,這類傳感器是一個3端器件，外形與三極管相似,只要接上電源、地，即可工作,通常是集電極開路(OC門)輸出，工作電壓范圍寬，使用非常方便。A44e的外形如圖2。1所示。將有字面對準自己，三根引腳從左向右分別是電源、地、輸出。1—Vcc2－GＮＤ3—OＵT圖2。1Ａ44e外形圖使用霍爾傳感器獲得脈沖信號,其機械結構也可以做得較為簡單，只要在轉軸的齒輪盤上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在前叉上,當車子轉動時霍爾元件靠近磁鋼，就有信號輸出，轉軸旋轉時，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。如果在齒輪盤上粘上多粒磁鋼，可以實現(xiàn)旋轉一周，獲得多個脈沖輸出.在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應用廣泛。（2）光電傳感器光電傳感器是應用非常廣泛的一種器件,有各種各樣的形式，如透射式、反射式等，基本的原理就是當發(fā)射管光照射到接收管時，接收管導通，反之關斷.以透射式為例，如圖2.2所示,當不透光的物體擋住發(fā)射與接收之間的間隙時,開關管關斷，否則導通.為此，可以制作一個遮光葉片，如圖2.3所示，安裝在轉軸上，當扇葉經(jīng)過時，產(chǎn)生脈沖信號.當葉片數(shù)較多時,旋轉一周可以獲得多個脈沖信號。圖2．2光電傳感器的原理圖圖2。3遮光葉片(3）光電編碼器光電編碼器的工作原理與光電傳感器一樣，不過它已將光電傳感器、電子電路、碼盤等做成一個整體,只要用連軸器將光電傳感器的軸與轉軸相連,就能獲得多種輸出信號。它廣泛應用于數(shù)控機床、回轉臺、伺服傳動、機器人、雷達、軍事目標測定等需要檢測角度的裝置和設備中.某光電編碼器的外形如圖2.4所示。圖２．4成品光電編碼器2.里程測量傳感器的設計里程測量傳感器的選擇也有以下幾種方案：使用光敏電阻對里程進行測量、利用編碼器對車輪的圈數(shù)進行測量、利用霍爾傳感器對里程進行測量、利用干簧管型傳感器測量里程。這幾種方案都是通過自行車車輪轉動產(chǎn)生脈沖數(shù),然后根據(jù)脈沖數(shù)計算里程。２。2.2方案的確定光敏電阻對光特別敏感，當白天行駛時，外界光源將導致光敏電阻發(fā)出錯誤信號；光敏電阻對環(huán)境的要求相當高，如果光敏或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋,光敏電阻就不能再進行準確測量；而編碼器必須安裝在車軸上，安裝較為復雜；霍爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會有影響，而且安裝方便。所以本設計采用霍爾元件對里程與速度進行測量，既簡單易行,又經(jīng)濟適用。本系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)框圖如圖2.5所示LED顯示報警存儲器單片機波形整形信號波形變換放大器LED顯示報警存儲器單片機波形整形信號波形變換放大器圖2.5系統(tǒng)的原理框圖2．３自行車里程表軟件方案設計硬件是基礎，軟件是靈魂.通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點,程序的設計要考慮合理性和可讀性.程序遵循模塊化設計的原則，采用自頂向下的設計方法。即先考慮整體目標，明確整體任務，然后把整體任務分成一個個子任務，子任務再分成子子任務,這樣逐層細分,同時分析層次間的關系與同一層次各任務間的關系，最后擬訂出各任務的細節(jié)。模塊化設計使程序的可讀性好、修改及完善方便。軟件設計包括主程序、行車過程中里程和速度計算子程序、延時子程序、T0、T１中斷服務子程序、顯示子程序等等。中斷子程序是將傳感器產(chǎn)生的信號接入計數(shù)器的T0口,然后計數(shù)器開始計數(shù)，當計數(shù)到一定數(shù)目后,計數(shù)器就產(chǎn)生溢出中斷。數(shù)據(jù)處理子程序是將進入單片機的脈沖信號與實際要顯示值之間有一定的對應關系,經(jīng)過軟件編程顯示所需要的值。顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結果送顯示器顯示。本系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖2．６所示.初始化初始化P3.0=1?計算速度計算里程顯示里程顯示速度開始YN圖2.6軟件總體流程圖第3章自行車里程表硬件電路設計3.1概述傳感器在人們研究自然現(xiàn)象、規(guī)律以及生產(chǎn)實踐活動中，起著非常重要的作用.特別是在當今，科學技術的發(fā)展使人類進入了一個信息時代,在利用信息的過程中,首先要解決的就是獲取準確可靠的信息.傳感器是獲取自然或生產(chǎn)領域中信息的關鍵器件,是現(xiàn)代信息系統(tǒng)和各種設備不可缺少的信息采集工具.磁傳感器是一種將磁學量信號轉變?yōu)殡娦盘柕钠骷蜓b置。隨著信息產(chǎn)業(yè)、工業(yè)自動化、醫(yī)療儀器等的飛速發(fā)展和計算機應用的普及，需要大量的傳感器將被測或被控的非電信號轉換成可與計算機兼容的電信號。作為輸入信號，這就給磁傳感器的快速發(fā)展提供了機遇，形成了磁傳感器的產(chǎn)業(yè)。自從磁傳感器作為一種獨立產(chǎn)品進入應用領域,從1０-１4T的人體磁場到高達25T以上的強磁場,都可以找到相應的磁傳感器進行檢測。而這巨大的應用前景也使微機電系統(tǒng)技術在磁傳感器中大有可為.其中最具代表的磁傳感器就是霍爾傳感器,在自動檢測系統(tǒng)中，利用霍爾傳感器測轉數(shù)是一種最基本的測量工作，它的特性是霍爾傳感器輸出的脈沖信號的個數(shù)比較直接反映所測量轉數(shù)的數(shù)目.3.2傳感器及其測量系統(tǒng)霍爾器件是一種磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化,可在各種與磁場有關的場合中使用?；魻柶骷曰魻栃獮槠涔ぷ骰A。

霍爾器件具有許多優(yōu)點,它們的結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高（可達1MHz)、耐震動、不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復精度高（可達μm級）。取用了各種補償和保護措施的霍爾器件工作溫度范圍寬，可達—55℃~150℃。按照霍爾器件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關器件，前者輸出模擬量,后者輸出數(shù)字量.按被檢測對象的性質可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性,后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體。通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、轉數(shù)、轉速以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間等,轉變成電量來進行檢測和控制.3.2．1霍爾傳感器的測量原理霍爾傳感器是利用霍爾效應制成的一種磁敏傳感器。在置于磁場中的導體或半導體通入電流I,若電流垂直磁場B，則在與磁場和電流都垂直的方向上會出現(xiàn)一個電勢差Uh，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。利用霍爾效應制成的元件稱為霍爾元件。因為它具有結構簡單、頻率響應寬、靈敏度高、測量線性范圍大、抗干擾能力強以及體積小、使用壽命長等一系列特點,因此被廣泛應用于測量、自動控制及信息處理等領域.霍爾效應原理圖如圖3.１所示。圖３.１霍爾效應原理圖3．2．2集成開關型霍爾傳感器A4４Ｅ集成霍爾開關由穩(wěn)壓器Ａ、霍爾電勢發(fā)生器(即硅霍爾片)Ｂ、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部分組成,如圖３．2（a）所示。（1）、(2）、（3)代表集成霍爾開關的三個引出端點。在電源端加電壓Ｖｃc,經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端,根據(jù)霍爾效應原理,當霍爾片處在磁場中時,在垂直于磁場的方向通以電流，則與這二者相垂直的方向上將會產(chǎn)生霍爾電勢差VH輸出,該ＶH信號經(jīng)放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當施加的磁場達到工作點時，觸發(fā)器輸出高電壓（相對于地電位)，使三極管導通,此時OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開。當施加的磁場達到釋放點時,觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使ＯＣ門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關。這樣兩次電壓變換,使霍爾開關完成了一次開關動作。工作點與釋放點的差值一定,此差值稱為磁滯，在此差值內,V0保持不變，因而使開關輸出穩(wěn)定可靠,這也就是集電成霍爾開關傳感器優(yōu)良特性之一。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感應強圖3．２集成開關型霍爾傳感器a）組成b）輸出特性度B與輸出電壓V0之間的關系。A44Ｅ集成霍爾開關是單穩(wěn)態(tài)型，由測量數(shù)據(jù)作出的輸出特性曲線如圖3。2（b)所示.測量時在1、2兩端加+12V直流電壓，在輸出端3與1之間接一個2k的負載電阻，如圖３。３所示.圖3。3集成霍爾開關接線圖3．３芯片簡介3.３。1單片機的選擇單片微型計算機是指集成在一個芯片上的微型計算機,也就是把組成微型計算機的各種功能部件,包括CPＵ（CeｎｔralＰrocｅsｓinｇUnit)、隨機存取存儲器RAM(RａｎdomAcｃessMeｍorｙ）、只讀存儲器ROM（Reａd-onｌyMeｍoｒy）、基本輸入/輸出（1ｎput/Ouｔｐuｔ）接口電路.定時器/計數(shù)器等部件都制作在一塊集成芯片上,構成一個完整的微型計算機從而實現(xiàn)微型計算機的基本功能。單片機內部結構示意圖如圖3.4所示。單片機實質上是一個芯片。在實際應用中,通常很少將單片機直接和被控對象進行電氣連接,必須外加各種擴展接口電路、外部設備、被控對象等硬件和軟件，才能構成一個單片機應用系統(tǒng).定時/計數(shù)器定時/計數(shù)器中斷系統(tǒng)CPU存儲器并行I/O口串口I/O口TXDRXDTINTP0-P3圖3。4單片機內部結構示意圖1．AT８9C52引腳功能AT89C5２是美國ATMEＬ公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機，片內含8kbyｔes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（EPROM)和2５６bｙtes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RＡM），器件采用ATMＥL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，與標準MCS－５1指令系統(tǒng)及805２產(chǎn)品引腳兼容,片內置通用8位中央處理器（ＣPＵ)和Flaｓh存儲單元，功能強大,ＡT89Ｃ52單片機適合于許多較為復雜控制場合應用。主要性能參數(shù)：與ＭCS－51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8ｋ字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器10０0次擦寫周期全靜態(tài)操作：０Ｈz-24MHz三級加密程序存儲器256×8字節(jié)內部ＲAＭ32個可編程I/O口線３個16位定時/計數(shù)器8個中斷源可編程串行UARＴ通道低功耗空閑和掉電模式圖3。589C52引腳圖ＡT８９C52提供以下標準功能:8k字節(jié)Ｆlａsh閃速存儲器,２56字節(jié)內部RAM,３2個Ｉ/O口線，3個１６位定時／計數(shù)器，一個6向量兩極中斷結構,一個全雙工串行通信口,片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT８9Ｃ52可降至０Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止ＣＰU的工作，但允許ＲAＭ,定時／計數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作.掉電方式保存ＲＡM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。８9C52管腳圖如圖3。5所示。89C52的主要管腳功能如下:P0。0～P0.7：P0口是一組８位漏極開路型雙向I/O口，也是地址/數(shù)據(jù)總線復用口.作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路,對端口P0寫“1"時,可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時,這組口線分時轉換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。P１。0～Ｐ1.7：Ｐ１是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I／O口,Ｐ1的輸出緩沖極可驅動（吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。P2.0～P2。7：P2是一個帶內部上拉電阻的８位雙向I／O口，P2的輸出緩沖極可驅動(吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路.對端口P2寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。Ｐ3。0～P３.7:P3是一個帶內部上拉電阻的８位雙向I/O口，P３的輸出緩沖極可驅動（吸收或輸出電流)4個TＴL邏輯門電路。對端口P３寫“1”,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口.ALE:地址鎖存控制信號。在系統(tǒng)擴展時，AＬE用于控制把P0口輸出的低８位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外，由于ＡLE是以晶振1/6的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。:外部程序存儲器讀選通信號.在讀外部ROM時，有效(低電平）,以實現(xiàn)外部ＲOＭ單元的讀操作。：訪問程序存儲控制信號.當信號為低電平時，對ＲOＭ的讀操作限定在外部程序存儲器；當信號為高電平時,對ＲOM的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器.RST:復位信號.當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作.XＴALl和XＴAL2:外接晶體引線端。當使用芯片內部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調電容;當使用外部時鐘時,用于接外部時鐘脈沖信號。ＶSS：地線。ＶCC:+５V電源。以上是MCS－51單片機芯片４０條引腳的定義及簡單功能說明。由于工藝及標準化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的.例如，ＭCS－51系列把芯片引腳數(shù)目限定為４0條,但單片機為實現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠遠超過此數(shù)，因此就出現(xiàn)了需要與可能的矛盾。如何解決這個矛盾？“兼職”是唯一可行的辦法,即給一些信號引腳賦以雙重功能.如果把前述的信號定義為引腳第一功能的話，則根據(jù)需要再定義的信號就是它的第二功能。下面介紹一些信號引腳的第二功能。(1）P3口線的第二功能。Ｐ3的８條口線都定義有第二功能，如表3。１所示表3。１P3口引腳與第二功能引腳第二功能信號名稱Ｐ3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P３。1TＸD串行數(shù)據(jù)發(fā)送Ｐ3。2外部中斷0申請P3。3外部中斷1申請P３.4T0定時/計數(shù)器0的外部輸入Ｐ３。５Ｔ１定時/計數(shù)器1的外部輸入P３。６外部RAM寫選通P3。7外部RAM讀選通（2）EPRＯＭ存儲器程序固化所需要的信號。有內部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以第二功能的形式提供的，即：編程脈沖：30腳（ALE/)編程電壓(２５V）：31腳(/VＰP)(3）備用電源引入。MＣS—５１單片機的備用電源也是以第二功能的方式由9腳（ＲＳT／VPD）引入的.當電源發(fā)生故障,電壓降低到下限值時，備用電源經(jīng)此端向內部RＡM提供電壓,以保護內部ＲAM中的信息不丟失。2。定時/計數(shù)器(１）計數(shù):計數(shù)是指對外部事件的個數(shù)進行計量。其實質就是對外部輸入脈沖的個數(shù)進行計量.實現(xiàn)計數(shù)功能的器件稱為計數(shù)器。（2）定時：8０51單片機中的定時器和計數(shù)器是一個部件，只不過計數(shù)器記錄的是外界發(fā)生的事件,而定時器則是由單片機內部提供一個非常穩(wěn)定的計數(shù)源進行定時的。這個計數(shù)源是由單片機的晶振經(jīng)過12分頻后獲得的一個脈沖源。所以定時器計數(shù)脈沖的時間間隔與晶振有關。MCS-51單片機內部有兩個1６位可編程的定時器／計數(shù)器，簡稱為T０和T1，均可作定時器和計數(shù)器使用,它們均是二進制加法計數(shù)器，當計數(shù)器計滿回零時能自動產(chǎn)生溢出中斷請求，表示定時時間已到或計數(shù)已終止。適用于定時控制、延時、外部計數(shù)和檢測等.計數(shù)器：對引腳T0（P3．4）和T1（P3．５.)輸入的外部脈沖信號計數(shù),當輸入脈沖信號從1到０的負跳變時，計數(shù)器就自動加1.計數(shù)的最高頻率一般為振蕩頻率的1/24。定時器：對系統(tǒng)晶振振蕩脈沖的12分頻輸出進行計數(shù)。定時器/計數(shù)器的結構組成:１6位加法計數(shù)器、工作方式寄存器ＴMOD和控制寄存器ＴCOＮ.T0：TL0(低８位）和ＴH0(高８位)T1：TL１（低8位)和ＴH1（高８位）３.3．2存儲器的介紹CAＴ2４WC02是一個２K位串行CMＯSE２ＰRＯＭ。內部含有２56個8位字節(jié),ＣATALYST公司的先進CＭOS技術實質上減少了器件的功耗.CAT24ＷC02有一個16字節(jié)頁寫緩沖器,該器件通過I２C總線接口進行操作有一個專門的寫保護功能。ＣＡT24WＣ02支持I2Ｃ總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議,I2C總線協(xié)議規(guī)定：任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器,數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的.主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收)的模式,通過器件地址輸入端A0、A1和A２可以實現(xiàn)將最多８個2４ＷC0２器件連接到總線上.管腳圖如3。6所示.圖３．624C0２管腳圖SＣＬ串行時鐘：CAＴ2４WC02串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘，這是一個輸入管腳。SDA串行數(shù)據(jù)／地址：CAＴ2４WＣ02雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。SDA是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或(wｉrｅ－ＯR)。A0、Ａ1、A2器件地址輸入端：這些輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設置器件地址，當這些腳懸空時默認值為0.當使用24WC0２時最大可級聯(lián)８個器件,24ＷC02被總線尋址這三個地址輸入腳。A0、A1、A2可懸空或連接到Vｓs。WＰ寫保護：如果ＷP管腳連接到Vcc所有的內容都被寫保護，只能讀。當WP管腳連接到Vｓｓ或懸空，允許器件進行正常的讀/寫操作。起始信號：時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為I2C總線的起始信號.停止信號：時鐘線保持高電平期間,數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為I2Ｃ總線的停止信號.本題目中2４Ｃ02起存儲作用，將自行車里程存儲在24C02中，當?shù)綦姇r，存儲的數(shù)據(jù)不會丟失，可以讀?。?C0２中的里程數(shù)完成里程的累積。3．３。374LS74芯片的介紹74LＳ７４是D觸發(fā)器的一種，它是一個具有記憶功能的二進制信息存儲器件，是構成多種時序電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，即”0”和”１",在一定的外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。由于其狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的邊沿故又稱之為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，D觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時針到來前D端的狀態(tài)。D觸發(fā)器應用很廣，可用做數(shù)字信號的寄存、移位寄存、分頻和波形發(fā)生器等。引腳圖如圖３。7所示.圖3.774LS7４引腳圖在本題目中74LS74芯片起分頻的作用。當車輪每轉一圈，霍爾傳感器輸出一個低電平脈沖，通過74ＬS74進行二分頻后，定時器Ｔ1的開啟時間為車輪轉1圈的時間，這樣就可以算出自行車的速度。3.３．474ＬＳ244芯片的介紹74LＳ244為三態(tài)輸出的八位緩沖器和總線驅動器，若單片機輸出口直接接顯示部分電路,則電流太小,會導致顯示部分不能正常工作。所以在單片機輸出口先接入驅動芯片74LS244,增大電流，使LＥD能夠正常工作。其邏輯圖如圖3.8所示。圖3。８74LS244邏輯圖3．4單片機外圍電路的設計1．時鐘電路的設計時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準,有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。80５1片內由一個反相放大器構成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本設計采用前者。單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片引腳ＸTAL1，輸出端為引腳ＸTAＬ2.這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機內部時鐘方式的振蕩電路如圖３.9所示。圖3.9單片機片內振蕩電路電路中的電容Ｃ1和C2常選擇為30pF左右。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求,但電容的大小會影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。而外接晶體的振蕩頻率的大小,主要取決于單片機的工作頻率范圍，每一種單片機都有自己的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機的最大工作頻率即可.此外,如果單片機有串行通信,則應該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體.本設計晶振采用1２MHz。２.復位電路的設計8９C52的復位輸入引腳RＥT（即ＲESET）為8９C5２提供了初始化的手段.有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。在89C5２的時鐘電路工作后，只要在ＲET引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機內部則初始復位。只要RET保持高電平,則８９C52循環(huán)復位.只有當RＥＴ由高電平變成低電平以后,８9Ｃ52才從000０H地址開始執(zhí)行程序。復位操作對寄存器也有影響,但內部ＲＡM不受復位的影響。當Vｃc加電后,RAM的內容是隨機的.它們的復位狀態(tài)如表3。2所示。表3。2MCS-51的復位狀態(tài)表寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)PＣ０000HTCＯN00HA００HＴMOD00HＢ00HTH0０0ＨPSW00ＨTL00０ＨSP0７HTH100HDPTR0０00HTL100HP0~Ｐ3FＦHSCON00ＨＩPＸX0０0000HSBUFXXＨIE０X000000ＨＰCOＮ0XＸＸ0０00B由表3．2中可以看出，復位時,ＳＰ＝07H；4個I／O端口P0~Ｐ3的引腳均為高電平，這在某些控制應用中，要考慮到引腳的高電平對外部控制電路的影響。由于單片機內部的各個功能部件均受特殊功能寄存器控制,程序運行直接受程序計數(shù)器（ＰC)的指揮.另外，在復位有效期間（即高電平),MCS-5１單片機的ALE引腳和引腳均為高電平，且內部RAM不受復位的影響.本系統(tǒng)的復位電路是采用按鍵復位的電路，如圖３.10所示,是常用復位電路之一。當8９Ｃ5２的ALE及兩引腳輸出高電平,RET引腳為高電平時，單片機復位。通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復位稱手動復位.上電時,剛接通電源,電容C相當于瞬間短路，＋5Ｖ立即加到RET／VPD端，該高電平使89C52全機自動復位，這就是上電復位；若運行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。按下按鈕，則直接把+5V加到了RＥＴ/VPD端從而復位稱為手動復位。復位后,P0到P3并行I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。圖3。10按鍵復位電路工作原理：上電瞬間，RC電路充電，RＳT引腳出現(xiàn)高電平，只要ＲSＴ端保持10ms以上高電平，就能使單片機有效地復位。3.顯示電路的設計本設計中采用LED數(shù)碼管顯示。在單片機系統(tǒng)中,通常用LED數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。八段LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成.其中7個發(fā)光二極管構成字型“８"的各個筆畫段,另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。ＬED顯示器有兩種不同的形式:一種是發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LＥＤ顯示器；另一種是發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極ＬED顯示器.如圖3.1１所示。圖3.1１七（八）段LED顯示器a)外形圖ｂ）共陽極接法ｃ）共陰極接法LED顯示方式有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式.本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示接口電路，動態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的８個筆劃段a-h同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COＭ各自獨立地受I/O線控制.CＰU向字段輸出口送出字型碼時，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于COＭ端。也就是說我們可以采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的（約1mｓ)，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應,盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù),不會有閃爍感。因為ＬED的正向工作電壓一般在1.2V-２.６Ｖ,其發(fā)光工作電流為5mＡ—20mA,發(fā)光強度基本上與正向電流成正比,故電路需串聯(lián)適當?shù)南蘖麟娮?，本設計選擇比較常用的１00電阻。本設計P2.0、P2。1、P2.2、P２.3信號一起組成位選通的位選信號,Ｐ0。0～P0.７信號一起組成段碼選通的段選信號，通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲單元,然后把數(shù)據(jù)送入段選通對應的地址,再選通某一個LED,逐步完成四個LED的顯示。4.單片機各口的作用和用途自行車里程表采用AT89C52單片機作控制，速度及里程傳感器采用霍爾元件，其電路原理圖如附錄Ⅰ所示.P0口和P2口用于七段LED顯示器的段碼及位選掃描輸出，在顯示里程時，第3位小數(shù)點用1７腳Ｐ3。7口控制點亮。P１．０和Ｐ１.１口分別用于顯示里程狀態(tài)和速度狀態(tài)。P1。2、P１。3、P1．6和Ｐ1.7口分別用于設置輪圈的大小。第1０腳的開關用于確定顯示的方式，當開關S閉合時,顯示速度；打開開關S時,顯示里程.第1２腳外中斷0用于對輪子圈數(shù)的計數(shù)輸入,輪子每轉一圈,霍爾傳感器輸出一個低電平。第13腳外中斷1用于控制定時器T１的啟/停，當輸入為0時關閉定時器。此控制信號是將輪子圈數(shù)的計數(shù)脈沖經(jīng)二分頻后形成，如圖3．１2所示。這樣，每次定時器Ｔ1的開啟時間剛好為轉１圈的時間,根據(jù)輪子的周長就可以計算出自行車的速度。P１。４口和P1.５口用于E2ＰRＯM存儲器２4Ｃ０2的存取控制。11腳輸出用于速度超速時的報警，報警電路圖如圖3．1３所示。圖３。12單片機11、12腳的輸入波形圖3。1３報警電路圖第4章自行車里程表軟件程序設計4．1概述在硬件設計完畢之后，接下來就是設計中最核心和最為主要的軟件部分設計。所謂軟件設計就是把軟件需求變換成軟件的具體設計方案（即模塊結構）的過程.模塊化結構設計即是根據(jù)要求和硬件設計的結構,將整個系統(tǒng)的功能分成許多小的功能模塊，再根據(jù)這些小的功能模塊進行程序編寫的過程。這樣的設計方法，使得系統(tǒng)的整個功能和各部分的功能趨于明朗化。當系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就可以根據(jù)功能設置找出問題的根源,從而更快地解決問題。所以說，在整個設計過程中，軟件設計必須與硬件設計緊密地結合在一起.基于霍爾傳感器自行車里程表的軟件設計包括計數(shù)子程序、計時子程序、LEＤ顯示子程序等幾大部分。由于要實現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設計，下面就其主要部分分別加以分析。4.2自行車里程表總體程序設計在主程序模塊中，需要完成對各接口芯片的初始化、自行車里程和速度的初始化、中斷向量的設計以及開中斷、循環(huán)等待等工作.另外，在主程序模塊中還需要設置啟動／清除標志寄存器、里程寄存器、速度寄存器，并對它們進行初始化。然后主程序將根據(jù)各標志寄存器的內容,分別完成啟動、清除、計程和計速等不同的操作。Ｐ1.0和P1．1口分別用于顯示里程狀態(tài)和速度狀態(tài)。P1。2、Ｐ1。3、P1。6和P1。7口分別用于設置輪圈的大小.當按下S時，就顯示速度；當開關S打開時，就顯示里程，中斷０用于對輪子圈數(shù)的計數(shù)輸入，輪子每轉一圈，霍爾傳感器輸出一個低電平脈沖。將根據(jù)里程寄存器中的內容計算和判斷出行駛里程數(shù)。中斷1用于控制定時器T1的啟/停，當輸入為0時關閉定時器。此控制信號是將輪子圈數(shù)的計數(shù)經(jīng)二分頻后形成。這樣,每次定時器T1的開啟時間剛好為轉一圈的時間，根據(jù)輪子的周長就可以計算出自行車的速度。其程序流程如圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖4.3中斷子程序的設計定時中斷是為滿足定時或計數(shù)的需要而設置的。為此在單片機內部有兩個定時／計數(shù)器,以對其中的計數(shù)結構進行計數(shù)的方法，來實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。當結構發(fā)生計數(shù)溢出時，即表明定時時間或計數(shù)值已滿，這時就以計數(shù)溢出信號作為中斷請求，去置位一個溢出標志，作為單片機接受中斷請求的標志.這種中斷請求是在單片機芯片內部發(fā)生的，因此無須在芯片上設置引入端。定時/計數(shù)器控制寄存器TCＯN是8位寄存器,地址為88H,可以位尋址.其高4位用于定時/計數(shù)器中斷控制,低4位借給外部中斷，用做中斷標志和觸發(fā)方式選擇位。ＴＦ０/TF１:定時器溢出中斷申請標志位(由硬件自動置位）。=0：定時器未溢出;=1：定時器溢出（由全“1”變成全“０"）時由硬件自動置位,申請中斷,中斷被ＣPU響應后由硬件自動清零。TR0/ＴR1：定時器運行啟?？刂莆唬捎捎脩敉ㄟ^軟件設置）。=0：定時器停止運行；=1:定時器啟動運行。本設計采用定時中斷,對自行車的里程和速度進行計數(shù)。中斷程序流程圖如圖４。2所示。4.4數(shù)據(jù)處理子程序的設計１。里程表數(shù)子程序外中斷0服務程序用于對單片機１2腳輸入的圈脈沖進行計數(shù),為十六進制計數(shù)器。60H為低位,６2H為高位。每次計數(shù)一次后,對里程數(shù)據(jù)進行一次存儲操作。當車輪每轉一圈,通過霍爾元件將脈沖數(shù)輸入單片機內,通過計數(shù)器計出脈沖數(shù),再用乘法子程序算出里程數(shù)。里程處理子程序流程圖如圖4。３所示。外中斷１服務程序用于處理輪子轉動一圈后的計時數(shù)據(jù)。當標志位（00H)為1時，說明計數(shù)溢出，放入最大時間值（為#0ＦFH）；當標志位為0時,將計數(shù)單元（TL1、TH1、6CH、6ＤH)的值放入６8Ｈ～6ＢH單元。通過定時器計出每轉一圈所用的時間，用自行車車輪的周長除以時間就得出自行車的速度。速度流程圖如圖４．4（a）所示,除法子程序流程圖如圖4。４(b）所示。圖4.２中斷程序流程圖圖４．３里程處理子程序流程圖?圖４.4（a）速度處理子程序流程圖圖４。4（b）除法子程序流程圖4.5顯示子程序的設計數(shù)據(jù)處理完后，顯示子程序開始工作，由于LED顯示為段碼的顯示，所以處理后的十進制數(shù)要首先取段碼,然后送顯示單元.本設計采用四位ＬＥＤ顯示，先把要顯示的數(shù)據(jù)送入Ｐ1口,然后將位選碼送到P2口,延時1mｓ進行顯示，顯示程序流程圖如圖4。５所示。圖4.5顯示子程序流程圖第5章系統(tǒng)調試與分析5．1自行車里程表系統(tǒng)調試5．1．1調試系統(tǒng)簡介ＰROTEUS系統(tǒng)仿真平臺與開發(fā)平臺是由英國Ｌaｂcｅnter公司開發(fā)的，是目前世界上最完整的系統(tǒng)設計與仿真平臺之一。PROTEＵＳ可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制系統(tǒng)與外設的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設計等全部功能.ＰＲＯTEUS軟件能夠對各種處理器進行實時仿真、調試與測試的EDA工具,真正實現(xiàn)了在沒有目標原形時就可以對系統(tǒng)進行調試與驗證。單片機系統(tǒng)的仿真是PＲOTEＵSVSM的一大特色，同時，本仿真系統(tǒng)將源代碼的編輯和編譯整合到同一設計環(huán)境中,這樣使得用戶可以在設計中直接編輯代碼,并且很容易地查看到用戶對源程序修改后對仿真結果的影響。源代碼通過編譯無誤后，就可以進行仿真,在仿真過程中不斷完善電路和程序的功能最后達到本次設計的目的。５。１.2硬件調試根據(jù)硬件電路設計的原則,本次硬件電路制作采用了:“部分焊接部分調試”的思想，即每焊接一部分，就調試一部分,當此部分電路調試成功，再焊接下一部分電路。這種方法彌補了在電路整體焊接后進行調試時，出現(xiàn)問題不易查找的不足，真正做到模塊化設計、模塊化調試、模塊化分析.該課題的硬件電路部分占了整個過程相當大的一個比例。單片機的外圍電路、傳感器電路、顯示電路、是本次設計的主要硬件電路。5．1。３軟件調試本系統(tǒng)的軟件調試步驟如下:1.把系統(tǒng)的整個軟件程序分成若干個模塊（如顯示模塊、計數(shù)模塊、定時中斷采樣模塊、轉換模塊、除法模塊、里程處理模塊、速度處理模塊)。2。將各模塊輸入變量賦值，單步執(zhí)行，看其轉換是否正常，最終輸出是否合理。３。將各模塊聯(lián)起來，單步執(zhí)行,看結果是否正常，再連續(xù)執(zhí)行，看可否返回。5。2調試故障及原因分析本節(jié)基于自行車里程表的設計中遇到的故障和調試方面出現(xiàn)的問題作一概要的敘述。1。電路設計錯誤在設計顯示部分電路時,沒有加驅動芯片.由于電流過小,導致LED沒有點亮，經(jīng)查后，加入驅動芯片，ＬED正常點亮。２.線路錯誤在實際焊接硬件電路時，由于連線較多,焊錯電路，如焊完電路時發(fā)現(xiàn)電路的電源和地線都沒有連接，導致電路不能正常工作,改正后電路可以工作。3.元器件用錯在調試分頻電路時,沒注意檢查芯片是否正確，焊完電路后調試發(fā)現(xiàn)電路不工作，仔細檢查芯片發(fā)現(xiàn)錯將CD4０24當成分頻器74LS74了。將芯片換成7４LS74后電路正常工作。4．元器件已壞及虛焊在調試顯示電路時，LED時而顯示正常，時而顯示錯誤，第一次查出有一個LＥD的F段已壞,換上一個好的后，顯示仍不對，用手輕拍焊接的電路板,又可以看到LEＤ顯示的很不穩(wěn)定,經(jīng)查是由于有一個電阻虛焊所致。結論該課題的主要任務是開發(fā)一個以８9Ｃ5２單片機為核心的自行車里程表。主要分為硬件部分和軟件部分,硬件部分著重考慮硬件電路的簡單性,故盡可能簡化硬件電路，節(jié)省線路板的空間，達到硬件電路最優(yōu)化設計。軟件采用匯編語言編寫，采用模塊化設計思想，程序可讀性強.通過聯(lián)調，實驗驗證了系統(tǒng)的可行,能滿足設計要求，達到設計的指標，實現(xiàn)對自行車里程/速度的計算功能，并用LＥＤ顯示，里程與速度分別根據(jù)以下公式求得:里程＝脈沖總數(shù)×車輪周長速度=車輪周長÷車輪轉一圈所用的時間根據(jù)此公式將最終顯示出里程和速度。當車輪轉動，小磁片滑過霍爾元件時,霍爾元件輸出一脈沖，可根據(jù)車輪周長計算里程，選擇不同的車輪周長，里程數(shù)的變化有所不同；當按下開關,顯示速度時，ＬED會根據(jù)轉速的不同顯示不同的數(shù)字,當速度超過一定速度時，將啟動報警系統(tǒng)。通過實驗證明本次設計符合設計的要求，能實現(xiàn)對里程、速度的顯示,功能性較強,具有一定的實踐意義,將會在許多場合應用.但也有一些不足存在，當顯示速度時，若自行車轉動太快，顯示器會顯示過快,應該將速度定時顯示，使人們能夠清楚地看出速度.本次畢設使我們將大學四年所學的知識進行了匯總,在收集資料,確定方案的過程中,學到許多知識,也弄懂了許多以前不是很清楚的問題.在做畢業(yè)設計的過程中，是我們所學知識的一次升華，把理論知識運用到了實際當中。也使我們從中得到了鍛煉.參考文獻樓然苗，李光飛．51系列單片機設計實例。北京:北京航空航天大學出版社，2００6松井邦彥，梁瑞林．傳感器應用技術141例.北京：科學出版社，2006李朝青。單片機原理及接口技術。北京:北京航空航天大學出版社，1994張洪潤，張亞凡．傳感器技術與應用教程.北京：清華大學出版社，2005張毅剛,劉杰。MCＳ－51單片機原理及應用。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社,20０４黃河,郭紀林.單片機原理及應用.大連：大連理工大學出版社，2００6劉燦軍.實用傳感器．北京:國防工業(yè)出版社,2004何希才.傳感器及其應用。北京:國防工業(yè)出版社,2001陳雪麗．單片機原理及接口技術．西安：化學工業(yè)出版社，200５李勛,劉源,李靜東.單片機實用教程．北京:北京航空航天大學出版社，20０6刁文興．自行車電子里程表的初步設計。南京工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2００4,６：２５-28許德章等.摩托車電子轉速表智能校驗儀。自動化儀表，20０0，4：２3-24安宗權.電動電子車速里程表分頻電路設計。自動化與儀器儀表,2001,5：39—4４WQYaｎｇ.DMSpｉnｋ，et。Ａｎimａge－rｅcoｎstuctｉonａlgｏriｔhmｂasｅdｏｎLaｎｄweber'ｓitｅraｔｉonｍeｔｈodｆorｅlectrical—capaciｔａnｃetｏmography.Meａs．Ｓci.Technoｌ.，199９，1０:1065—1069閻煥忠，王長濤，馬斌。單片機控制里程轉速表的設計。沈陽建筑工程學院學報(自然科學版),２002，4:1４5—１４8致謝在本次畢業(yè)設計過程中我學到了許多知識，同時也遇到了許多困難，剛拿到題目時不知所措，在老師的耐心指導,同學的熱情幫助下，逐漸對題目有了一定程度的認識和理解.在這里我要感謝我的指導老師，是她的耐心教導，和不厭其煩地講解，使我順利地完成了畢業(yè)設計。也要感謝我的同學們，在我遇到困難時主動幫我解決,使我很快地攻克了一個又一個難關。畢業(yè)設計已經(jīng)結束,但是它卻給我留下了美好的回憶，在做畢業(yè)設計的過程中加深了我們同學之間的友誼.我們在互相鼓勵和幫助下完成了我們大學四年中最后一項任務。附錄Ⅰ自行車里程表硬件系統(tǒng)原理圖畢業(yè)設計（論文）論文題目：基于單片機測距的裝置設計摘要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，在利用傳感器技術和自動控制技術相結合的測距方案中,超聲波測距是目前應用最普遍的一種，它廣泛應用于煤位高度、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。本設計詳細介紹了超聲波傳感器的原理和特性，以及Atmel公司的AT89Ｓ５1單片機為核心的性能和特點，并在分析了超聲波測距的原理的基礎上，設計測距系統(tǒng)的思路和所需考慮的問題,給出了以ＡＴ89S51單片機為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設計方法,由于溫度對超聲波影響較大,設計中添加了溫度補償電路.該系統(tǒng)電路設計合理、工作穩(wěn)定、性能良好、檢測速度快、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)使用的要求.關鍵詞:AT89S51;超聲波；溫度；補償；ABSTRACＴUltrasoｎichasstrｏngｄirectiｏｎａｌ，energyconｓｕmptioniｓslow，tｒａnsmissiｏndisｔancｅisfartheｒ，ｅtc。Ｓｏ,tｈeuｓeofthesensｏrtechnologyaｎdａｕtoｍatｉｃcontｒoltecｈnｏlｏgyofｃoｍｂiningtheｍeａｓuremeｎtproｇram，ulｔrasonicｒanginｇistheappｌicationofthｅmostcoｍmonone.Itｉsｗiｄeｌｙｕｓｅdincoａlaheight，guaｒdａgainｓttheft，bacｋingupradar,wateｒlevｅlmｅasｕremeｎt，cｏnｓtruｃｔｉｏnsiteandｓomeｉndustrｉalfiｅlｄ。Ｔｈｅｄeｓigndeｔaiｌｅdintroduceｓｔheｐrｉｎciｐlｅaｎｄｃharacterｉstｉｃsofultrａsｏnｉcsensｏｒｓ.andtheAtｍelcomｐanyAT89Ｓ5１ａstｈｅｃoreoftｈeｐerformanceａnｄchａｒaｃｔeｒistics.Andanaｌysisｔhｅultｒasonｉcrangingbａｓｅdonｔhetheｏｒyoｆtheideａｓanｄdｅｓignrangingsyｓｔemｎeedeｄtｏconsｉderｔheqｕestion。ＴhedeｓignisgiveｎｂaｓeｄonＡT8９Ｓ５1ａstｈecoreofｌowｃost,ｈｉgｈpｒｅｃｉsｉｏn，miniaｔuｒizａt(yī)ｉonｄｉｇitaldisｐlayultｒasonｉｃｒangefｉｎderｈａrｄｗaｒeciｒcuｉtaｎdsoftwarｅdesignｍeｔhod.Becauseｔhｅteｍｐeｒatureeffectiｓbig，soｉndesigｎadｄｔemｐeｒatｕrｅｃｏmpenｓationcircｕit.Ｔhesyｓtemcircuitdesｉｇnｒｅasonablｅ,ｓｔable,thepeｒｆoｒmancegood，deｔｅctionｓpｅeｄ，simplｅcalcuｌａt(yī)ｉon，eａsｙtｏdｏreal－timecoｎtrol,anｄintｈemeaｓuremｅntｐrｅｃｉｓioｎｃanｒeaｃhtherequiremｅｎtsofinduｓｔrialｕsｅ．kｅywords:ＡT89S5１；ultraｓonic；ｔｅmperaｔure；comｐensａt(yī)ｉｏｎ；目錄TOC\o”1－3＂＼h＼ｕ1緒論ＰAGEREＦ_Toc237７８1１。1課題研究意義PＡGEREF_Toc１62291HYPERLINK\l＿Tｏc6314１.2測距傳感器PＡGERＥF＿Tｏｃ6３1412超聲波測距設計概述PAＧEREF_Toｃ19６802HYPERLＩNK\l_Ｔoc268442。１超聲波的基本性質PAＧEＲEF_Toc26８442HYPERLIＮK\l_Toc1６６４２２.2超聲波測距原理PAGEREF_Ｔoc１66423HYPERLＩＮＫ\l＿Ｔoc292972。3超聲波傳感器的選型ＰAGEＲEF＿Toc２929７4２.４超聲波的影響因素ＰAＧEＲEF＿Toc138044HYPERLINK\l_Tｏc50753系統(tǒng)硬件設計PAGＥREF_Toc５0７5５HＹPERLＩNＫ\l_Tｏｃ128083.1單片機系統(tǒng)設計PAＧEＲEF_Tｏc1280853．1。1單片機的選擇ＰＡGEREF＿Ｔｏc237735HYPERLINK\l＿Tｏc1１393.1．2單片機引腳功能PAGEＲEＦ＿Ｔoc１１３97３。１。3單片機最小系統(tǒng)PＡGEREＦ_Tｏc1１2951０ＨYＰERLIＮK\l_Toc２1951３．2超聲波發(fā)射和接收電路設計PAGEREF_Toｃ2195110HYPERＬINK\l_Tｏc１71843.2。1超聲波發(fā)射電路設計PAＧEREF_Ｔoc1７18４11ＨYＰEＲＬINK\l_Toc６0633.2．2超聲波接收電路設計ＰAＧEＲEF_Tｏc60６311HYPERLINＫ\l_Ｔｏｃ2909０３．３溫度傳感器的選擇ＰAＧEREF＿Ｔｏc2909013ＨＹPＥRLINK\l_Tｏc5０763。３。1ＤＳ18Ｂ20的特征PAGERＥＦ_Toc507６1４3．3。２DＳ18B２0的引腳分布圖及其功能PAGEREF＿Toc14４071４HＹＰERLＩNＫ\l_Toc６21３3．４顯示模塊的選擇PＡGEREF_Toc６２13１６HYPERＬINK\l＿Tｏc127６４系統(tǒng)軟件設計PＡGERＥF_Toc12７６１6４.1超聲波測距的算法設計PAGEREF＿Tｏc3141516HYPERLＩNK\l＿Tｏc1８4。２主程序設計ＰAGEREF_Toc18１6HYPERＬＩNK\l_Toc１17214。3超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序PAGERＥF＿Ｔoc11７2117HＹＰＥRLINK\l＿Tｏc２2269４．4溫度補償子程序19HYPＥＲLINＫ\l_Ｔoc1670６5電路的安裝與調試PＡGERＥF_Toc1６70621５.1電路安裝要注意問題PAGEREF_Tｏc6659215．2電路的調試ＰAGEＲEF_Tｏc1165322HYPEＲＬINK\l_Toｃ1136０5.2．1調試電路常用的儀器PAＧＥRＥＦ＿Toc1１36０22HYPERLIＮK\l_Tｏc２9715.２。２調試電路前的檢查PAGERＥF＿Tｏｃ29７122HＹPEＲLINK\l_Ｔoc69３5．2.3調試步驟PＡGEREF_Tｏc６9322ＨYPＥRＬIＮK\l＿Toc98465．２。4調試注意事項PＡＧEREF_Toc984623ＨYＰEＲLINK\l＿Toc2４86６系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)及誤差分析ＰAGEＲEF_Toc2486２4HYPEＲLＩＮK\l＿Toc305５５6。１實測比較PAGEREF＿Ｔoc30555２46.2溫度誤差分析PAGEREF_Ｔoc8０47２4ＨYPERＬIＮK\l_Toｃ283１2６.3時間誤差分析PAＧEREＦ_Toc2831224６.4感應角的誤差分析PAＧEＲEＦ_Toｃ70７2２5結論PAGERＥF＿Tｏc１30４０2６參考文獻PAGＥREF_Toc２04127HYPERＬＩNＫ\l_Toc54７6附錄一PAGEＲEF_Tｏc54７629附錄二PAGERＥF_Tｏc２848130ＨYPEＲLＩＮK\l_Tｏc9２80附錄三PAGＥＲEF_Ｔoc9２8０31HYPＥＲLIＮＫ\l_Tｏc８8７８英文原文PAＧEREF_Toc8878３8ＨYＰERLINＫ\l＿Toc24470中文譯文PAGEREF_Tｏc2447046致謝PＡGEREF_Ｔｏｃ3827521緒論1.1課題研究意義由于超聲測距是一種非接觸檢測技術,超聲波是指頻率在20ｋHz以上的聲波，它屬于機械波的范疇,不受光線、被測對象顏色等的影響，較其它儀器更衛(wèi)生,更耐潮濕、粉塵、高溫、腐蝕氣體等惡劣環(huán)境,具有少維護、不污染、高可靠、長壽命等特點。隨著經(jīng)濟發(fā)展，電子測量技術應用越來越廣泛，而超聲波測量精確高,成本低,性能穩(wěn)定則備受青睞.超聲波也遵循一般機械波在彈性介質中的傳播規(guī)律，如在介質的分界面處發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，在進入介質后被介質吸收而發(fā)生衰減等。正是因為具有這些性質，使得超聲波可以用于距離的測量中。因此可廣泛應用于礦業(yè)、紙業(yè)、電廠、化工業(yè)、水處理廠、污水處理廠、農(nóng)業(yè)用水、環(huán)保檢測、食品、防汛、水文、明渠、空間定位、公路限高等行業(yè)中?？稍诓煌h(huán)境中進行距離準確度在線標定,可直接用于水、酒、糖、飲料等液位控制，可進行差值設定,直接顯示各種液位罐的液位、料位高度。因此，超聲在空氣中測距在特殊環(huán)境下有較廣泛的應用。隨著科技水平的不斷提高,超聲波測距技術被廣泛應用于人們日常工作和生活之中。一般的超聲波測距儀可用于固定物位或液位的測量，適用于建筑物內部、液位高度的測量等。1．２測距傳感器（1)激光測距傳感器激光傳感器利用激光的方向性強和傳光性好的特點，它工作時先由激光傳感器對準障礙物發(fā)射激光脈沖，經(jīng)障礙物反射后向各個方向散射，部分散射光返回到接受傳感器，能接受其微弱的光信號,從而記錄并處理光脈沖發(fā)射到返回所經(jīng)歷的時間即可測定距離,即用往返時間的一半乘以光速就能得到距離.其優(yōu)點是測量的距離遠、速度快、測量精確度高、量程范圍大，缺點是對人體存在安全問題，而且制作的難度大成本也比較高。（2)紅外線測距傳感器紅外線測距傳感器利用的就是紅外線信號在遇到障礙物其距離的不同則其反射的強度也不同，根據(jù)這個特點從而對障礙物的距離的遠近進行測量的。其優(yōu)點是成本低廉，使用安全，制作簡單，缺點就是測量精度低，方向性也差，測量距離近。（3）超聲波傳感器超聲波是一種超出人類聽覺極限的聲波即其振動頻率高于20kHz的機械波。超聲波傳感器在工作的時候就是將電壓和超聲波之間的互相轉換，當超聲波傳感器發(fā)射超聲波時,發(fā)射超聲波的探頭將電壓轉化的超聲波發(fā)射出去，當接收超聲波時,超聲波接收探頭將超聲波轉化的電壓回送到單片機控制芯片。超聲波具有振動頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小而且方向性好還能夠為反射線定向傳播等優(yōu)點，而且超聲波傳感器的能量消耗緩慢有利于測距。在中、長距離測量時,超聲波傳感器的精度和方向性都要大大優(yōu)于紅外線傳感器，但價格也稍貴。從安全性,成本、方向性等方面綜合考慮，超聲波傳感器更適合設計要求.根據(jù)對以上三種傳感器性能的比較，雖然能明顯看出來激光傳感器是比較理想的選擇，但是它的價格卻比較高，而且安全度不夠高。超聲波傳感器測距時具有較強的抗干擾能力和較短的響應時間,因此選用超聲波傳感器作為此設計方案的傳感器探頭.２超聲波測距設計概述2。1超聲波的基本性質聲波是一種傳遞信息的媒體,它與機械振動密切相關，可以由物體的撞擊、運動所產(chǎn)生的機械振動以波的形式向外傳播。根據(jù)振動所產(chǎn)生波的頻率高低分為可聞聲波、次聲波和超聲波,高于20kHｚ的聲波稱為超聲波。超聲波具有類似光線的一些物理性質：(1)超聲波的傳播類似于光線，遵循幾何光學的規(guī)律,具有反射、折射現(xiàn)象，也能聚焦，因此可以利用這些性質進行測量、定位、探傷和加工處理等.在傳播中，超聲波的速度與聲波相同；（２)超聲波的波長很短，與發(fā)射器、接收器的幾何尺寸相當,由發(fā)射器發(fā)射出來的超聲波不向四面八方發(fā)散，而成為方向性很強的波束，波長愈短方向性愈強，因此超聲用于探傷、水下探測，有很高的分辨能力,能分辨出非常微小的缺陷或物體;（3）能夠產(chǎn)生窄的脈沖，為了提高探測精度和分辨率.要求探測信號的脈沖極窄，但是一般脈沖寬度是波長的幾倍，超聲波波長短，因此可以作為窄脈沖的信號發(fā)生器;(４）功率大,超聲波能夠產(chǎn)生并傳遞強大的能量。聲波作用于物體時，物體的分子也要隨著運動,其振動頻率和作用的聲波頻率一樣，頻率越高,分子運動速度越快，物體獲得的能量正比于分子運動速度的平方。超聲頻率高,故可以給出大的功率。2.２超聲波測距原理超聲波發(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３40m/ｓ，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=340t/2最常用的超聲測距的方法是回聲探測法,超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時計數(shù)器開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物面阻擋就立即反射回來,超聲波接收器收到反射回的超聲波就立即停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為3４０m／s,根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物面的距離s，即：s=340t／2。只要測得超聲波往返的時間,即可求得距離。這就是超聲波測距儀的基本原理。如圖２.1所示：圖２.１超聲波的測距原理（２-1)(2－２）式中：Ｌ——－兩探頭之間中心距離的一半。又知道超聲波傳播的距離為:（２-３）式中:v—超聲波在介質中的傳播速度；t-超聲波從發(fā)射到接收所需要的時間。將(2—2)、(2－3）代入（2－1）中得:（2-4)其中,超聲波的傳播速度v在一定的溫度下是一個常數(shù)（例如在溫度T=３0度時，Ｖ=349ｍ/s）；當需要測量的距離Ｈ遠遠大于L時，則（2—４）變?yōu)椋?2-5)所以，只要需要測量出超聲波傳播的時間t，就可以得出測量的距離H.2.3超聲波傳感器的選型本設計選用的是通用型的TCT40－16T/R1壓電陶瓷超聲傳感器，測量范圍在0。2m~２0m,標稱頻率是４0KHz,在-３０℃～+85℃的溫度范圍內,發(fā)射聲壓及靈敏度(在中心頻率下)與初始值相比的變化,不大于6dB。適用于家用電器及其它電子設備的超聲波遙控裝置;超聲測距及汽車倒車防撞裝置；液面探測；超聲波近接開關及其它應用的超聲波發(fā)射與接收。2．４超聲波的影響因素穩(wěn)定準確的超聲波傳播速度是保證測量精度的必要條件。而超聲波在空氣中傳播時，其速度受到了溫度、濕度、粉塵、大氣壓、氣流等因素的影響。其中溫度影響最大,因此要采用溫度補償，以減少錯誤?，F(xiàn)在最需要溫度監(jiān)測系統(tǒng)的溫度傳感器的方法.超聲波波速與溫度的關系如表2－1.超聲波波速與溫度的關系表2—1溫度(℃）—３0－