廣西科技大學畢業(yè)設計 基于單片機和超聲波模式的測距系統(tǒng)設計I摘要由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用超聲波進行測距往往比較迅速、方便、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)實用的要求，因此在倒車雷達系統(tǒng)中得到廣泛的應用。本超聲波測距系統(tǒng)電路采用模塊化設計，由超聲波發(fā)射接收模塊、LCD液晶顯示模塊、溫度檢測模塊、報警模塊等組成。通過軟件的編程使硬件功能通過單片機的綜合處理得到實現(xiàn)。程序有主程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子程序等。該設計抗干擾能力較好，實時性良好，誤差可以達到mm級，可以有效地解決汽車倒車和對室內溫度感知的問題。此課題采用STC89C52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。通過單片機控制從而實現(xiàn)了倒車過程中汽車與障礙物之間的距離顯示，當汽車與障礙物距離小于某個值時自動報警，本系統(tǒng)同時也擁有溫度報警功能。通過按鍵設置最高最低溫度值，當環(huán)境溫度超過上限或者下限時，控制系統(tǒng)及時的報警等功能。關鍵詞：單片機STC89C522，超聲波傳感器測量距離，溫度傳感器，倒車雷達IIAbstractBecauseofultrasonicdirectionalityisstrong,energyconsumptionisslow,inthemediumofcommunicationdistance,sooftenusedforthemeasurementofultrasonicdistance,suchasrangefinderandmateriallevelmeasurementinstrument,etccanallthroughtheultrasonictoachieve.Useofultrasonicdetectiontendtobequickly,convenientandsimplecalculation,easytodoreal-timecontrol,andinthemeasurementprecisioncanreachindustrypracticalrequirement,soinreverseradarsystemwidelyapplied.Theultrasonicrangingsystemadoptmodularizationdesigncircuit,byultrasoundreceivingmodule,LCDdisplaymodule,temperaturedetectionmodule,alarmmodule.Throughthesoftwareprogrammingmakehardwarefunctionthroughcomprehensivetreatmentofsinglechipachievedget.Programhasmainprogram,launchprocedure,receivingasubroutine,displayprocedure,etc.Thisdesignanti-interferenceabilityisgood,goodreal-timeperformance,errorcanachievemmlevel,caneffectivelysolvethecarbacktoindoortemperatureandtheproblemofperception.ThesystemthroughtheSTC89C52single-chipmicrocomputercontrolsoastorealizetheback-draftprocesscarsandobstaclesofthedistancebetweentheshows,whencarsandobstacledistancetoavaluelessthanwhentheautomaticalarm,thissystemalsohasthetemperaturealarmfunction.Throughthebuttonlowesthighesttemperature,whenenvironmenttemperaturemorethancaporlowerlimit,controlsystemtimelyalarmfunctions.Keywords：MCUSTC89C52，ultrasonicdistancesensor，temperaturetransmitter，ParkingDistanceControlⅢ目錄摘要 ⅠAbstract Ⅱ1.緒論 .緒論1.1課題背景及意義隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的測距方法在很多場合無法滿足人們的需求，而超聲波測距是一種非接觸式的檢測方式，與其他方法相比，它不受光線、被測對象顏色等影響。對于處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下被測物的測試有一定的適應能力。在液位測量、機械手控制、車輛自動導航、物體識別、倒車雷達、建筑工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場等方面有廣泛的應用，特別是在空氣測距方面的應用。因空氣聲波較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結構信息很容易檢測出來，具有很高的分辨能力，因而其準確度也比其他方法更高，而且超聲波傳感器具有結構簡單、體積小、信號處理可靠等特點。利用超聲波檢測迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制。此外隨著人們的生活水平的提高，汽車已經(jīng)普及大部分工薪家庭，家庭式的擁有汽車已是非常普遍的事情，隨著汽車的急速增多，停車位已經(jīng)非常缺乏，從而導致車位空間越來越小，這就對駕駛員的駕駛技術提出了更高的要求，因此需要一款比較先進而精密的儀器來輔助人們進行精確的倒車，從而在倒車儀器上提出了需求。此方案利用超聲波射線可以和光線一樣，能夠反射、折射，也能聚焦，而且．遵守幾何光學上的定律。即超聲波射線從一種物質表面反射時，入射角等于反射角等特性，設計此超聲波測距系統(tǒng)從而更好的輔助人們精日常生活。此款超聲波測距儀可以應用于汽車倒車、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控也可用于液位、井深、管道長度的測量等場合本系統(tǒng)在倒車時不斷地測量汽車尾部與其后面障礙物的距離，并隨時顯示其距離，在危險距離下及時報警提示。在不同的范圍內，不同的溫度下測出距離、實時溫度，從而在距離或者溫度警戒范圍內發(fā)出警報信號，以提高汽車倒車時的安全性和實時溫度的感知。1.2超聲波簡介超聲波是頻率高于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能，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、軍事、工業(yè)、農業(yè)上有很多的應用。超聲波因其頻率下限大約等于人的聽覺上限而得名。科學家們將每秒鐘振動的次數(shù)稱為聲音的頻率，它的單位是赫茲(Hz)。我們人類耳朵能聽到的聲波頻率為20Hz～20000Hz。當聲波的振動頻率小于20Hz或大于20KHz時，我們便聽不見了。因此，我們把頻率高于20000赫茲的聲波稱為“超聲波”。通常用于醫(yī)學診斷的超聲波頻率為1兆赫茲～5兆赫茲。聲波是物體機械振動狀態(tài)（或能量）的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動形式。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質向四面八方傳播，這便是聲波。超聲波是指振動頻率大于20000Hz以上的，其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的一般上限（20000Hz），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動模式，通常以縱波的方式在彈性介質內會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲波頻率高，波長短，在一定距離內沿直線傳播具有良好的束射性和方向性，目前超聲成象所用的頻率范圍在2-5MHz之間，常用為3-3.5MHz（每秒振動1次為1Hz，1MHz=10^6Hz,即每秒振動100萬次，可聞波的頻率在16－20，000HZ之間）。1.3課題的主要內容本設計主要研究基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)，通過超聲波模塊進行對汽車與障礙物之間的測距，從而在LCD液晶顯示屏上顯示，當汽車與障礙物距離小于預設距離是實行報警；此外還通過溫度傳感模塊時刻顯示駕駛室內溫度，同時通過預設最高最低溫度，當室內溫度達到上限或者下限時實行報警。

2.系統(tǒng)的總體設計方案超聲波測距系統(tǒng)，實現(xiàn)顯示汽車與障礙物之間的距離，從而成功的實行倒車，同時也可以通過模塊上的溫度顯示從從而更好的判斷需不需要開設空調。2.1超聲波傳感器測距原理超聲波是指頻率高于20KHz的機械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。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具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。超聲波傳感器是利用壓電效應的原理將電能和超聲波相互轉化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電能轉換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時候，則將超聲振動轉換成電信號。超聲波測距的原理一般采用渡越時間法TOF（timeofflight）。首先測出超聲波從發(fā)射到遇到障礙物返回所經(jīng)歷的時間，再乘以超聲波的速度就得到二倍的聲源與障礙物之間的距離。由于超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質中傳播的距離較遠，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)。利用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。人們已經(jīng)設計和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w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。超聲波發(fā)生器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固有振蕩頻率時，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，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉換為電信號，這時它就成為超聲波接收器了。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=340*t/2。這就是所謂的時間差測距法。超聲波測距的原理是利用超聲波在空氣中的傳播速度為已知，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時間，根據(jù)發(fā)射和接收的時間差計算出發(fā)射點到障礙物的實際距離。由此可見，超聲波測距原理與雷達原理是一樣的。測距的公式表示為：L=C*T式中L為測量的距離長度；C為超聲波在空氣中的傳播速度；T為測量距離傳播的時間差(T為發(fā)射到接收時間數(shù)值的一半)。超聲波測距主要應用于倒車提醒、建筑工地、工業(yè)現(xiàn)場等的距離測量，由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強度易控制、與被測量物體不需要直接接觸的優(yōu)點，是作為液體高度測量的理想手段，通過分析超聲波測距誤差產(chǎn)生的原因，提高測量時間差到微秒級，以及用DS18B20溫度傳感器進行聲波傳播速度的補償后，設計的高精度超聲波測距儀能達到毫米級的測量精度。2.2硬件子系統(tǒng)設計根據(jù)設計要求并綜合各方面因素，本超聲波測距系統(tǒng)由超聲波發(fā)射、回波信號接收、溫度測量、顯示和報警、電源等硬件電路部分及相關的軟件部分構成。系統(tǒng)原理框圖如圖2.1所示：圖2.1系統(tǒng)總體原理圖由單片機STC89C52編程產(chǎn)生3US以上的高電平，由P3.1口輸出，就可以接收口P3.2（Echo引腳）等待高電平輸出。一旦有高電平出處，及在模塊中經(jīng)過放大電路，驅動超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。發(fā)射出去的超聲波經(jīng)過障礙物反射回來后，由超聲波接收頭接收到信號，通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理，接收口P3.2口即變成低電平，讀取單片機中定時器的值。單片機利用超聲波的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時間間隔計算出障礙物的距離，并由單片機控制顯示出來。該測距裝置是由超聲波模塊、單片機、和LCD顯示電路組成。傳感器輸入端與發(fā)射就接收電路組成超聲波模塊，模塊的輸出輸入端與單片機相連接，單片機的輸出端與顯示電路輸入端相連。其時序圖如圖2.2所示：圖2.2時序圖超聲波測距模塊的發(fā)射端在T0時刻發(fā)射方波，同時啟動定時器開始計時，當收到回波后，產(chǎn)生一負跳變到單片機中斷口，單片機響應中斷程序，定時器停止計數(shù)。計算時差，即可得到超聲波在媒介中傳播的時間t，由此便可計算出距離。2.3軟件子系統(tǒng)設計在選擇好硬件方案后，接下來就是根據(jù)系統(tǒng)的要求設計軟件了。本系統(tǒng)主要分成兩大部分：一部分是超聲波測距部分，另一部分是溫度傳感部分。本系統(tǒng)采用C語言編程，C語言具有語言簡潔、可移植性好、表達能力強、靈活性高、可進行結構化設計、可以直接控制計算機硬件、生成代碼質量高、使用方便、有利于實現(xiàn)較復雜的算法等諸多優(yōu)點，所以控制程序采用C語言編程。編譯器采用KeiluVision3。該編譯器是51系列單片機程序設計的常用工具，既可使用C語言，也支持匯編編譯，同時具有完善的調試功能。系統(tǒng)具體流程主要有以下幾部分：第一部分：系統(tǒng)初始化，配置DS18B20、LCD、定時器等；第二部分：啟動定時器設定定時時間，開中斷，發(fā)送超聲波脈沖，然后判斷是否接收到標志位1，若接收到則調用溫度子、程序補償聲速，若未接收到標志位1，則溢出顯示屏顯示為0，啟動蜂鳴器報警程序進行報警。第三部分：調用測距子程序，將得到的數(shù)據(jù)與預設的最下距離進行對比，若小于預設距離則啟動蜂鳴器進行報警，流程圖如圖2.3所示：圖2.3主機流程圖2.4超聲波測距系統(tǒng)主要器件選定本超聲波測距系統(tǒng)器件主要由：STC89C52、超聲波發(fā)射接收模塊、LCD1602顯示模塊、DS18B20溫度傳感器、有源蜂鳴器等組成。2.4.1微控制器STC89C52作為普通51單片機已與廣泛應用于各種產(chǎn)品中，其接口簡單，方便使用，且功能強大，因此本系統(tǒng)采用STC89C52單片機作為主控制芯片。該單片機采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。（1）具有12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期兩種工作方式供開發(fā)者選擇。（2）3.4V到5.5V的寬幅工作電壓。（3）多達63KB的用戶應用程序存儲空間。（4）片內集成了1280字節(jié)的RAM（其中1024是片內擴展的外部RAM，擴展的RAM在匯編語言中用MOVX來訪問，在C語言中將數(shù)據(jù)定義為xdata存儲模式來訪問）。（5）具有ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程）功能，并且不需特殊的編程器，通過串口（P3.0、P3.1）便可直接下載用戶程序，為調試軟件時提供了便利。（6）程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器可尋址空間范圍都為64KB。（7）內部集成了MAX810專用集成復位電路，在外部晶體20MHz時，可省去外部復位電路。（8）3個16位定時/計數(shù)器：T0、T1、T2。T0和T2的功能與傳統(tǒng)8051完全相同，T2是一個16位的定時/計數(shù)器，由T2CON控制。T2既能作為外部時鐘計數(shù)器又能作為內部定時器，取決于T2CON的C／T2位配置情況。（9）具有2路外部中斷，可設置為低電平或下降沿觸發(fā)。（10）具有一個全雙工串行通訊口。（11）具有6個中斷源和4級中斷優(yōu)先級。2.4.2超聲波模塊簡介（1）概述此超聲波測距模塊可實現(xiàn)2cm-2.5m的非接觸測距功能，使用DC5V電壓輸入，靜態(tài)功耗低于10mA，自帶溫度傳感器對測距結果進行校正，同時具有GPIO，串口等多種通信方式，內帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。（2）主要技術參數(shù)表2-1超聲波模塊各種參數(shù)電氣參數(shù)超聲波測距模塊工作電壓DC2.4V~5.5V靜態(tài)電流2mA工作溫度-20~+70度輸出方式電平或UART感應角度小于15度探測距離2cm-250cm探測精度0.3cm+1%串口配置波特率9600，起始位1位，停止位1位，數(shù)據(jù)位8位，無奇偶校驗，無流控制。（3）本模塊實物圖本模塊如圖2.4和圖2.5所示：圖2.4超聲波模塊正面圖圖2.5超聲波模塊背面圖2.4.3LCD1602液晶顯示模塊簡介特點如下：（1）顯示質量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質高且不會閃爍。（2）數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。（3）體積小、重量輕液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。（4）功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。顯示特點簡介：（1）液晶顯示原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA移動通信工具等眾多領域。（2）液晶顯示器的分類液晶顯示的分類方法有很多種，通?？砂雌滹@示方式分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅動方式來分，可以分為靜態(tài)驅動（Static）、單純矩陣驅動（SimpleMatrix）和主動矩陣驅動（ActiveMatrix）三種。（3）液晶顯示器各種圖形的顯示原理:線段的顯示點陣圖形式液晶由M×N個顯示單元組成，假設LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個點組成，屏上64×16個顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內容決定，當（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。字符的顯示用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由6×8或8×8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。漢字的顯示漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占32B，分左右兩半，各占16B，左邊為1、3、5……右邊為2、4、6……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示RAM對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié)……直到32B顯示完就可以LCD上得到一個完整漢字。模塊實物如圖2.6、圖2.7所示：圖2.61602顯示模塊正面圖圖2.71602顯示模塊背面圖LCD1602的基本參數(shù)及引腳功能：LCD1602采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表2-2所示:表2-21602顯示模塊一腳說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極表2-2：引腳接口說明表第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。LCD1602的指令說明及時序1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令，如表2-3所示：表2-3控制命令表序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標復位到地址00H位置。指令2：光標復位，光標返回到地址00H。指令3：光標和顯示模式設置I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關控制。D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標或顯示移位S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。指令6：功能設置命令DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示F:低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設置。指令8：DDRAM地址設置。指令9：讀忙信號和光標地址BF：為忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。與HD44780相兼容的芯片時序表如表2-4所示：表2-4基本操作時序表讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0—D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0—D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0—D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0—D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無讀寫操作時序如圖2.8和圖2.9所示：圖2.8讀操作時序圖圖2.9寫操作時序圖1602LCD的RAM地址映射及標準字庫表液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖2.10是1602的內部顯示地址。圖2.101602LCD內部顯示地址2.4.4DS18B20溫度傳感器簡介DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。DS18B20的主要特性(1)適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電(2)獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊(3)DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫(4)DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(5)溫范圍－55℃～+125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃(6)可編程的分辨率為9～12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實現(xiàn)高精度測溫(7)在9位分辨率時最多在93.75ms內把溫度轉換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數(shù)字，速度更快(8)測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以"一線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力(9)負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。DS18B20的外形和內部結構DS18B20內部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管腳排列如圖2.11所示：圖2.11DS18B20外形及管腳DS18B20溫度值格式：這是12位轉化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FE6FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。溫度值格式表如表2-5所示：表2-5DS18B20溫度值格式表

3．硬件電路設計3.1單片機最小系統(tǒng)單片機系統(tǒng)的設計一般都是在最小系統(tǒng)的基礎上擴展而來的。所謂最小系統(tǒng)，是指一個單片機真正能運行的最小配置系統(tǒng)。對于片內集成有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的51單片機只要接上電源、復位電路、晶振和電容就構了可以穩(wěn)定運行的最小系統(tǒng)。如圖3.1所示:圖3.1最小系統(tǒng)電路本設計采用宏晶科技的STC89C52單片機，內部集成了數(shù)據(jù)存儲器RAM和程序存儲器Flash，接上電源、晶振等就可以構成最小系統(tǒng)。。最小系統(tǒng)除MCU外，還包括一下幾部分：（1）時鐘部分，此部分由晶振和電容C1、C2構成，單片機的時鐘電路采用內部振蕩方式，將引腳XTALl和XTAL2間跨接晶體振蕩器和微調電容，與芯片內部振蕩器構成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容器Cl和C2主要作用是輔助振蕩器起振，且其大小對振蕩頻率有微調作用，典型值30pF；振蕩頻率主要由石英晶振頻率決定。目前5l系列單片機晶振頻率范圍是1.2MHz-60MHz，典型值為6MHz、12MHz、20MHz、11．0592MHz、24MHz、32MHz、40MHz等。本設計晶振選用12MHz。（2）復位電路部分，此部分由電阻R5、R4、輕觸開關、電容C3構成。如圖3.2所示:圖3.2復位電路此外由于STC89C52的P0口為漏極輸出，所以用作輸出時必須外部加上拉電阻，在設計中采用排阻代替分立電阻。3.2超聲波發(fā)射電路設計超聲波發(fā)射電路采用單片機軟件編程產(chǎn)生40KHz的方波脈沖信號，通過單片機輸出引腳P3.1將方波送至驅動電路，經(jīng)驅動電路驅動后推動超聲波傳感器產(chǎn)生40KHz超聲波。驅動電路是由兩個三極管組成的互補功率放大電路組成。如下圖3.3所示：圖3.3發(fā)射模塊電路在超聲波電路里，電阻R14和電容C4串聯(lián)后接入輸入信號，由電阻R11輸出信號。在脈沖數(shù)字電路中，因RC與脈寬tw的關系不同而區(qū)分微分電路和耦合電路。只要脈沖寬度tw>(5-10)RC,在tw時間內，電容C已完成充電或放電（約需3RC）,輸出端就能輸出正負尖脈沖，才能成為微分電路。因而，電路的充電時間常數(shù)RC必須滿足RC<(0.2-0.1)tw,這是微分電路的必要條件。3.3超聲波接收電路設計超聲波接收電路采用SONY公司的\o"CX20106A貨源和PDF資料"CX20106A集成電路，對接收探頭接收到的信號進行放大、濾波。它是一款紅外線檢波接收的專用芯片，有較強的抗干擾性和靈敏度。常用于電視機紅外遙控接收器?？梢岳盟鳛槌暡z測電路。實驗證明其具有很高的靈敏度和較強的抗干擾能力。適當改變C4的大小，可改變接受電路的靈敏度和抗干擾能力。使用CX20106A集成電路對接收探頭受到的信號進行放大、濾波。其總放大增益80db。以下是CX20106A的引腳注釋。

1腳：超聲信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為40kΩ。

2腳：該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡，它們是負反饋串聯(lián)網(wǎng)絡的一個組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R1或減小C1,將使負反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C1的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為R1=4.7Ω，C1=1μF。

3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動大，易造成誤動作，推薦參數(shù)為3.3μf。

4腳：接地端。

5腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設置帶通濾波器的中心頻率f0，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200kΩ時，f0≈42kHz，若取R=220kΩ，則中心頻率f0≈38kHz。

6腳：該腳與地之間接一個積分電容，標準值為330pF，如果該電容取得太大，會使探測距離變短。

7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接上一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為22kΩ，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。

8腳：電源正極，4.5～5V。超聲波接收電路如圖3.4所示：圖3.4接收模塊電路：超聲波模塊接法：VCC模塊正極，接5V電源正極；GND模塊地線，接5V電源負極；RX超聲波接收腳，在沒有接收到超聲波時為高電平，接收到超聲波后變低電平，本腳一般接具有中斷功能的引腳。TX超聲波發(fā)射腳，發(fā)送40KHZ頻率的方波，本腳由單片機控制，由單片機發(fā)送40KHZ的方波來發(fā)送超聲波。3.4系統(tǒng)電源系統(tǒng)電源使用的是5V穩(wěn)壓輸入，工作電壓為3.3V～5.5V（4.2V為最佳）。電路如圖3.5所示：圖3.5電源電路其中在4引腳接上一LED指示燈作判斷電源是否正常工作用，R3電阻起保護電路的作用。3.5液晶顯示電路（1）LCD液晶顯示電路采用LCD1602液晶顯示模塊，它可以顯示2行*16個字符，完全可以滿足我的設計要求。它獨有的藍色背光電路可以在環(huán)境光線較弱的條件下應用，顯示清晰，顏色靚麗，價格便宜的特點，是很好的顯示設備。同時，還能夠根據(jù)情況來調節(jié)顯示的亮度。由于本系統(tǒng)可以不用顯示漢字，介于設計成本上的需要，我采用了這個顯示方案。電路圖如圖3.6所示：圖3.6液晶顯示電路（2）液晶顯示電路部分，此部分由液晶屏、電位器構成。1602采用標準的16腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光電源正極第16腳：背光電源負極3.6鍵盤電路設計實時時鐘顯示電路由三個獨立的按鍵組成，其中這三個獨立的按鍵與單片機的P1.0～P1.2口連接，S2為功能鍵，S3為減一鍵，S4為加一鍵，可通過控制按鍵實現(xiàn)所需的最小報警距離的設置和最高最低報警溫度的設置功能。按鍵電路如下圖3.7所示：圖3.7鍵盤電路3.7溫度檢測電路設計溫度檢測模塊是以數(shù)字溫度傳感器DS18B20為核心，它是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計。DS18B20產(chǎn)品的特點（1）、只要求一個I/O口即可實現(xiàn)通信。（2）、在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。（3）、實際應用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。（4）、測量溫度范圍在－55到＋125攝氏度之間。（5）、數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。（6）、內部有溫度上、下限告警設置。DS18B20詳細引腳功能描述1、GND地信號；2、DQ數(shù)據(jù)輸入出引腳。開漏單總線接口引腳。當被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源；3、VDD可選擇的VDD引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。DS18B20的使用方法，由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對STC89C52單片機來說，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。本系統(tǒng)采用外部電源供電方式,即:DS18B20的1腳和3腳分別接地和VCC電源.2腳接一個10K的上拉電阻到VCC.這樣接法的好處是傳感器的檢測范圍更大.在溫度檢測時，無需強上拉。電路圖如圖3.8所示：圖3.8溫度傳感電路3.8報警電路設計 采用一個蜂鳴器，由P1.3輸出一定頻率的信號，在連接蜂鳴器之前，經(jīng)過一個三極管8050的放大。蜂鳴器報警電路如圖3.9所示：圖3.9蜂鳴器報警電路

4.超聲波測距系統(tǒng)軟件設計超聲波測距軟件設計主要由主程序，超聲波發(fā)射子程序，超聲波接受中斷程序及顯示子程序等組成。下面對超聲波測距器的算法，主程序，超聲波發(fā)射子程序和超聲波接受中斷程序，顯示程序逐一介紹。4.1KeilμVision3簡介KeilμVision系列是由德國KeilSoftware公司推出的51系列兼容單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)。μVision3是集成的可視化Windows操作界面，其提供了豐富的庫函數(shù)和各種編譯工具，能夠對51系列單片機及和51系列兼容的絕大部分類型的單片機進行設計。KeilμVision系列支持單片機C51程序設計語言，也可以直接進行匯編語言的設計與編譯。目前，Keil公司已被ARM公司收購，成為ARM公司旗下的產(chǎn)品。KeilμVision系列的集成開發(fā)環(huán)境最高版本的μVision3。KeilμVision系列是非常優(yōu)秀的編譯器，受到廣大單片機設計者的青睞。其主要特點如下：（1）支持匯編語言、C51語言等多種單片機設計語言；（2）可視化的文件管理，界面友好；（3）支持豐富的產(chǎn)品線，除51及其兼容內核的單片機外，還增加了對AR內核產(chǎn)品的支持；（4）具有完善的編譯連接工具；（5）具備豐富的仿真調試功能，可以仿真串口、并口、A/D、D/A、定時器/計數(shù)器及中斷等資源，同時也可以和外部仿真器進行在線調試；（6）內嵌RTX-51實時多任務操作系統(tǒng)；（7）支持在一個空間中進行多項目的程序設計；（8）支持多級代碼優(yōu)化。4.2超聲波測距計算方法超聲波發(fā)生器T在某一時刻發(fā)出的一個超聲波信號，當超聲波遇到被測物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接受。這樣只要計算出發(fā)生信號到接受返回信號所用的時間，就可算出超聲波發(fā)生器與反射物體的距離。距離計算公式：d=s/2=(c*t)/2d為被測物與測距器的距離，s為聲波的來回路程，c為聲速，t為聲波來回所用的時間聲速c與溫度有關，如溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的。如果測距精度要求很高，則應通過溫度補償?shù)姆椒右孕ＵＢ曀俅_定后，只要測得超聲波往返時間，即可求得距離。在系統(tǒng)加入溫度傳感器來監(jiān)測環(huán)境溫度，可進行溫度被償。這里可以用\o"DS18B20貨源和PDF資料"DS18B20測量環(huán)境溫度，根據(jù)不同的環(huán)境溫度確定聲速提高測距的穩(wěn)定性。為了增強系統(tǒng)的可靠性，應在軟硬件上采用抗干擾措施。不同溫度下的超聲波聲速表如表4-1所示：表4-1聲速與溫度的關系溫度-30-20-100102030聲速c(m/s)3133193253233383443494.3超聲波測距主程序設計系統(tǒng)軟件設計采用模塊化設計，主要包括主程序設計、T1中斷服務子程序、INT0外部中斷服務程子程序、測溫子程序、距離計算子程序、顯示子程序和報警子程序設計等。系統(tǒng)軟件編制時考慮相關硬件的連線，同時還要進行存儲空間、寄存器以及定時器和外部中斷引腳的分配使用。本設計中P3.1引腳連接到超聲波發(fā)射傳感器，P3.1引腳輸出的將是軟件方式產(chǎn)生的40KHz的方波，而P3.2（INT0）則是用來接收回波。定時器T1、TO均工作在工作方式1，為16為計數(shù)器，T1定時器被用來開始一次測距過程以它的溢出為標志開始一個發(fā)射測量循環(huán)，T0定時器是用來計算脈沖返回時間，他們的初值均設為0。系統(tǒng)初始化后就啟動定時器T1從0開始計數(shù)，此時程序進入等待，當達到65ms時T1，溢出進入T1中斷服務子程序；在T1中斷子程序中將啟動一次新的超聲波發(fā)射，此時將在P3.1引腳開始產(chǎn)生40KHz的方波，同時開啟定時器T0計時，為了避免直射波的繞射，需要延遲1ms后再開INT0中斷允許；INT0中斷允許打開后，若此時P3.2（INT0）引腳出現(xiàn)低電平則代表收到回波信號，將提出中斷請求進入INT0中斷服務子程序，在INT0中斷服務子程序中將停止定時器T0計時，讀取定時器T0時間值到相應的存儲空間，同時設置接受成功標志；主程序一旦檢測到接收成功標志，將調用測溫子程序，采集超聲波測距是的環(huán)境溫度，并計算出準確的聲速，存儲到RAM存儲單元中；單片機再調用測距計算子程序進行計算，計算出傳感器到目標物體之間的距離；此后主程序調用顯示子程序進行顯示；若達到設定的報警條件還將啟動揚聲器報警；當一次發(fā)射、接收、顯示的過程完成后，系統(tǒng)將延遲100ms重新讓T1置初值，再次啟動T1以溢出，進入下一次測距。如果由于障礙物過遠，超出量程，以至在T0溢出時尚未接收到回波，則從新回到主流程進入新一輪測試。流程圖如圖4.1所示：圖4.1主機流程圖定時中斷服務子程序設計超聲波發(fā)生子程序的作用是通過P3.1端口發(fā)送頻率為40kHz的方波的超聲波脈沖信號，同時把計數(shù)器T0打開進行計時。定時T1中斷流程圖、外部中斷INT0流程圖如圖4.2、圖4.3所示：圖4.2定時器T1中斷服務子程序流程圖圖4.3INT0服務程序子流程圖4.3.1（1）定時器之所以是65ms溢出時因為它是16位定時/計數(shù)器（65535）。在使用12MHz的晶振時，由于周期T=1/f=1/[(12x106)/12]=1us,則一個機器周期是1us，計數(shù)器設置等待超過65ms溢出。（2）本設計中40KHz方波的產(chǎn)生采用軟件方式實現(xiàn)：控制P3.1口輸出25us的高電平,這樣得到一個周期為40KHz的脈沖，再循環(huán)發(fā)送。（3）在CPU停止發(fā)送脈沖群后，由于阻尼，換能器不能立即停止發(fā)送超聲波，在一段時間內仍會發(fā)送，故這段時間不能立即開啟INT0接收回波，要等待一段時間以后以避免發(fā)送端的部分直射波未經(jīng)過被測物體就直接繞射到接收端，這段被稱為“虛假發(fā)射波”。從發(fā)射方波開始到“虛假反射波”結束這段時間，不開放INT0中斷請求，可有效避開干擾，但也會造成測試的“盲區(qū)”。本次設為1ms,假設溫度為20攝氏度，則被測量盲區(qū)為s=1*10-3*344/2=17cm。（4）最大測量距離將取決于：兩次脈沖群發(fā)送之間的最小時間間隔和脈沖的能量。一般來說，發(fā)射端脈沖個數(shù)越多，能量越大，所能測的距離也越遠。但不能無限制的，本次讀取定時器T0的計數(shù)值，最大能測量的距離是T0還沒有溢出，在溫度20攝氏度下，最大測量距離為s=v*t/2=65535x344/(2x106)=11m。在一些周期性發(fā)射超聲波設備中，如果測量的最大距離是10m，兩次脈沖群之間的最小時間為t=2*s/v=2*10/344=58ms4.4超聲波發(fā)射子程序P3.1與超聲波的發(fā)射端連接，通過單片機產(chǎn)生40KHz脈沖信號經(jīng)過發(fā)射端驅動電路，使超聲波探頭產(chǎn)生超聲波。超聲波發(fā)射程序如下：voiddelay25us_40KHz(unsignedcharus){ while(us--) { TxPin=0; _nop_();_nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_();_nop_(); _nop_(); TxPin=1; _nop_();_nop_(); _nop_();_nop_(); } TxPin=1;4.5溫度檢測子程序本設計通過DS18B20來獲取溫度，以此來補償超聲波速度，獲取溫度代碼如下：voidreadtemp_ds18b20(void){uchartemp32;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();4.6報警判斷子程序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：voiddisplay(){ if((temph1<tempcheck)||(tempcheck<templ1)||(length<lengthmin)) { bell=0; } elsebell=1; if(!disp_mode) dis_zhengchang();//顯示正常 else dis_shezhi();//設置界面4.7按鍵設置距離子程序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：voidid_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);}voidScan_Key(void) { //unsignedchardm,th,tl; display()

5.超聲波測距系統(tǒng)調試及性能5.1使用儀器設備整個測距系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、實驗開發(fā)平臺（其中用到超聲波收發(fā)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。5.2調試中的問題及解決方案5.2.1在焊接好電路后，由于設計經(jīng)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)差錯，最后才得以糾正。再次，通過對可調電阻的調節(jié)，從而使LCD顯示屏達到理想的工作狀態(tài)，從而清晰的顯示測試結果。5.2.2.測距程序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(chǎn)生40kHz的方波。因為在程序的大循環(huán)中，尤其它程序造成延時的誤差，導致產(chǎn)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，在P3.1引腳上得到了40kHz的方波。5.3功能顯示如圖5.1所示，通過液晶屏顯示測出的距離為，屬于2cm～250cm正常范圍。圖5.1安全距離測距如圖5.2所示，超聲波測出的距離為小于30cm，報警系統(tǒng)啟動，蜂鳴器鳴叫燈亮。圖5.2報警距離測距5.3．1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11#608測試時間：2012.5.1022:00實際測試距離范圍：0.02m—2.50m 測試者：李輝單位：cm表5-1測試結果1測試物體紙箱木板銅板硬塑料測試距離123123123123202020212121212120212