超声波模块DYP-ME007和单片机的使用毕业论文.doc

超声波模块DYP-ME007和单片机的使用毕业论文 目 录 第一章 绪论 1 1.1 选题背景及目的 1 1.2 超声波介绍及其应用领域 1 1.3 本设计的主要研究内容 2 1.3.1 超声波测距的原理 2 1.3.2 设计的主要内容 3 第二章 超声波测距系统 4 2.2 单片机AT89C51的特性 5 2.3 超声波探头介绍 6 第三章 超声波测距硬件电路设计 8 3.1超声波测距系统电路总体设计方案 8 3.2 超声波测距系统电路各部分模块的设计 9 3.2.1 超声波发射接收电路的设计 9 3.2.2 温度补偿电路的设计 11 3.2.3 显示模块的设计 12 第四章 系统软件设计 14 4.1 显示子程序 15 4.2 外部中断子程序 16 4.3 测量温度子程序 17 第一章 绪论 1.1 选题背景及目的 1.2 超声波介绍及其应用领域 当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。人类耳朵能听到的声波频率为20～20K赫兹。当声波的振动频率大于20K赫兹或小于20赫兹时，人们便听不见了。因此，把频率高于20K赫兹的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1～5兆赫。超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特点。可用于测距，测速，清洗，焊接和碎石等。在医学，军事，工业以及农业上有明显的作用。 理论研究表明，在振幅相同的条件下，一个物体振动的能量与振动频率成正比，超声波在介质中传播时，介质质点振动的频率很高，因而能量很大。在我国北方干燥的冬季，如果把超声波通入水罐中，剧烈的振动会使罐中的水破碎成许多小雾滴，再用小风扇把雾滴吹入室内，就可以增加室内空气湿度.这就是超声波加湿器的原理。 应用领域 1．机械行业：防锈油脂的去除；量具刃具的清洗；机械零部件的除油除锈发动机、化油器及汽车零件的清洗，过滤器及滤网的疏通清洗等等。 2．表面处理行业：电镀前的除油除锈；离子镀前清洗；磷化处理；清除积炭，氧化皮，抛光膏，金属工件表面活化处理等等。 3．医疗行业：医疗器械的清洗，消毒，杀菌，实验器皿的清洗等等。 4． 仪器仪表行业：精密零件的高清洁度清洗，装配前清洗等等。 5． 机电电子行业：印刷线路板除松香，焊斑；高压触点，接线柱等机械电子零件的清洗等等。 6． 光学行业：光学器件的除油除汗清灰等。 7． 半导体行业：半导体晶片的高清洁度清洗。 8． 科教文化：化学生物等实验器皿的清洗除垢。 9． 钟表首饰：清除油泥灰尘氧化层抛光膏等。 10．石油化工行业：金属滤网的清洗疏通化工容器交换器的清洗等等。 11．纺织印染行业：清洗纺织锭子喷丝板等。 12．其： 超声清洗：清除污染物，疏通细小孔洞，如：清洁印章，古董修复汽车电喷头疏通等。超声搅拌：加快溶解，提高均匀度，加快物理化学反应，防止过腐蚀加速油水乳化，如：溶剂染料混合超声磷化等。 超声凝聚：加速沉淀，分离，如：种子浮选饮料除渣等。 超声杀菌：杀灭细菌及有机污染物，如：污水处理除气等。 超声粉碎：降低溶质颗粒度，如：细胞粉碎化学检测等。 超声封孔：排除间隙气体，提高整体密度，如：工件浸漆等。 (1-1) 式(1-1)中的c为超声波在空气中传播的速度。 限制该系统的最大可测距离存在四个因素：超声波的幅度、反射物的质地、反射和入射声波之间的夹角以及接收装置的灵敏度。接收装置对声波脉冲的直接接收能力将决定最小可测距离。超声波的波速c与温度有关，表1-1列出了几种不同温度下的波速。 表1-1 声速与温度的关系 温度(℃) －30 －20 －10 0 10 20 30 100 声速(m/s) 313 319 325 331 338 344 349 386 可以推导得出，温度和波速大概有c=331.5+0.607T这样的规律，波速确定后，只要测得超声波往返的时间t，即可求得距离S。 1.3.2 设计的主要内容 单片机控制超声波模块发射及检波接收，其系统原理框图如图1-3所示。 图1-3 超声波测距系统框图 先驱动DS18B20温度传感器，测出当前温度，然后根据公式换算出当前波速，然后控制口发一个10US以上的高电平，就可以在接收口等待高电平输出。一有输出可以开定时器计时，当此口变为低电平时就定时器的值，此时就为此次测距的时间，方可算出距离。如此不断的周期测，就可以达到你移动测量的值了AT89C51的特性，C表示CMOS工艺。其管脚图如图2-2所示。 图2-2 AT89C51单片机管脚图 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable R