八位，第 和第字节是温度上限与温度下限的易失性拷贝，第字节是结构寄存器的易失 性拷贝，这三个字节的内容在每次上电复位时被刷新，第这三个字节用于内部计 算，第个字节是冗余检验字节，可用来保证通信的正确性。当温度转换命令发出后，经转 换所得的温度值以二字节补码形式存放在此存储器的第和第个字节。单片机可通过单线 接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，其中高位是符号位，中间位是整数位， 最低位是小数位。最大的特点是单总线数据传输方式，因此对读写的数据位有着 严格的时序要求。时序包括初始化时序读时序写时序。每次命令和数据的传输都是 从单片机启动写时序开始，如果要求回送数据，在进行写命令后，单片机需启动读 时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。的时序及命令请参考文献。 温度数据采集模块中温度传感器的端接。 液晶显示 是行个字符的字符型显示器，它由个字符点阵块组成，每个 字符点阵块由或个点阵组成，可以显示码表中的所有可视的字符。它内 置了字符产生器,字符产生器 ,和显示数据,。中内置了 个常用字符的字模，包含个字节的，可存放用户自定义的字符，就是用 来寄存待显示的字符代码。地址与显示位置的对应关系以及的指令与读写时 序可参考文献。显示模块的数据端口接，数据命令选择端接 ，读写选择端接，使能信号接,被光控制接，上的接电 源，接地。 发光二极管 蜂鸣器 式键盘 超声波测距的设备 超声波测距系统的硬件电路设计 本系统的特点是利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计 时，单片机选用，经济易用，便于编程。硬件设计上为减轻处理器负担，不 采用软件方法，而使用硬件电路产生的方波驱动超声波传感器。 超声波发射电路 符号 超声波子程序 主函数 超声波发生子程序和接收中断程序 超声波发生子程序的作用是通过端口产生低电平，使硬件电路发送个超声波脉 冲信号频率约的方波，同时把计数器打开进行计时。 超声波测距仪主程序利用外中断检测返回超声波信号，旦接收到返回超声波信号 即引脚出现低电平，立即进入中断程序。进入中断后就立即关闭计时器停止计 时，关闭总中断，提取定时器数值，同时根据温度传感器的数值对声速修正，然后计算 数据输出到，同时点亮绿色发光二极管表示测距成功。如果当定时器溢出时还未检 测到超声波返回信号，则定时器溢出中断将外中断关闭，并点亮红色发光二极管表示 此次测距不成功。测距电路的端接单片机端口，中断优先级最高。 部分源程序如下 超声波发送子程序 定时器计算时间及判断测距是否成功 外部中断，用做判断回波电平 四结束语 本文详细讲述了系统设计方案，并给出了相关程序流程。本设计应用性比较强，简单使 用，可以应用在倒车雷达机器人或小车避障等方面。另外，如果把本设计方案的电源电压 提升，则可以测得更远的障碍，若使用防水型超声波探头，则可以进行水下探测，将具有更 大的应用价值。 设计的最终结果是使超声波测距仪能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实 现利用超声波方法测量物体间的距离。以数字的形式显示测量距离。 超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距 离。实用的测距方法有两种，种是在被测距离的两端，端发射，另端接收的直接波方 式，适用于身高计种是发射波被物体反射回来后接收的反射波方式，适用于测距仪。此 次设计采用反射波方式。 超声波测距仪硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路超声波发射电路和超声 波检测接收电路三部分。单片机采用或其兼容系列。采用高精度的晶 振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用端口输出超声波换能器所需的 的方波信号，利用外中断口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用简 单实用的。 超声波发射电路主要由反相器和超声波发射换能器构成，单片机端口输 出的低电平信号，的方波信号路经级反向器后送到超声波换能器的个电极，另 路经两级反向器后送到超声波换能器的另个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声 波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采两个反向器并联，用以提高驱动能 力。上位电阻方面可以提高反向器输出高电平的驱动能力，另方面可以增加超 声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振 来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其 频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波， 这时它就是个超声波发生器反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时， 将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波 发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。 超声波检测接收电路主要是由集成电路组成，它是款红外线检波接收的专用 芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率与测距的超声 波频率较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。实验证明用接收超 声波无信号时输出高电平，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容的大小， 可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。 超声波测距仪的软件设计主要由主程序超声波发生子程序超声波接收中断程序及显 示子程序组成。我们知道语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的 效率且容易精细计算程序运行的时间，而超声波测距仪的程序既有较复杂的计算计算距离 时，又要求精细计算程序运行时间超声波测距时，所以控制程序可采用语言和汇编语 言混合编程。为增强程序的可读性，实际中采用了语言近似计算的方法，通过多次试验测 量校正软件误差。主超声波测距仪主程序利用外中断检测返回超声波信号，旦接收到返 回超声波信号即引脚出现低电平，立即进入中断程序。进入中断后就立即关闭计时 器停止计时。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器溢出中断将 外中断关闭。 超声波测距的算法设计原理为超声波发生器在时刻发出个超声波信号，当这个 超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器所接收到。这样只要计算出从发出超 声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。在启动 发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时 间和收到反射波的时间。当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生个负跳变，在 端产生个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间 差，计算距离。 在元件及调制方面，由于采用的电路使用了很多集成电路。外围元件不是很多，所以 调试没有很大困难。般只要电路焊接无误，稍加调试应该会正常工作。电路中除集成电路 外，对各电子元件也无特别要求。根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的 滤波电容的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。若能将超声波接收电路用金属壳 屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。 期末课程设计 学院软件学院 专业软件工程 年级级 课程单片机应用技术 姓名郭汉杰 学号 二〇二年六月 基于单片机的超声波测距及温度补偿设计与实现 摘要本文介绍了基于单片机的超声波测距系统的设计方案与软硬件实 现。采用温度传感器采集温度数据，液晶显示屏显示温度数据及来回波 的时间，当环境温度变化较大时，提取测得的温度，根据不同的温度对超声波测距系统的声 速进行修正。测距时接收到回波，点亮绿色发光二极管当没有回波时，定时器溢出，点亮 红色发光二极管。本文给出了系统总体框架硬件电路软件设计和程序流程图，并在硬件 平台上实现了所设计的功能。 关键词超声波测距温度补偿温度传感器液晶显示器 引言 超声波测距系统概述 随着社会的发展，超声波测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机 设计了超声波测距及温度补偿系统。单片机能够根据温度传感器所采 集的温度数据来修正测距系统中的声速，从而使超声波测得的距离更准确。同时，当温度高 于设定的温度时，单片机启动