出传播距离。实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一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AT89C51或其兼容系列。采用12MHz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P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0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4位共阳LED数码管，段码用74LS244驱动，位码用PNP三极管8550驱动。
超声波发射电路主要由反相器74LS04和超声波发射换能器T构成，单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，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R1O、R11一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力，另一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一个换能板。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，这时它就是一个超声波发生器；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CX20106A组成，它是一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38 kHz与测距的超声波频率40 kHz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CX20106A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C4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C语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言
18
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C语言和汇编语言混合编程。主超声波测距仪主程序利用外中断0检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（即INT0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T0停止计时，并将测距成功标志字赋值1。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T0溢出中断将外中断0关闭，并将测距成功标志字赋值2以表示此次测距不成功。 前方测距电路的输出端接单片机INT0端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门IC3A的输出接单片机INT1端口，同时单片机P1.3和P1.4接到IC3A的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。
超声波测距的算法设计原理为超声波发生器T在某一时刻发出一个超声波信号，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R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T0，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一个负跳变，在INT0或INT1端产生一个中断请求信号，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，所以调试应该不会太难。一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C0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。 致 谢
首先，我要感谢我的导师***老师在毕业设计中对我给予的悉心指导和严格要求，同时也感谢本校的一些老师在毕业设计期间所给予我得帮助。在我毕业论文写作期间，各位老师给我提供了种种专业知识上的指导和日常生活上的关怀，没有您们这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业设计，借此机会，向您们表示由
19
衷的感激。同时还要感谢系实验室在毕业设计期间提供给我们优越的实验条件。
接着，我要感谢和我一起做毕业设计的同学。在毕业设计的短短3个月里，你们给我提出很多宝贵的意见，给了我不少帮助还有工作上的支持，在此也真诚的谢谢你们。同时，我还要感谢我的寝室同学和身边的朋友，正是在这样一个团结友爱，相互促进的环境中，在和他们的相互帮助和启发中，才有我今天的小小收获。
最后我要深深地感谢我的家人，正是他们含辛茹苦地把我养育成人，在生活和学习上给予我无尽的爱、理解和支持，才使我时刻充满信心和勇气，克服成长路上的种种困难，顺利的完成大学学习。
还有许许多多给予我学业上鼓励和帮助的朋友，在此无法一一列举，在此也一并表示忠心地感谢！
20
6 参考文献
[1] 胡萍.超声波测距仪的研制.计算机与现代化，2003.10
[2] 时德刚，刘哗.超声波测距的研究.计算机测量与控制，2002.10 [3] 华兵.MCS-51单片机原理应用.武汉：武汉华中科技大学出版社，2002 .5 [4] 李华.MCU-51系列单片机实用接口技术.北京：北京航空航天大学出版社， 1993.
6
[5] 陈光东.单片机微型计算机原理与接口技术(第二版).武汉：华中理工大学出版
社，1999.4
[6] 徐淑华，程退安，姚万生.单片机微型机原理及应用.哈尔滨：哈尔滨工业大学
出版社，1999. 6.
[7] 苏长赞.红外线与超声波遥控.北京：人民邮电出版社，1993.7 [8] 张谦琳.超声波检测原理和方法.北京：中国科技大学出版社，1993.10 [9] 九州.放大电路实用设计手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.5 [10] 樊昌元，丁义元. 高精度测距雷达研究.电子测量与仪器学报，2000.10 [11] 苏伟，巩壁建.超声波测距误差分析.传感器技术，2004.
[12] 永学等.1-Wire总线数字温度传感器DS18B20及应用.电子产品世界，2003.12 [13] 胜全.D18B20数字温度计在微机温度采集系统中的序编制. 南京：南京大学出
版社1998. 3
[14] 恒清，张靖.加强单片机系统抗干扰能力的方法.通化师范学院学报，2004 .10 [15] 晗晓，袁慧梅.单片机系统的印制板设计与抗干扰技术.电子工艺技术，2004 .6 [16] 丰，薛红宣.采用软件抗干扰设计提高微机系统的可靠性.电子产品世界，
2004.1
[17] 占操，梁厚琴，曹燕.单片机系统中的软件抗干扰技术.电子技术，2003.3 [18] 华兵.MCS-51单片机原理应用.武汉：武汉华中科技大学出版社，2002 .5 [19] 继兴，刘霞.单片机系统软件抗干扰措施分析.电子测量技术，2003
[20] 田华等.可编程单总线数字式温度传感器DS18B2的原理与应用.电子质量，
2004.7
21
[21] Tom R. Watt .Cooling our tomorrows economically ，ASHRAE Journal. [22] Army Kayla. Improving efficiency in existing chillers with optimization
technology ，ASHRAE Journal.
[23] D.Pearl mutter ， Eerily ， Y.Etzion ，I.A.Meir，H.Di ，Refine the use
of the evaporation in an experimental down-draft cool tower ，Energys .1995
[24] rtori S，ZHANG G X. Geometric Error Measurement and Compensation of
Machines.Annals of the CIRP. 1995:599-609
[25] olton W. Instrumentation&process measurement. Longman
Scientific&Technical. 1991
22