超声波测距-毕业论文设计

图3.7 DS18B20字节定义

3.6.1温度计算

温度 ℃ 125 25 0.5 0 -0.5 -25 -55 数值输出 00000000 11111010 00000000 00110010 00000000 00000001 00000000 00000000 11111111 11111111 11111111 11001110 11111111 10010010 图3.8 温度对应值表

数值输出 00FAH 0032H 0001H 0000H FFFFH FFCEH FF92H 3.6.2 DSl820工作过程命令

DSl820工作过程中的协议如下，初始化ROM操作命令存储器操作命令处理数据 1初始化，单总线上的所有处理均从初始化开始 2ROM操作品令 总线主机检测到DSl820的存在便可以发出ROM操作命令，这些命令如指令代码 Read ROM(读ROM) [33H] Match ROM(匹配ROM) [55H] Skip ROM(跳过ROM] [CCH] Search ROM(搜索ROM) [F0H] Alarm search(告警搜索) [ECH] Write Scratchpad(写暂存存储器) [4EH] Read Scratchpad(读暂存存储器) [BEH] Copy Scratchpad(复制暂存存储器) [48H] Convert Temperature(温度变换) [44H] Recall EPROM(重新调出) [B8H] Read Power supply(读电源) [B4H] 3.6.3 时 序

主机使用时间隙(time slots)来读写DSl820的数据位和写命令字初始化如下图，主机总线to时刻发送复位脉冲(最短为480us的低电平信号)接着在t1时刻释放总线并进入接收状态DSl820在检测到总线的上升沿之后等待15-60us接着DS1820在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60-240 us)

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图3.9 初始化时序图

3.6.4 写时间隙

当主机总线to时刻从高拉至低电平时就产生写时间隙，见 图3.10.1图3.10.2，从to时刻开始15us之内应将所需写的位送到总线上DSl820，在t后15-60us间对总线采样若低电平写入的位是0，见图3.10.1若高电平写入的位是1见 图3.10.2连续写2位间的间隙应大于1us

图3.10.1 写时间隙1 图3.10.2写时间隙2

3.6.5 读时间隙

主机总线to时刻从高拉至低电平时总线只须保持低电平l 7ts之后在t1时刻将总线拉高产生读时间隙读时间隙在t1时刻后t2时刻前有效距to为15us也就是说t z时刻前主机必须完成读位并在to后的60us一120us内释放总线 读位子程序(读得的位到C中)

图3.11读时间隙

3.6.6 多路测量

每一片DSl820在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片内ROM中，主机在进入操作程序前必须逐一接入1820用读ROM(33H)命令将该l 820的序列号读出并登录。当主机需要对众多在线1820的某一个进行操作时，首先要发出匹配ROM命令(55H)，紧接着主机提供64位序列(包括该1820的48位序列号)，之后的操作就是针对该1820的，而所谓跳过ROM命令即为之后的操作，是对所有1820的框图中先有跳过ROM，即是启动所有1820进行温度变换之后通过匹配ROM再逐一地读回每个1820的温度数据。

DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。当DS18B20处于

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写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的

DS18B20VCC测温电路PB0123GNDI/OVCC 图3.12温度测量

3.7在线通信电路设计

为了方便电路设计的通信和程序的下载，在本设计中我们同过利用MAX232芯片使得单片机和电脑连接，MAX232一侧连接单片机的串口。另一侧连接电脑的串口，实现同步通信。MAX232是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。由于电脑串口RS232电平是-10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0 +5v,max232就是用来进行电平转换的,该器件包2驱动器2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。其使用方法如下图所示：

电脑串口594837261VCC0.01uF15GNDVCC16640.1uF5147138CAP-CAP 2+CAP +CAP 1+210.1uF31110129PD0CAP 2-RT-OUT1RT-OUT2RR-IN1RR-IN2CAP 1-T-IN1T-IN2R-OUT1R-OUT2MAX232PD1在线通信电路图3.13 在线通信电路图

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第四章 超声波发射电路及接收电路的设计

4.1 超声波发射电路

为了研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前较为常用的是压电式超声波发生器。 4.1.1 压电陶瓷超声波传感器介绍

压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波发生器内部主要由两个压电晶片和一个共振板组成。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，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，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器了。

超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。TR40 系列超声波传感器是利用压电效应工作的传感器，通常我们称之为换能器。TR40 系列超声波传感器的工作过程是：从两个引脚输入40kHz 的脉冲信号，通过其内部的陶瓷片激励器和谐振片转化为机械振动能量，经锥型辐射口将振动信号向外发射。接收端接收的40kHz 的反射信号，使谐振片产生谐振，通过内部转换输出一组信号。超声波发射器T40-16 的电路工作电压为9V，工作电流为40～50mA，发射超声波信号大于8m。超声传感器的工作原理如下：当40KH的脉冲电信号由两引线输入后，由压电陶瓷激励器和谐振片转换成机械振动，经锥形辐射器将超声振动信号向外发射出去。发射出的超声波向空中四面八方直线传播，遇有障碍物后它可以发生反射。接收器在收到由发射器传来的超声波后，使内部的谐振片谐振，通过声电转换作用将声能转换为电脉冲信号，然后输入信号放大器，最后驱动执行器使电路动作。经R40-16 选频后，将40kHz以外的干扰信号衰减只有谐振于40kHz 的有用信号被接收。通过设计放大电路将超声波接收器R40-16 端信号放大并进行距离测量。T/R40-XX系列超声传感器的外形及尺寸，一个复合式振动器被灵活地固定在底座上。该复合式振动器是谐振器以及，由一个金属片和一个压电陶瓷片组成的双压电晶片元件振动器的一个结合体。谐振器呈喇叭形，目的是能

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