器接收到的反射波信号非常微弱，两级放大电路用于对传感器接收到的信号进行放大。锁相环电路接收到频率符合要求的信号后向单片机发出中断请求。锁相环LM567内部压控振荡器的中心频率为，锁定带宽与C3有关。由于发送的超声波频率为40kHz，帮调整相关元件使锁相环的中心频率为40kHz，只响应该频率的信号，避免了其他频率信号的干扰。
当超声波传感器接收到超声波信号后，送入两级放大器放大，放大后的信号进入锁相环检波，如果频率为40kHz，则从8脚发出低电平中断请求信号送单片机P3.3端，单片机检测到低电平后停止定时器的工作。超声波接收电路如图5.2所示。
图5.2 超声波接收电路
5.3 显示电路
显示电路如图5.3，四位LED组成动态扫描电路，由AT89C51的P0口输出。动态扫描时，由P2口控制LED的当前显示位。当距离测量结束并调用显示程序，就会显示距离大小，显示两位小数。当按下按键k2时，将会显示温度值，延时5s后恢复显示距离值。
图5.3 显示电路
5.4 电源电路
电源电路如图5.4所示。为方便起见，本设计采用的是9V电池供电，直流电送入三端稳压器LM7805稳压，输出+5V稳恒直流电，作为电路的电源。LED是电源指示灯，通电后发光。
图5.4 电源电路
5.5 复位电路
AT89C51复位有一个专用的外部引脚RESET，外部可通过此引脚输入一个正脉冲使单片机复位。所谓复位，就是强制单片机系统恢复到确定的初始状态，并使系统重新从初始状态开始工作。本设计采用的是电平式开关与上电复位电路，为了能使运行中的系统，经人工干预，强制系统进行复位。其电路图如5.4所示：
图5.4 复位电路
第6章 软件设计
6.1 主程序流程
我们知道C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C语言和汇编语言混合编程。
因为本设计对时间要求精度较高的部分全部由单片机内部的定时器完成，而虽然温度传感器的读写对时间精度要求也高，但经详细计算所得出的C程序已被广泛应用，故直接借用已有程序也能作到对温度的准确读取，所心本设计全部使用C语言编程，这样能使设计中所用到的公式能方便快捷的体现和实现，又缩短了论文的篇幅。
软件采用模块化设计方法，由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断子程序、温度测量子程序、距离计算子程序、显示子程序、键盘扫描处理程序等模块组成。
图6.1为主程序流程图。
系统上电后，首先系统初始化，不断扫描按键k1，若按键k1按下，则开始测量空气温度，然后将P1.0置位，使定时器T0开始定时，控制超声波传感器发出超声波，同时使定时器T1开始定时。CPU循环检测P3.3引脚，当P3.3为低电平时接收到回波，立即使T1停止工作，保存定时器的计数值。
然后根据温度和传输时间计算距离，温度补偿措施使测量精度有了明显提高，计算出距离后调用距离显示子程序，LED显示距离。
最后检测按键k2，若k2闭合，则调用温度显示子程序，LED显示温度（温度并非测量距离时用于补偿的温度，而是当前温度）5s后恢复显示本次测量距离；若按键k2没有闭合，则显示器恒定显示最新一次的测量结果；若要进行下一次测量，则先要按下k3重新开始，再按下按键k1才执行新一次测量。由于不需输入数据，键盘只设置了3个按键，用于开始测量距离并显示温度功能设置等。
6.2 子程序设计
6.2.1 超声波发送子程序及超声波接收中断子程序
超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送左右超声波脉冲信号（频率约40kHz的方波），脉冲宽度为12μs左右，同时把计数器T1打开进行计时，定时器T1工作在方式0。
超声波测距仪主程序利用外中断1检测返回超声波信号，一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T1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T1溢出中断将外中断1关闭，并将测距成功标志字赋值0表示此次测距不成功。
T0中断服务程序如下： sbit send=P1^0;
void timer0(void)interrupt 1 { send=!send; TH0=0x1f; TL0=0xf4; }
超声波接收（外部中断1）程序： void int1(void)interrupt 2 { if(TH1!=0x00&&TH0!=0x00)
{ b=1; TR1=0; TR0=0;
t=TH1*256+TL1;
t=t; TH0=0x1f; TL0=0xf4; TH1=0x00; TL1=0x00; } else { b=0; TR1=0; TR0=0;
TH0=0x1f; TL0=0xf4; TH1=0x00; TL1=0x00;
} }
6.2.2 测温子程序
测温的主要器件是DS18B20，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，DS18B20中有两个存测得的温度值的两个8位存贮器RAM，用11位存贮温度值，最高位（5位）为符号位。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变换为原码，再计算十进制值。图6.2为DS18B20的温度存储方式：
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
2 32 22 12 02 －12 6－22 5－32 4－4 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8
S
图6.2 DS18B20的温度存储方式
S S S S 2 2 2 负温度时S=1，正温度时S=0。因此我们只需要逐位读出它的温度就可以了。读出一个字节C代码如下：
uchar readbyte(void) 直接读一字节程序 { uchar i,k; } }
return(k); i=8; k=0; while(i--) {
tem_in=1; delay_us(1); tem_in=0; k=k>>1; tem_in=1; NOP;
if(tem_in)k |= 0x80; tem_in为1时，则该位也为1 delay_us(4);