基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙摘要超聲波具有很強(qiáng)的指向性，消耗能量緩慢，距離傳播較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，所以，在利用 自動(dòng)化控制技術(shù)和傳感器應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合的測(cè)距方案中，利用超聲波專有特性測(cè)距是 目前最普遍的一種方式，它被廣泛地應(yīng)用于防盜、倒車?yán)走_(dá)、水位測(cè)量、建筑施工工 地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。本論文詳細(xì)的介紹了超聲波傳感器的原理及特性，并且介紹了Atmel公司的AT89C52單片機(jī)的性能與特點(diǎn)，且在分析了超聲波測(cè)距原理的基礎(chǔ)上，指出了本次方 案的思路和所需考慮的問題，給出了以 AT89C52單片機(jī)為核心，LCD顯示電路，硬件 制作和軟件設(shè)計(jì)為一體的設(shè)計(jì)方案。矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。關(guān)鍵字：超聲波測(cè)距；單片機(jī)；測(cè)距；AT

2、89C52； LED顯示屏共30頁(yè) 第5 頁(yè)AbstractUltras onic wave has strong poin ti ng to n ature ,slowly en ergy con sumpti on ,propagat ing dista nce farther ,so, in utiliz ing the scheme of dista nce finding that sen sor tech no logy and automatic con trol tech no logy comb ine together ,ultras onic wave finds ran

3、ge to use the most gen eral one at prese nt ,it applies to guard aga inst theft , move backward the radar , water level measuri ng , buildi ng con structi on site and some in dustrial sce nes exte nsivel聞. 創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。This subject has introduced principle and characteristic of the ultrasonic sensor in

4、 detail ,and the performa nce and characteristic of on e-chip computer AT89C52 of Atmel Company ,and on the basis of analyzing principle that ultrasonic wave finds range ,the systematic thi nking and questi ons n eeded to con sider that have poin ted out that desig ns and finds range .Given the AT89

5、C52, LCD display circuit, the hardware and the software desig n productio n殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。Keywords： ultrasonic ranging； single-chip； Range finding； AT89C52； LCD display 釅錒 極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。第一章引言4彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。1.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述.4謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。1.2超聲波測(cè)距系統(tǒng)概述.4廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。1.3本設(shè)計(jì)任務(wù)的主要內(nèi)容.4煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。第一章超聲波測(cè)距的原理.5鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。2.1超聲波

6、測(cè)距離原理5籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。第三章系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì).7預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。3.1單片機(jī)AT89C52介紹 7滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。3.1.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)10鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。3.1.2復(fù)位電路11擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。3.2超聲波發(fā)射電路12贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。3.3超聲波檢測(cè)接收電路.,13壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。3.4超聲波顯示電路14蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。3.5報(bào)警電路16買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。3.6電源電路設(shè)計(jì)16綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。第四章系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì).16驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。4.1超聲波測(cè)距器的算法設(shè)計(jì)17貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。4.2總體設(shè)計(jì)方案18鍬籟饗逕瑣筆襖

7、鷗婭薔。4.3超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序 .19構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。4.4主程序19輒嶧陽(yáng)檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。結(jié)論.20堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。致謝.21識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。參考文獻(xiàn).23凍鈹鋨勞臘錯(cuò)癇婦脛糴。附錄硬件電路圖24恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。附錄二程序.24鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫(kù)。第一章引言1.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)概述單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)（MCU）多應(yīng)用于控制領(lǐng)域，又叫做微控制器。它是 將計(jì)算機(jī)中的CPU RAM ROM定時(shí)器和輸入輸出I/O接口電路、中斷控制器、模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換器、調(diào)制解調(diào)器等芯片集成在一個(gè)芯片上的技術(shù)，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)。 它的出現(xiàn)及發(fā)展使得計(jì)算機(jī)技術(shù)從通用型

8、數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)入到智能化的控制領(lǐng)域。從此，計(jì)算機(jī)技術(shù)在兩個(gè)重要領(lǐng)域都得到了極其重要的發(fā)展，并正在一點(diǎn)一點(diǎn)地改變著 我們的生活和社會(huì)。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。而嵌入式技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)扮演著不可或缺的地位，它是當(dāng)前最熱門、最具有發(fā)展 力的IT應(yīng)用之一。嵌入式技術(shù)的應(yīng)用可以加快傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)向智能化的電子儀器 的轉(zhuǎn)變，使社會(huì)進(jìn)入智能化時(shí)代。嵌入式技術(shù)一般應(yīng)用于對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)要求較高的產(chǎn)品 中，單片機(jī)作為嵌入式技術(shù)的核心，它的應(yīng)用使得電子系統(tǒng)的智能化達(dá)到了高速的發(fā) 展，常常無(wú)需對(duì)硬件系統(tǒng)做任何改動(dòng)，只需更新系統(tǒng)軟件就能夠使系統(tǒng)功能升級(jí)。 現(xiàn) 代社會(huì)中嵌入式技術(shù)無(wú)處不在，早已被應(yīng)用在國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、以及人們?nèi)粘?/p>

9、生活的 各個(gè)領(lǐng)域，不斷地改變著人們的生活，是人類社會(huì)一項(xiàng)偉大的智慧結(jié)晶。閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。1.2超聲波測(cè)距系統(tǒng)概述在基于傳統(tǒng)的測(cè)力距離存在不可克服的缺陷。 例如，液面測(cè)量就是一種距離測(cè)量， 傳統(tǒng)的電極法是采用差位分布電極， 通過給電或脈沖來(lái)檢測(cè)液面，電極長(zhǎng)期浸泡于水 中或其他液體中，極易被腐蝕、電解，失去靈敏性。由于超聲波具有強(qiáng)度大，方向性 好等特點(diǎn)，利用超聲波測(cè)量距離就可以解決這些問題，因此超聲波測(cè)量距離技術(shù)在工 業(yè)控制、勘探測(cè)量、機(jī)器人定位和安全防范等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。超聲波測(cè)距電路可以由傳統(tǒng)的模擬或者數(shù)字電路構(gòu)建，但是基于這些傳統(tǒng)電路構(gòu)建的系統(tǒng)往往可靠性差，

10、調(diào)試?yán)щy，可擴(kuò)展性差，所以基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng) 被廣泛的應(yīng)用。通過簡(jiǎn)單的外圍電路發(fā)生和接收超聲波，單片機(jī)通過采樣獲取到超聲波的傳播時(shí)間，用軟件來(lái)計(jì)算出距離，并且可以采集環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)距補(bǔ)償， 其測(cè)量 電路小巧，精度高，反映速度快，可靠性好。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙1.3本設(shè)計(jì)任務(wù)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一超聲測(cè)波測(cè)距儀，任務(wù)：(1) . 了解超聲波測(cè)距原理。(2) .設(shè)計(jì)出超聲波測(cè)距儀的硬件結(jié)構(gòu)電路。(3) .對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行分析和理解，從而做到利用超聲波方法測(cè)量物體間的距 離。(4) .以數(shù)字的形式顯示測(cè)量距離。第二章超聲波測(cè)距的原理2.1超聲波測(cè)距離原理人類可以聽到的聲音頻

11、率為 20Hz20kHz,即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲 音，即為不可聽聲波。其中超過 20KHz的為超聲波，超聲波沿直線傳播，頻率越高， 反射能力越強(qiáng)，所以利用超聲波的這種特性來(lái)設(shè)計(jì)超聲波傳感器。另外，超聲波在空氣中傳播的速度較慢，約為330m/s，這就使得超聲波傳感器使用變得非常簡(jiǎn)單。慫闡譜鮫逕導(dǎo)嘯畫長(zhǎng)涼。超聲波傳感器由發(fā)送器和接收器組成，一般超聲波傳感器為可逆元件，即一個(gè)傳 感器可以具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用。通常市場(chǎng)上出售的超聲波傳感器有兩種類型，即專用型和兼用型。專用型就是發(fā)送超聲波用發(fā)送器，接收器超聲波用接收器； 兼用型就是發(fā)送器和接收器為一體，不但可接受超聲波，又可以發(fā)送超聲

12、波。一般隨 著諧振頻率的變高，檢測(cè)距離會(huì)變短，同時(shí)分解力也會(huì)變高。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。障 礙 物發(fā)射管cfl單片機(jī)rt 接收管圖2.1超聲波原理圖共30頁(yè) 第7 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙本設(shè)計(jì)方案是利用超聲波指向性強(qiáng)、能量消耗低、傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，即用超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)送超聲波， 并且在發(fā)射的時(shí)候開始計(jì)時(shí)，在超聲波遇到障礙 物的時(shí)候反射回來(lái)，利用超聲波接收器接收反射信號(hào)，然后停止計(jì)時(shí)。假設(shè)超聲波在 空氣中的傳播速度為V,接收到在空氣中的傳播時(shí)間為 T,與障礙物的距離為S,S=VT/2 這樣可以測(cè)出汽車與障礙物之間的距離，然后在 LED顯示屏上顯示出來(lái)。如上圖2.1 所示嘰覲詿縲鐋囁偽

13、純鉿錈。根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，本例決定采用AT89C52單片機(jī)作為主控制器，用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器完成。超聲波測(cè) 距器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫(kù)。本次方案的超聲波測(cè)距儀主要由 AT89C52單片機(jī)、超聲波發(fā)射電路、超聲波接收 放大電路、顯示電路等組成。 鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。圖2.2超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖首先由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生12MHZ晶振，由超聲波發(fā)射探頭發(fā)送出去，在遇到障礙物 反射回來(lái)時(shí)由超聲波接收探頭檢測(cè)到信號(hào)， 然后經(jīng)過濾波、放大、整形之后送入單片 機(jī)進(jìn)行計(jì)算，把計(jì)算結(jié)果輸出到 LED液晶顯示屏上。 紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。共30頁(yè) 第1

14、7 頁(yè)第二章系統(tǒng)主要硬件設(shè)計(jì)硬件電路主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及超聲波發(fā)射電路、超聲波檢測(cè)接收電路和顯示電路三部分。超聲波測(cè)距板采用 AT89C52單片機(jī)晶振為12MHZ單片機(jī)用P1.0 口輸出 超聲波換能器所需的40KHZ方波信號(hào)，利用外中斷監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信 號(hào)，顯示電路采用簡(jiǎn)單的4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，段碼驅(qū)動(dòng)用74LS244集成電路，位碼 用S8550三極管驅(qū)動(dòng)，主要由單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測(cè) 接收電路三部分組成。采用AT89C52來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲波模組進(jìn)行控制，然后單片機(jī)不停 的檢測(cè)INTO引腳，當(dāng)INTO引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就認(rèn)為超聲波已經(jīng)返回。 計(jì)

15、數(shù)器所計(jì)的數(shù)據(jù)就是超聲波往返所經(jīng)歷的時(shí)間，通過特定的計(jì)算就可以確定傳感器與障礙物之間的距離。穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。3.1單片機(jī)AT89C52介紹AT89C52芯片圖如下圖所示IS卩5 CTALIXTAL2R5TPSEN ALE EA29_JQ_P1.0/T2 P1.1/T2EXP1.2PI 3PI.4PI. 5PI. 5PI 7PO O/ADO PO 1/AD1 P0 2/AD2 P0.3/ADGPO 4/AD4I LIPO E/AEEPO 7/AD7P2.0/ABP2.1i/A9 P2.210 P2.3ZM 1 P2.4ZM2 P2.5AM3 P2.&14 P2.7ZA1SPS.ORXDP3

16、.im ”C2 :20A “t c v ir-ta.d E.r I-31R3：:10k - c邛 3.3tiF -丄XTAL1PO.O/XJOP0.1/AD1P0.2/AD2P0.4/AC4P0.5/AW POjG/AMP0.7/AD7P2.W P2.1MP2.2/A10P2.3/A11F2.4/A12P25/A13P2.6/A14F2.7/A15XTAL2RSTPSEN ALE EAP1J0Pt1P3J0/RXDP3 1/TXDP12P3.2imP恃P31/IHT1P14P15P3.mP1J0P3.6/MVRP17P3.7/RD 0郊1 229,3031AT 靄 C52.口際_5_.&337

17、36353433322122232425202729393010 ,111213 ,1415.17圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)3.1.2復(fù)位電路單片機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件構(gòu)成的，軟件是由程序組成的。程序則由系統(tǒng)指令構(gòu) 成，正常情況下，希望系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)是從程序的固定位置（入口處）開始執(zhí)行，復(fù)位的目 的就是保障程序從入口處開始運(yùn)行， 如不能保證復(fù)位要求，程序則很有可能不從規(guī)定 處進(jìn)行，會(huì)造成意想不到的問題，如死機(jī)” “跑飛”等。詩(shī)叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。所以以AT89C52乍為主芯片的單片機(jī)需要一個(gè)復(fù)位電路， 來(lái)啊保證指令的正常執(zhí) 行。每次單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以便使CPU和系統(tǒng)各部件都處于確定的初始狀 態(tài)

18、，并從初狀態(tài)開始工作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，振蕩器穩(wěn)定后，從單片機(jī)的 復(fù)位引腳RST俞入一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上，CPU就可 以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位信號(hào)一般來(lái)說不能太長(zhǎng)，因?yàn)樵趶?fù)位狀態(tài)下，單片機(jī)是不 執(zhí)行程序的。電路一般采用積分型、專用芯片復(fù)位電路等來(lái)完成電路復(fù)位所需信號(hào)。則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。單片機(jī)系統(tǒng)基本的復(fù)位方式有上電復(fù)位和手動(dòng)按鈕復(fù)位。（1） 上電復(fù)位上電復(fù)位工作過程是在加電時(shí)復(fù)位電路通過電容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著VCC寸電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RS

19、T端的高電平信號(hào)必須維持2個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間。脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。（2）手動(dòng)按鈕復(fù)位該復(fù)位形式需要人為在復(fù)位輸入端 RST上加入高電平，其電路如圖3.3所示。當(dāng) 按下按鈕時(shí)，則VCC勺+5V電平就會(huì)直接加到RST端，人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持 接通達(dá)數(shù)十毫秒，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。P1 7P1 6PSEALE EA-圖3.3復(fù)位電路12 3p p P4 51 p P3.2超聲波發(fā)射電路稟虛嬪賑維嚌妝擴(kuò)踴糶。需要將由單片機(jī)發(fā)出的40kHZ的方波進(jìn)行放大，才能夠使超聲波傳感器發(fā)射出超 聲波，作為發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路，本質(zhì)上就是一個(gè)信號(hào)放大電路。i-T EXI l l . I

20、 U1:AU1;B R1 -74ALS0昇 TEX74ALSO4-74ALS04U時(shí)101Hd -He *f 一-Hg 一右G共陰ac *_IZZI c ii d *_izzi eCHF K-J g *i i- 曙 丄必raBKSBBwBE$ LtJ1_z#.LEFZOC! FZlffiF3JYA1IF-Z.JC FZJVAiQ FEJWAlt F2.VASHA亂P3J3M P3.1H* P3.aTWTJ rajmm 中m Fism fljHT： 巾 riTCbizdr共30頁(yè) 第21 頁(yè)圖3.7單片機(jī)及顯示系統(tǒng)電路圖南燼乂韋嘰建裳警巒眈畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙3.5報(bào)警電路采用一個(gè)蜂鳴器，輸出

21、一定頻率的信號(hào)，在連接到蜂鳴器之前，經(jīng)過一個(gè)三極管 放大。報(bào)警的部分電路如下圖3.8所示。實(shí)現(xiàn)的功能：當(dāng)測(cè)得的距離小于最小值時(shí), 警報(bào)器觸發(fā)。納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。1_S2圖3.8報(bào)警電路共30頁(yè) 第23 頁(yè)3.6電源電路設(shè)計(jì)該電路電源是通過整流橋整流后經(jīng)C6C7濾波，然后由7805穩(wěn)定后提供穩(wěn)定的5V電壓,如圖3.9所示。風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。U4J1圖3.9電源電路原理圖畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙第四章系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì):超聲波測(cè)距器的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序， 超聲波發(fā)生子程序，超聲波接收中斷程|序及顯示子程序組成，由于C語(yǔ)言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法， 匯編語(yǔ)言程序則具裝有較高的效率并且容易精確計(jì)

22、算程序行動(dòng)的時(shí)間， 而超聲波測(cè)距器的程序既有較復(fù)雜;的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精確計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測(cè)距時(shí)），所以控制I程序可采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程。下面對(duì)超聲波測(cè)距器的算法，主程序，超聲:波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序逐一介紹。滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。訂4.1超聲波測(cè)距器的算法設(shè)計(jì)圖5.1示意了超聲波測(cè)距的原理，既超聲波發(fā)生器T在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波 信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來(lái)， 就會(huì)被超聲波接收器R接收到。這樣, 只要計(jì)算出從發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到返回信號(hào)所用的時(shí)間， 就可算出超聲波發(fā)生器 于反射物體的距離。該距離的計(jì)算公式如下 4-1 :鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮

23、。d=s/2=（v X t）/2（4-1 ）其中：d為被測(cè)物于測(cè)距器的距離；s為聲波的來(lái)回路程；V為聲速；t為聲波來(lái)回所 用的時(shí)間。共30頁(yè) 第27 頁(yè)圖4.1超聲波測(cè)距離原理圖對(duì)于該系統(tǒng)影響最大可測(cè)距離存在四個(gè)因素：超聲波的幅度、反射物的質(zhì)地、反 射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對(duì)聲波脈沖的直接接 收能力將決定最小可測(cè)距離。為了增加所測(cè)量的覆蓋范圍，減少測(cè)量誤差，可采用多 個(gè)超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射/接收的設(shè)計(jì)方法。由于超聲波也是一種聲 波，其聲速v與溫度有關(guān)，下表4.1列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時(shí)，如 果溫度變化不大，則可以為聲速是基本不變的。如果

24、測(cè)距精度很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ) 償?shù)姆椒右孕Ｕ?。攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。溫度（C）-30-20-100103030100聲速（m/s）313319325323338344349386表4.1超聲波波速與溫度的關(guān)系表4.2總體設(shè)計(jì)方案由單片機(jī)AT89C52編程產(chǎn)生40kHz的方波，由P1.0 口輸出，再經(jīng)過放大電路， 驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。 發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射回來(lái)后，由超聲波接收頭接收到信號(hào)，通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理，送至單片機(jī)。 單片機(jī)利用聲波的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時(shí)間間隔計(jì)算出障礙物的 距離,并由單片機(jī)控制顯示出來(lái)。趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。發(fā)射

25、逝沖接收到的信號(hào)廳舉后| t=Tx- To | TaTl圖4.2時(shí)序圖該測(cè)距裝置是由超聲波傳感器、單片機(jī)、發(fā)射 /接收電路和LED顯示器組成。傳 感器輸入端與發(fā)射接收電路相連，接收電路輸出端與單片機(jī)相連接，單片機(jī)的輸出端 與顯示電路輸入端相連接。其時(shí)序圖如圖 4.2所示。夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。4.3超聲波發(fā)生子程序和超聲波接收中斷程序超聲波發(fā)生子程序的作用是通過 P1.0端口發(fā)送兩個(gè)左右的超聲波脈沖信號(hào)（頻率 約40kHz的方波），脈沖寬度為12“左右，同時(shí)把計(jì)數(shù)器T0打開進(jìn)行計(jì)時(shí)。視絀鏝鴯 鱭鐘腦鈞欖栃。超聲波測(cè)距器主程序利用外中斷0檢測(cè)返回超聲波信號(hào)，一旦接收到返回超聲波 信號(hào)（即INTO

26、引腳出現(xiàn)低電平），立即進(jìn)入超聲波接收中斷程序。就立即關(guān)閉計(jì)時(shí) 器T1，停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值 1。偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。如果當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出時(shí)還未檢測(cè)到超聲波返回信號(hào)，則定時(shí)器T1溢出中斷將外中斷0關(guān)閉，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值 0，以表示本次測(cè)距不成功。緦徑銚膾齲轎級(jí)鏜撟廟。 單片機(jī)在T0時(shí)刻發(fā)射方波，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)收到回波后，產(chǎn)生一負(fù)跳 變到單片機(jī)中斷口，單片機(jī)響應(yīng)中斷程序，定時(shí)器停止計(jì)數(shù)。計(jì)算時(shí)間差，即可得到 超聲波在媒介中傳播的時(shí)間t，由此便可計(jì)算出距離。騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。4.4主程序主程序首先要對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器模式，置位

27、總中斷允許位 EA并對(duì)顯示端口 P0和P2清0;然后調(diào)用超聲波發(fā)生子程 序送出一個(gè)超聲波脈沖。為了避免超聲波從發(fā)射器直接傳到接收器引起的直射波，需要延時(shí)約0.1ms （這也就是超聲波測(cè)距器會(huì)有一個(gè)最小可測(cè)距離的原因）后才可打開 外中斷0接收返回的超聲波信號(hào)。由于采用的是12MHZ的晶振，計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)就畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙是1us,所以當(dāng)主程序檢測(cè)到接收成功的標(biāo)志位后，將計(jì)數(shù)器TO中的數(shù)(即超聲波來(lái)回所用的時(shí)間)按式(5-2 )計(jì)算，即可得被測(cè)物體與測(cè)距器之間的距離。設(shè)計(jì)時(shí) 取20C時(shí)的聲速為 344m/s，則有癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗騮。d= (v X t) 12= (172T/10000)

28、cm(4-2 )其中：T為計(jì)數(shù)器T0的計(jì)數(shù)值。程序流程圖如圖4.3 , (a)為主程序流程圖，(b)為定時(shí)中斷子程序流程圖，(c) 為外部中斷子程序流程圖。鏃鋝過潤(rùn)啟婭澗駱讕濾。榿貳軻謄壟該檻鯔塏賽。(a)(b)(c)圖4.3程序流程圖用單片機(jī)編程產(chǎn)生40kHz方波，可用延時(shí)程序和循環(huán)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。先定義一個(gè)延時(shí) 函數(shù)，然后可用語(yǔ)句循環(huán)，并且循環(huán)一次同時(shí)改變方波輸出口的電平高低，從而產(chǎn)生方波。邁蔦賺陘賓唄擷鷦訟湊。結(jié)論本課題介紹了一種基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)。給出了硬件和軟件的設(shè)計(jì)方案共30頁(yè) 第29 頁(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙超聲波傳感器是本系統(tǒng)的核心器件，本論文詳細(xì)地介紹了超聲波傳

29、感器的原理、結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方式以及它的一些特性。只有深入地了解超聲波傳感器的工作原理，才能 更好的設(shè)計(jì)測(cè)距電路。單片機(jī)是本系統(tǒng)的控制部分，采用Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52|芯片。驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器的40kHz的方波信號(hào)，就是由單片機(jī)編程產(chǎn)生的。本系統(tǒng)的；發(fā)射電路采用74HC04六反向器，通過它對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生的方波信號(hào)進(jìn)行放大，以驅(qū)動(dòng)i傳感器工作。接收電路采用的是 LM741通過接收電路對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大和整:形，最終再輸出負(fù)脈沖給單片機(jī)響應(yīng)中斷程序。 本系統(tǒng)的LED顯示部分采用的是靜態(tài)i掃描方式，并用單片機(jī)軟件譯碼。單片機(jī)內(nèi)部采用C語(yǔ)言編程，方波信號(hào)的產(chǎn)生、時(shí)i間差的讀取、距離的計(jì)算以及顯示

30、輸出的譯碼都由單片機(jī)編程完成。嶁硤貪塒廩袞憫倉(cāng)華糲。;本課題所設(shè)計(jì)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)具有測(cè)量精度較高、速度快、控制簡(jiǎn)單方便等優(yōu)i點(diǎn)。測(cè)距范圍從20cm到200cm測(cè)量精度在土 10cm內(nèi)。測(cè)距系統(tǒng)在許多工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和i自動(dòng)控制場(chǎng)合，都有很重要的作用。但由于經(jīng)驗(yàn)不足，電路硬件、軟件部分都有不夠裝完善的地方，在今后的學(xué)習(xí)中會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)。該櫟諼碼戇沖巋鳧薩錠。i總體來(lái)說，最重要的是在本課題的設(shè)計(jì)過程中我學(xué)到了很多知識(shí)，從中受益匪淺。i了解了超聲波傳感器的原理，學(xué)會(huì)了各種放大電路的分析、設(shè)計(jì)，也掌握了單片機(jī)的i開發(fā)過程和利用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路的方法。對(duì)一塊電路板的設(shè)計(jì)、焊板、調(diào)試、改進(jìn)等訂整個(gè)過程，有了更深入的

31、理解和掌握。這些對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大幫助的。劇妝諢貰攖蘋塒呂侖廟。共30頁(yè) 第31 頁(yè)致謝三年的讀書生活即將結(jié)束，但是對(duì)于我來(lái)言卻是另一次征程的開始。三年的大學(xué) 生活轉(zhuǎn)瞬即逝，期間有歡笑也有很多無(wú)奈。雖說有些遺憾，卻也收獲頗多。三年的大;學(xué)生活不僅讓我學(xué)到了知識(shí)，還讓我懂的了感恩，學(xué)會(huì)奉獻(xiàn)，讓我在這三年得以充實(shí)。:臠龍訛驄椏業(yè)變墊羅蘄。i這次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該是老師留給我們的最后一次作業(yè)本次設(shè)計(jì)得以順利完成，首先:要感謝我們的指導(dǎo)老師：張曉陽(yáng)老師的指導(dǎo)和大力支持。 在繁忙的教學(xué)中，張曉陽(yáng)老i師忙里偷閑指導(dǎo)了我的設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、 思路、同時(shí)提供了一些專業(yè)知識(shí)的幫助。 在這里I也要對(duì)給我提供幫助的

32、同學(xué)說聲謝謝， 沒有你們的幫助，我可能無(wú)法成功的完成此次;設(shè)計(jì)。同時(shí)也感謝三年來(lái)授之以漁的老師們， 是你們的教導(dǎo)使得我們獲得了知識(shí)， 表i示衷心的感謝！ 鰻順褸悅漚縫輾屜鴨騫。裝參考文獻(xiàn)1 胡乾斌，李光斌，李玲等單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用M.華中科技大學(xué)出版社，20042 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M.北京航空航天大學(xué)出版社，19963 蘇長(zhǎng)贊.紅外線與超聲波遙控M.人民郵電出版社，1993.74 蘇偉.鞏壁建.超聲波測(cè)距誤差分析J.傳感器技術(shù)，2004 陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)M.機(jī)械工業(yè)出版社，20006 薛麗芳，汪卉，彥文俊基于超聲波的距離測(cè)量J.自動(dòng)化與儀表，2007（05）7 王田苗

33、.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā).清華大學(xué)出版社，20058 馬忠梅,藉順心等.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（第三版）.北京航空航天大學(xué)出 版社,20039 戴娟主編，倪瑛，單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用高等教育出版社，2012.1010 王連英主編，基于 Multisim 10的電子仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)際，北京郵電大學(xué)出版社， 2009.8穡釓虛綹滟鰻絲懷紆濼。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共30頁(yè) 第33 頁(yè)附錄一硬件電路圖.117it-平備!克雀國(guó).GRiStink .閒即仲唧陰 =!C71 皿 H irmfEAliMtrAk :HQ竊瞬即:碉;閔m用壬:；Cl02 :11皿J-U- 叮EC隱. JD . $TEFDJrc

34、PO.V.m FDJW POJ.MQ PQ.WH用蛇 FOIT.油保 I fT&T Ijj I * i wl -1C后域.骨- 、 b惟吧書rtf：F A R茁 1，.IIQc i i TLT】H；D R； T.T/. - MlEft .I ?T PTTJ廚 ALE KFIDFI.1T2M3M5帕MiFZQ催憶粧PMMPZWfl憶沁劇*FZWf刃n兇 n. 衛(wèi)咖口屈C12 .旳;! 8z.-Cfi-2ISE I I I i ： I I IM8Rj|Rid1R111R12K13.it n .mTE.ieTEAJ：TECJi： TECR16)321KSTTr TAiinrtfFF 叱1ML3K 汀

35、囲02. MQS.R?聽U硬件電路圖畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙附錄2程序.*J;*超聲波測(cè)距器*;* 采用 AT89C52 12MHz 晶振*；*采用共陽(yáng)LED顯示器*.*J;測(cè)距范圍10cm-5.5m,堆棧在4FH以上，20H用于標(biāo)志;顯示緩沖單元在40H43H使用內(nèi)存44H 45H 46H用于計(jì)算距離JVOUT EQU P1.0 ;脈沖輸出端口.*J;*中斷入口程序.*ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP PINT0ORG 000BHLJMP INTT0ORG 0013HRETIORG 001BHLJMP INTT1ORG 0023HRETIORG 002BHRET

36、I.*J;*主程序共30頁(yè) 第37 頁(yè).*START: MOV SP,#4FH為顯示數(shù)據(jù)存放單元（40為最高位）MOV R0,#40H ;4043HMOV R7,#0BHCLEARDISP: MOV R0, #00HINC R0DJNZ R7, CLEARDISPMOV 20H, #00HMOV TMOD, #21H;T1MOV TH0, #00H;65ms;40kHz 初值超聲波脈沖個(gè)數(shù)控制為8位自動(dòng)重裝模式，T0為16位定時(shí) 器初值MOV TL0, #00HMOV TH1, #0F2HMOV TL1, #0F2HMOV P0, #0FFHMOV P1, #0FFHMOV P2, #0FFHMOV P3, #0FFHMOV R4, #04HSETB PX0SETB ET0SETB EASETB TR0;開啟測(cè)距定時(shí)器start1: LCALL DISPLAYJNB 00H, START1 ;收到反射信號(hào)時(shí)標(biāo)志為1CLR EALCALL WORK ;計(jì)算距離子程序SETB EACLR 00HSETB TR0 ;重新開啟測(cè)距定時(shí)器MOV R2, #64H ;測(cè)量間隔控制（約 4*10