紅外測距課程設(shè)計報告書

1、 . . . 課程設(shè)計題目 紅外測距 二級學(xué)院 專 業(yè) 班 級 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師考核項目設(shè)計50分平時成績20分答辯30分得分總分考核等級教師簽名摘要現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進入了許多新領(lǐng)域，而在測距方面先后出現(xiàn)了激光測距、微波雷達測距、超聲波測距與紅外線測距。為了實現(xiàn)物體近距離、高精度的無線測量而采用了紅外發(fā)射接收模塊作為距離傳感器，單片機作為處理器，編寫A/D轉(zhuǎn)換和顯示程序，完成了一套便推式的紅外距離測量系統(tǒng)，系統(tǒng)可以高精度的實時顯示所測的距離，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單可靠、體積小、測量精度高、方便使用。關(guān)鍵詞：紅外測距； A/D轉(zhuǎn)換；實時顯示；目錄一、概述31.意義：32.小組的工作分配：33.系統(tǒng)

2、主要功能3二、硬件電路設(shè)計與描述31.方案與設(shè)計思想：32.電路原理圖53.芯片資料：64.元件清單：8三、軟件設(shè)計流程與描述91.模塊層次結(jié)構(gòu)圖92.程序流程圖113.源程序代碼111602顯示模塊程序:11紅外測距模塊程序:13四測試17五總結(jié)171.小組總結(jié)172.個人總結(jié)18參考文獻:18一、概述1.意義：距離，是個很微妙的東西，因此人們就會用具體的數(shù)值來表示。于是就有了人工測量，而在現(xiàn)今社會，人們已經(jīng)與高科技接軌，便有了激光測距、微波雷達測距、超聲波測距與紅外線測距。我們所做的課題便是紅外線測距，而做此課題不為其他，只為自己動手，做一個簡易的，精確的，近距離的距離檢測儀，這也是對我們

3、所學(xué)知識的一種考驗方法，更多的是更系統(tǒng)的認識單片機，了解AD轉(zhuǎn)換和紅外收發(fā)模塊。2.小組的工作分配：3.系統(tǒng)主要功能實時測量紅外發(fā)收管與障礙之間的距離。二、硬件電路設(shè)計與描述1.方案與設(shè)計思想：設(shè)計要求：紅外測距A、利用紅外發(fā)射管發(fā)送信號，信號經(jīng)過障礙物反射，紅外接收管接收反射的信號。B、用單片機將紅外收發(fā)管與障礙物之間的距離實時顯示出來方案一、時間差測距法：此方案是將紅外發(fā)射管發(fā)送的信號與接收管接收信號的時間差寫入單片機中，在單片機中用算法將距離計算出來。原理圖如圖X-1所示。方案二、反射能量法：此方案是用紅外發(fā)射管發(fā)射信號，然后用紅外接收管接收信號，將接收的信號強度經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，錄入單片機

4、中顯示出來，并將對應(yīng)的距離記錄下來。完成一段圍的測量，將所記錄下的數(shù)據(jù)寫入單片機中，然后便可進行測量距離了。原理圖如圖X-2所示。AT89S52紅外模塊時間差距離S=c*t顯示距離 圖X-1 時間差測距法顯示距離AT89S52紅外模塊實驗數(shù)據(jù)圖X-2反射能量法方案比較：通過以上兩種方案分析，我們可以看到方案一的誤差很大，由于紅外裝置測的距離比較近，而光速很快，因此反饋到單片機中的時間很短，單片機很難準確處理，而在一般情況下的光速不太準確，因此誤差較大。方案二是先將實驗數(shù)據(jù)錄入單片機中，因此在測量時存在的誤差就會相對較小，綜合考慮，選擇方案二可行。2.電路原理圖 仿真電路圖結(jié)構(gòu)圖AD轉(zhuǎn)換模塊由于

5、單片機不能直接處理紅外接收管接收的電壓信號，所以先通過AD轉(zhuǎn)換，將信號轉(zhuǎn)換為單片機能夠處理的數(shù)字信號，以完成所需實驗容。紅外收發(fā)模塊紅外發(fā)送管是用于發(fā)送信號,經(jīng)過障礙物將信號反射,紅外接收管接收到反射回來的信號,然后根據(jù)信號強弱將對應(yīng)的電壓值顯示在顯示模塊上,并將此時的距離記錄。然后整改程序，用紅外收發(fā)模塊進行測距，就可在顯示模塊上顯示出紅外接收管接收的信號強度對應(yīng)的距離值。3.芯片資料：TLC2543管腳圖TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機I/O資源；且價格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有

6、較為廣泛的應(yīng)用。2TLC2543的特點：（1）12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器；（2）在工作溫度圍10s轉(zhuǎn)換時間；（3）11個模擬輸入通道；（4）3路置自測試方式；（5）采樣率為66kbps；（6）線性誤差±1LSBmax；（7）有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC；（8）具有單、雙極性輸出；（9）可編程的MSB或LSB前導(dǎo)；（10）可編程輸出數(shù)據(jù)長度。TLC2543引腳說明： AT89S52管腳圖4.元件清單：序號品名數(shù)量（個）參考價（元）1AT89S52單片機13.752tlc254316340P座子11420P座子10.555TCRT50001161602顯示器 18712m晶振10.3586腳自鎖按

7、鈕10.59按鈕10.110發(fā)光二極管10.1111k排阻10.212104滑阻10.41310k電阻10.1141k電阻40.415200歐電阻10.116150歐電阻10.117104pf電容20.11822uf電容10.11930pf電容20.120排針若干121單排座10.122導(dǎo)線若干123單面板14合計29三、軟件設(shè)計流程與描述1.模塊層次結(jié)構(gòu)圖主程序紅外模塊AD模塊實驗數(shù)據(jù)顯示模塊簡述：先將AD采集程序?qū)懭雴纹瑱C中,進行實驗,將固定距離所采集到的信號強度記錄下來,然后將對應(yīng)的數(shù)據(jù)加入程序中,最后通過紅外模塊進行測量,便可顯示出對應(yīng)的距離值，主程序是整個程序的基礎(chǔ)，也是核心。2.程

8、序流程圖開始數(shù)據(jù)初始化AD采集顯示電壓值電壓值對應(yīng)距離顯示距離3.源程序代碼1602顯示模塊程序:#include<lcd1602.h>#include<reg52.h>sbit lcdrs=P25;sbit lcdrw=P26;sbit lcden=P27;void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void write_(uchar )lcdrs=0;lcden=0;P0=;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_data(uch

9、ar date)lcdrs=1;lcden=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void init() lcdrw=0;lcden=0;write_(0x38);write_(0x0c);write_(0x06);write_(0x01);write_(0x80);紅外測距模塊程序:#include<reg52.h>#include<lcd1602.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit clk=P14;sbit cs=P15; sbit d

10、in=P16;sbit dout=P17;sbit bit7=B7; / 數(shù)據(jù)的最高位uchar count,conword;/控制字的高四位決定通道口bit cy;void write_sfm(uchar add,uint date)uint bai,shi,ge;ge=date%10;shi=date%100/10;bai=date%1000/100;write_(0x80+add);write_data(0x30+bai);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);write_data('m');write_data('m&

11、#39;);void write_sfm1(uchar add,uint date)uint qian,bai,shi,ge;ge=date%10;shi=date%100/10;bai=date%1000/100;qian=date/1000;write_(0x80+0x40+add);write_data(0x30+qian);write_(0x80+0x40+0x08);write_data(0x2e);write_data(0x30+bai);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);uint readad(uchar conword)char

12、i;uint advalue=0;uchar value=0; conword=conword<<4;/ 控制字高四位與低四位互換 變成了高四位就是選擇的通道口clk=0;cs=1; /cs為高，clk din 被禁止 dout成高阻態(tài)cs=0; /cs為低 clk din使能 dout脫離高阻狀態(tài)B=conword; /控制字for(i=8;i>0;i-)cy=dout; /dout 的高位傳給cydin=bit7;/控制字高位先送入clk=1;/控制字在時鐘信號的上升沿送入B=B<<1;/控制字的次高位移入高位clk=0;value=value<<

13、1; if(cy=1) value+;/value是dout的高八位advalue=value; advalue=advalue<<4;/高四位與低四位互換 得出輸出值value=0x00;for(i=4;i>0;i-) /dout 高四位的值賦給 valuecy=dout;value=value<<1;if(cy=1) value+;clk=1;clk=0;advalue=advalue+value;cs=1;return advalue; / TLC 轉(zhuǎn)換出的advalue=U(顯示的電壓值)*4096/5 ;main()uint ad,l;init();wh

14、ile(1)delay(100); ad=readad(0x00);ad=ad*0.00122*1000;/ 將ad轉(zhuǎn)換為與輸入的電壓值相等 ad*5/4096 在擴大1000if(ad>0&&ad<55)l=0;if(ad>=55&&ad<70)l=40;if(ad>=70&&ad<80)l=35;if(ad>=80&&ad<100)l=30;if(ad>=100&&ad<120)l=27;if(ad>=120&&ad<150

15、)l=25;if(ad>=150&&ad<185)l=22;if(ad>=185&&ad<230)l=20;if(ad>=230&&ad<320)l=17;if(ad>=320&&ad<420)l=15;if(ad>=420&&ad<590)l=12;if(ad>=590&&ad<660)l=10;if(ad>=660)l=0; write_sfm(7,l);write_sfm1(7,ad);四測試測試方法：先寫入電壓采集程序,接入電源,將對應(yīng)距離的電壓值標定出來。再將標定的值與對應(yīng)距離寫入程序中，接入電源，便可測量距離。測試設(shè)備：直尺，直流穩(wěn)壓電源，擋板。整理數(shù)據(jù)：標定電壓值實際距離顯示距離55-70mv35-40mm40mm70-80mv30-35mm35mm80-100mv27-30mm30mm100-120mv25-27mm27mm120-150mv22-25mm25mm150-185mv20-22mm22mm185-230mv17-20mm20mm230-320mv