基于at89c2051單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計報告

設(shè)計任 性能指 三、設(shè)計方 四.系統(tǒng)軟件設(shè) 五.調(diào)試及性能分 調(diào)試步 參考文 附錄二基于AT89C2051單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)PCB 附錄三基于AT89C2051單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)焊接組裝 附錄四基于AT89C2051單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)C語言原程 設(shè)計任利用單片機(jī)及接口電路(鍵盤接口和顯示接口電路)設(shè)計制作一個超聲波測距LED。性能指CM測距范圍：25CM400CM：1%。超聲波是由機(jī)械振動產(chǎn)生的,可在不同介質(zhì)中以不同的速度。由于超聲波指向性強(qiáng)能量消耗緩慢在介質(zhì)中的距離較遠(yuǎn)因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量如于有灰塵煙霧電磁干擾等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力因由于空氣中波速較慢其回波號中包含的沿方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法為高;而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點(diǎn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實(shí)時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求。相位檢測法雖然精度高，但檢測范圍有限;聲波幅值檢測法易受反射波的影響。本儀器采用超聲波渡越時間檢測法。其原理為:檢測從超聲波發(fā)出的超聲波，經(jīng)氣體介質(zhì)的到的時間，即渡越時間。渡越時間與氣體中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。超聲波向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時單片機(jī)開始計時，超聲波在空氣中，途中碰到物就立即返回來，超聲波收到反射波就立即停止計時。超聲波在空氣中的速度隨溫度變化，其對應(yīng)值如表2-1，根據(jù)計時器記錄的時間t(見圖2-1)，就可以計算出發(fā)射點(diǎn)距物的距離(s)，即:s=vt/2。2-1與溫度的關(guān)0聲速2-1波測距時序超聲波傳感超聲波發(fā)生壓電式超聲波發(fā)生器原2-2所示的已極化的壓電陶瓷上施加如圖bc2-2單片機(jī)超聲波測距系統(tǒng)構(gòu)AT89C205140kHzt，LED開始測量開始測量2-3波測距系統(tǒng)框單片機(jī)主控使用51系列AT89C2051單片機(jī)，該單片機(jī)工作性能穩(wěn)定，同時也是在單片機(jī)課程設(shè)計中經(jīng)常使用到的控制。（（路三部分單片機(jī)采用AT89C2051采用12MHz高精度的晶振以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。單片機(jī)用P3.5端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的信號，P3.6端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實(shí)用的3位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P1口，位碼輸出端口分別為單片機(jī)的P3.2、P3.1、P3.0PNPS9012AT89C2051AT89C2051是ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)（RAM，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-5l指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位央處理器和Flash單元，功能強(qiáng)大。AT89C2051單片機(jī)可·MCS-51·2k字節(jié)可重擦寫閃速·1000·2.7V－6V·全靜態(tài)操作·兩級加密程序·128×8·15I／O·2l6·6·UART·LED··AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2k字節(jié)Flash閃速器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，15個I／O165向量兩級斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，內(nèi)置—個精密比較器，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C20510HZRAM，RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。超聲波測距系統(tǒng)構(gòu)本系統(tǒng)由單片機(jī)AT89C20513-1示電路超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分單片機(jī)采用AT89C2051采用12MHz高P3.5波換能器所需的40kHz的信號，P3.6端口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號顯示電路采用簡單實(shí)用的3位共陽LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P1口，位碼輸出端口分別為單片機(jī)的P3.2、P3.1、P3.0口,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管P3.7T0計時，當(dāng)檢測到P3.7由高電平變?yōu)榈碗娖胶?，立即停止?nèi)部計時器計時。單片機(jī)將測得的時間與聲速相乘再除以2即可得到測量值，最后經(jīng)3位數(shù)碼管將測得的結(jié)果顯示超聲波測距單片機(jī)系超聲波測距單片機(jī)系統(tǒng)主要由：AT89C2051單片機(jī)、晶振、復(fù)位電路、電源濾波部3-2。3-2：超聲波發(fā)射、接收電超聲波發(fā)射接收電路如圖3-3超聲波發(fā)射部份由電阻R2及超聲波發(fā)送頭T40板成；接收電路由BG1、BG2X組成的兩組三級管放大電路組成；檢波電路、比較整形電路C7、D1、D2BG340kHz的由AT89C2051單片機(jī)的P3.5驅(qū)動超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波，經(jīng)反射后由超聲波接收頭接收到40kHz的正弦波，由于聲波在空氣中時衰減，P3該測距電路的40kHz信號由單片機(jī)AT89C2051的P3.5發(fā)出。的周期為1/40ms，即25μs，半周期為12.5μs。每隔半周期時間，讓輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生40kHz。由于單片機(jī)系統(tǒng)的晶振為12M晶振，因而單片機(jī)的時間分辨率是1μs，所以只能產(chǎn)生半周期為12μs或13μs的信號頻率分別為41.67kHz和38.46kHz38.46kHz的。3-3：如圖3.3所示。接收到的信號加到BG1、BG2組成的兩級放大器上進(jìn)行放大。每級放大70解調(diào)成多個大脈沖波。這里使用的是IN4148顯示電本系統(tǒng)采用三位一體LED數(shù)碼管顯示所測距離值，如圖(見下頁)。碼管采用動P1P3.2P3.1、P3.0PNPS9012圖3-4：顯示單元主程序運(yùn)行時間（超聲波測距時C語言編程。主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)定時器0為計數(shù)，設(shè)定時器1定時。置位總中2環(huán)顯示測量結(jié)果。當(dāng)調(diào)用超聲波測距子程序后，首先由單片機(jī)產(chǎn)生6-8個頻率為38.46kHzT01.5-2ms（這也就是超聲波測距儀會有一個最小可測距離的原因，稱之為盲區(qū)值）P3.7P3.7T0MHz1μsT0（即超聲波來回所用的時間（215℃340m/s則有：d=(c×t)/2=172×T0/10000cmT0T0BCDLED超聲波測距子程void //{{ //10{}{ //{ //如果達(dá)到一定時間沒有收到回波,則將csbint置零,退出 //}}超聲波測距程序流Y顯NY輸顯示值顯示值=CC超聲波測距序流程N(yùn)NYNYNY結(jié)停止計啟動計時器調(diào)試步裝到測距板上通電后將測距板的超聲波頭對著往復(fù)移動看數(shù)碼管的顯---將下限值增大。本測距1S鐘測量兩次，若要修改測量間隔，可將程序“if(csbds>=40)//1S中的“40”增大或減小即可。超聲波發(fā)送（盲區(qū)340m/。性能分7米左右，而我們所能實(shí)現(xiàn)的最大距離只有4.00米，測量結(jié)果受環(huán)境溫度影響。分析原超聲波發(fā)送部份為了簡化電路,沒加設(shè)置專門的超聲波驅(qū)動電路,而是用單片機(jī)P3.55[1]領(lǐng)51單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解:電子工業(yè)[2].基于單片機(jī)智能系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn).:電子工業(yè)[3]白焰董玲51單片機(jī)實(shí)用C語言程序設(shè)計中國電力[4]李群芳,.單片機(jī)微型計算機(jī)與接術(shù).:電子工業(yè)[5]、.51系列單片機(jī)設(shè)計實(shí)例.:航空航天大學(xué)[6]中51單片機(jī)開發(fā)與典型實(shí)例 ：人民郵 附錄二基于AT89C2051PCB附錄三基于AT89C2051附錄四基于AT89C2051C賈/#include<REG2051.H>#define #definecsbint #definecsbc=0.034#definebgunsignedcharcsbds,opto,digit,buffer[3],xm1,xm2,xm0,key,jpjs,ki;//顯示標(biāo)識 unsignedints,t,i,sj1,sj2,sj3,mqs,sx1,sjtz,sja,sjb;bitvoidvoid void void void voidvoid { { {}elseif(s<sj1){}else }}void {for(i=0