畢業(yè)論文：數(shù)字式超聲測距儀的設(shè)計

鄭州輕工業(yè)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目數(shù)字式超聲測距儀的設(shè)計學(xué)生姓名 專業(yè)班級 I本文論述了單片機技術(shù)研制成功的超聲波測距儀的基本原理，測量計算方關(guān)鍵字：測距儀；超聲波；傳感器；CX20106。Becauseofmodernproductionrequirements,itwasdiscoveredthattheneedtoachievetheproductionofnon-contactdistancemeasurement,andultrasonicdistancemeasurementisagoodperformanceoftheranginghigh-precision,micro-LEDdisplayofultrasonicrangefinder,andusemicrocontroller,ultrasonictransmitterandultrasonicrbytheultrasonictransmissionfromtransmittoreceivetimeandhencethedistancetobeundertest.Thesymicrocomputertechnology,thebasicprinciplesofultrasonicrangefinder,measurementmethodofcalculatingimplementations.Useofsoftwareca數(shù)字式超聲測距儀的設(shè)計 I I1引言 11.1設(shè)計任務(wù) 21.2設(shè)計思路 21.3設(shè)計重難點 2 22.1超聲波的介紹 3 3 3 4 5 63.1單片機選型 63.2超聲波傳感器 93.3溫度傳感器 3.4系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.4.1系統(tǒng)框圖 3.4.2發(fā)射電路 3.4.3接收電路 3.4.4顯示電路 3.5系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1軟硬件的調(diào)試 2PCB圖 附錄二程序清單 附錄三元器件清單 1武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲在5%以內(nèi)。考慮到設(shè)計成本，對硬件電路的設(shè)計比較講究。3、軟件模塊的設(shè)計。2系統(tǒng)概述2.1超聲波的介紹20000Hz以上的，其每秒的振動次數(shù)(頻率)甚高，超出了人耳聽覺的上限 2.1.2超聲波的特點及特性2.1.3超聲波的應(yīng)用信息(如對聲波的反射、吸收和散射的能力),經(jīng)聲透鏡匯聚在壓電接收器上，這一感知信息而形成虛擬景象，由此來判斷當(dāng)前路況是否需要啟動自動剎車裝2.2超聲波測距的原理停止計時。超聲波在空氣中的傳播速度為v,根據(jù)計時器記錄的時間t,就可以3系統(tǒng)設(shè)計1、擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)為256字節(jié)5、32個可編程I/O口線6、8個中斷向量源7、三個16位定時器/計數(shù)器9、全雙工UART串行通道2 17 231P2.2(A10)22圖3-1AT89S52引腳圖系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在XTAL1和XTAL2動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼(存于外部EPROM中)來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓(Vpp)。ALE是英文"AddressLatchEnable"的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。AT89S52可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器(如74LS373),將端口0的地址總線(A0～A7)鎖進鎖存器中，因為AT89S52是以多工的方式送出地址可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S52可以利用PSEN及RD引腳分別啟而共用64K的定址范圍。端口0是一個8位寬的開路汲極(OpenDrain)雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0,P0.1表示位1,依此類推。其他三個I/O端口(P1、P2、P3)個LS的TTL負載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存計者必須外加一鎖存器將端口0送出的地址栓鎖住成為A0～A7,再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52擴充外接程序存儲器或端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當(dāng)做定時器2的外部脈沖輸入腳，而端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個P3.2:INTO,外部中斷0輸入。P3.3:INT1,外部中斷1輸入。P3.4:TO,計時計數(shù)器0輸入。P3.5:T1,計時計數(shù)器1輸入。P3.7:RD,外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA加12V編程電源(VPP)。圖3-2傳感器符號及等效電路圖輸黑壓電平輸黑壓電平圖3-3傳感器頻率特性事或模0事或模030度39度圖3-4傳感器方向性特性圖3-5表示傳感器的溫度隨頻率的變化特性，對于這種傳感器，溫度越高，輸出聲壓電平輸出聲壓電平離30cm靈敏度注：曲線上所標為溫度圖3-5溫度頻率特性曲線圖圖3-6表示阻抗隨頻率變化的特性。5坑3.3.1溫度傳感器的選用溫范圍一55℃~+125℃,在-10～+85℃時精度為±0.5℃。可編程的分辨率為9～12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、在9位分辨率時最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多3.3.2溫度對測距的影響關(guān)系極大，通常說的聲速每秒340米，其傳播介質(zhì)是15℃的標準空氣。研究表境干擾、時基脈沖頻率等；但環(huán)境溫度對聲速的影響最大，從超聲波聲速公式3.4系統(tǒng)硬件設(shè)計3.4.1系統(tǒng)框圖定時單片機顯示障礙物圖3-7系統(tǒng)框圖3.4.2發(fā)射電路圖3-8發(fā)射電路提高發(fā)射強度。如圖3-8所示。3.4.3接收電路圖3-9接收電路斷0的中斷請求后，會轉(zhuǎn)入外部中斷0的中斷服務(wù)程序進行處理。如圖3-9所圖3-10LED的管腳和電路原理 (通常稱為位選端),因此稱為共陰極LED數(shù)碼顯示器，8個數(shù)碼管的另一端通發(fā)送到接口電路，該字段就可以顯示發(fā)送的字形。要顯示新的數(shù)據(jù)時，單片機再不受硬件譯碼邏輯限制。采用動態(tài)掃描軟件譯碼地方式能大大簡化硬件電路結(jié)圖3-11LED顯示電路開始開始NY等待3-12主程序流程圖超聲波發(fā)生子程序的作用是通過P1.0端口發(fā)送2個左右的超聲波信號頻率 波返回信號，則定時器TO溢出中斷將外中斷0關(guān)閉，并將測距成功標志字賦值要完成時間值的讀取、距離計算、結(jié)果的輸出等工作。如圖3-13和圖3-14:外部中斷入口外部中斷入口關(guān)外部中斷開外部中斷返回NY返回圖3-13定時中斷子服務(wù)子程序圖3-14外部中斷服務(wù)子程序4系統(tǒng)調(diào)試并相距4～8cm,其余元件無特殊要求。若能將超聲波接收電路用金屬殼屏蔽起據(jù)實際情況可以修改超聲波發(fā)生子程序每次發(fā)送的脈沖寬度和兩次測量的間隔的范圍為1～60cm,測距儀最大誤差不超5%。系統(tǒng)調(diào)試完后應(yīng)對測量誤差和重復(fù)份的影響。例如：20℃時，T=293.15,CS=344.2和范圍，應(yīng)盡量提高超聲傳感器外加脈沖電壓的幅值。系統(tǒng)設(shè)計針對溫度、回大(測距盲區(qū)指的是可以測量的最小距離),一般選擇由8個脈沖組成。電路在6[1]周良權(quán)，方向喬等.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社.2007.8[2]鮑小南等.單片微型計算機原理及應(yīng)用[M].浙江：浙江大學(xué)出版社.2007.8[3]陳辛城.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社.2007.8子工業(yè)出版社.2004.5[5]海鳴，王紀嬋，劉軍，史春雪.一種高精度超聲波測距系統(tǒng)的改進[J].子技術(shù)應(yīng)用.2000.5[6]高飛燕.基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)的設(shè)計[J].信息技術(shù).2004.6息.2003.9[8]劉鳳然.基于單片機的超聲波測距系統(tǒng)[J].傳感器世界.2004.12[10]程鐵棟，楊麗榮.CPLD和單片機的高精度超聲測距系統(tǒng)[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2004.8[11]時瑋，孟軍，劉波.溫度修正的超聲波測距控制設(shè)計[J].機械工程與自動[12]倪勇，陳沉.嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社.2010.6[13]黃正瑾計算機結(jié)構(gòu)與邏輯設(shè)計高等教育出版社.2001.6致謝附錄二程序清單,********************************單元(40H為最高位)*R0,#40H;40H-43H為顯示數(shù)據(jù)存放器TMOD,#11H;T1為TO為16位定時TH0,#00H;65毫秒初值R4,#04H;超聲波肪沖個賦值的一半)1MOVR2,#32h;#64H;測量間隔控制(約*T1中斷，發(fā)超聲波用;T1中斷，65毫秒中斷一次MOVTL0,#00HMOVTH1,#00HMOVTL1,#00Hnopnopnopnop;外中斷0,收到回波時進入jbp3.2,pint0_exitjnbp3.2,$;顯示程序*;40H為最高位，43H為最低位，先掃描高位JNBACC.4,ENDOUT;G09h,0ffh;共陽段碼表"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9""不亮延時程序*MOVR6,#14Hpoppop.**************************************;*距離計算程序(=計數(shù)值*17/1000cm)*.**************************************work:PUSHACCMOVA.40HMOVA,40H;次高位為0,先看最高位是否為不亮