超声波测距仪毕业论文

姓 名 王延大 专 业 班 级 12 电子 4 班 论 文 名 称 智能遥控小车 指 导 教 师 梁召峰 毕业设计（论文）任务书专业（班）： 13 电子 1 班 姓名： 陈仕泓 课题名称、主要内容和基本要求课题名称：超声波测距离主要内容： 小小测量超声波到反射物的距离，此设计中关键的是计算从超声波发出到途中遇到障碍物反射回来的往返时间，然后利用有关参数根据距离计算公式算出所测距离，要求测距的范围是 0.5 到 10 米，所测到距离要能够实时显示。基本要求： 1、收发传感器均选用超声波传感器；2、距离要求显示；3、探测距离 0.5m10m；4、工作温度-20 45 。 进度安排周次 工作内容 执行情况2-4 选定题目、明确题目要求、开题报告5-8 硬件设计与程序编制9-10 软硬件调试与软硬件完善11-12 系统硬软件联合调试13-14 撰写论文、教师审阅论文、完成论文的修改、定稿及评审工作15 参加毕业答辩 指导教师评语指导教师签名： 评阅教师评语评阅教师签名： 毕业设计（论文）成绩答辩委员会主任签名： 目 录摘要 .5Abstract.5第一章 方案的论证 .61.1AVR 单片机的选择 .61.1.1 AVR 单片机用于智能小车的优点： .61.1.2 AVR 单片机用于智能小车的缺点： .61.2 C51 单片机的选择 .61.2.1 STC89C52 单片机简介工作原理： .61.2.2 C51 单片机用于智能小车的优点： .61.2.3 C51 单片机用于智能小车的缺点： .71.2.4 C51 单片机用领域： .71.3 选题的原因及结果 .7第二章 系统硬件设计 .92.1 系统硬件的总体设计 .92.1.1 系统硬件总体框图 .92.1.2 各个组成模块 .92.1.3 总体电路原理图 .122.2 遥控电路设计 .122.2.1 驱动电路 .13第三章 系统软件设计 .163.1 主程序框图： .163.2 电机驱动程序 .163.4 避障模块、避障框图 .19第四章系统调试 .2241 测试工具： .224.2 PCB 的设计制作与安装 .224.3 调试过程 .22结束语 .23致谢 .23参考文献 .24摘要超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，传播距离较远等优点，所以，在利用传感器技术和自动控制技术相结合的测距方案中，超声波测距是目前应用最普遍的一种，它广泛应用于防盗、倒车雷达、水位测量、建筑施工工地以及一些工业现场。 本文主要是根据超声波传感器的原理和特性，利用传输中距离与时间的关系，计算从超声波发出到途中遇到障碍物反射回来的往返时间，然后利用有关参数，由距离计算公式算出所测距离，此次设计采用 AT89C51 单片机为核心器件，形成相应的测距电路，信号处理电路，自行编制单片机控制程序，并进行硬件调试、软件调试，最后进行软硬件联调，达到性能要求。该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、环境温度检测电路及显示电路构成。关键词：超声波测距，51 单片机，传感器，LED 显示屏等前言随着我国汽车产业的高速发展，我国已开始进入私家车时代，而随之增加的是交通事故的发生的频率。为了提高汽车运行的安全性，倒车雷达预警系统的问世不仅受到了广大顾客的青睐，也使电子产业成汽车行业中的新兴热点。尤其是近年来倒车雷达受到了商家的热捧，很多防盗器的生产商纷纷涉足倒车雷达，使得我国汽车电子行业逐渐繁荣起来，倒车雷达俨然形成一个较大的商机，市场也开始呈现出一派竞争的态势。倒车雷达系统经历了三个阶段，六代技术的改良。最早的是倒车防撞仪，功能单一只能测试车后限定范围内的障碍物，然后发出警报。慢慢的倒车雷达发展到可以根据距离远近程度分段报警。前两个阶段的倒车雷达一般采用集成电路，所以功能比较单一。随着人们对汽车驾驶辅助系统易用性要求的提高，以及单片机价格不断下降和汽车电子系统网络化发展的要求，新型的倒车雷达都是以单片机为核心的智能测距传感系统。要求倒车雷达连续测距并显示障碍物距离，并采用不同间歇鸣叫频率的声音报警提示距离，让驾驶员全神贯注地注视场景。汽车电子系统网络化发展还要求作为驾驶辅助系统子系统的倒车雷达具有通信功能，能够把数据发送到汽车总线上。如最为先进的倒车雷达系统为智能可视倒车雷达系统，它在车尾部装上针孔摄像头，倒车时可以在显示屏上显示车后的真实图像。而倒车雷达控制系统的核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。第一章 方案的论证1.1AVR 单片机的选择1.1.1 AVR 单片机用于超声波测距仪的优点：1)高可靠性、作用强、低功耗和低价位。2)多种频率的内部 RC 振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等作用，零外围电路也可以工作。3)在相同的系统时钟下 AVR 运行速度最快。1.1.2 AVR 单片机用于超声波测距仪的缺点：1）功能寄存器多，不适合初学者。2）供货不稳定，导致价格起伏波动较大，对于长期产品的成本核算不利。不过总的说来这几年还是处于价格下降趋势，毕竟是较新的芯片系列。3）型号较少，且价格在 15 以下的型号均没有开放总线，对于低成本应用比较困难。1.2 C51 单片机的选择1.2.1 STC89C52 单片机简介工作原理：STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。STC89C52 使用经典的 MCS-51 内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，3 个 16 位定时器/计数器，4 个外部中断，一个 7 向量 4 级中断结构，在本系统中定时器 T0 用来测量超声波的传输时间。1.2.2 C51 单片机用于超声波测距仪的优点：1）集成度高，体积小，简单易操作，可靠性好。2）性价比高，控制能力强。3）开发装置多。4）低功耗，低电压，便于生产便携式产品。1.2.3 C51 单片机用于超声波测距仪的缺点：1)解密容易。2)不具备自编程能力, 使用不够灵活。3 )改变延时间受到硬件设置的限制1.2.4 C51 单片机的应用与设计方案：C51 单片机广泛应用于：温度控制系统，电子密码锁，智能风扇设计，宿舍门禁管理系统，自动电阻测量仪等。本系统主要是基于单片机的测距系统，以 STC89C52RC 单片机为核心控制器件，分为超声波发射电路和超声波检测接收电路、显示三部分。超声波测距电路的设计框图如图 1-1 所示：本方案采用单片机作为控制系统，用单片机产生 40kHz 的超声波，脉冲持续时间为 0.2ms 左右，时隔 59.8ms 反复进行。此脉冲信号作为计时的起始脉冲，由单片机输出的端口的高频脉冲经过 74LS04 六反相器功率放大、升压后与超声波探头产生共振，使超声波探头工作，则超声波由超声波发射头发射出去。接收电路由超声波接收器、CX20106A 集成电路组成。使用 CX20106A 集成电路对接收探头收到的信号进行放大、滤波。当 CX20106A 接收到反射 40kHz 的信号时，会在第 7 脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入，停止计数器 T0 计数，并读取 T0 计数值存储。发射超声波时，压电传感器中的压电晶片受发射电脉冲激励后产生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。接收超声波时，两电极间未外加电，共振板接收到超声波，将压迫压电晶片作振动将机械能转换为电信号。74LS04 反相器CX20106A 集成电路超声波发射器超声波接收器MCS-51单片机显示屏图 1-1 超声波测距电路的设计框图1.3 选题的原因及结果1）性价比高，控制能力强，开发装置多。2）低功耗，低电压，便于生产便携式产品。3）有众多芯片制造厂商加盟，可广泛选择。4）利用 STC89C52 能简单快速解决和实现我没想要的各种功能。对于 C51 系列单片机和 AVR 单片机哪个更适合超声波测距仪的控制芯片。就 AVR 单片机而言：首先在价格方面比较昂贵，在优化与使用性能上较低，如它的 32 个通用寄存器中前 16 个寄存器都不能直接与立即数