超声波测距系统

专业：电子工程考生姓名：胡林刚准考证号 核心字：单片机、超声波、传感器、LED摘 选题背 设计意 超声波测距系统在我国的发 第2 系统构成及工作原 超声波介绍与应 系统的设计思 系统的工作原 第3 系统硬件电路设 单片机的选 超声波测距发射电路的设 超声波电路的设 反相器74LS04介 超声波测距接受电路的设 显示模块的设 LED数码管介 报警模块的设 时钟电路的设 复位电路的设 第4 软件系统的设 软件设计分 系统软件设 主程 超声波产生子程 第五章：结 参考文 致 附录一总电路 附录 程 第一 绪越受到人们的重视。超声波测距办法相对于其它的测距办法有自己独特的优烟雾，电磁干扰，有毒等恶劣的环境有一定的适应能力。特别是在海洋勘测方面含有独特的优点。运用超声波检测往往比较快速、方便、计算简朴。超声波智能测距仪含有广泛的实际用途，超声波测距仪广泛应用于生活、军事等各个领域，如施工建筑单位对空间距离的测量、汽车倒车防撞系统、潜水艇的超声波探测定位系统。超声波测距技术在社会生活中已有广泛的应用，如汽车倒车雷达等，它们超声波作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更高精度，更大应用范畴，更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。3.A八十年代后期，由于计算机技术和高速器件的不停发展，使超声波信号的数字化采集和分析成为可能。现在国内也相继出现了各类数字化超声波测距设备，并已成为超声波检测的发展方向。厦门大学的某位学者研究了一种回波轮通过这样解决后超声波传输时间的精度得到了很大的提高。另外，也有大量的文献研究采用数字信号解决技术和小波变换理论来提高传输时间的精度。这些解决办法都获得了较好的效果。A第二 系统构成及工作原0Hz（频率）甚高，超出了人耳听觉的（0Hz由于超声波含有以下特性：超声波可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传输；超声波可传递很强的能量；超声波会产生反射、干涉、叠加和共2-1所示：2-1系统硬件电路部分由单片机最小系统模块、显示模块、语音报警模块、时钟模块、复位模块构成。单片机为系统主控芯片，超声波传感器作为测量器件，通过单片机进行程序解决，最后通过显示模块显示出测量的距离值并进行报警。v，根据计时器统计的时间t，发射点H，2-32-3走过的距离用L表达，由图中关系可得:H= θ=arctan(M/H 将式(2)代入式(1)H=Lcos[arctan(M/H) 2L= vt为传输时间，即为超声波从发射到接受的时间。将式(4)代入式(3)可得:H=0.5vtcos[arctan(M/H 当被测距离H远远不不大于M时,于是式(5)H= 第三 系统硬件电路设⑵单片机的存储介质。对于程序存储器来说，FlashOTP（一次性可编程）FlashAT⑸⑹DIP408051Pin-to-PinAT8990MHz)AT89C51I/OI/OI/OEQUI/OI/OI/OI/O3-1AT89C513-2AT89C51P1.0:40KHZP1.1:40KHZP1.2:40KHZINT0:INT1:P0.0:用于显示输出，接显示屏。P0.1:P0.2:P0.3:P0.4:P0.5:P0.6:P0.7:P2.7:接报警电路。P2.0:P2.1:RST：AT89C51只要将此引脚电位提高到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C51便能完毕系统复位的各项工作，使得内部特殊功效寄存器的内容均被设成已知状态。40kHz3-31234567812345671A6A 98 GND9 74LS0474LS0465V6CMOS反相器，74LS0410。3-13-43-1V08-图3- 74LS04引脚TCT40－16T/R，否则将因无法产生共振而影响接受效果，甚至无法接受。CX6A，这是一款红外线检38KHz40KHzCX6ACX6A8式，超小型封装。CX6A(1）5V17V。(2）1.1～2.5mA1.8mA)。(3）0.2V。(4）电压3-53-2+—限幅放 宽频带滤波 比较 整 12345678

检测 带通

输出

3-5CX6A3-2CX6A引脚功效12345f0=38KHZ。6330PF，当电容值增78电源正端，接CX6A滤涉及波形整形电路等。基本原理以下：接受换能器把超声波回波转换为对应12RC电压增益，当电阻值小或者电容值大时，电压增益高，通频带窄；反之，电压ABLC（即自动偏压电路或者自能够滤除杂乱的寄生调幅和其它干扰，输出包络脉冲顶部平直的编码脉冲调幅30-50KHZ5接电阻。调节其阻值可调节带通滤波器的中心频率值。然后信号进入峰值检波3容是峰值检波器的滤波电容。检波出的信号再送到整形电路中进行波形转换与7CPU6CPU整形电路是一种波形变换电路，它可将检波器输出的宽度编码脉冲整形变换为CPU3-61234567812345678 传传

传传

传传传传X2传传

传传

传传3-612MHzP1.040KHz0图3- 显示电路的设3.4.3LEDLED88字，那么应当abgedfcdp不亮。LED数码管有普3-83-8LED随着科技的发展和产品的集成化，语音芯片已经逐步替代了多个语音设备应用各场合。语音芯片重要特性是功耗低，抗干扰能力强，外围器件少，控制简朴，语音保存时间久（某些语音芯片能够保存内容1，掉电不丢失语音，部分芯片还能够重复擦写语音内容。如汽车倒车雷达，公交车报站器，银行排队机、语音玩具、防盗系统等设备都装备了语音芯片。语音芯片从使用功效上，基本能够划分为录音语音芯片和放音语音芯片。普通带有录音功效的语音芯片都含有回放语音的功效，因此我们选用ISD1110芯片，如图3-9所示。图3- ISD1110构造3-10ISD1110A0-A7:1-6,9,10，地址输入端或控制命令输入端。DGND：12，数字信号地线。AGND：13，MIC：17，MICREF：18，话筒参考输入端。AGC：19，自动增益控制端。ANAIN：20，ANAOUT：21，PLAYL23，放音控制电平触发端。当该端为低电平时，芯片进入放25，录音显示端。VDD：28，V+12312345678P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P24 P25 P26 P27 RXD ALEP TXD 93-11内部设立了一种反相放大器，XTAL1，XTAL2电路如图3-11。3-12

12345678 3.复位电路的设复位功效的引脚是9 个振荡周期图3-13第四 软件系统的设3、信号解决。RAM中存储的计数值并不能作为距离值直接显示输出，超声根据这个时间才干计算出障碍物的距离。C被测物体与测距仪之间的距离,设计时取20°C时的声速为344m/s则有：开开发送超声波脉等待反射超声波脉LED图4- 主程序框 Y图4- 40K赫兹超声波产生程序框40kHz MAIN5;返回调节MAIN12: TR0MOVR2,#64H ;测量间隔控制（约4*100=400MS）LOOP:LCALLDISPLAY DJNZR2,LOOP MAIN2;显示完后返回测距主程序 VOUT1DJNZR4, TR1;超声波发送完毕,关T1 ET1;关定时1中断 TH1,# ;0.1S第五 结本设计的优点在于使用单片机作为主控芯片，运用与单片机、时钟芯片、系统软硬件设计构造紧凑，软硬件资源得到充足运用，有效压缩了系统成本，提高了系统的性价比和稳定性。另外，采用单片机为主控芯片设计的系统体积小重量轻便于安装和放置，加上高性价比、低成本的优势，使得这种系统更易于推广。4吴斌方，刘民.超声波测距传感器的研究[M].湖北工学院学报瞿金辉，周蓉生.超声波测距系统的设计[M].中国仪器仪表Proteus[M].机械工业出版社，.09（6）.ALTIUMDESIGNE(PROTEL)PCB设计教程机械工业出版社AT89C51（7AT89C2051（1）.1997（1）李茂山.超声波测距原理及实践技术.实用测试技术，1994（1）AT89C20511附录 程 TJ2EQUTJ3EQUTJ4TJ5A1A2A3A4;;;;;;;EATJ4 TH1,#0F6HTL1,#0F6H LCALLDISPLAY TJ1,MAIN2; EA; EA; TJ1JBP3.4,ZY2 JBP3.4,ZY2 ACALLDELAY1S ACALLDISPLAY2; MAIN3_1:LCALLDISPLAY1;MAIN3_2:JBP3.5,MAIN4;ACALLDELAY10JBP3.5,MAIN4; TJ4,#1; MAIN3_3:MOV JBP3.4,MAIN3;ACALLDELAY10JBP3.4,MAIN3 JNBP3.4,$;SETBBELL;MOVTJ5,#0;AJMPMAIN5 A,#0,MAIN5_1;ACALLDISPLAY3; MAIN5_1:CJNE ACALLDISPLAY4; MAIN5_2:CJNE ACALLDISPLAY5; MAIN5_3:CJNE ACALLDISPLAY7; MAIN5_4:AJMP JBP3.5,MAIN10 ACALLDELAY10JBP3.5,MAIN10 INCA1; A,#10,MAIN10; JBP3.5,MAIN10 ACALLDELAY10JBP3.5,MAIN10 JB;ACALLDELAY10JBP3.5,MAIN10 JB;ACALLDELAY10JBP3.5,MAIN10 R0,#17;LCALLMUL2BY2 LCALLDIV4BY2LCALLDIV4BY2 LCALLDIV4BY2 A,40H; LCALLDIV4BY2 A,41H; MUL2BY2:CLR AAA MOVMOVA,R5AD