毕业论文：数字式超声测距仪的设计

郑州轻工业学院本科毕业设计(论文)题目数字式超声测距仪的设计学生姓名 专业班级 I本文论述了单片机技术研制成功的超声波测距仪的基本原理，测量计算方关键字：测距仪；超声波；传感器；CX20106。Becauseofmodernproductionrequirements,itwasdiscoveredthattheneedtoachievetheproductionofnon-contactdistancemeasurement,andultrasonicdistancemeasurementisagoodperformanceoftheranginghigh-precision,micro-LEDdisplayofultrasonicrangefinder,andusemicrocontroller,ultrasonictransmitterandultrasonicrbytheultrasonictransmissionfromtransmittoreceivetimeandhencethedistancetobeundertest.Thesymicrocomputertechnology,thebasicprinciplesofultrasonicrangefinder,measurementmethodofcalculatingimplementations.Useofsoftwareca数字式超声测距仪的设计 I I1引言 11.1设计任务 21.2设计思路 21.3设计重难点 2 22.1超声波的介绍 3 3 3 4 5 63.1单片机选型 63.2超声波传感器 93.3温度传感器 3.4系统硬件设计 3.4.1系统框图 3.4.2发射电路 3.4.3接收电路 3.4.4显示电路 3.5系统软件设计 4.1软硬件的调试 2PCB图 附录二程序清单 附录三元器件清单 1武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声在5%以内。考虑到设计成本，对硬件电路的设计比较讲究。3、软件模块的设计。2系统概述2.1超声波的介绍20000Hz以上的，其每秒的振动次数(频率)甚高，超出了人耳听觉的上限 2.1.2超声波的特点及特性2.1.3超声波的应用信息(如对声波的反射、吸收和散射的能力),经声透镜汇聚在压电接收器上，这一感知信息而形成虚拟景象，由此来判断当前路况是否需要启动自动刹车装2.2超声波测距的原理停止计时。超声波在空气中的传播速度为v,根据计时器记录的时间t,就可以3系统设计1、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash4、内部数据存储器(RAM)为256字节5、32个可编程I/O口线6、8个中断向量源7、三个16位定时器/计数器9、全双工UART串行通道2 17 231P2.2(A10)22图3-1AT89S52引脚图系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压(Vpp)。ALE是英文"AddressLatchEnable"的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器(如74LS373),将端口0的地址总线(A0～A7)锁进锁存器中，因为AT89S52是以多工的方式送出地址可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S52可以利用PSEN及RD引脚分别启而共用64K的定址范围。端口0是一个8位宽的开路汲极(OpenDrain)双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0,P0.1表示位1,依此类推。其他三个I/O端口(P1、P2、P3)个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时(即取用外部程序代码或数据存计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0～A7,再配合端口2所送出的A8～A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52扩充外接程序存储器或端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个P3.2:INTO,外部中断0输入。P3.3:INT1,外部中断1输入。P3.4:TO,计时计数器0输入。P3.5:T1,计时计数器1输入。P3.7:RD,外部数据存储器的读取信号。个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA加12V编程电源(VPP)。图3-2传感器符号及等效电路图输黑压电平输黑压电平图3-3传感器频率特性事或模0事或模030度39度图3-4传感器方向性特性图3-5表示传感器的温度随频率的变化特性，对于这种传感器，温度越高，输出声压电平输出声压电平离30cm灵敏度注：曲线上所标为温度图3-5温度频率特性曲线图图3-6表示阻抗随频率变化的特性。5坑3.3.1温度传感器的选用温范围一55℃~+125℃,在-10～+85℃时精度为±0.5℃。可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多3.3.2温度对测距的影响关系极大，通常说的声速每秒340米，其传播介质是15℃的标准空气。研究表境干扰、时基脉冲频率等；但环境温度对声速的影响最大，从超声波声速公式3.4系统硬件设计3.4.1系统框图定时单片机显示障碍物图3-7系统框图3.4.2发射电路图3-8发射电路提高发射强度。如图3-8所示。3.4.3接收电路图3-9接收电路断0的中断请求后，会转入外部中断0的中断服务程序进行处理。如图3-9所图3-10LED的管脚和电路原理 (通常称为位选端),因此称为共阴极LED数码显示器，8个数码管的另一端通发送到接口电路，该字段就可以显示发送的字形。要显示新的数据时，单片机再不受硬件译码逻辑限制。采用动态扫描软件译码地方式能大大简化硬件电路结图3-11LED显示电路开始开始NY等待3-12主程序流程图超声波发生子程序的作用是通过P1.0端口发送2个左右的超声波信号频率 波返回信号，则定时器TO溢出中断将外中断0关闭，并将测距成功标志字赋值要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。如图3-13和图3-14:外部中断入口外部中断入口关外部中断开外部中断返回NY返回图3-13定时中断子服务子程序图3-14外部中断服务子程序4系统调试并相距4～8cm,其余元件无特殊要求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔的范围为1～60cm,测距仪最大误差不超5%。系统调试完后应对测量误差和重复份的影响。例如：20℃时，T=293.15,CS=344.2和范围，应尽量提高超声传感器外加脉冲电压的幅值。系统设计针对温度、回大(测距盲区指的是可以测量的最小距离),一般选择由8个脉冲组成。电路在6[1]周良权，方向乔等.数字电子技术基础[M].高等教育出版社.2007.8[2]鲍小南等.单片微型计算机原理及应用[M].浙江：浙江大学出版社.2007.8[3]陈辛城.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社.2007.8子工业出版社.2004.5[5]海鸣，王纪婵，刘军，史春雪.一种高精度超声波测距系统的改进[J].子技术应用.2000.5[6]高飞燕.基于单片机的超声波测距系统的设计[J].信息技术.2004.6息.2003.9[8]刘凤然.基于单片机的超声波测距系统[J].传感器世界.2004.12[10]程铁栋，杨丽荣.CPLD和单片机的高精度超声测距系统[J].单片机与嵌入式系统应用.2004.8[11]时玮，孟军，刘波.温度修正的超声波测距控制设计[J].机械工程与自动[12]倪勇，陈沉.嵌入式系统应用[M].电子工业出版社.2010.6[13]黄正瑾计算机结构与逻辑设计高等教育出版社.2001.6致谢附录二程序清单,********************************单元(40H为最高位)*R0,#40H;40H-43H为显示数据存放器TMOD,#11H;T1为TO为16位定时TH0,#00H;65毫秒初值R4,#04H;超声波肪冲个赋值的一半)1MOVR2,#32h;#64H;测量间隔控制(约*T1中断，发超声波用;T1中断，65毫秒中断一次MOVTL0,#00HMOVTH1,#00HMOVTL1,#00Hnopnopnopnop;外中断0,收到回波时进入jbp3.2,pint0_exitjnbp3.2,$;显示程序*;40H为最高位，43H为最低位，先扫描高位JNBACC.4,ENDOUT;G09h,0ffh;共阳段码表"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9""不亮延时程序*MOVR6,#14Hpoppop.**************************************;*距离计算程序(=计数值*17/1000cm)*.**************************************work:PUSHACCMOVA.40HMOVA,40H;次高位为0,先看最高位是否为不亮