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基于单片机的超声波测距.pdf
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基于单片机的超声波测距.pdf
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机电倍息工程修配
单片机系统课程设计报告
系: 专 业:
班 级: 设
计题目: 学
生姓名: 指
导教师:
电子工程
系
通信工程
071
班
超声波测距
完成日期:
2010
年
5
月
28
日
整理为
word
格式
一、 设计任务和性能指标 ..................................................................
2
1.1
设计任务 ...........................................................................
2
1.2
性能指标 ...........................................................................
2
二、 设计方案 ............................................................................
3
三、 系统硬件设计 ........................................................................
4
3.1
单片机最小系统......................................................................
4
3. 2
超声波发射电路 .....................................................................
4
3. 3
超声波检测接收电路 .................................................................
5
3. 4
温度补偿电路 .....................................................................
6
3. 5
显示电路 ..........................................................................
7
四系统软件设计 ........................................................................
8
4. 1
主程序设计 ........................................................................
8
4. 2
温度补偿子程序 ....................................................................
8
五调试及性能分析 .....................................................................
10
5.1
调试步骤 ..........................................................................
10
5. 2
性能分析 .........................................................................
10
六心得体会 ...........................................................................
11
参考文献 ...............................................................................
12
附录
1
系统硬件电路图....................................................................
13
附录
2
程序清单 .........................................................................
14
一、设计任务和性能指标
1.1
设计任务
利用单片机及外围接口电路(键盘接口和显示接口电路)设计制作一个含有温度补偿的 超声波测距仪器,
用
LED
把环境温度和测距仪距被测物的距离显示岀来。
要求用
AD6.0
画出系统的电路原理图,印刷电路板,绘出程序流程图,并给出程序潸 单。
幣艸为
word
1.2
性能指标
距离显示:用三位
LED
数码管进行显示(单位是
CM)
。
环境温度:用三位数码管进行显示温度(绝对温度)。
测距范围:
5CM
到
300CM
之间。
键位:复位键、便携电源开关、
USB
供电开关,温度显示距离显示
1.
2.
3.
4.
为
word
格式
二、设计方案
按照系统设计的功能的要求,初步确定设计系统由单片机主控模块、电源模块、显示模 块' 键扫描模块、
超声波发射模块,超声波接收模块,温度补偿模块共七个模块组成。
主控芯片使用
51
系列
STC89C52
单片机,该单片机工作性能稳定,同时也是在单片机课 程设计中经常使用
到的控制芯片。本设计在接受模块采用了由索尼公司生产的
CX2016A
红外 接收芯片来实现超声波的接收。
CX2016A
是一款红外线检波接收的专用芯片,常用于电视机 红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率
38KHz
与测
距超声波频率
40KHz
较为接近, 可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰
能力。同时 通过改变部分参数来改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力,所以我们采用该芯片作为接收模 块主要
组成部分。
发射电路主要采用差分放大电路来实现的,由反相器
74LS04
和超声波发射换能器
T
构 成,输岀的
40kHz
的
方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极,另一路经 两级反向器后送到超声波换能器的另一个
电极,用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能 器的两端。之所以采用该方案是因为通过差分放大电路可以提
超声波接收 模
块
超声波发射 模
块
单
片
机
控
制
系
统
显示模块
键盘模块
高超声波的发射强度,进而增 加了发送距离,最终扩大了设备的测量范围。系统设计框图如图
2T
温度补偿模块
(DS18B20)
图
2-1
系统设计框图
三、系统硬件设计
硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、温度补偿电路,超声波发射电路和超 声波检测接收电路
四部分。单片机采用
AT89C52
或其兼容系列。采用
12MHz
高精度的晶振,以获得较稳定时钟频率,减小测呈误差。
单片机用
P1.0
端口输出超声波换能器所需的
40kHz
的方波信号,利用外中断
0
口监测超声波接收电路输岀的返回
信号。显示电路采用简单实用 的
3
位共阳
LED
数码管,段码用
74LS273
驱动,位码用
PNP
三极管
8550
驱动。
;word
3.1
单片机最小系统
5I
系列单片机中典型芯片
(AT89C51)
采用
40
引脚双列直插封装
(DIP)
形式,内部由
CPU, 4kB
的
ROM, 256 B
的
RAM,
2
个
16b
的定时/计数器
TO
和
T1, 4
个
8
位的全双工
I0
端
P0, >1, P2, P3,
一个全双功串行通信口等组成。特别是该系
列单片机片内的
Flash
可编程、可 擦除只读存储器
(E~PROM),
使其在实际中有着十分广泛的用途,在便携式、省电
及特殊信息 保存的仪器和系统中更为有用。该系列单片机所组成的最小系统如图
3T
所示。、
图
3-1
单片机最小系统原理图
3. 2
超声波发射电路
超声波发射电路原理图如图
2-2
所示。发射电路主要由反相器
74LS04
和超声波发射换 能器
;word
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