课程设计-超声波测距+实际 MSP430 单片机与 proteus 中虚拟 51 单片机串口通信仿真

课题名称超声波测距+实际MSP430 单片机与proteus 中

虚拟51 单片机串口通信仿真

姓名

学号

年级专业

指导老师

完成日期2017年05 月27 日

摘要

随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本设计所介绍的就是实现实际单片机与proteus 中的虚拟单片机进行串口通信，采用MSP430F149 单片机为控制核心、以单线数字温度传感器DS18B20 来完成温度信号的采集、温度以数宇的方式显示在LCD1602 液晶上，最终实现温度的采集、显示。利用集成的超声波测距模块测出与障碍物之间的距离。并且利用UART 串口通信将实时数据发送给 proteus 中的虚拟单片机，虚拟单片用的是 AT89C51 单片机。51 单片机把接收到的数据用液晶模块显示出来，实现和实际单片机电路同步显示，并且设有报警电路，当距离小于5cm 时进行报警。

关键词：超声波测距、MSP430 单片机、LCD 液晶显示、proteus 仿真、AT89C51

目录

1. 绪论.....................................................................................................

1.1. MSP430 单片机概述 (1)

1.2. MSP430 的特点 (2)

1.3. 课题研究的主要内容 (3)

2. 系统总体方案设计.........................................................................................

2.1. 控制系统的原理图 (4)

2.2. 超声波测距的原理 (4)

2.2.1. 超声波发生器 (5)

2.2.2. 超声波测距原理 (5)

2.2.3. 超声波测距误差分析 (6)

2.2.3.1. 温度误差 (7)

2.2.3.2. 时间误差 (7)

2.3. 温度测量原理 (8)

3. 硬件系统与软件系统设计...................................................................................

3.1. 硬件部分 (8)

3.1.1. MSP430F149 单片机 (8)

3.1.1.1. MSP430F149 的组成 (9)

3.1.1.2. MSP430F149 的定时器及转换模块 (9)

3.1.2. 单线数字温度传感器DS18B20 (9)

3.1.2.1. 温度传感器DS18B20 特点 (10)

3.1.2.2. 温度传感器DS18B20 内部结构 (10)

3.1.2.3. DS18B20 读/写时序图： (13)

3.1.3. 超声波测距模块 (13)

3.1.3.1. HC-SR04 超声波模块原理图 (13)

3.1.3.2. 实物图： (14)

3.1.3.3. 电气参数： (14)

3.1.3.4. 超声波时序图： (15)

3.1.4. 报警模块 (15)

3.1.5. 液晶显示模块 (16)

3.2. 软件部分 (16)

3.2.1. 主处理的流程图 (16)

3.2.2. 温度采集DS18B20 模块 (18)

3.2.3. 超声波传感器模块 (19)

3.2.4. 报警模块 (20)

4. Proteus 中虚拟单片机的仿真系统设计..........................................................................

4.1. Proteus 简介 (20)

4.2. ISISI 编辑器介绍 (21)

4.3. Proteus 中虚拟单片机仿真图搭建 (23)

4.3.1. 51 单片机最小系统电路 (23)

4.3.2. proteus 中1602 液晶电路 (23)

4.3.3. 虚拟终端以及串口电路 (24)

4.4. 在Proteus 中画出完整的电路图 (25)

4.5. 配置Proteus 中的虚拟串口 (25)

4.5.1. 虚拟串口配置 (25)

4.5.2. 配置虚拟终端 (26)

4.6. 在µVision4 IDE 中编写51 代码 (26)

4.6.1. Keil 中写代码 (26)

4.6.2. .HEX 文件添加到虚拟51 单片机 (27)

4.7. Proteus 仿真 (27)

5. 电路调试及误差分析 (28)

5.1. 电路的调试 (28)

5.2. 系统的误差分析 (28)

5.2.1. 声速引起的误差 (28)

5.2.2. 单片机时间分辨率的影响 (29)

6. 总结 (30)

7. 附录 (31)

7.1. 附录1-----本课题的实物图： (31)

7.2. 附录2-----实际单片机（430）程序代码： (32)

7.3. 附录3-----proteus 虚拟单片机（51）程序代码： (38)

8. 参考文献 (42)