基于单片机的超声波测距设计说明书

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基于单片机的超声波测距课程设计报告

基于单片机的超声波测距课程设计报告

基于单片机的超声波测距课程设计报告课程设计说明书题目:超声波测距院(系):电子工程与自动化专业:学生姓名:学号:指导教师:年 11 月 7 日目录一、绪论二、对本课程的设计分析2.1 总体设计方案介绍2.1.1 超声波测距原理2.1.2 超声波测距原理框图2.2 系统硬件设计方案2.2.1 51系列单片机的功能特点及测距原理2.2.1.1 51系列单片机的功能特点2.2.1.2 单片机实现测距原理三、主要电路模块的实现方案比较及选择3.1 超声波发射电路3.2 超声波检测接收电路3.3 超声波测距系统的硬件电路设计3.4 系统电路图及其PCB图四、系统的软件设计4.1 主程序流程图4.2超声波发射子程序和超声波接收中断程序五、测试数据以及结论六、课程设计过程中遇到的主要问题以及解决办法七、心得体会一、绪论随着社会的发展,人们对距离或长度测量的要求越来越高。

超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度,越来越受到人们的重视。

超声波测距离的一个最重要的功能就是作用于倒车系统上。

要实现倒车系统的准确精度,就得把超声波和单片机相结合,利用单片机的控制系统和精确的运算使超声波测距离更加快速和精确。

从而,减少事故的发生。

经过该实验学习利用单片机和超声波探测元件测试距离的基本方法,进一步熟悉单片机定时器技术、中断技术在数据采集和数据处理过程中的综合运用方法,提高综合应用程序的编程方法与技巧。

发射器发出的40KHz超声波以速度v在空气中传播,在到达被测物体时被反射返回,由接收器接收,其往返时间为t,由s=vt/2即可算出被测物体的距离。

报告内容包括:单片机控制主程序、中断子程序、延时子程序和超声波发射、接收电路、数码管驱动显示电路以及主电路。

二、对本课程设计的分析2.1总体设计方案介绍2.1.1超声波测距原理发射器发出的超声波以速度v在空气中传播,在到达被测物体时被反射返回,由接收器接收,其往返时间为t,由s=vt/2即可算出被测物体的距离。

基于单片机的超声波测距系统设计说明

基于单片机的超声波测距系统设计说明

目录一、摘要 (3)二、正文 (3)1、引言 (3)2、系统设计方案 (4)2.1超声波测距的原理 (4)2.2设计框图 (4)2.3 US-100超声波收发模块 (4)2.4 单片机电路 (6)2.5 蜂鸣器报警电路 (8)2.6显示电路 (9)2.7供电及程序下载电路 (10)3 软件编程 (10)3.1软件流程图 (10)3.2主程序 (11)4、下载调试 (19)5、实物图 (19)6 元件选择 (20)三、总结 (20)四、参考文献 (20)页脚一、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。

本设计详细介绍了超声波传感器的原理和特性,分析了超声波测距的原理的基础上,指出了设计测距系统的思路和所需考虑的问题,给出了以STC89c52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。

该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制,并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。

关键词:超声波单片机测距 STC89c52AbstractUltrasonic wave has strong pointing to nature ,slowly energy consumption ,propagating distance farther ,so, in utilizing the scheme of distance finding that sensor technology and automatic control technology combine together ,ultrasonic wave finds range to use the most general one at present ,it applies to guard against theft , move backward the radar , water level measuring , building construction site and some industrial scenes extensively。

基于单片机的超声波测距仪任务书

基于单片机的超声波测距仪任务书

XXXX学院XX系
专业方向课程设计任务书
题目基于单片机的超声波测距仪汽车倒车雷达设计_________________ 指导教师______________ 一、小组成员信息及分工:
、设计的主要内容:
采用HC-SR04超声波传感器进行测距,超声波测到的距离实时显示到数码管上。

当测出的实际距离小于设定值时,LED灯亮起、蜂鸣器响起发出报警信号。

三、设计的主要技术指标:
①可测量的范围:0.05m--5.5m
②可设置报警距离:通过按键加减操作修改报警距离
四、设计的基本要求及应完成的成果:
①单片机主控模块:采用51系列单片机作为主控芯片。

②用HC-SR04超声波模块测距。

③数码管显示单元:实时显示测出的距离。

④报警单元:采用蜂鸣器报警。

⑤按键单元:通过按键设置安全距离。

五、设计的进度安排:
2017410-2017415 :搜集资料、杳阅资料,复习专业课程知识,形成初步设计思路。

六、设计应收集的资料及主要参考文献:。

基于单片机的超声波测距系统设计说明

基于单片机的超声波测距系统设计说明

大学毕业设计(论文)题目:基于单片机的超声波测距系统设计指导教师:马旭东职称:讲师学生:郭浩泉学号:专业:电子信息工程院(系):信息工程学院完成时间: 2014年5月18日2014年 5月 18日毕业设计(论文)任务书附表一题目来源:此表指导教师填后、复印,指导教师、学生各保存一份,交院教学办一份毕业设计(论文)开题报告附表二毕业设计工作中期检查Ⅰ附表三2014年 3 月20日此表学生填写,指导教师给出评语后,复印件于第五周交院教学办公室。

毕业设计工作中期检查Ⅱ附表四 2014 年 4 月20日指导教师组织学生口头汇报后,学生填写该表,教师给出评语后,于第十周交院教学办公室。

基于单片机的超声波测距系统设计摘要距离是在不同场合中经常需要检测的一个参数,人们一直都在研究和探讨实现距离测量的最佳方法。

介绍了超声波测距的原理,利用超声波传感器作为核心器件,采用温度补偿的方法实现了对5cm~360cm距离的准确测量。

该测距系统由AT89S52单片机、HY_SRF05超声波传感器、DS18B20温度补偿电路、LCD1602显示电路、报警电路等组成。

此系统具有易控制、工作可靠、测距准确度高等优点。

测量结果表明,该系统误差不超过3cm。

该系统具有结构简单、成本低、性能可靠,精度高,实时显示障碍距离等优点,有一定的实用价值。

关键词:AT89S52;HY_SRF05;超声波测距;温度补偿Abstract: The distance is a parameter that needs to be detected in different occasions. People have been studying and discussing the best way to realize the distance measurement. The principle of ultrasonic distance measurement is presented. Ultrasonic sensors are used as the core device and method of temperature compensation is introduced to realize the accurate measurement of distance from 5 centimeters to 360 centimeters. The system includes AT89S52 single chip, HY_SRF05 ultrasonic sensor, DS18B20 temperature compensation circuit, LCD1602 display circuit and alarm circuit. Test results show that the measurement error of the system is less than 3 centimeters. Because of the characteristics of simple structure, lost cost, reliable performance, high accuracy and real-time distance display of obstacles. The system has certain practical value.Keywords: AT89S52; HY_SRF05; Ultrasonic Ranging; Temperature Compensation目录1 绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 国外现状 (1)2 超声波测距系统原理 (2)2.1 超声波及其特征量 (2)2.1.1 超声波 (2)2.1.2 超声波基本波形 (3)2.1.3 声速 (3)2.1.4 声强 (3)2.2 超声波传感器 (3)2.3 超声波测距原理 (5)2.4 系统整体结构设计 (5)3 系统硬件设计 (5)3.1 单片机最小应用系统 (5)3.1.1 AT89S52单片机简介 (6)3.1.2 时钟电路 (7)3.1.3 复位电路 (8)3.2 超声波发射电路 (9)3.3 超声波接收电路 (11)3.4 HY_SRF05传感器模块电路 (12)3.5 LCD1602液晶显示电路 (12)3.5.1 LCD1602液晶显示器简介 (12)3.5.2 显示电路 (13)3.6 温度补偿电路 (14)3.6.1 DS18B20温度传感器简介 (14)3.6.2 测温电路 (15)3.7 蜂鸣器报警电路 (15)4 系统软件设计 (16)4.1 流程图 (16)4.2 程序设计 (18)4.2.1 按键子程序设计 (18)4.2.2 DS18B20测温子程序设计 (18)4.2.3 LCD1602显示子程序设计 (19)5 软件编译及系统仿真 (19)5.1 软件编译 (19)5.2系统仿真 (20)5.2.1 仿真环境 (20)5.2.2 仿真 (20)6 实验结果分析 (23)7 总结与展望 (24)7.1 总结 (24)7.2 展望 (24)致 (25)参考文献 (26)附录1 (27)附录2 (28)1 绪论1.1 课题背景及意义传统的测距方法在某些特殊条件下存在着很多不易解决的问题。

基于单片机的超声波设计_任务书

基于单片机的超声波设计_任务书

毕业设计任务书学生姓名XXX专业电子信息工程班级XXXX 课题名称基于51单片机的超声波测距系统的设计与实现设计主要内容超声波测距设计可应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控,也可用于如液位、井深、管道长度、物体厚度等的测量,本课题设计的超声波测距要求其测量范围为:2-400CM,测量精度1CM,测量时与被测物体无直接接触,能够清晰、稳定地显示测量结果。

设计要求及主要技术指标1) 画出超声波测距的硬件原理图。

2) 编写单片机程序,以及实物调试。

3)测量范围:2CM-700CM,精度为1CM。

4) LCD1602液晶直读显示距离,报警距离值用按键设定。

5) 当前距离低于设定报警距离时,蜂鸣器报警。

设计预期目标及成果预期目标:有实际的设计电路,实现上述功能或部分功能。

成果形式:实际电路板。

进度安排分阶段的起止日期与工作内容:(共 13 周)1.第1周:明确设计任务与要求,查阅、收集资料,补充相关软件知识,撰写开题报告2.第2周:总体设计构思,确定设计总框图、分框图和总体结构,熟悉软件。

3.第3~6周:按内容要求设计,硬件设施搭建、软件编程(每周一检查进度)4.第7~9周:按内容要求继续设计,软件编程(每周一检查进度)5.第10~12周:软硬件综合调试。

6.第13周:整理设计论文,准备答辩。

主要参考文献[1] 张毅坤. 单片微型计算机原理及应用,西安电子科技大学出版社1998[2] 余锡存曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:西安电子科技大学出版社[3]苏家健. 单片机原理及应用技术.高等教育出版社,2004.11[4] 周航慈. 单片机程序设计基础. 北京航空航天大学出版社,2003.07[5]李仁发、肖玲、吴强.数字逻辑设计(第四版). 人民邮电出版社,2006.05[6] 51单片机学习网/[7] 单片机学习网/[8]《单片机C语言应用程序设计》第四版,马忠梅主编,北京航空航天大学出版社[9]《单片机开发与典型工程项目实例详解》,边海龙、孙永奎编著,电子工业出版社[10]《51单片机C语言教程----入门、提高、开发、拓展全攻略》,郭天祥编著,电子工业出版社[11] 华光,陈大钦. 电子技术基础. 第四版. 北京:高等教育出版社,1999. 1~15[12] 张延庆,张开华,朱兆宗. 半导体集成电路. 上海:上海科学技术出版社,1986.[13][匈]M ·赫彼. 模拟集成电路. 北京:高等教育出版社,1984.[14]J.A.CONNELLEY. ANALOG INTEGRATED CIRCUITS. JOHN WILEY &SONS[15]康华光. 电子技术基础数字部分. 北京:高等教育出版社,1980.[16] [日]井上伸熊. 数字信号处理的应用. 北京:科学出版社,1991.[17]陈大钦主编《电子技术基础实验》高等教育出版社2004年[18]陈梓城主编《电子技术实训》机械工业出版社2003年[19]吴黎明主编《单片机原理及应用技术》科学出版社2003年[20]李学海主编标准80C51单片机基础教程》北京航空航天大学出版社2006年[21]刘乐善主编《微型计算机接口技术及应用》华中科技大学出版社2004年[22] D.ROY CHOUDHURY,S.B.JAIN. LINEAR INTEGRATED CIRCUITS. JOHN WILEY & SONS,1975.G.B. STRINGFELLOW AND M.G. CRAFORD, “HIGH BRIGHTNESS LIGHT EMITTING DIODES”, SEMICONDUCTORS AND SEMI-METALS VOL. 48,ACADEMIC PRESS, 1997指导教师年月日签章专业毕业设计小组审年月日查意见备注说明:毕业设计任务书由指导教师根据课题的具体情况填写,经专业毕业设计小组审查后生效。

单片机课程设计说明书-超声波测距.

单片机课程设计说明书-超声波测距.

单片机课程设计题目:超声波测距的设计班级:__指导老师:__________姓名:学号:姓名:学号:姓名:学号:姓名:学号:目录摘要 (2)关键词 (2)一、设计要求 (2)二、设计思想 (2)三、总体设计及说明 (3)3.1超声波 (3)3.1.1超声波特性及应用 (3)3.1. 2超声波发生器(换能器) (3)3.1.3超声波测距原理 (4)3.2程序流程图 (5)3.3程序存储器和数据存储器的单元分配: (6)四、各部分电路设计与说明 (6)4.1超声波发射电路 (6)4.2数码管显示电路 (7)4.3单片机最小系统 (8)五、整体电路图(仿真效果图) (9)六、设计总结 (10)参考文献 (10)附表:组员分工及工作情况 (10)附录1:89C52芯片资料 (11)附录2:程序清单 (13)超声波测距器的设计贵州大学机械工程学院农业机械化及其自动化091班作者:邹中妃0908030363 向冬冬0908030364 曾小军0908030395 蒙兆鹏0908030396指导老师:张富贵Email:374824671@摘要随着科学技术的快速发展,超声波在测距器中的应用越来越广。

但就目前技术水平来说,人们可以具体利用的测距技术还十分有限,因此,这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。

展望未来,超声波测距器作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很到的发展空间,它将朝着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。

毋庸置疑,未来的的超声波测距仪将与自动化智能化接轨,与其他的测距仪集成和融合,形成多测距仪。

随着测距仪的技术进步,测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发张到具有创造力。

在新的世纪里,面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。

因此,从基础出发,成功设计单片机控制的测距器是进一步研发新型智能测距仪的良好开端,也将是此类科技研发技术的基础与核心所在。

此处,我们将进行基于89C52单片机(详细信息资料见附录1)的超声波测距器的设计。

基于单片机的超声波测距系统设计

基于单片机的超声波测距系统设计

基于单片机的超声波测距系统设计一、本文概述随着科技的飞速发展,超声波测距技术以其非接触、高精度、实时性强等优点,在众多领域如机器人导航、自动驾驶、工业控制、安防监控等中得到了广泛应用。

单片机作为一种集成度高、控制灵活、成本较低的微控制器,是实现超声波测距系统的理想选择。

本文旨在探讨基于单片机的超声波测距系统的设计原理、硬件构成、软件编程及实际应用,以期为相关领域的科研人员和技术人员提供参考。

本文将首先介绍超声波测距的基本原理和关键技术,包括超声波的传播特性、测量原理及误差分析。

接着,详细阐述基于单片机的超声波测距系统的硬件设计,包括单片机的选型、超声波收发模块的选择与连接、信号处理电路的设计等。

在此基础上,本文将介绍系统的软件设计,包括超声波发射与接收的时序控制、距离数据的处理与显示等。

还将讨论系统的低功耗设计、抗干扰措施以及在实际应用中的优化策略。

本文将通过具体实例,展示基于单片机的超声波测距系统在机器人定位、障碍物检测等场景中的应用,以验证系统的可行性和实用性。

本文期望能为相关领域的研究提供有益的参考,推动超声波测距技术的进一步发展和应用。

二、超声波测距原理超声波测距系统主要基于超声波在空气中的传播速度以及反射原理进行设计。

超声波是一种频率高于20kHz的声波,其传播速度在标准大气条件下约为343米/秒。

在超声波测距系统中,超声波发射器向目标物体发射超声波,当超声波遇到目标物体后,会发生反射,反射的超声波被超声波接收器接收。

测距的原理在于测量超声波从发射到接收的时间差。

设超声波发射器发射超声波的时间为t1,接收器接收到反射波的时间为t2,则超声波从发射到接收所经历的时间为Δt = t2 - t1。

由于超声波在空气中的传播速度是已知的,所以可以通过测量时间差Δt来计算目标物体与测距系统之间的距离D。

距离D的计算公式为:D = V * Δt / 2,其中V为超声波在空气中的传播速度。

在实际应用中,为了确保测量的准确性,通常会采用一些技术手段来减少误差。

基于单片机控制的超声波测距系统设计

基于单片机控制的超声波测距系统设计

基于单片机控制的超声波测距系统设计1. 引言超声波测距技术是一种常见的非接触式测距方法,广泛应用于工业自动化、机器人导航、智能交通等领域。

本文旨在设计一种基于单片机控制的超声波测距系统,通过对系统的硬件和软件设计进行详细分析和研究,实现高精度的测距功能。

2. 系统硬件设计2.1 超声波传感器选择超声波传感器是实现超声波测距的核心组件。

根据应用需求,选择合适的超声波传感器非常重要。

本文选择了XX型号的超声波传感器,该传感器具有高精度、稳定性好等特点。

2.2 单片机选择在本系统中,单片机作为控制核心起到了重要作用。

根据需求分析和性能要求,我们选择了XX型号单片机作为控制核心。

该单片机具有较高的计算能力和丰富的外设接口。

2.3 电路设计为了实现稳定可靠的工作状态,我们对整个电路进行了详细设计。

包括电源电路、信号放大电路、滤波电路等部分。

通过合理的电路设计,可以提高系统的抗干扰能力和测量精度。

3. 系统软件设计3.1 系统流程设计根据测距系统的功能需求,我们设计了详细的系统流程。

主要包括初始化、触发超声波发射、接收超声波回波、测量距离和显示结果等步骤。

通过合理的流程设计,可以保证系统的稳定性和可靠性。

3.2 程序框架设计在单片机控制下,我们编写了相应的程序代码。

根据系统流程,我们将代码分为多个模块,并采用模块化编程方式进行开发。

通过良好的程序框架设计,可以提高代码可读性和维护性。

3.3 软件功能实现在软件开发过程中,我们实现了多项功能。

包括超声波信号发射控制、回波信号接收与处理、距离计算算法等部分。

通过详细分析每个功能模块,并进行适当优化,可以提高系统整体性能。

4. 系统测试与优化4.1 功能测试在完成硬件和软件设计后,我们对整个测距系统进行了全面测试。

主要包括触发超声波信号并接收回波信号,计算距离并显示结果等功能。

通过测试,可以验证系统的功能是否符合设计要求。

4.2 精度测试为了评估系统的测量精度,我们设计了一系列测试用例,并对测量结果进行统计和分析。

学生用-生产实习-单片机超声波测距指导书

学生用-生产实习-单片机超声波测距指导书

学生用-生产实习-单片机超声波测距指导书————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:单片机超声波测距设计指导书郑洪庆编电子与电气工程系2013—9目录1 设计任务与要求 (1)1.1 设计项目 (1)1。

2 设计任务 (1)1。

3 性能指标 (1)2 设计教学内容 (1)3 提交成果形式 (2)4 设计组织形式 (2)5 设计步骤和要点 (2)5。

1 电路原理图设计(一周) (2)5.2 电路板焊接(一周) (2)5。

3 程序设计与调试(一周) (4)6 设计报告要求 (4)7 考核及评分标准 (4)附1 超声波传感器工作原理 (5)附2 单片机最小系统设计 (7)附3 KEILC软件的应用 (9)附4 程序设计............................................................................... 错误!未定义书签。

基于单片机的超声波测距仪的设计1 设计任务与要求1。

1 设计项目基于单片机的超声波测距仪的设计1.2 设计任务本设计采用超声波传感器,以单片机为核心,实现非接触式距离智能距离测量。

显示模块是一个的数码显示;测量结果的显示用到三位数字段码,格式为X 点XX 米.采用AT89S52单片机作处理器,工作电源:AC6V及电脑USB口两种供电方式供电;超声波测距范围:40cm~550cm(盲区40cm),测量结果由三位数码管直接显示出来,当测量超过上限值收不到回波时显示“CCC”,测量低于下限值40cm时显示“—-—”。

模块上设有一输出端口,用于输出报警信号,当测量结果小于设定的报警值时继电器吸合.报警值可通过板上的两个按键开关K1,K2设定,设定值范围40cm~550cm(与测量上限值相配).1.3 性能指标(1)具有反射式超声波测距功能,测距范围:40cm到550cm;(2)误差:1%;(3)距离显示:用三位LED数码管进行显示(单位是CM)。

基于单片机的超声波测距设计说明书

基于单片机的超声波测距设计说明书

摘要之五兆芳芳创作超声波是频率高于20KHZ的声波具有指向性强,能量消耗迟缓,在介质中传播的距离较远,因而超声波经经常使用于距离的丈量,如测距仪和物位丈量仪等都可以通过超声波来实现.利用超声波检测往往比较迅速、便利、计较复杂、易于做到实时控制,并且在丈量精度方面能达到产业实用的要求,因此在液位、井深、管道长度的丈量、移动机械人定位和避障等领域得到了普遍的应用.基于此,本次设计测验考试使用AT89S52与HC-SR04模块来实现超声波的丈量,结合外围电路模块实现距离显示及报警组成超声波测距系统.本次超声波测距系统由单片机计时及控制电路、超声波发射接收模块、丈量距离显示电路、报警电路等部分组成.详细介绍了超声波测距模块及AT89S52单片机的测距原理.以HC-SR04超声波测距模块为焦点实现超声波的发射与接收.显示电路采取数码管以及三极管显示控制,报警电路由蜂鸣器与三极管组成.整体电路结构复杂,成本低廉,任务稳定,丈量精度也达到实际应用要求.关头词:超声波测距单片机 HC-SR04AbstractUltrasound is sound waves with frequency higher than 20KHz, it has strong directivity and consumes energy slowly, at the same time it spreads farther in the same medium. Therefore ultrasound is often used for distance measurement, such as the range finder and level measurement and so on can be achieved by it. Use of ultrasonic detection tends to be quickly, convenient and simple calculation, easy to do real-time control. In the measurement precision it can reach industry practical requirement. So in liquid level, well depth, pipe length measurement, mobile robot localization and obstacle avoidance, etc a wide range ofapplications.This ultrasonic ranging system consists of the single-chip microcomputer timer and control circuit, ultrasound transmitting and receiving modules, the distance display circuit, alarm circuits and other components. Detailed introduces the ultrasonic ranging module and AT89S52 MCU range finder principle. HC-SR04 is the core of the ultrasonic transmitter and receiver. The result displays with digital tube and controlled by transistor. And the alarm circuit is composed by buzzer and transistor. The whole circuit is simple structure, low cost, stable work and the measurement accuracy reached the application requirements.Key words: ultrasonic wave ranging MCU HC-SR04目录前言1第1章测距仪现状及意义阐发1国际外现状1本课题研究意义2主要内容及思路3第2章总体设计3总体设计要求3总体设计思路4第3章硬件电路4单片机及其根本电路4单片机介绍43.1.2 AT89S52介绍5单片机根本电路83.2 HC-SR04模块93.2.1 HC-SR04模块使用器件9超声波发射电路13超声波接收电路133.2.4 HC-SR04模块任务原理14显示电路163.3.1 LED结构与显示方法16显示模块电路18显示子程序18报警模块19蜂鸣器及其原理19报警电路及子程序20第4章程序开发情况及流程图234.1 程序语言及开发情况23主程序流程图25测距程序流程图27第5章硬件使用说明305.1 硬件电源说明305.2 硬件操纵说明31总结32致谢33参考文献34附录一超声波测距仪原理图附录二超声波测距PCB图附录三源程序前言随着经济和科学技巧的成长,汽车这项代步东西也走近越来越多的家庭,与此同时交通拥挤的状况也越来越严重.陪伴着汽车带来便利的同时,各类事故也层见叠出,其中追尾、倒车碰撞则占据了很大一部分比例.而在汽车上装置一个测距防撞报警系统则能很好的帮忙解决这一问题.超声波具有指向性强,能量消耗迟缓,在介质中传播的距离较远,因而超声波经经常使用于距离的丈量,如测距仪和物位丈量仪等都可以通过超声波来实现.利用超声波检测往往比较迅速、便利、计较复杂、易于做到实时控制,并且在丈量精度方面能达到产业实用的要求,性价比很高.因此在液位、井深、管道长度的丈量、移动机械人定位和避障等领域得到了普遍的应用.因此可以将超声波测距系统应用到汽车防撞中.在汽车尾部装置一个超声波测距系统,停车时,系统检测汽车与障碍物的距离并且利用LED显示,当距离达到某设定值时实施声音报警来提醒驾驶人员.第1章测距仪现状及意义阐发随着传感器和单片机控制技巧的不竭成长,非接触式检测技巧已被普遍应用于多个领域.目前,典型的非接触式测距办法有超声波测距、CCD 探测、雷达测距、激光测距等.其中,CCD 探测具有使用便利、无需信号发射源、同时取得大量的场景信息等特点,但视觉测距需要额定的计较开销.雷达测距具有全天候任务,适合于卑劣的情况中进行短距离、高精度测距的优点,但容易受电磁波搅扰.激光测距具有高标的目的性、高单色性、高亮度、丈量速度快等优势,尤其是对雨雾有一定的穿透能力,抗搅扰能力强,但其成本高、数据处理庞杂.与前几种测距方法相比,超声波测距具有以下优势:1、与声波相比,超声波具有指向性强、能量消耗迟缓、在介质中传播距离较远、反射能力强等优势.2、和光学办法相比,声音传播速度小,可以直接丈量较近的目标,纵向分辩率高,适用范围广,并具备不受光线、烟雾、电磁搅扰等因素影响,因此对于丈量处于暗中、电磁搅扰等比较卑劣情况中的物体具有很强的适应能力,且笼盖面较大等优点.3、超声波测距系统具有体积小、结构复杂、价钱低廉,测距迅速、便利、计较简略单纯、易于做到实时控制.国际的早期测距仪是基于机械原理的,但随着世界的电子技巧的成长,国际位移测距仪在各方面不甘落后,甚至在某一方面科技含量领先世界.国际对超声波报答信号处理办法、新型超声波换能器研发、超声波发射脉冲选取等方面进行了大量理论阐发与研究,并针对超声波测距的罕有影响因素提出温度抵偿、接收回路串入自动增益调节环节等提崇高高贵声波测距精度的措施.随着科学技巧的不竭进步,超声波的应用也越来越普遍.但就目前技巧水平来说,人们利用超声波的技巧还十分有限,因此,这是一个正在不竭成长而又前景良好的技巧.目前,超声波测距系统可以普遍应用于修建施工工地以及一些产业现场的位置监控,如液位、井深、管道长度的丈量、移动机械人定位和避障等领域.与此同时对其的精度要求也越来越高,陪伴着经济技巧的成长,超声波测距应用的范围也会日益扩大.国外测距仪表早期大多采取机械原理,但近年来随着电子技巧的应用,逐步向电机一体化成长,并且总结了许多新的丈量原理.在传统原理中渗透了电子技巧及微机技巧,结构有了很大的改良,功效有了很大的提高.从国外测距仪成长的技巧动向看,当前国外测距仪新技巧普遍应用,普遍采取电子设计自动化、计较机帮助测试、数字信号处理、专用集成电路及概略贴装技巧等.呈现出智能化测距仪、非接触式丈量方法的测距仪、新原理的小型测距.接触式丈量存在丈量用度较高,探头易磨损,丈量速度慢,在丈量一些内部元件有先天的限制,故欲求得物体真实外形则需要对探头半径进行抵偿,因此可能会导致修正误差的问题,而利用超声波测距则可以实现非接触式丈量,解决上述问题.与其他测位办法相比,超声波丈量具有结构复杂、接触、装置和维护便利、性能稳定可靠且情况适应性强等优势.在现代生活中,灵活车的倒车位置监控也普遍运用超声波测距系统.随着汽车拥有量的增长,汽车的平安和使用便捷性能受到了空前的存眷.由于存在视觉盲区,人们在倒车时无法看清楚车子前面的障碍物,很容易刮伤汽车或产生事故.通过在车身前后装置超声测距传感器可以有效丈量车身距障碍物间距离,解除了驾驶员停车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰,并帮忙驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷,提高驾驶的平安性.因此研究超声波测距系统的原理具有很大的现实意义,对于本课题的研究还能进一步提高自身对单片机及电路设计的理解应用.本次设计选用HC-SR04超声波模块,该模块使用的是T40-16T/R超声波传感器.按照其原理设计超声波测距系统的硬件结构电路,对设计的电路进行阐发能够控制其产生超声波,实现对超声波的发送和接收,从而利用超声波测距的原理来实现对物体间距离的丈量.具体设计包含基于单片机控制超声波发射和接收、LED显示、蜂鸣器报警等电路.超声波测距的原理是通过超声波发射装置收回超声波,按照接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了,这与雷达测距原理相似.超声波发射器向某一标的目的发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即前往来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时.超声波在空气中的传播速度为340m/s,按照计时器记实的时间t,就可以计较出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2.第2章总体设计本设计采取52单片机为主控,集丈量、显示、报警于一体,要求电路结构复杂、操纵便利、成本低廉适于实际应用.总体设计要求1、丈量范围0.2~1.5m;2、丈量精度1cm;3、LED显示丈量结果;4、灵活车挂入“R”档,系统任务;5、在1.5m、1m时,以及<1m每0.1m蜂鸣器短鸣提示;6、在0.2m时蜂鸣器长鸣示警;7、超声波收发传感器与被测障碍物之间无直接接触.总体设计思路在本次设计中,以52单片机为主控芯片,各部分功效用外部电路来完成,其中包含超声波测距模块HC-SR04、显示电路、报警电路,各部分关系如图2-1所示. →→← ← →图2-1 设计思路框图在实物制作测试进程中,由电脑的USB 接口为电路板提供电源,在测试完成后则最终由3节干电池供电.显示电路将丈量距离时时动态输出到数码管上显示.HC-SR04由单片机触发发射超声波,接收到回波信号后给高电平,由单片机计得出时间.报警电路由单片机与三极管控制在设定的距离内启动蜂鸣器报警.各部分任务流程如图2-2所示.的高电平,HC-SR04I/O 口酿成高电平时开始计时,直到.CPU )、一定容量的RAM 和ROM )、定时/计数器及I/O 接口电路等部件,组成一个完整的微型计较机.由于单片机的结构及其所采取的半导体工艺,使之具有显著特点,其主要特点可以AT89S52电源显示电路 报警电路 HC-SR04归结如下:①优异的性能价钱比.②集成度高、体积小、有很高的可靠性,由于其体积小,对于强磁场情况易于采纳屏蔽措施,适合在卑劣情况下任务.③控制功效强大.一般单片机的指令系统中均含有丰厚的转移指令、I/O口逻辑指令及位处理功效.④低功耗、低电压,便于生产便携式产品.⑤外部总线增加了I2C及SPI等串行总线方法,进一步缩小了体积,简化了结构.⑥单片机系统扩展和系统配置较典型、标准,容易组成各类范围的应用系统.3.1.2 AT89S52介绍AT89S52是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,具有8K在系统可编程Flash存储器,使用Atmel公司高密度非易失性存储器技巧制造,与产业8031、80C51产品指令引脚完全兼容.片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器.在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决计划.其具有以下尺度功效:8K字节Flash、256字节RAM、32位I/O口线、看门狗定时器、2个数据指针、3个16位定时器/计数器、1个6向量2级中断结构、全双工串行口、片内晶振实时钟电路.另外,AT89S52可降至0HZ静态逻辑操纵,支持2种软件可选择节电模式.空闲模式下,CPU停止任务,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断持续任务.掉电庇护方法下,R AM内容被保管,振荡器被冻结,单片机一切任务停止,直到下一个中断或硬件复位为止.AT89S52引脚如图3-1所示.图3-1 AT89S52引脚图引脚说明:①P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口.作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平.对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入.当拜访外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用.在这种模式下,P0不具有内部上拉电阻.在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节.程序校验时,需要外部上拉电阻.②P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口,p1输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平.对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用.作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流.此外,P1.0和P1.1辨别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和定时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX). 在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节.引脚号第二功效:P1.0 T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出.P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕获/重载触发信号和标的目的控制).P1.5 MOSI(在系统编程用).P1.6 MISO(在系统编程用).P1.7 SCK(在系统编程用).③P2口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 逻辑电平.对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用.作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流.在拜访外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX @DPTR)时,P2 口送出高八位地址.在这种应用中,P2 口使用很强的内部上拉发送1.在使用8位地址(如MOVX@RI)拜访外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容.在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号.④P3口:P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p3输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平.对P3 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用.作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流.P3口亦作为AT89S52特殊功效(第二功效)使用.在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号.端口引脚第二功效:P3.0 RXD(串行输入口)、P3.1 TXD(串行输出口)、P3.2 INTO(外中断0)、P3.3 INT1(外中断1)、P3.4 TO(定时/计数器0)、P3.5 T1(定时/计数器1)、P3.6 WR(外部数据存储器写选通)、P3.7 RD(外部数据存储器读选通).此外,P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号.⑤RST:复位输入.当振荡器任务时,RST引脚出现两个机械周期以上高电平将是单片机复位.⑥ALE/PROG:当拜访外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节.一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的.要注意的是:每当拜访外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲.对FLASH存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG).如有需要,可通过对特殊功效存放器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE 操纵.该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令才干将ALE激活.此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效.⑦PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89S52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机械周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间,当拜访外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号.⑧EA/VPP:外部拜访允许,欲使CPU仅拜访外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地).需注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态.如EA端为高电平(接Vcc端),CPU则执行内部程序存储器的指令.FLASH存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp.⑨XTAL1:振荡器反相缩小器和内部时钟产生电路的输入端.⑩XTAL2:振荡器反相缩小器的输出端.单片机最小系统如图3-2,其作用主要是为了包管单片机系统能正常任务.主要由AT89S52单片机、外部振荡电路、复位电路和+5V电源组成.单片机的XTAL1和XTAL2管脚辨别接至由12MHZ晶振和两个30PF电容组成的振荡电路两侧.在复位电路中,单片机RESET管脚一方面经10uF的电容接至电源正极,实现上电自动复位,另一方面经开关S1接电源.当程序出错或系统处于锁死状态时,可以通过复位键重新启动.图3-2 单片机最小系统HC-SR04模块HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功效,其结构复杂,使用单片机控制电路复杂容易,并且价钱廉价.该模块包含超声波发射、接收与控制电路.实物如图3-3.图3-3 HC-SR04模块实物图3.2.1 HC-SR04模块使用器件该模块主要由Em78p153单片机、MAX232、TL074、超声波传感器:T40-16、R40-16组成.1、Em78p153单片机①概略描述Em78p153是采取高速CMOS工艺制造的8位单片机.其内部有512*13位一次性ROM(O TPROM).因此,用户可以便利改良完善程序.程序代码可用EMC编程器写入芯片.有13位选项位可满足用户要求,其中的庇护位可用来避免程序被读出.②功效特点任务电压范围:2.0V~6.0V;任务温度范围:0℃~70℃;任务频率范围:DC~8MHz;512×13位片内ROM;32×8位片内存放器(SDRAM);片内有4MHz校准RC振荡器;2个双向I/O端口;8位实时定时/计数器(TCC),信号源、触发沿可编程选择,溢出产生中断;掉电模式(SLEEP模式);3个中断源:TCC溢出中断、输入引脚状态变更中断、外部中断;EM78P153为14脚封装;封装形式:SOP、SSOP和DIP.③引脚分派Em78p153单片机引脚分派如图3-4.图3-4 Em78p153引脚图2、MAX232MAX232芯片是美信(MAXIM)公司专为RS-232尺度串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电.此处用于对T40-16鼓励电压的缩小.①MAX232引脚图芯片引脚如图3-5.图3-5 MAX232引脚图②引脚介绍第一部分是电荷泵电路.由1、2、3、4、5、6脚和4只电容组成.功效是产生+12v和-12v两个电源,提供应RS-232串口电平的需要.第二部分是数据转换通道.由7、8、9、10、11、12、13、14脚组成两个数据通道.其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道;8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道.第三部分是供电.15脚GND、16脚VCC(+5v).3、TL074经常使用的低噪声JFET输入四运算缩小器,引脚如图3-6.图3-6 TL074引脚图1、2、3脚是通道1的输出端、反相输入端、同相输入端,5、6、7脚是通道2的同相输入端、反相输入端、输出端,8、9、10脚是通道3的输出端、反相输入端、同相输入端,12、13、14脚是通道4的同相输入端、反相输入端、输出端,4脚是正电源,11脚是负电源.TL074内部组件数量如下表3-1所示.表3-1 TL074组件电阻44晶体管56JFET 6二极管 4电容 4epi-FET 44、T40-16与R40-16为了研究和利用超声波,人们已经设计和制成了许多超声波产生器.总体上讲,超声波产生器可以分为两大类:1.电气方法产生超声波,主要包含压电型、磁致伸缩型和电动型等;2.机械方法产生超声波,主要包含加尔统笛、液哨和蔼流旋笛等.它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同,因而用途也各不相同.目前较为经常使用的是压电式超声波产生器.压电式超声波产生器实际上是利用压电晶体的谐振来任务的.其内部有两个压电晶片和一个共振板.当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会产生共振,并带动共振板振动,便产生超声波.反之,如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了.模块使用T40-16T/R超声波换能器即为压电型.①器件说明名称:压电陶瓷超声传感器;型号:T40-16T/R;类别:通用型;中心频率:40KHZ;外径:16mm;使用方法:T为发射头,R为接收头,TR为收发兼用;适用范围:家用电器及其它电子设备的超声波遥控装置;超声波测距及汽车倒车防撞装置;液面探测;超声波接近开关及其它应用的超声波发射与接收.②器件性能1.标称频率(KHz):40KHz;2.发射电压at10V(0dB=0.02mPa):≥110dB;3.接收灵敏度at40KHz(0dB=V/ubar):≥-70dB;4.静电容量at1KHz,<1V(PF):2000±30%;5.探测距离(m):0.02-10.传感器实物如图3-7所示.图3-7 传感器实物图HC-SR04模块内部超声波发射电路如图3-8所示,主要由Em78p153单片机、MAX232及超声波发射头T40组成.图3-8 超声波发射电路HC-SR04模块内部超声波接收电路如图3-9所示,主要由TL074运算缩小器及超声波接收探头R40组成.图3-9 超声波接收电路3.2.4 HC-SR04模块任务原理1、根本任务原理①采取IO口TRIG触发测距,给至少10us的高电平信号;②模块自动发送8个40khz的方波,自动检测是否有信号前往;③有信号前往,通过IO口ECHO输出一个高电平,高电平持续时间就是超声波从发射到前往的时间.6.电气参数HC-SR04模块参数如下表3-2所示.表3-2 模块参数续表3、超声波时序图超声波时序图如图3-10所示图3-10 超声波时序图以上时序图标明只需要提供一个10us以上脉冲信号,该模块内部将收回8个40khz周期电平并检测回波.一旦检测到有回波信号则输出回响信号.回响信号的脉冲宽度与丈量的距离成正比.由此通过发射信号到收到的回响信号时间距离可以计较得到距离:距离=高电平时间*声速(340m/s)/2.为避免发射信号对回响信号的影响,丈量周期一般要60ms以上.单片机应用系统中,经常使用的显示器件有LED(发光二极管显示器)和LCD(液晶显示器).这两种器件都具有成本低廉,配置灵活,与单片机接口便利的特点.但相对而言LCD的接口较庞杂,成本也比数码管高,数码管消耗电力比液晶多一点,但是数码管显示加倍清晰,加倍适合在白日等强光条件下显示.液晶极端省电,但是使用有温度范围限制,且因是反光式的,在外界光线很明亮的情况下很容易看不清楚.因此本次设计采取数码管显示.3.3.1 LED结构与显示方法1、LED显示器结构与原理LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件,也可称为数码管.在单片机应用系统中通常使用的是7段LED.这种显示块有共阴极与共阳极两种.共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地,如图3-11(a)所示,当某个发光二极管的阳极其高电平时,发光二极管点亮;共阳极LED显示块的发光二极管共阳极并接(在系统中,接驱动电源),如图3-11(b)所示,当某个发光二极管的阴极其低电平时,发光二极管亮.通常7段LED显示块中有8个发光二极管,其中7个发光二极管组成7笔字形“8”,一个发光二极管组成小数点“.” 合计8段,因此提供应LED显示器的字形数据正好一个字节.LED显示块与单片机接口很是容易,只要将一个8位并行输出口与显示块的发光二极管引脚相连便可.引脚配置如图3-11(c)所示.8位并行输出口输出不合的字节数据可显示不合的数字或字符,如表3-3所示.通常将控制发光二极管的8位字节数称为段选码或称字形代码,公共极称为位选线.共阳极与共阴极的段选码互为补数.表3-3 7段LED的段选码2、LED 显示器与显示方法 在单片机应用系统中,经常要使用LED 显示块组成N LED 显示器.N 位LED 显示器有N 根位选线和8×N 根段选线.按照显示的方法不合,位选线与段选线的连接办法不合.段选线控制要显示什么用的字符,而位选线则控制要在哪一位上显示这个字符.LED 显示器有静态显示和动态显示两种显示方法: ①LED 静态显示方法.所谓静态显示,就是当显示器显示某一字符时,相应段的发光二极管恒定地导通或截至,并且显示器的列位可同时显示.静态显示时,较小的驱动电流就能得到较高的显示亮度.但与此同时N 位静态显示器则要求有N×8根I/O 口线,占用I/O 口线资源较多.故在位数较多时不采取静态显示,而采取动态显示.②LED 动态显示方法.所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮显示器的各个位,对于显示器的每一位而言,每隔一段时间点亮一次.显示器的亮度既与导通电流有关,也与点亮时间和距离时间的比例有关.多位LED 动态显示电路只需要一个8位I/O 口来控制段选,然后几位LED 对应几个I/O 口控制位选便可.本次设计要求丈量范围为20cm-150cm ,误差为1cm ,所以采取3位共阳数码管动态显示,显示电路如图3-12所示,有P0口控制段选,P2.1-P2.3控制位选.edc abfgdp 图3-11(a) 共阴极 图3-11(b) 共阳极 da b c e f gdpd GND b10 dp6 8 9 3 21547 e GND c dpe dc g a f bagf图3-11(c) 引脚配置。

基于51单片机超声波测距仪设计

基于51单片机超声波测距仪设计

基于51单片机超声波测距仪设计超声波测距仪是一种应用较为广泛的测量设备,可以用于测量物体与超声波传感器之间的距离。

本文将基于51单片机设计一个简单的超声波测距仪,并介绍其原理、硬件电路和程序设计。

一、原理介绍:超声波测距仪的工作原理是利用超声波传感器发射超声波,并接收其反射回来的波,通过计算发射和接收之间的时间差,从而确定物体与传感器之间的距离。

超声波的传播速度在空气中近似为331.4m/s,根据速度与时间关系,可以通过测量时间来计算距离。

二、硬件电路设计:1.超声波模块:选用一个常见的超声波模块,包括超声波发射器和接收器。

2.51单片机:使用51单片机作为控制器,负责控制超声波模块和处理测距数据。

3.LCD显示屏:连接一个LCD显示屏,用于显示测距结果。

4.连接电路:将超声波发射器和接收器分别连接到单片机的引脚,将LCD显示屏连接到单片机的相应引脚。

三、程序设计:1.初始化:包括初始化单片机的GPIO引脚、定时器以及其他必要的设置。

2.发送信号:发射一个超声波信号,通过超声波模块的引脚控制。

此时,启动定时器开始计时。

3.接收信号:当接收到超声波的反射信号时,停止定时器,记录计时的时间差。

根据超声波传播速度,可以计算出距离。

4.显示结果:将测得的距离数据显示在LCD显示屏上。

四、实现效果:通过以上设计,可以实现一个简单的超声波测距仪。

在实际应用中,可以根据需求扩展功能,例如增加报警功能、计算速度等。

总结:本文基于51单片机设计了一个超声波测距仪,包括硬件电路设计和程序设计。

通过该设备可以实现对物体与超声波传感器之间的距离进行测量,并将结果显示在LCD显示屏上。

该设计只是一个基本的框架,可以根据需要进行进一步的改进和优化。

基于51单片机超声波测距器设计课程设计报告书

基于51单片机超声波测距器设计课程设计报告书

=《单片机原理及应用》课程设计报告书课题名称基于51单片机超声波测距器设计姓名学号专业指导教师填写说明1、正文部分:(1)标题与正文格式定义标准如下:一级标题:1.标题1二级标题:1.1标题2三级标题:1.1.1标题3四级标题:1.1.1.1标题4(2)表格:尽可能采用三线表。

(3)图形:直接插入的插图应有图标、图号,不能直接插入的图应留出插图空位。

图中文字、符号书写要清楚,并与正文一致。

(4)文字表述:要求层次清楚,语言流畅,语句通顺,无语法和逻辑错误,无错字、别字、漏字。

文字的表述应当以科学语言描述研究过程和研究结果,不要以口语化的方式表达,报告中科技术语和名词应符合规定的通用词语,并使用法定计量单位和标准符号。

2、参考文献:(1)数量要求:参考文献只选择最主要的列入,应不低于5种。

(2)种类要求:参考文献的引用,可以是著作[M]、论文[J]、专利文献[P]、会议论文等。

(3)文献著录格式及示例。

参考文献用宋体五号字。

[1] 作者. 书名[M]. 版次. 出版地: 出版者, 出版年: 起止页码(著作图书文献)[2] 作者. 文章名[J]. 学术刊物名称. 年. 卷(期): 起止页码(学术刊物文献)示例:[1]王社国,赵建光。

基于ARM的嵌入式语音识别系统研究 [J]。

微计算机信息,2007,2-2:149-150.3、附录或附件:(可选项)重要的测试结果、图表、设计图纸、源程序代码、大量的公式、符号、照片等不宜放入正文中的可以附录形式出现。

4、如果需要可另行附页粘贴。

任务书一、课题名称基于51单片机超声波测距器设计二、任务要求设计一个超声波测距器,可以应用于倒车雷达、工地以及一些工业现场,当车在倒的过程中,与物体在0.10-5.00m时,发出响声,提醒驾驶员,使车不至于撞到物体或人,更安全。

目录1、绪论 (1)2、方案论证 (2)3、方案说明 (4)4、硬件方案设计 (7)5、软件方案设计...................................................... (15)6、调试 (18)7、技术小结 (20)8、参考文献 (21)9、附录......................................................................... . (22)1.绪论近年来,随着单片机在我国的推广,以其的简单实用、功能强、体积小而日益广泛的被广大设计师所采用,尤其在工业控制领域中应用更为突出。

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单片机课程设计题目基于单片机的超声波测距设计目录1 课程设计的目的 (1)2 课程设计任务与要求 (1)3 方案论证 (2)4 设计原理及功能说明 (3)4.1 超声波测距原理 (3)4.2 STC89C52RC单片机原理 (4)4.3 超声波测距系统框图 (5)5 单元电路的设计 (6)5.1 超声波模块电路 (6)5.2 数码管显示电路 (7)5.3 单片机最小电路 (7)5.4 键盘连接 (8)6 硬件的制作与调试 (8)6.1 硬件的制作 (8)6.2 调试 (9)7 总结 (9)参考文献 (11)附录1:总体电路原理图 (12)附录2:实物图 (13)附录3:元器件清单 (14)附录4:编程程序 (15)1 课程设计的目的1)单片机课程设计是在教学及实验基础上,对课程所学理论知识的深化和提高。

因此,要求学生能综合应用所学知识,设计与制造出具有较复杂功能的小型单片机系统,并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。

能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法,并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。

2)通过课程设计,培养综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的实际本领,加深对该课程知识的理解。

主要培养以下能力:查阅资料:搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力;方案的选择:树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力;迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力;用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。

3)培养学生正确的设计思想,理论联系实际的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

培养学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力。

培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力;培养分析、总结及撰写技术报告的能力。

通过课程设计,使学生在理论计算、结构设计、仿真绘图、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。

巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能。

2 课程设计任务与要求1)使用51系列单片机、超声波模块等设计超声波测距系统;2)利用超声波模块进行测量系统到前方障碍物之间的距离;3)通过数码管显示出测距的距离。

3 方案论证在当代工业生产中,普遍应用的高科技测距方式有红外测距、激光测距及超声波测距三种。

1)红外线测距技术:红外线测距的优点是成本便宜、仪器易制、安全性高,但其缺点较多,主要在于测量距离近、精度低、方向性差。

自然界红外光分布比较广泛,容易引起测量误差。

市场上的红外线测距器一般的测距范围在20cm-150cm之间,只适合于近距离的测量,而其测量的精度就更不值得一提了,只有1cm左右。

2)激光测距方式激光测距的优点是精确、距离远,缺点是需要注意人体安全,且制作的难度较大,成本较高,而且光学系统需要保持干净,否则将影响测量结果。

3)超声波测距方式声音是与人类生活紧密相关的一种自然现象。

当声的频率高到超过人耳听觉的频率极限(根据大量实验数据统计,取整数为2000HZ)时,人们就会觉察不出周围声的存在,因而称这种高频率的声为“超”声。

超声波作为一种特殊的声波,同样具有声波传输的基本物理特性——反射、折射、干涉等等。

超声波测距就是利用其反射的特性。

超声波反射器不断发出某一频率的超声波,遇到被测物体后反射回反射波,然后超声波接收器接收到反射回来的信号,并将其转换为电讯号,测出发射波和反射波的时差,根据光速及计算公式,即可求出待测的距离,超声波测距的优点是比较耐脏污,即使传感器上有尘土,只要没有堵死就可以测量,测距范围比激光近,比红外远,一般为3cm-5cm,精度一般在1cm,有的达到1mm级,超声波测距的缺点是一定距离内有一定的束角,受周围障碍物影响大,适合于室内测量,且测量精度受到温度的一定影响。

所以在这里我们选用超声波模块HC-SR04进行测距。

-4 设计原理及功能说明本章主要介绍单片机超声波测距的主要原理,包括超声波测距的原理和STC89C52单片机的原理。

4.1 超声波测距原理谐振频率高于20kHz的声波被称为超声波。

超声波为直线传播频率越高、绕射能力越弱、但反射能力越强。

利用超声波的这种性能就可制成超声传感器、或称为超声换能器、它是一种既可以把电能转化为机械能、又可以把机械能转化为电能的器件或装置。

换能器在电脉冲激励下可将电能转换为机械能、向外发送超声波、反之,当换能器处在接收状态时将声能(机械能)转换为电能。

压电式超声波发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。

超声波发生器内部结构,它有两个压电晶片和一个共振板。

当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频率时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。

反之如果两电极间未外加电压,当共振板接收到超声波时,将压迫压电晶片作振动,将机械能转换为电信号,这时它就成为超声波接收器了。

超声波发射器向某一方向发射超声波在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2,式中的C为超声波波速。

图4-1 超声波测距原理框图由于超声波也是一种声波,其声速C与温度有关,察出了几种不同温度下的声速。

在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速是基本不变的。

如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。

声速确定后,只要测得超声波往返的时间,即可求得距离。

这就是超声波测距仪的机理。

其系统框图如图4-1所示。

4.2 STC89C52RC单片机原理STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。

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,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口。

另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35Mhz,6T/12T 可选。

4.3 超声波测距系统框图图4-3 超声波测距系统框图本系统以单片机控制为核心元件,单片机控制超声波发送,经过超声波测距模块处理后有一段高电平脉冲发送到单片机。

经过单片机的运算将时间系数转化为距离,最后通过处理将距离信息输出到数码管显示。

5 单元电路的设计硬件是一个机器的基础,没有硬件,所有机器都不存在,本章主要介绍单片机超声波测距的硬件原理。

5.1 超声波模块电路图5-1 超声波模块电路超声波模块如图4-1所示。

从P2.6口给Trig口送一个10us的脉冲,超声波模块自动发出40Khz的超声波,单片机中断计时。

当遇到障碍物时超声波返回,并将一个高平信号送入单片机,中断关闭。

5.2 数码管显示电路图5-2 数码管显示电路显示电路采用采用LED数码管显示。

本系统采用动态显示方式。

该组数码管位共阳极数码管。

当有低电平驱动时,数码管亮。

5.3 单片机最小电路图5-3 最小单片机电路单片机最小电路是单片机能正常工作的最小外接电路单元。

是设计电路的核心部分,也是整个作品最关键,最重要的部分。

单片机最小电路包括:复位电路,晶振电路。

5.4 键盘连接图5-4 矩阵键盘电路该矩阵键盘采用扫描式工作读入方式,扫描式键盘接口是一个输入输出接口,行是输入接口,而列式输出接口,输入接口主要功能是解决数据输入的缓冲问题,而列输出接口主要功能是进行数据保持能力。

系统扫描键盘是若有键按下,则执行主程序相应程序,实现相应功能。

6 硬件的制作与调试6.1 硬件的制作当设计好硬件电路之后,在Protues中画好电路图,然后进行调试。

在进行调试之前,先与设计的硬件电路图对照一下,看有没有画错,都确定之后调试,调试无误之后,即可在万能板上焊接。

当焊接的时候,仔细对照仿真图,焊接完了之后再检查一遍,看有没有多焊、漏焊、错焊和虚焊等情况。

在电路焊接中,先把单片机的最小系统焊接完成;在慢慢的把其它模块的外接电路焊接完成。

我在这焊接的过程中,主要遵守能不用条线的地方尽量不用条线,在元器件上先小的元器件开始焊接,在焊接高的元器件。

6.2 调试在Keil软件中输入软件程序,当软件程序的主程序以及各部分子程序都编完之后,进行软件编译。

在编译的过程中,下面提示框中提示有几个错误,找到相应的错误区域之后,再对比之前的程序,发现在输入程序的时候出现了错误,对比改正之后再进行编译,发现没有错误。

之后用烧录软件将生成的.hex文件烧写单片机中,按下独立按键1,数码管开始显示测量的距离;按下独立按键2时,数码管会保持前一秒所采集的数据;按下独立按键3时,会复位数码管。

7 总结为期一周的单片机课程设计结束了,在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情。

在设计过程中,与同学分工设计,和同学们相互探讨,相互学习,相互监督。

学会了合作,学会了运筹帷幄,学会了宽容,学会了理解,也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,使我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

通过这次课程设计,本人在多方面都有所提高。

通过这次课程设计,综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次超声波测距设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力,巩固与扩充了单片机的一些内容与编程的技巧。

提高了计算能力,绘图能力,熟悉了规范和标准,同时各科相关的课程都有了全面的复习,独立思考的能力也有了提高。

在这次设计过程中,体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力,体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情,从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补。

参考文献[1] 余发山,王福忠.单片机原理及应用技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008.[2] 蔡振江.单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2007.[3] 吴黎明.单片机原理及应用技术[M].北京:科学出版社,2003.[4] 刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].北京:华中科技大学出版社,2004.[5] 李伯成.基于MCS-51单片机的嵌入式系统的设计[M].北京:电子工业出版社,2004.[6] 吴黎明, 王桂棠, 洪添胜.单片机原理及应用技术[ M ] .北京: 科学出版社,2005.附录1:总体电路原理图附录2:实物图附录3:元器件清单附录4:编程程序#include <reg52.h>#include <intrins.h>#define RX p26#define TX p27sbit RX = P2^6;sbit TX = P2^7;sbit p20 = P2^0;sbit p21 = P2^1;sbit p22 = P2^2;sbit p23 = P2^3;sbit p10 = P1^0;sbit p11 = P1^1;sbit p12 = P1^2;unsigned int time = 0, timer = 0;unsigned char posit = 0,a = 0;unsigned long S = 0;bit flag =0;unsigned char const discode[]={ 0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xBF,0xff/*-*/};unsigned char disbuff[4] ={ 0,0,0,0,};void key_scanf(void);void DelayUs2x(unsigned char t){ while(--t);}void DelayMs(unsigned char t){ while(t--) //大致延时1mS{ DelayUs2x(245);DelayUs2x(245);}}void Display(void) //扫描数码管{p20=0;p21=1;p22=1;p23=1;P0=discode[disbuff[0]];DelayUs2x(20);P0=0xff;p20=1;p21=0;p22=1;p23=1;P0=discode[disbuff[1]];DelayUs2x(20);P0=0xff;p20=1;p22=0;p21=1;p23=1;P0=(discode[disbuff[2]])&0x7f;DelayUs2x(20);P0=0xff;p20=1;p23=0;p21=1;p22=1;P0=discode[disbuff[3]];DelayUs2x(20);P0=0xff;}/********************************************************/ void Conut(void){float S1;time=TH0*256+TL0;TH0=0;TL0=0;S1=(time*1.7)/100; //算出来是CMS=S1*10;if((S>=7000)||flag==1) //超出测量范围显示“-”{ flag=0;disbuff[0]=10; //“-”disbuff[1]=10; //“-”disbuff[2]=10; //“-”disbuff[3]=10; //“-”}else{ disbuff[0]=S/1000;disbuff[1]=S/100%10;disbuff[2]=S/10%10;disbuff[3]=S%10;}}/********************************************************/void zd0() interrupt 1 //T0中断用来计数器溢出,超过测距范围{ flag=1; } //中断溢出标志/********************************************************/void zd3() interrupt 3 //T1中断用来扫描数码管和计800MS启动模块{ key_scanf();TH1=0xf8;TL1=0x30;Display();timer++;if(timer>=400){ timer=0;TX=1; //800MS 启动一次模块_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();TX=0;}}/*********************************************************/ void main( void ){ TMOD=0x11; //设T0为方式1,GATE=1;TH0=0;TL0=0;TH1=0xf8; //2MS定时TL1=0x30;ET0=1; //允许T0中断ET1=1; //允许T1中断TR1=1; //开启定时器EA=1; //开启总中断while(1){ while(!RX); //当RX为零时等待TR0=1; //开启计数while(RX); //当RX为1计数并等待TR0=0;key_scanf();if(a==1) //关闭计数Conut();} //计算}void key_scanf(void){ if(p10==0){ DelayMs(10);if(p10==0)a=1;}if(p11==0){ DelayMs(10);if(p11==0)a=0;}if(p12==0){ DelayMs(10);if(p12==0){ a=0;disbuff[0]=0;disbuff[1]=0;disbuff[2]=0;disbuff[3]=0;}}}。

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