基于单片机控制的超声波测距报警系统设计毕业论文

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1、上海师范大学天华学院《现代通信技术》专业课程设计题目基于单片机控制的超声波测距报警系统设计系部:电子与信息工程系专业班级:学生姓名:学号:小组成员:指导教师:时间:完成日期目录第一章绪论11.1课题设计背景与目的11.2课题设计任务及要求11.3课题设计的主要内容2第2章系统硬件设计32.1测距原理32.2设计思路及原理框图32.3设计方案3第3章各模块介绍53.1单片机AT89S5253.2引脚及其功能53.2单片机最小系统73.2超声波发射模块73.3超声波接收模块83.4显示模块9第4章系统软件设计104.1主程序设计1

2、04.2超声波发射子程序114.3超声波接收中断程序11第5章调试及性能分析125.1调试125.2性能分析12第六章结束语12参考文献13附录14附录1元件清单及实物图14附录2系统原理图15附录3程序15第一章绪论1.1课题设计背景与目的超声波测距【1】作为一种传统且实用的非接触测量方法,与激光、无线电测距方法相比,不易受外界光及电磁场等因素的影响,结构简单,成本低,在恶劣环境下也有一定的适应能力,因此在工业控制、建筑测量、机器人避障等方面都得到了广泛应用。而且由于超声波指向性强,能量消耗缓慢,在介质中传播距离远,利用超声

3、波检测距离,设计方便,计算处理简单,并在测量精度方面也能达到工业要求。通过本次设计掌握超声波测距系统【2】硬件设计方法与软件编写方法,了解设计过程中所涉及的芯片结构、控制原理、硬件及编程等方面知识,加深对现代通信技术课程知识点的理解,提高在应用知识、设计、调试等方面的能力。1.2课题设计任务及要求任务:1、设计最小化单片机系统并进行焊接和调试2、设计并编程,实现超声波测距报警【3】功能要求:1、数码管能实时显示障碍物与超声波模块的距离信息。单位为cm,精确到小数点后1位。2、系统具备测距启动/复位功能。3、当测试距离小于10c

4、m或大于50cm时报警,并用蜂鸣器时间长短来区别。1.3课题设计的主要内容本课题设计的主要内容包括硬件设计和软件设计两部分。通过对超声波测距可行性进行理论分析的基础上,利用计算机、电子技术及超声波在介质中的传播特性,制作出超声波测距的硬件部分,并编写相应的软件程序,进行调试与运行。其中在硬件设计方面,针对超声波在传播时呈指数衰减的特性,采取最大限度提高驱动能力、对回波进行多级放大等方法,扩大测量范围。在软件设计方面,采用模块化程序设计构想,将软件分为超声波驱动和数据处理2大模块,而每个模块又由若干小模块组成,使其软件结构简单清

5、晰,利于调试与修改。第2章系统硬件设计超声波测距硬件主要包括STC89C52单片机最小系统、超声波发射/接收模块、显示模块、报警模块等。2.1测距原理超声波是指频率高于20KHz的机械波,其测距方法有多种,如相位检测法、声波幅值检测法和往返时间检测法等。相位检测法虽然精度高,但检测范围有限,声波幅值检测法则易受反射波影响。故本文采用超声波往返时间检测,其原理是检测出从超声波发射器发出的超声波经传播介质发送到接收器所需的时间,再与传播介质中的声速相乘,得到声波传输的距离。而它的一半即为所测距离。2.2设计思路及原理框图单片机【4

6、】首先发出40KHz信号,经放大后通过超声波发射器输出,然后超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大,用锁相环电路进行检波处理,启动单片机中断程序,测得时间T,再由系统软件对其进行计算、判别,最后将相应的计算结果送至LED数码管进行显示。单片机LED显示发射驱动接收处理按键发射管接收管图2.1超声波测距原理框图2.3设计方案采用AT89S52【5】单片机作为主控制器,选用高精度的晶振,以获得稳定的时钟频率,减少测量误差。用P1.0端口输出40KHz方波信号,并利用外中断0口检测超声波接收电路输出的返回信号。LED显示电路采

7、用3位共阳数码管,段选接P0口的8位,位选接P2口的高三位。超声波测距器的系统框图如下:超声波接收超声波发送单片机控制器LED显示报警图2.2超声波测距报警系统框图发射超声波脉冲计数器工作延时2ms停止计数,计算距离是否有回波结束YN开始系统初始化数据显示距离<10cm或>50cm蜂鸣器报警YN图2.3超声波测距报警系统流程图第3章各模块介绍3.1单片机AT89S52AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器【6】,具有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

8、时器/计数器,1个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容,片内置通用8位CPU及Flash存储单元,使其为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、高效率的解决方案。3.2引脚及其功

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