超声波回声测距系统-单片机课程设计

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1、等级:湖南工程学院应用技术学院课程设计课程名称单片机原理及应用课题名称超声波测距系统专业电气工程及其自动化班级电气工程班学号姓名指导老师年月日湖南工程学院应用技术学院课程设计任务书课题名称超声波测距系统姓名专业电气工程及其自动化班级电气工程班学号指导老师课程设计时间年月日-年月日教研室意见意见：审核人：一、任务及要求（1）确定系统设计方案；（2）进行系统的硬件设计；（3）完成应用程序设计；(4)应用系统的硬件和软件的调试。二、进度安排第一周：周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。

2、周二～周三：完成硬件设计和电路连接周四～周日：完成软件设计第二周：周一～周三：程序调试周四～周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。三、参考资料1、王迎旭等.单片机原理及及应用.2版.机械工业出版社，20122、胡汉才.单片机原理及其接口技术.3版.清华大学出版社，2010.3、戴灿金.51单片机及其C语言程序设计开发实例.清华大学出版社，2010目录第1章设计任务及要求11.设计要求12.超声波测距原理13.整体设计1第2章系统方案设计2第3章系统硬件电路设计31.系统结构框图32.系统电路图

3、31)单片机32)接受电路43)发射电路44)数码管显示43.系统硬件实物图5第4章系统软件设计61.系统软件介绍62.软件使用61)新建工程62)编辑工程和编译93)烧录程序9第5章系统调试与仿真101.硬件调试102.软件调试103.整体调试10总结11附录A52/AVR原理图12附录B程序清单13第1章设计任务及要求1.设计要求运用超声波的测距功能，利用单片机实现测距，要求测量的距离显示在数码管上，并将数据传回串口。2.超声波测距原理通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可

4、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。（超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2）超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测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、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在

5、测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。超声波发生器内部结构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本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致

6、有以下方法：①取输出脉冲的平均值电压，该电压(其幅值基本固定)与距离成正比，测量电压即可测得距离；②测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔t，故被测距离为S=1／2vt。本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关，如果温度变化不大，则可认为声速基本不变。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。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中的传播速度为331.45米/秒，由单片机负责计时，单片机使用12.0M晶振，所以此系统的测量精度理论上可以达到毫米

7、级。3.整体设计本设计采用以8052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。整个电路采用模块化设计，由主程序，预置子程序，发射子程序，接受子程序和显示子程序组成，各探头的信号经单片机综合分析处理，实现超声波测距仪的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现乐各个功能模块。第15页第1章系统方案设计1．系统设计对于超声波测距的系统，如下框图2-1，包括主程序，预置子程序，发射子程序，接受子程序和显示子程序组成，功能实现如图所示。开始系统初始化

8、发送超声波定时器计时超出范围是否接受超声波计算结束图2-1第15页第1章系统硬件电路设计1.系统结构框图本设计采用单片机8052为控制核心，实现超声波测距仪的基本测量功能。超声波硬件框图如图3-1所示单片机接受电路数码管显示发射电路电源按键控制图3-12.系统电路图1)单片机第15页图3-21)接受电路图3-32)发射电路图3-43)数码管显示第15页图3-51.系统硬件实物图STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8