单片机课程设计--超声波测距

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1、烟台南山学院自动化工程学院单片机课程设计指导老师：杨国庆设计人员：吕峰、崔详、陈凯超声波测距1绪论41.1课题背景41.2超声波测距的应用42.总体设计方案42.1超声波测距原理42.2超声波测距仪原理图53系统的硬件结构设计53.1单片机硬件系统53.1.151系列单片机的功能特点53.1.2数码管的介绍63.1.3其他元件参数选择73.1.4单片机实现测距原理73.2超声波发射电路73.3超声波检测接收电路83.4超声波测距系统的硬件电路设计94系统软件的设计94.1超声波测距仪的算法设计95系统的软硬件的调试116心得体会

2、127控制源程序17现今超声波测距已被应用在现实生活的各个领域。它与传统的测距方法相比精确度更高、操作更方便、安全系数更高。超声波测距是一种利用声波特性和电子计数相结合来实现距离测量的方法。本次课程设计主要介绍以AT89C51为核心的超声波测距系统。测距系统主要由超声波发射电路、超声波接收检测电路和显示电路组成。设计利用51单片机系统的I/O口，发出40MHZ的超声波，反射回来的超声波信号，经过放大和整形电路进入单片机，比较调试后确定其对应的距离，完成测距。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后

3、，启动单片机中断程序，测得时间为t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送LED显示。系统的硬件结构设计硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。单片机采用AT89C51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，减小测量误差。系统的硬件结构设计5l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，256B的RAM，2个16b的定时／计数器TO和T1，4个8B的I/O口端：IP0，P1，P2，P3，一个全双功

4、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。数码管的介绍数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字

5、段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。本次课程设计采用：动态显示驱动（数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加

6、位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制）优点：能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。其他元件参数选择本设计中还用到其他一些元器件，例如：晶振，电容，电阻排，电解电容，开关等等。晶振采用频率为12MHZ，连接的两个电容为30pF；电阻为470欧，电解电容为10Uf单片机实现测距原理单片机发出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。超声波测距器主程序利用外中断INT0检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（即INT0

7、引脚出现低电平），立即进入超声波接收中断程序。进入该中断后，就立即关闭计时器T0，停止计时。T0中断，65ms中断一次INTT0:CLREACLRTR0MOVTH0,#00HMOVTL0,#00HSETBET1SETBEASETBTR0;启动计数器T0，用以计算超声来回时间SETBTR1；开启发超声波用定时器T1OUT:RETI；T1中断，发超声波用INTT1:CPLVOUTDJNZR4,RETOUTCLRTR1;超声波发完毕，关T1CLRET1MOVR4,#04HSETBEX0;开启接收回波中断RETIOUT:RETI;外中断

8、0，收到回波时进入PINT0:CLRTR0;关计数器CLRTR1CLRET1CLREACLREX0MOV44H,TL0;将计数值移入处理单元MOV45H,TH0SETB00H;接收成功标志RETI电路图