课程设计论文正

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1、2012.10上海师范大学天华学院电信系现代通信技术专业课程设计21目录1绪论12设计的主要内容及技术指标、要求22.1主要内容22.2主要技术指标、要求23总体方案33.1总体设计方案33.2硬件方案33.2.1最小系统43.2.2超声波发射模块53.2.3超声波检测接收模块63.2.4数码管显示模块73.2.5复位功能73.3软件方案83.3.1超声波测距主程序83.3.2超声波发射子程序93.3.3超声波接收中断程序104调试与调试过程中的问题及解决方案114.1数码管调试114.2测距调试115设计总结13参考文献14附录152012.10上海师范大学天华学院电信

2、系现代通信技术专业课程设计211绪论超声波是由机械振动产生的，可以在不同介质中以不同的速度进行传播。利用超声波作为定位技术是蝙蝠等一些无目视能力的生物作为防御及捕捉猎物生存的手段，也就是由生物体发射不被人们听到的超声波，借助空气媒质传播，由被待捕捉的猎物或障碍物反射回来的时间间隔长短与反射的超声波的强弱判断猎物性质或障碍位置的方法。超声波测距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

3、量消耗缓慢，在介质中传播距离远，利用超声波检测距离，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硬件设计方法和软件编写方法，了解设计过程中所涉及的芯片结构、控制原理、硬件及编程等方面的知识，加深对先到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。2012.10上海师范大学天华学院电信系现代通信技术专业课程设计212设计的主要内容及技术指标、要求2.1主要内容利用所学数字电子技术、信号处理、控制等技术，设计、制作和调试完成一个单片机最小化系统，并在此基础上，将最小系统与综合实验开发平台上的超声波模块、显示模块进

4、行正确的连接（如图2.1所示），使单片机可接收超声波模块输出的距离信号，并对其进行合理的处理后，在显示模块上实时显示超声波模块与障碍物的距离（单位：cm，精确到小数点后1位）。图2.1系统连接示意图具体内容如下：（1）设计最小化单片机系统；（2）装焊、调试最小化单片机系统；（3）设计并编程，以构成超声波测距信号发生回路；（4）设计并编程，完成超声波信号处理，以实现测距功能；（5）设计并编程，以实现超声波测距结果显示；（6）设计并完成系统启动/复位功能。2.2主要技术指标、要求实验开发平台上的数码管可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（如显

5、示28.2表示28.2cm）。2012.10上海师范大学天华学院电信系现代通信技术专业课程设计213总体方案3.1总体设计方案测距仪的分辨率取决于对超声波传感器的选择。超声波传感器是一种采用压电效应的传感器，常用的材料是压电陶瓷。由于超声波在空气中传播时会相当的衰弱，并且衰弱的程度与频率的高低成正比。根据设计要求并综合各方面因素，本文采用AT89S52单片机作为控制器，选用高精度的晶振，以获得稳定的时钟频率，减少测量误差。用动态扫描法实现LED数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。由单片机AT89S52编程产生40KHz的方波，经P3.3口连接到开发平台的超声波模块发

6、送超声波，在经过放大电路，驱动超声波发射探头发射超声波。发射出的超声波经障碍物反射回来后，经过P3.2口由超声波接受头接收到信号。通过接受电路的检波放大、积分整形及一系列处理，送至单片机。单片机利用声波的传播速度和发射脉冲到接受发射脉冲的时间间隔计算出障碍物的距离，并由单片机控制在开发平台的显示模块中显示出来，从而达到测距效果。超声波测距原理框图如图3.1所示。图3.1超声波测距原理框图3.2硬件方案2012.10上海师范大学天华学院电信系现代通信技术专业课程设计21超声波测距硬件主要包括：AT89S52单片机最小系统、超声波发射模块、超声波接受模块、显示模块等。其测距原

7、理为：单片机在时刻发射方波，同时启动定时器开始计时时，当收到回波后，产生一个负跳变到单片机中端口，单片机响应中断程序，定时器停止计数。计算时间差，即可得到超声波在媒介中传播的时间t，由此可以计算出距离。其时序图如图3.2所示。图3.2超声波时序图3.2.1最小系统本文单片机型号为AT89S52，采用频率为12MHz的晶振与两个电容组成的晶振电路，为单片机提供工作时序。复位电路时按键电平复位，是通过使复位端经电阻与VCC电源接通而实现。最小系统实物图如图3.3所示。图3.3最小系统实物图2012.10上海师范大学天华学院电信系现