基于单片机的超声波测距课程设计.doc

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1、单片机应用实习任务书学生姓名系部专业班级指导教师姓名职称是否外聘题目名称设计的内容、意义及技术指标要求1、设计内容及意义随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。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。。超声波测距就是利用其反射特性，超声波发生器不断地发射出40kHz超声波遇到障碍物后反射回反射波，超声波接收器接收到发射波信号，并将其转换为电信号。相比于其它定位技术超声波定位技术成本低，制作容易，非常适合于

2、短距离测量定位。因此，设计好的超声波测距仪就显得非常重要了。这就是我设计超声波测距仪的意义。2、技术指标要求以单片机发射40khz的方波及数码管显示距离以CX20106A接收信号摘要本设计采用以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。整个电路由主程序、预置子程序、发射子程序、接收子程序、显示子程序等模块组成。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了各个功能模块。关键

3、词：STC89C52;超声波；测距第1章总体设计方案1.1总体设计方案方案一基于单片机的超声波测距系统，是利用单片机编程产生频率为40kHz的方波，经过发射驱动电路放大，使超声波传感器发射端震荡，发射超声波。超声波波经反射物反射回来后，由传感器接收端接收，再经接收电路放大、整形，控制单片机中断口。其系统框图如图1.1所示。超声波接收器放大电路锁相环电路温度传感器超声波发射器功率驱动电路显示电路单片机40kHz脉冲图1.1这种以单片机为核心的超声波测距系统通过单片机记录超声波发射的时间和收到反射波的时

4、间。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给LED显示利用单片机准确计时，测距精度高，而且单片机控制方便，计算简单。许多超声波测距系统都采用这种设计方法。方案二基于CPLD的超声波测距系统，这种测距系统采用CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)器件，运用VHDL(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHa

5、rdwareDescriptionLanguage)编写程序，使用MAX+plusII软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。CPLD器件内部的宏单元是其最基本的模块，能独立地编程为D触发器、T触发器、RS触发器或JK触发器工作方式或组合逻辑工作方式。它的这种特性非常适用于本系统，可将本系统所需要的分频功能、计数功能、振荡器、七段码显示全部由MAX来实现，而只需在外部配上适当的超声波传感器、接收和发送电路，即可组成一个测量精度高、性能稳定、响应速度快且具有显示功能的超声波测距仪。本系统利用

6、CPLD器件控制超声波的发射，并对超声波发射至接收的往返时间进行计数，将计算结果在LED上显示出来。配合使用MAX+plusII开发软件，可集设计输入、设计处理、设计校验和器件编程于一体，集成度高，开发周期短。其系统框图如下图所示。晶振启动复位显示模块分频脉冲模块复位模块计数模块发射放大发射传感器整形接收放大接收传感器图1.2通过以上我们知道，以单片机为核心的超声波测距系统设计简单、方便，而且测精度能达到工业要求。本设计测距系统就是用单片机控制的。通过超声波发射器向某一方向发射超声波，单片机在发射时

7、刻同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即反射回来，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v，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。本系统利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。接收电路的输出端接单片机的外部中断源输入口。系统定时发射超声波，在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机的外部中断源

8、输入口产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给数码管显示。1.2软硬件功能分析第2章硬件电路设计2.1单片机最小系统电路设计单片机最小系统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的最重要的部分。单片机最小系统包括：复位电路、晶振电路、P0口外接一个排阻，同时EA引脚必须接在外部电源的正极。2.2数码管电路设计（小四号黑体）本设计是最终距离需要数码管显示。我使用的是四位功能