本科自主创新设计-基于msp430 launchpad超声波测距系统

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1、本科自主创新设计题目:基于MSP430_launchpad超声波测距系统姓名学院电子工程学院专业电子信息科学与技术班级学号班内序号指导教师2015年5月目录第1章绪论31.1项目简介31.2项目功能目标3第2章超声波测距原理32.1超声波简介32.2超声波测距原理4第3章方案论证43.1设计思路43.2硬件系统结构设计4第4章主要元件介绍54.1单片机MSP430launchpadM430G255354.2超声波传感器HC-SR0464.35110LCD液晶显示屏6第5章软件设计75.1主程序流程75

2、.2子程序设计85.2.1超声波发送子程序及超声波接收中断子程序85.2.2距离计算子程序85.2.3液晶显示程序9第6章系统调试及误差分析106.1系统焊接106.2误差及特性分析10附录一：主要程序12第1章绪论1.1项目简介本设计介绍了基于单片机控制的超声测距仪的原理：由MSP430单片机控制定时器产生超声波脉冲并计时，计算超声波自发射至接收的往返时间，从而得到实测距离。用四位LCD液晶屏显示距离。整个硬件电路由超声波发射模块、超声波接收模块、单片机控制模块、显示模块组成。在此基础上设计了系统的

3、总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图，给出了系统构成、电路原理及程序设计。此系统具有易控制、可读性强和流程清晰等优点。但稳定性有待提高，后续有待实现显示数据实时刷新的功能1.2项目功能目标采用单片机作为主控制器，可实现低成本、高精度、微型化测距系统。实现50cm-300cm的基本指标的障碍物距离测试，能够实现障碍物距离的实时显示，精确到厘米。当被测距离小于预设报警值是，红灯亮起，提示距离过近。在测距系统中加入蜂鸣器后可以实现预设的距离报警功能，进一步改进成

4、为智能车倒车报警系统。第2章超声波测距原理2.1超声波简介我们知道，当物体振动时会发出声音。科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为20～20000赫兹。当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。通常用于医学诊断的超声波频率为1～5兆赫。超声波具有方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远等特点。可用于测距，测速，清洗，焊接，碎石等。在医学，军事，工业，农

5、业上有明显的作用。2.2超声波测距原理超声波是利用反射的原理测量距离的，被测距离一端为超声波传感器，另一端必须有能反射超声波的物体。测量距离时，将超声波传感器对准反射物发射超声波，并开始计时，超声波在空气中传播到达障碍物后被反射回来，传感器接收到反射脉冲后立即停止计时，然后根据超声波的传播速度和计时时间就能计算出两端的距离。测量距离D为式中c——超声波的传播速度；——超声波发射到接收所需时间的一半，也就是单程传播时间。第3章方案论证3.1设计思路超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测

6、量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由于超声波易于定向发射、方向性好、强度易控制、与被测量物体不需要直接接触的优点，超声波测距仪可应用于倒车提醒、建筑工地、工业现场等的距离测量。本实验设计并制作了了一款基于单片机的低成本、高精度、微型化的超声波测距仪。采用单片机作为主控制器，控制发射触发脉冲的开始时间及脉宽，响应回波时刻并测量、计数发射至往返的时间差。控制产生超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经驱动器驱动后推动生超声波；一旦探头接到回波，则

7、其输出引脚的电平将从“1”变为“0”，这种电平变化可以作为单片机对接收探头的接收情况进行实时监控。同时还控制显示电路，实现数字显示。3.2硬件系统结构设计超声波测距仪系统结构如下图所示。它主要由单片机、超声波发射及接收模块、LCD显示电路及电源电路组成。系统主要功能包括：1)超声波的发射、接收，并根据计时时间计算测量距离；2)LED显示器显示距离；1)当系统运行不正常时，用复位电路复位第4章主要元件介绍4.1单片机MSP430launchpadM430G2553MSP430LaunchPad是一款易于

8、使用的闪存编程器和调试工具，它提供了在MSP430超值系列器件上进行开发所需的一切内容。它提供了具有集成仿真功能的14/20引脚DIP插座目标板，可通过SpyBi-Wire（2线JTAG）协议对系统内置的MSP430超值系列器件进行快速编程和调试。由于MSP430闪存的功耗极低，因此无需外部电源即可在数秒内擦除闪存并对其进行编程。LaunchPad将MSP430器件与CodeComposerStudio版本4或IAR嵌入式工作平台等集成软件环境相连接。M