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时间:2018-01-26
《单片机课程设计报告-超声波测距》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、1绪论超声测距是一种利用单片机控制超声波的轮流发射,并且通过单片机记录和读取发射超声波和接收回波的时间差,进而计算出测量的距离。由于超声波指向性强,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,如测距仪和物理定位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,并且在测量精度方面达到很高的要求。目前超声波测距已得到广泛应用,国内一般使用专用集成电路根据超声波测距原理设计各种测距仪器,但是专用集成电路的成本较高、功能单一。而以单片机为核心的测距仪器可以实现预置、多端口检测、显示、报警
2、等多种功能,并且成本低、精度高、操作简单、工作稳定可靠。本文主要论述了利用5l系列单片机实现超声波测距的原理以及实现的方法。该智能距离提示器主要是利用超声波探测传感器发送超声波来测试相对应的距离。工作时,超声波发生器不断的发出一系列连续的脉冲,并给单片机提供一个短脉冲。超声波遇障碍物反射回来一个反射波,这个反射波被超声波接收器收到,也向单片机提供一个短脉冲。最后由单片机装置对接受信号依据时间差进行处理,自动计算出该智能距离提示器离障碍物之间的距离。该超声波智能距离提示器具有硬件结构简单、工作可靠、测量误差小、方便等特点。因此它不仅可以单单用作
3、距离测量,还可以放在其它检测系统中。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。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。超声波测距是一种极有潜力的测距方法,近距范围内超声测距有其不受光线影响,结构简单,成本低等特点。超声波测量的另一个突出优点是:环境介质可以为空气,液体或固体,适用范围广泛。更重要的是超声波检测降低了劳动强度,避免工人在恶劣工作环境下(高,低温,强辐射等)受到伤害,还大大提高了测量精度,可靠性高;另外,超声波测距还可以应用到其他的功能系统中,例如在机器人避障系统;移动机器人避障的超声测距系统,智能机器
4、人管家和简易智能电动车自动避障系统;自动刹车系统和倒车雷达系统,液位测量系统中超声波测距也有其重要的应用。随着测距仪的技术进步,测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能,最终发展到具有创造力。在以后的生活中,面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。2设计内容、技术指标及所需设备2.1课程设计主要内容利用所学的数字电子技术、信号处理、控制等技术,设计、制作并调试完成一个单片机最小系统,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、显示模块进行正确的连接(如图2.1所示),使单片机可接收超声波模块与障碍物的距离(单位:mm)。图2.1系
5、统连接示意图具体内容如下:设计最小化单片机系统;装焊、调试最小化单片机系统;设计并编程,以构成超声波测距信号发生回路;设计并编程,完成超声波信号处理,以实现测距功能;设计并编程,以实现超声波测距结果显示;设计并编程,以实现超声波测距报警功能;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,采用四位数码管显示,单位为mm(如显示0208即表示282mm)。当测距距离小于200mm开始以方式一报警,当测距距离继续减小到100mm以下时以方式二报警,且以上两种方式的报警方式自行设计
6、,但是需有明显区别(可采用蜂鸣器的蜂鸣时间长短加以区别,或在现实模块上显示不同的报警信息)。系统应具备测距启动功能,或当系统报警后,可以复位系统,使其开始重新测距。2.3所需设备与器材(1)最小系统(单片机STC89C52)(2)超声波模块(3)显示模块(4)连接线3硬件设计方案3.1设计系统原理框图及介绍图3.1超声波测距仪原理框图上图3.1所示,STC89C52RC单片机与显示模块相连,发送脉冲信号,通过超声波发射模块发送信号,遇到障碍物后返回,超声波接受器收到返回信号,根据计时器记录的时间,计算出距离在数码显示中显示出来具体的数字。3.
7、2超声波测距的电路设计如下图3.2所示,超声波测速的最小系统图表明了,显示模块的位码分别连接STC89C52RC的P0端(P2.4~P2.7),段码则分别连STC89C52RC的P2端(P0.0~P0.7)。超声波模块中的输入信号端口连接单片机的P3.3管脚,其输出信号端口连接单片机的P3.2管脚。报警电路连接单片机的P1.4和P1.5管脚。图3.2单片机最小系统图3.3单片机STC89C52RC的引脚功能下图3.3为单片机STC89C52的引脚图:图3.3STC89C52引脚图1.电源引脚Vcc40脚正电源脚,工作电压为5V。GND20脚接
8、地端。2.时钟电路引脚XTAL1和XTAL2。为了产生时钟信号,在8052内部设置了一个反向放大器,XTAL1是片内振荡器反向放大器的输入端,XTAL2是片内振荡器
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