课程设计（论文）-数据采集与数显的智能系统设计

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1、目录1.引言12.方案论证与比较22.1超声波测距的原理22.1.1超声波的基本理论22.1.2超声波测距系统原理22.2超声波发射电路42.3超声波接收电路52.4温度采集电路83.硬件系统的设计93.1系统整体框图93.2系统整体电路103.2.1单片机电路113.2.2复位电路113.2.3时钟电路123.2.4按键电路123.2.5蜂鸣器电路123.3超声波发送电路133.4超声波接收电路133.5温度采集DS18B20电路153.5.1DS18B20简介153.5.2DS18B20使用163.6LCD显示电路163.6.11602液晶模块简介163.6.21602液晶模块初始化及设

2、置184.软件系统的设计184.1系统主程序模块设计184.1.1程序原理184.1.2软件流程图194.1.3程序代码204.2系统其他程序模块设计224.2.1超声波发送程序224.2.2超声波的接收和处理234.2.3距离计算程序244.2.4DS18B20温度采集程序244.2.5数据转换程序284.2.6LCD显示程序295.系统仿真326.心得体会33参考文献3434数据采集与数显的智能系统设计摘要：基于传统的方法在很多特殊场合：如带腐蚀的液体，强电磁干扰，有毒等恶劣条件下，测量距离存在不可克服的缺陷，设计超声波测距能很好的解决此类的问题。本论文先介绍单片机超声波测距系统的原理，

3、重点设计测量距离的超声波的发生电路与接收电路系统和基于DS18B20温度采集电路系统，再将采集结果显示在LCD显示屏上，最后对系统进行误差分析。关键词：单片机；超声波测距；DS18B20温度；LCD显示；软件设计；误差分析1.引言在现代化的工业生产及日常生活中人们经常需要用到一些数据，如：距离、温度、湿度等等。传统的数据采集工具虽然也能得到这些数据但存在误差比较大，导致工作质量不高。采用单片机来采集数据系统能够解决误差大问题，提高采集数据的精确度，提高工作质量。而且基于传统的方法在很多特殊场合：如带腐蚀的液体，强电磁干扰，有毒等恶劣条件下，人不能直接进行数据采集，导致采集数据存在不可克服的缺

4、陷。利用MCS-51单片机数据采集系统能够代替人在这些危险的环境下进行数据的采集工作。数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛，因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。如摄像头，麦克风，电子温度计，数显电子称，电子血压表都是我们日常生活中经常用到的数据采集工具。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产

5、品的合格率，产生良好的经济效益。数据采集系统具有广阔的市场前景，在工业生产和日常生活中已越来越必不可小。数据采集与数显系统在社会生活中应用广泛。在各个领域中都有它的身影。它们具有测量精确、操作简单、工作稳定可靠等特点。它们代替了传统的数据采集工具，成为人们工作生活中的主要工具。342.方案论证与比较数据采集与数显系统是以单片机为核心，辅助一定的外用设备就能够用于采集到许多数据，但本文重点介绍距离和温度的数据的采集。主要使用超声波测距的方法来采集距离数据，在硬件上增加了温度传感器测温电路，采取声速预置和媒质温度测量相结合的办法对声速进行修正，降低了温度变化对测距精度的影响，有利于提高超声波测距

6、系统的测量精度。重点设计测量距离的超声波的发生电路与接收电路系统和温度采集电路系统，再将采集结果显示在LCD显示屏上，最后对系统进行误差分析。2.1超声波测距的原理2.1.1超声波的基本理论超声波是一门以物理、电子、机械、以及材料科学为基础的、各行各业都要使用的通用技术之一。该技术在国民经济中，对提高产品质量，保障生产安全和设备安全运作，降低生产成本，提高生产效率特别具有潜在能力。因此，我国对超声波的研究特别活跃。超声技术是通过超声波的产生、传播以及接收的物理过程完成的。超声波具有聚束、定向及反射、投射等特性。按超声波振动辐射大小不同大致可以分为：用超声波使物体或物性变化的功率应用，称之为功

7、率超声；用超声波获取信息，称为检测超声[1]。超声波是听觉阈值之外的振动，其频率范围在104——1012Hz，其中通常的频率大约在104——3×106之间。超声波在超声场（被超声波充满的范围）传播时，如果超声波的波长与超声场相比，超声场很大，超声波就像处在一种无限的介质中，超声波自由地向外扩散；反之，如果超声波的波长与相邻介质的尺寸相近，则超声波受到界面限制不能自由的向外扩散。2.1.2超声波测距系统原理在超