基于单片机的超声波测距仪的设计与制作毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的超声波测距仪的设计与制作毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

问外部存储器的期间， ALE 仍以 1/6 振荡频率是固定不变地输出，因此它可对个输出或用于定时目的。 需要注 意的问题是：每次访问外部存储器的时候会跃过一个 ALE 脉冲。 PROG 为第二功能，当对片内程序存储器编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。 PSEN —— 第 29 脚，访问外部程序存储器选能信，低电平有效。 当 AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当进行访问外部的数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号 不出现。 /VPP/EA ：外部访问允许。 如果使 CPU 访问其外部程序存储器（地址0000HFFFFH），则 EA端将必须为低电平（接地）。 需注意的是：要是加密位 LBI被编程，进行复位的时候内部将会锁存 EA端的状态。 当 Flash 存储器进行编程时，其引脚需加 +12V 地编程允许的电源 VPP，当然这必须是该器件是使用 12V编程电压 VPP。 4) 多功能 I/O 端口 P0 口 —— 第 32~39 脚，是 8 位的漏极开 路双向 I/O 端口。 当作输出口使用的时候，每一位能够吸收电流地方式来驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，如端口写“ 1”可当作为高阻抗的输入端用。 在进行访问程序和数据两个存储器时，这组口线将分时的转换地址总线与数据总线的复用，并在访问的期间将激活内部的上拉电阻。 P1 口 —— 第 1~8 脚，具有内部的上拉电路的 8 位准双向 I/O 端口。 在对片内程序存储器（ EPROM 型）进行程序编程和校验时，用做低 8 位地址总线。 P2 口 —— 第 21~28 脚，具有内部的上拉电路的 8 位准双向 I/O 端口。 当单 福建师范大学 2020 级毕业设计 10 片机访问存储器时，用做高 8 位地址总线；在对片 内程序存储器（ EPROM型）进行程序编程和校验时，亦用做高 8 位地址总线。 P3 口 —— 第 10~17 脚，具有内部上拉电路的 8 位准双向 I/O 端口。 它还提供特殊的第二变异功能。 它的每一位均可独立定义为第一功能的 I/O 口或第二变异功能。 第二变异功能的具体含义如表 41： 表 41 P3 口的第二变异功能 端口引脚 第二功能 RXD （串行输入口） TXD （串行输出口） 0INT （外中断 0） 1INT （外中断 1） T0 （定时 /计数器 0） T1 （定时 /计数器 1） WR （外部数据存储器写选通） RD （外部数据存储器读选通） 超声波测距模块 HYSR05 HYSR05超声波测距模块可提供 2cm450cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到 3mm。 模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。 基本工作原理： (1)采用 I0 口 TRIG 触发测距，给至少 10us 的高电平信号。 (2)模块自动发送 8 个 40KHZ 的方波，自动检测是否有信号返回； (3)有信号返回，通过 I0 口 ECHO 输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波发射返回的时间。 测试距离 =（高电平时间 *声速（ 340M/S）） /2； 福建师范大学 2020 级毕业设计 11 引脚定义： 如图： 41 所示接线 图： 41 所示 VCC 供 5V 电源 GND 为地线 TRIG 触发控制，信号输入 ECHO 回响信号输出 OUT 开关量输出（当报警模块使用） 电气参数 HCSR04 模块参数如下表 42 所示。 表 42 模块参数 电气参数 HCSR04 超声波模块 工作电压 DC 5V 工作电流 15mA 工作频率 40khz 最远射程 4m 最近射程 2cm 测量角度 15176。 输入触发信号 10us 的 TTL 脉冲 输入回响信号 输出 TTL 电平信号，与射程成比例 规格尺寸 45*20*15cm 福建师范大学 2020 级毕业设计 12 、超声波 时序图 超声波时序图如图 42 所示 图 42 超声波时序图 以上时序图表明只需要提供一个 10us 以上脉冲信号，该模块内部将发出 8个 40khz 周期电平并检测回波。 一旦检测到有回波信号则输出回响信号。 回响信号的脉冲宽度与测量的距离成正比。 由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离： 距离 =高电平时间 *声速（ 340m/s） /2。 为防止发射信号对回响信号的影响，测量周期一般要 60ms 以上。 、超声波应用电路图 超声波应用电路图如图 43 所示 图 43 福建师范大学 2020 级毕业设计 13 温度传感器 DS18B20 温度传感器的主要组成是热敏元件。 热敏元件的品种比较多，市场上可见的有铜热电阻、铂热电阻、双金属片、半导体热敏电阻和热电偶等。 其中以半导体热敏电阻作探测元件地温度传感器的应用较为广泛，这主要是因在元件所允许的工作条件范围之内，半导体的热敏电阻器将拥有精度较高、体积小巧、敏度较高的特点，而且制造工艺非常简单、价格也比较便宜。 半导体热敏电阻按温度特性热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻（电阻随温度上升而增加）和负温度系数热敏电阻（电阻随温度上升而下降）。 本设计采用的是美国 Dallas 半导体公司的不锈钢封装 的 DS18B20 数字温度传感器。 DS18B20 是采用专门设计的不锈钢外壳，仅有 的壁厚，具有很小的蓄热量，采用导热性高的密封胶，保证了温度传感器的高灵敏性，极小的温度延迟。 DS18B20 支持“一线总线”接口（ 1Wire），测量温度范围为 55176。 C～ +125176。 C，在 10～ +85176。 C 范围内 ,精度为177。 176。 C。 现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。 DS18B20 采用 3 脚 PR35 封装 （图 44）： DS18B20 数字化温度传感器的主要性能如 下： 1) 适用电压为 3V～ 5V； 2) 9～ 12 位分辨率可调，对应的可编程温度分别为 ℃、 ℃、℃、 ℃； 3) TO9 SOIC 及 CSP 封装可选； 4) 测温范围： 55℃～ 125℃； 5) 精度： 10℃～ 85℃范围内177。 ℃； 6) 无需外部元件，独特的一线接口，电源和信号复合在一起； 7) 每个芯片唯一编码，支持联网寻址，零功耗等待。 图 44 福建师范大学 2020 级毕业设计 14 、温度传感器应用电路图 温度传感器应用电路图如图 45 所示 如图 45 所示 LCD1602 液晶 LCD1602 主要技术参数 ： 表 43 1602 液晶主要参数 LCD1602 引脚功能 表 44 1602液晶引脚说明 引脚 符号 功能说明 引脚 符号 功能说明 1 VCC 一般接地 9 DB2 底 4位三 态 、 双向数据 总线 2位 显示容量 : 16X2 个字符 (STN 型 ) 模块最佳工作电压 : 工作电压 : ～ 字符尺寸 : (WXH)mm 工作电流 : () 工作温度 : 0～ +50℃ 背光源颜色 : 黄绿 存储温度 : 20～ +70℃ 背光源电流 : 150mA 福建师范大学 2020 级毕业设计 15 2 VDD 接 电 源（ +5V） 10 DB3 底 4位三 态 、 双向数据 总线 3位 3 V0 液晶 显 示器 对 比度 调 整端，接正 电 源 时对 比度最弱，接地 电源 时对 比度最高 11 DB4 底 4位三 态 、 双向数据 总线 4位 4 RS RS为 寄存器 选择 ，高 电 平 1时选择 数据寄存器、低 电 平 0时选择指令寄存器。 12 DB5 底 4位三 态 、 双向数据 总线 5位 5 R/W R/W为读 写信号 线 ，高 电 平 (1)时进 行 读 操作，低 电 平 (0)时进行写操作。 13 DB6 底 4位三 态 、 双向数据 总线 6位 6 E E(或 EN)端 为 使能 (enable)端，下降沿使能。 14 DB7 高 4位三 态 、 双向数据 总线 7位（最高位）（也是 busy flag） 7 DB0 底 4位三 态 、 双向数据 总线 0位（最低位） 15 BLA 背光 电 源正 极 8 DB1 底 4位三 态 、 双向数据 总线 位 16 BLK 背光 电 源 负 极 LCD1602 应用电路图 LCD1602 应用电路图如图 46 所示 图 46 福建师范大学 2020 级毕业设计 16 蜂鸣器及其原理 ①蜂鸣器的作用：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 ②蜂鸣器的分类：蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。 ③蜂鸣器的电路图形符号：蜂鸣器在电路中用字母“ H”或“ HA”（旧标准用“ FM”、“ LB”、“ JD”等）表示。 ①压电式蜂鸣器：压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电 蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。 有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。 当接通电源后（ ~15V 直流工作电压） ,多谐振荡器起振 ,输出 ~ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 ②电磁式蜂鸣器：电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。 振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 所需驱动电压为 5V，具体参数如表 44 所示。 表 44 蜂鸣器参数 型号 HYT1205 是否有源 是 驱动方式 电磁式 尺寸 12* 材质 PPO ROHS 种类 蜂鸣器（片） 图 47 福建师范大学 2020 级毕业设计 17 ISD1420 语音芯片的介绍 ISD1420为美国 ISD公司出品的优质单片语音录放电路，由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。 一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。 录音内容存入永久存储单元，提供零功率信息存储，这个独一无二的方法是借助于 美国 ISD公司的专利 直接模拟存储技术（ DAST TM）实现的。 利用它，语音和音频信号被直接存储，以其原本的模拟形式进入 EEPROM存储器。 直接模拟存储允许使用一种单片固体电路方法完成其原本语音的再现。 不仅语音质量优胜，而且断电语音保护。 、特点： ◎ 使用方便的单片录放系统 ,外部元件最少 ◎ 重现优质原声，没有常见的背景噪音 ◎ 放音可由边沿或电平触发 ◎ 无耗电信息存储 ,省掉备用电池 ◎ 信息可保存 100年 ,可反复录放 10万次 ◎ 无需专用编程或开发系统 ◎ 较强的分段选址能力可处理多达 160段信息 ◎ 具有自动节电模式 ◎ 录或放后立即进入维持状态 ,仅需 A电流 ◎ 单一 5伏电源供电 电特性： ◎ 工作电压： 5V ◎ 静态电流：典型值 A，最大值 2μ A ◎ 工作电流：典型值 15mA，最大值 30mA（ 16欧姆） 电路外形图引出端功能说明： 各管脚功能如表图 4 49所示： 福建师范大学 2020 级毕业设计 18 图 49 ISD1110/ISD1420 语音电路 ISD1110/ISD1420 系列 内 置了若了干操作模式，可用最少 的外围器件实现最多的功能。 操作模 式也由地址端控制 ； 当 A7 和 A6 都 为 1 时 ， 其 它地址端置高就选择某 个 （或某几个 ） 模式。 因为操 作。