基于单片机的超声波测距毕业设计论文

基于单片机的超声波测距毕业设计论文内容摘要：

现字符移动、闪烁等显示功能。 指令格式与指令功能 LCD 控制器 HD44780 内有多个寄存器，通过 RS 和 WR/ 引脚共同决定选择哪一个寄存器选择情况见表 HD44780 内部寄存器选择表 RS WR/ 寄存器及操作 0 0 指令寄存器写出入 0 1 忙标志和地址计数器读出 1 0 数据寄存器写入 1 1 数据寄存器读出 总共有 11 条指令，它们的格 式和功能如下： （ 1）清屏命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 功能：清除屏幕，将显示缓冲区 DDRAM 的内容全部写入空格（ ASCII20H）。 光标复位，回到显示器的左上角。 地址计数器 AC 清零。 （ 2）光标复位命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 功能：光标复位，回到显示器的左上角。 地址计数器 AC 清零。 显示缓冲区 DDRAM 的内容不变。 （ 3）输入方式设置命令 格式： 毕业设计 RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 功能：设定当写入一个字节后，光标的移动方向以及后面的内容是移动的。 当 I/D=1 时，光标从左向右移动， I/D=0 时，光标从右向左移动。 当 S=1 时，内容移动， S=0 时，内 容不移动。 （ 4）显示开关控制命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 1 D C B 功能：控制显示的开关，当 D=1 时显示， D=0 时不显示。 控制光标开关，当 C=1 时光标显示， C=0 时光标不显示。 控制字符是否闪烁，当 B=1 时字符闪烁， B=0 时字符不闪烁。 （ 5）光标移位置命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 I S/C R/L ﹡ ﹡ 功能：移动光标或整个显示字幕移位。 当 S/C=1 时整个显示字幕移位，当 S/C=0 时只光标移位。 当 R/L=1 时光标右移， R/L=0 时光标左移。 （ 6）功能设置命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 1 DL N F ﹡ ﹡ 功能：设置数据位数，当 DL=1 时数据为 8 位， DL=0 时数据位为 4 位。 设置显示行数，当 N=1 时双行 显示， N=0 时单行显示。 设置字形大小，当 F=1 时 5*10 点阵， F=0 时为 5*7 点阵。 （ 7）设置字库 CGRAM 地址命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 CGRAM 的地址 功能：设置用户自定义 CGRAM 的地址，对用户自定义 CGRAM 的访问时，要先设定CGRAM 的地址，地址范畴为 063。 （ 8）显示缓冲区 DDRAM 地址设计命令 格式： 毕业设计 RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 DDRAM 的地址 功能：设置当前显示缓冲区 DDRAM 的地址，对 DDRAM 访问时，要先设定 DDRAM的地址，地址范畴为 0～ 127。 （ 9）读忙标志及地址计数器 AC 命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 1 BF AC 的值 功能：读忙标志及地址计数器 AC 命令。 当 BF=1 时表示忙，这时不能接收命令和数据： BF=0 时表示不忙。 低 7 位为读出的 AC 的地址，值为 0～ 127。 （ 10） 写 DDRAM 或 CGRAM 命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 写入的数据 功能：向 DDRAM 或 CGRAM 当前位置写入数据。 对 DDRAM 或 CGRAM 写入数据之前必须设定 DDRAM 或 CGRAM 的地址。 （ 11）读 DDRAM 或 CGRAM 命令 格式： RS WR/ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 1 读出的数据 功能：从 DDRAM 或 CGRAM 当前位 置中读出数据。 当 DDRAM 或 CGRAM 读出数据时，先须设定 DDRAM 或 CGRAM 的地址。 LCD 显示器的初始化 LCD 使用之前须对它进行初始化，初始化可通过复位完成，也在复位后完成，初始化过程如下： （ 1） 清屏。 （ 2） 功能设置。 （ 3） 开 /关显示设置。 （ 4） 输入方式设置。 毕业设计 4 单元电路设计说明 直流稳压电源 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图 41 所示。 + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _ 图 41 稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t 图 42 整流与稳压过程 图 1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 本次的设计的稳压电源电路原理图如图所示： 图 43 电源变压器部分电路设计 电源变压器作用是将电网 220V 的变流电压 V1 变换成整流滤波电路所需的毕业设计 变流电压 V2。 变压器副边与原边的功率比 P2/P1=η，式中η为变压器的效率。 整流滤波电路设计 整流电路将交流电压变成单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成份，合之成为平滑的直流电压。 小功率直流电源因功率比较小，通常采用单相交流供电。 由于桥式整流电路克服了半波整流的缺点，在 桥式整流电路中，由于每两只二极管只导通半个周期，故流过每个二极管的平均电流仅为负载电流的一半，与半波整流电路相比较，其输出电压提高，脉动成分减小了。 为了获得平滑的直流电压，常在整流电路的后面加接滤波电路，以滤去交流成分。 滤波电路常见的有电容滤波电路（主要利用电容两端电压不能突变的特性，使负载电压波形平滑，故电容应与负载并联）、电感滤波电路及π型滤波电路。 本设计采用电容滤波电路。 稳压电路设计 稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。 由于三端式稳压器只有三 个引出端子，具有应用时外接元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，因而广泛应用。 三端式稳压器有两种，一种称为固定输出三端稳压器，另一种称为可调输出三端稳压器。 它们的基本组成及工作原理都相同，均采用串联型稳压电路。 三端固定输出集成稳压器通用产品有 CW7800 系列和 CW7900 系列。 正压系列： CW7800 系列，该系列稳压块有过流、过热和调整管工作保护，以防过载而损坏。 一般不需要接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。 负压系列： CW7800 系列与 CW7900 系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外 ，其他特点都相同。 稳压电源的技术指标分为两种： 一是特性指标：包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整流器率）、输出电阻（或电流调整率）、温度系数及纹波电压等。 单片机时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。 单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地作。 （ 1）时钟信号的产生 单片机内 部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，其输出端为引脚1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 5 M a y 2020 S he e t of F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ngs \ 123\ M y D oc um e nt s \ M y D e s i r a w n B y :C130pFC230pFY16M H zX T A L 2X T A L 1图 44 时钟振荡电路 毕业设计 XTAL2。 而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。 电容器 C1 和 C2 的作用是稳定频率和快速起振，电容值的范围在 5pF∽ 30pF,典型值为 30pF。 晶振的频率通常选择两种 6MHz 和 12MHz。 只要在单片机的XTAL1和 XTAL2引脚外接晶体振荡器就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。 （ 2）时钟振荡电路如图 44 所示。 单片机复位电路 复位电路是使单片机的 CPU 或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这上状态开始工作。 （ 1）单片机常见的复位电路 通常单片机复位电路有两种：上电复位电路，按键复位电路。 上电复位电路：上电复位是单片机上电时复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状态。 它利用的是电容充电的原理来实现的。 按键复位电路：它不仅具有上电复位电路的功能，同时它的操作比上电复位电路的操作要简单的多。 如果要实现复位的话，只要按下 RESET 键即可。 它主要是利用电阻的分压来实现的 在此设计中，采用的按键复位电路。 按键复位电路如图 45 所示： （ 2）复位电 路工作原理 上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。 上电瞬间 RESET 引脚获得高电平，随着电容的充电， RERST 引脚的高电平将逐渐下降。 RERST 引脚的高电平只要能保持足够的时间（ 2 个机器周期），单片机就可以进行复位操作。 上电与按键均有效的复位电路不仅在上电时可以自动复位，而且在单片机运行期间，利用按键也可以完成复位操作。 故本设计选用第二种上电复位与按键均有效的各单位电路。 单片机键盘电路 键盘电路是很多设计中很重要的组成部分。 它主要是输入设备。 单片机应用系统中键盘有独立式和行列式 两种。 独立式键盘：独立式键盘中，每个按键占用一根 I/O 口线，每个按键电路相对独立。 I/O 口通过按键与地相连， I/O 口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电平，有键按下时，引脚电平被拉低。 I/O 口内部有上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。 行列式键盘：行列式键盘键数比较多，从按一个键到键功能被执行主要包括两项工作：一是键的识别，即在键盘中找出被按的是那一个键，另一项是键功能的实现，第一项是接口电路来实现的，而第二项是通过执行中断服务程序来实现的。 具体来说，键盘借口应完成以下操作功能： 图 45 复位电路图 毕业设计 ● 键盘扫描，以判断是否有键按 下。 ● 键识别，以来确定闭和键的行列位置。 ● 产生闭和键的键码。 ● 排除多键，串键以及抖动。 本次设计中采用的是独立式键盘，键盘电路图如图 46 所示： 图 46 与单片机相连的独立式键盘 超声波发射电路 47 超声波发射原理图 毕业设计 超声波信号由单片机产生，信号经过三极管后驱动超声波换能器发送超声波， 途中碰到障碍物就立即返回。 否则认为没有探测到物体。 此电路有两。