毕业设计论文-基于at89c52单片机的超声波测距系统设计

毕业设计论文-基于at89c52单片机的超声波测距系统设计内容摘要：

6 位定时／计数器模 式，总中断允许位置 1 并给显示端口清 0；然后调用超声波发生子程序送出若干个超声波脉冲，为了避免超声波从发射器直接传送到接收器引起直射渡触发，从发射开始一直到 “虚假反射波 ”结束这段时间内，不开放外部中断 (INTO)申请，便可有效躲避干扰，但同时也会造成武汉工程大学毕业设计 (论文 )说明书 6 测试 “盲区 ”。 假设延时约 0． 1 ms 后，才打开外部中断接收返回的超声波信号，当温度为20℃ ，测量盲区为 d=1102344=1． 72 cm。 超声波发生子程序的作用是通过 P1． 0 端口发送超声波换能器所需的 40kHz 的方波信号(脉冲宽度为 12μs 左右 )，同时把计 数器 TO 打开进行计时。 测出距离后结果将以十进制 BCD 码方式送往 LED 显示约 ，然后再发超声波脉冲重复测量过程。 为了有利于程序结构化和容易计算出距离，主程序采用 C 语言编写。 超声波发生子程序和超声波接收中断程序 超声波发生子程序的作用是通过 端口发送 2 个左右超声波脉冲信号（频率约40kHz 的方波），脉冲宽度为 12μs 左右，同时把计数器 T0 打开进行计时。 超声波发生子程序较简单，但要求程序运行准确，所以采用汇编语言编 程。 超声波测距仪主程序利用外中断 0 检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（即 INT0 引脚出现低电平），立即进入中断程序。 进入中断后就立即关闭计时器 T0 停止计时，并将测距成功标志字赋值 1。 如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器 T0 溢出中断将外中断 0 关闭，并将测距成功标志字赋值 2 以表示此次测距不成功。 前方测距电路的输出端接单片机 INT0 端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门 IC3A 的输出接单片机 INT1 端口，同时单片机 和 接到 IC3A 的输入端，中断 源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。 部分源程序如下： receive1： push psw push acc clr ex1 ；关外部中断 1 jnb , right ； 引脚为 0,转至右测距电路中断服务程序 jnb , left ； 引脚为 0,转至左测距电路中断服务程序 return： SETB EX1；开外部中断 1 pop? acc pop? psw reti right： ...? ；右测距电路中断服务程序入口 ? ajmp? return 武汉工程大学毕业设计 (论文 )说明书 7 left： ... ；左测距电路中断服务程序入口 ? ajmp? return 武汉工程大学毕业设计 (论文 )说明书 8 LCD 显示模块 程序流程图 Y Y Y Y Y N N N N N LCD1602 初始化 延时 15ms 写指令 38H 延时 5ms 写指令 38H 写指令 38H LCD 空闲。 显示模式设置 LCD 空闲。 显示 关闭 LCD 空闲。 显示清屏 LCD 空闲。 显示光标移动位置 LCD 空闲。 显示开关及光标位置 完成 武汉工程大学毕业设计 (论文 )说明书 9 软件设计包括三个部分，主程序，定时中断程序和外部中断程序，流程图如图 7所示。 第四章 系统的软硬件的调试 超声波测距仪的制作和调试都比较简单，其中超声波发射和接收采用 Φ15 的超声波换能器 TCT4010F1（ T 发射）和 TCT4010S1（ R 接收），中心频率为 40kHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距 4～ 8cm，其余元件 无特殊要求。 若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。 根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容 C0 的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。 硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。 根据实际情况可以修改超声波发生子程序每次发送的脉冲宽度和两次测量的间隔时间，以适应不同距离的测量需要。 根据所设计的电路参数和程序，测距仪能测的范围为 ～ ，测距仪最大误差不超过 1cm。 系统调试完后应对测量误差和重复一致性进行多次实验分析，不断优化系统使其达到实际使用的测量要求。 软件的调试程序见附录一 武汉工程大学毕业设计 (论文 )说明书 10 第 五 章 总结 由于时间和其它客观上的原因，此次设计没有做出实物。 但是对设计有一个很好的理论基础。 设计的最终结果是使超声波测距仪 能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。 以数字的形式显示测量距离。 超声波测距的原理是利用超声波的发射和接受，根据超声波传播的时间来计算出传播距离。 实用的测距方法有两种，一种是在被测距离的两端，一端发射，另一端接收的直接波方式，适用于身高计；一种是发射波被物体反射回来后接收的反射波 方式，适用于测距仪。 此次设计采用反射波方式。 超声波测距仪 硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。 单片机采用 AT89C51 或其兼容系列。 采用 12MHz 高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。 单片机用 40kHz的方波信号，利用外中断 0 口监测超声波接收电路输出的返回信号。 显示电路采用简单实用的 4 位共阳 LED 数码管，段码用 74LS244 驱动，位码用 PNP 三极管 8550 驱动。 超声波 发射电路主要由反相器 74LS04 和超声波发射 换能器 T 构成，单片机 端口输出的 40kHz 的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。 输出端采两个反向器并联，用以提高驱动能力。 上位电阻 R1O、 R11 一方面可以提高反向器 74LS04 输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。 压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。 超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。 当它的两极外加 脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。 超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。 超声波检测接收电路 主要是由 集成电路 CX20206A组成，它是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。 考虑到红外遥控常用的载波频率 38 kHz与测距的超声波频率 40 kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路。 实验证明用 CX20206A接收超声波 (无信号时输出高电平 )，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。 适当更改电武汉工程大学毕业设计 (论文 )说明书 11 容 C4的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。 超声波测距仪的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。 我们知道 C 语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率且容易精细计算程序运行的时间，而超声波测距仪的程序既有较复杂的计算（计算距离时），又要求精细计算程序运行时间（超声波测距时），所以控制程序可采用 C 语 言和汇编语言混合编程。 主超声波测距仪主程序利用外中断 0 检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（即 INT0 引脚出现低电平），立即进入中断程序。 进入中断后就立即关闭计时器 T0 停止计时，并将测距成功标志字赋值 1。 如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器 T0 溢出中断将外中断 0 关闭，并将测距成功标志字赋值 2 以表示此次测距不成功。 前方测距电路的输出端接单片机 INT0 端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门 IC3A 的输出接单片机 INT1 端口，同时单片机 和 接到 IC3A 的输入端， 中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。 超声波测距的算法设计原理为超声波发生器 T 在某一时刻发出一个超声波信号，当这个超声波遇到被测物体后反射回来，就被超声波接收器 R 所接收到。 这样只要计算出从发出超声波信号到接收到返回信号所用的时间，就可算出超声波发生器与反射物体的距离。 在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器 T0，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。 当收到超声波反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在 INT0 或 INT1 端产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求， 执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离。 在元件及调制方面， 由于采用的电路使用了很多集成电路。 外围元。