基于單片機(jī)控制的超聲波測距警報系統(tǒng)設(shè)計論文-文庫吧
2025-06-04 12:49 本頁面
【正文】 時啟動定時器開始計時，當(dāng)收到回波后，產(chǎn)生一個負(fù)跳變到單片機(jī)中端口，單片機(jī)響應(yīng)中斷程序，定時器停止計數(shù)。計算時間差，即可得到超聲波在媒介中傳播的時間，由此便可計算出距離。 超聲波時序圖 硬件電路設(shè)計硬件電路的設(shè)計主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路三部分。單片機(jī)采用 STC89C51或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。，利用外中斷0口監(jiān)測超聲波接收電路輸出的返回信號。顯示電路采用簡單實(shí)用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用程序驅(qū)動，位碼用PNP三極管驅(qū)動。 各主要模塊的硬件設(shè)計5l系列單片機(jī)中典型芯片(STC89C51)采用40引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內(nèi)部由CPU，8kB的ROM，256 B的RAM，2個16b的定時／計數(shù)器TO和T1，4個8 b的工／O端I：IP0，P1，P2，P3，一個全雙功串行通信口等組成。特別是該系列單片機(jī)片內(nèi)的Flash可編程、可擦除只讀存儲器(E~PROM)，使其在實(shí)際中有著十分廣泛的用途，在便攜式、省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中更為有用【6】。 STC89C51引腳圖（1）VCC：電源電壓（2）GND：接地（3）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。（4）/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。（5）XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。（6）XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。（7）P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每腳可吸收8TTL門電流。（8）P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能吸收或輸出4TTL門電流。 （9）P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可吸收或輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。（10）P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可吸收或輸出4個TTL門電流。P3口也可作為AT89C52的一些特殊功能口，如下表1所示。 P3特殊功能口口管腳備選功能 RXD串行輸入口 TXD串行輸出口 /INT0外部中斷0 /INT1外部中斷1 T0記時器0外部輸入 T1記時器1外部輸入 /WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 /RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。（11）ALE//PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。（12）/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)【7】。 超聲波發(fā)射電路。發(fā)射電路主要由反相器74LS04和超聲波發(fā)射換能器T構(gòu)成，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，用這種推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻R1O、R11一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間【8】。 超聲波發(fā)射電路原理圖 超聲波檢測接收電路集成電路CX20106A是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器?？紤]到紅外遙控常用的載波頻率38 kHz與測距的超聲波頻率40 kHz較為接近，可以利用它制作超聲波檢測接收電路()。實(shí)驗(yàn)證明用CX20106A接收超聲波(無信號時輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力【9】。 顯示電路設(shè)計顯示電路采用簡單實(shí)用的4位共陽LED數(shù)碼管，段碼用74LS244驅(qū)動，位碼用PNP三級管驅(qū)動。，此功能由軟件來完成。 復(fù)位功能系統(tǒng)應(yīng)具備測距啟動功能，可以復(fù)位系統(tǒng)，使其開始重新測距。采用開發(fā)平臺中的按鍵模塊實(shí)現(xiàn)。綜上所述本系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時間的計時，單片機(jī)選用STC89C52，經(jīng)濟(jì)易用，且片內(nèi)有8K的ROM，便于編程。 電路原理圖4 軟件方案 程序設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計，主要包括主程序設(shè)計、T0中斷服務(wù)子程序、外部中斷服務(wù)子程序、距離計算子程序、LED顯示子程序設(shè)計等。主程序首先是對系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置定時器T0工作模式為16位定時計數(shù)器模式。置位總中斷
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