最新基于單片機的超聲波測距課程設計報告-文庫吧
2025-06-13 04:25 本頁面
【正文】 1系列單片機的功能特點及測距原理 51系列單片機的功能特點 51系列單片機中典型芯片(AT89S52)采用40引腳雙列直插封裝(DIP)形式，內部由CPU，8kB的ROM，256 B的RAM，3個16b的定時／計數器TO、T1以及T2，4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片內的Flash可編程、可擦除只讀存儲器(E~PROM)，使其在實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。5l系列單片機提供以下功能：8 kB存儲器；256 BRAM；32條工／O線；3個16b定時／計數器；5個2級中斷源；1個全雙向的串行口以及時鐘電路?？臻e方式：CPU停止工作，而讓RAM、定時／計數器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式：保存RAM的內容，振蕩器停振，禁止芯片所有的其他功能直到下一次硬件復位。5l系列單片機為許多控制提供了高度靈活和低成本的解決辦法。充分利用他的片內資源，即可在較少外圍電路的情況下構成功能完善的超聲波測距系統(tǒng)。 單片機實現測距原理 單片機發(fā)出超聲波測距是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時間差t，然后求出距離S＝Ct／2，式中的C為超聲波波速。限制該系統(tǒng)的最大可測距離存在4個因素：超聲波的幅度、反射的質地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速C與溫度有關。 主要電路模塊的實現方案比較及選擇 超聲波發(fā)射電路超聲波發(fā)射電路原理圖如圖31所示。發(fā)射電路主要由反相器CD4069和超聲波發(fā)射換能器TX構成，另一路經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)射強度。圖31 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，常用于電視機紅外遙控接收器。考慮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(如圖32)。實驗證明用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的抗干擾能力。圖32 超聲波檢測接收電路 超聲波測距系統(tǒng)的硬件電路設計本系統(tǒng)的特點是利用單片機控制超聲波的發(fā)射和對超聲波自發(fā)射至接收往返時間的計時，單片機選用AT89S52，經濟易用，且片內有8K的ROM，便于編程。單片機系統(tǒng)及顯示電路原理圖如見圖33。 圖33 單片機系統(tǒng)及顯示電路原理圖 系統(tǒng)電路圖及其PCB圖給出整個系統(tǒng)的電路圖，并加以說明。要詳細說明第3節(jié)中各模塊如何組合在一起來實現系統(tǒng)功能的。圖41 系統(tǒng)電路圖及其PCB圖當電源接電的時候由AT89S52單片機實現對CX20106A紅外接收芯片的控制。，然后單片機不停的檢測INT0引腳，當INT0引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r就認為超聲波已經返回。單片機開啟外部中斷使定時器關閉，定時器所計的數據就是超聲波所經歷的時間，通過運算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離，這時通過BCD碼轉換把十六進制的數據轉換成十進制，并通過查表把距離顯示在LED數碼管顯示器上。四、系統(tǒng)的軟件設計 主程序流程圖超聲波測距儀的軟件設計主要由主程序、超聲波發(fā)射子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序等部分組成。主程序首先對系統(tǒng)初始化，設置定時器T0工作模式為16位的定時計數器模式，置位總中斷允許位EA。然后單片機送出超聲波脈沖，為避免超聲波從發(fā)射器直接傳送
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