最新基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距課程設(shè)計(jì)報(bào)告-文庫(kù)吧
2025-06-13 04:25 本頁(yè)面
【正文】 1系列單片機(jī)的功能特點(diǎn)及測(cè)距原理 51系列單片機(jī)的功能特點(diǎn) 51系列單片機(jī)中典型芯片(AT89S52)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，3個(gè)16b的定時(shí)／計(jì)數(shù)器TO、T1以及T2，4個(gè)8 b的工／O端I：IP0，P1，P2，P3，一個(gè)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(chǔ)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。5l系列單片機(jī)提供以下功能：8 kB存儲(chǔ)器；256 BRAM；32條工／O線(xiàn)；3個(gè)16b定時(shí)／計(jì)數(shù)器；5個(gè)2級(jí)中斷源；1個(gè)全雙向的串行口以及時(shí)鐘電路?？臻e方式：CPU停止工作，而讓RAM、定時(shí)／計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式：保存RAM的內(nèi)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(fù)位。5l系列單片機(jī)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(nèi)資源，即可在較少外圍電路的情況下構(gòu)成功能完善的超聲波測(cè)距系統(tǒng)。 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)距原理 單片機(jī)發(fā)出超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)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(cè)距離存在4個(gè)因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)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(duì)聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測(cè)距離。由于超聲波屬于聲波范圍，其波速C與溫度有關(guān)。 主要電路模塊的實(shí)現(xiàn)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(gòu)成，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推換形式將方波信號(hào)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。圖31 超聲波發(fā)射電路原理圖 超聲波檢測(cè)接收電路集成電路CX20106A是一款紅外線(xiàn)檢波接收的專(zhuān)用芯片，常用于電視機(jī)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(cè)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(cè)接收電路(如圖32)。實(shí)驗(yàn)證明用CX20106A接收超聲波(無(wú)信號(hào)時(shí)輸出高電平)，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。圖32 超聲波檢測(cè)接收電路 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)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(duì)超聲波自發(fā)射至接收往返時(shí)間的計(jì)時(shí)，單片機(jī)選用AT89S52，經(jīng)濟(jì)易用，且片內(nèi)有8K的ROM，便于編程。單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路原理圖如見(jiàn)圖33。 圖33 單片機(jī)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(gè)系統(tǒng)的電路圖，并加以說(shuō)明。要詳細(xì)說(shuō)明第3節(jié)中各模塊如何組合在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的。圖41 系統(tǒng)電路圖及其PCB圖當(dāng)電源接電的時(shí)候由AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)CX20106A紅外接收芯片的控制。，然后單片機(jī)不停的檢測(cè)INT0引腳，當(dāng)INT0引腳的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就認(rèn)為超聲波已經(jīng)返回。單片機(jī)開(kāi)啟外部中斷使定時(shí)器關(guān)閉，定時(shí)器所計(jì)的數(shù)據(jù)就是超聲波所經(jīng)歷的時(shí)間，通過(guò)運(yùn)算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離，這時(shí)通過(guò)BCD碼轉(zhuǎn)換把十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，并通過(guò)查表把距離顯示在LED數(shù)碼管顯示器上。四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖超聲波測(cè)距儀的軟件設(shè)計(jì)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(duì)系統(tǒng)初始化，設(shè)置定時(shí)器T0工作模式為16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器模式，置位總中斷允許位EA。然后單片機(jī)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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