畢業(yè)設(shè)計(jì)－基于單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告__-_重-文庫吧
2024-11-12 07:16 本頁面
【正文】 止。最高運(yùn)作頻率 35MHz， 6T/12T 可選。其引腳圖如圖 23 所示： a 引腳圖 b 實(shí)物圖 圖 23 STC89C52引腳圖 6 HCSR04 超聲波模塊 HCSR04 超聲波模塊具有性能穩(wěn)定、測度距離精確、模塊高精度、盲區(qū)小等特點(diǎn)，使用簡單易操作，常用于距離測量。其原理圖及實(shí)物圖如圖 2圖 25所示： 圖 24 HCSR04超聲波模塊原理圖 圖 25 HCSR04超聲波模塊實(shí)物圖 7 （ 1）接線方式： VCC(接電源 )、 Trig（控制端）、 Echo（接收端）、 GND（接 地） （ 2）基本工作原理： I/O口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號； 8個(gè) 40kHz 的方波，自動(dòng)檢測是否有信號返回； ，通過 I/O 口 ECHO 輸出一個(gè)高電平，同時(shí)開始計(jì)時(shí)直到此口 變?yōu)榈碗娖?，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。 測試距離 =(高電平時(shí)間 *聲速 (340M/S))/2。 （ 3）電氣參數(shù) 表 1 HCSR04電氣參數(shù)表 （ 4）超聲波時(shí)序圖 圖 26 超聲波時(shí)序圖 8 （ 5）操作 ： 初始化時(shí)將 trig 和 echo 端口都置低，首先向給 trig 發(fā)送至少 10 us的高電平脈沖（模塊自動(dòng)向外發(fā)送 8 個(gè) 40kHz 的方波），然后等待，捕捉 echo端輸出上升沿，捕捉到上升沿的同時(shí)，打開定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，再次等待捕捉 echo的下降沿，當(dāng)捕捉到下降沿，讀出計(jì)時(shí)器的時(shí)間，這就是超聲波在空氣中運(yùn)行的時(shí)間，按照測試距離 =(高電平時(shí)間 *聲速 (340M/S))/2 就可以算出超聲波到障礙物的距離。 4 位共陽數(shù)碼管 （ 1）共陽數(shù)碼管的實(shí)物圖、原理圖如圖 2 圖 28所示： 圖 27 4位共陽數(shù)碼管實(shí)物圖 圖 28 4位共陽數(shù)碼管原理圖 （ 2） 工作原理： 共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 （ 3）動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū) 9 動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的 公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足 夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì) （ 1）單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)由電源、晶振電路、復(fù)位電路組成。如圖 29所示： 圖 29 單片機(jī)最小系統(tǒng) 10 （ 2）電源接口電路設(shè)計(jì) 電源部分的設(shè)計(jì)采用 3 節(jié) 5 號干電池 供電，如圖 210 所示： 圖 210 電源接口電路 （ 3）超聲波模塊接口 HCSR04 超聲波模塊接口如圖 211所示： 圖 211 HCSR04超聲波模塊接口 11 （ 4） 4 位共陽極數(shù) 碼管顯示電路及三極管驅(qū)動(dòng)電路 顯示電路如圖 212所示： 圖 212 4位共陽數(shù)碼管顯示電路 當(dāng) I/O 口輸出低電平時(shí)，相應(yīng)段被選通，反之則不然。 三極管驅(qū)動(dòng)電路如圖 213所示： 圖 213 三極管驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng) I/O 口輸出低電平時(shí)，相應(yīng)位被選通，反之則不然。 12 （ 5） 聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 聲光報(bào)警電路如圖 214 所示： 圖 214 聲光報(bào)警電路 聲光報(bào)警電路由一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)三極管、一個(gè)發(fā)光二極管、兩個(gè)電阻構(gòu)成。其中電阻起限流的作用，當(dāng) I/O 口輸出低電平時(shí)，三極管飽和 導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警、LED 亮，反之則不報(bào)警。 （ 6） 鍵盤電路的設(shè)計(jì) 鍵盤電路如圖 215 所示： 圖 215 鍵盤電路 13 （ 1）各主要模塊 ① 超聲波測距模塊。 給超聲波 Trig 口 至少 10us 的高電平，啟動(dòng)測量，定時(shí) 器 T0計(jì)時(shí)，通過計(jì)算測得距離。 ② 顯示模塊。 包括數(shù)碼管位選函數(shù)、段選函數(shù)及距離處理顯示模塊。將超聲 波測距測量值、 報(bào)警設(shè)定值顯示在 4位數(shù)碼管上。 ③ 鍵盤模塊。 由鍵盤檢測函數(shù)及鍵盤處理函數(shù)組成。有設(shè)定鍵、加鍵、減鍵、 復(fù)位鍵、開關(guān)鍵。主要設(shè)置報(bào)警值。 ④ 聲光報(bào)警模塊。 將測量值與設(shè)定報(bào)警值比較，若小于設(shè)定值，報(bào)警。 ⑤ 特殊存儲器 eepom 模塊。 包括單片機(jī) eepom 存儲器讀、寫操作以及初始化。 其內(nèi)存 儲設(shè)定報(bào)警值，掉電數(shù)據(jù)不丟失。 ⑥ 定時(shí)器模塊。 TO 定時(shí)器用于超聲波測距的計(jì)時(shí)。 T1定時(shí)器用于主程序掃 描時(shí)間的控制。 （ 2）主程序源代碼 void main() { send_wave()。 //測距離函數(shù) smg_display()。 //處理距離顯示函數(shù) time_init()。 //定時(shí) 器初始化 init_eepom()。 //初始化 eepom（讀取 set_d） while(1) { if(flag_300ms == 1) //300ms 執(zhí)行一次 { flag_300ms = 0。 clock_h_l()。 //報(bào)警函數(shù) send_wave()。 //測距離函數(shù) if(menu_1 == 0) //沒有鍵 按下時(shí)才給緩沖數(shù)組賦新值 smg_display()。 //處理距離顯示函數(shù) if(zd_break_en == 1) //自動(dòng)退出設(shè)置界面程序 { zd_break_value ++。 //每 300ms 加一次 if(zd_break_value 100) //30 秒后自動(dòng)退出設(shè)置界面 { menu_1 = 0。 smg_i = 3。 zd_break_en = 0。 zd_break_value = 0。 14 } } } key()。 //按鍵檢測函數(shù) if(key_can 4) { key_with()。 //按鍵處理函數(shù)，修改報(bào)警設(shè)定值 } } } （ 3）主程序工作流程圖 圖 216 主程序流程圖 15 （ 4） 超聲波探測程序流程圖 圖 217 超聲波探測程序流程圖 16 三、 設(shè)計(jì)總結(jié)
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