【正文】 課程設計 說明書 1 一、 摘 要 隨著科學技術的快速發(fā)展，超聲波將在測距儀中的應用越來越廣。但就目前技術水平來說，人們可以具體利用的測距技術還十分有限，因此，這是一個正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術及產業(yè)領域。展望未來，超聲波測距儀作為一種新型的非常重要有用的工具在各方面都將有很大的發(fā)展空間，它將朝著更加高定位高精度的方向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會需求，如聲納的發(fā)展趨勢基本為：研制具有更高定位精度的被動測距聲納，以滿足水中武器實施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低頻線譜檢測的潛艇拖曳線列陣聲納，實現超遠程的被動探測和識別；研制更適 合于淺海工作的潛艇聲納，特別是解決淺海水中目標識別問題；大力降低潛艇自噪聲，改善潛艇聲納的工作環(huán)境。無庸置疑，未來的超聲波測距儀將與自動化智能化接軌，與其他的測距儀集成和融合，形成多測距儀。隨著測距儀的技術進步，測距儀將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學習功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。在新的世紀里，面貌一新的測距儀將發(fā)揮更大的作用。 本設計采用以 AT89C51 單片機為核心的低成本、高精度、微型化數字顯示超聲波測距儀的硬件電路和軟件設計方法。整個電路采用模塊化設計，由主程序、中斷程序、發(fā)射子程序、接收子程序、顯示子 程序等模塊組成。各探頭的信號經單片機綜合分析處理，實現超聲波測距儀的各種功能。在此基礎上設計了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實現了各個功能模塊。 課程設計 說明書 2 二、 設計基礎 單片機 介紹 單片機就是將計算機的中央處理器（ CPU）、隨機存取存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、定時器 /計數器和多種輸入 /輸出接口（ I/O）以及相互連接的總線（ BUS）等集成在一塊芯片上，形成了芯片級的計算機 [1]。 一塊單片機芯片就是一臺計算機。由于單片機的這種特殊的結構形式，在某些應用領域中，它承 擔了大中型計算機和通用微型計算機無法完成的一些工作。使其具有很多顯著的優(yōu)點和特點，因此在各個領域中都得到了迅猛的發(fā)展。單片機的特點歸納起來有以下幾個方面。 (1)具有優(yōu)異的性價比 單片機盡可能地把應用所需的存儲器 ,各種功能的 I/O 接口集成在一塊芯片內 ,因而其性能很高 ,而價格卻相對較低廉 ,即性價比很高。 (2)集成度高、體積小、可靠性高 單片機把各種功能部件集成在一塊芯片上，因而集成度高，均為大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路。又內部采用總線結構，減少了芯片之間的連線，這大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能 力。同時，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。 (3)控制功能強 單片機非常適用于專門的控制用途。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中有極豐富的轉移指令， I/O 口的邏輯操作指令以及位操作指令。 其邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。 (4)低電壓、低功耗 單片機大量用于攜帶式產品和家用消費類產品，低電壓和低功耗尤為重要。目前，許多單片機已可在 電壓下運行 ,有的已能在 或 下工作 ,功耗降至 μA 級 ,一粒鈕扣電池就可長期使用 [2]。 STC89C52 芯片共 40 引腳： 18腳： 通用 I/O接口 ； 9 腳 : RET 復位鍵 1011腳： RXD串口輸入， TXD 串口輸出； 1219： I/O P3 接口 (1 13 腳 INT0 中斷 0、 INT1 中斷 1； 14/15：計數脈沖 T0 /T1 ： 16： WR 寫控制； 17： RD 讀控制輸出端 )； 18， 19： 晶振諧振器 20 地線 ； 2128 ： P2接口高 8位地址總線； 29：圖 41 STC89C52引腳 課程設計 說明書 3 PSEN 片外 ROM 選通端；單片機對片外 ROM 操作時 29 腳 (PSEN)輸出低電平； 30：ALE/PROG 地 址鎖存器； 31： EAROM 取指令控制器高電平片內取低電平片外?。?239： （注意此接口的順序與其他 I/O 接口不同 與引腳號的排列順序相反）； 40：電源 +5V。其引腳如圖 41 所示。 管腳說明： VCC—— 供電電壓。 GND—— 接地。 P0 口 —— 可作為地址 /數據分時復用總線和通用 I/O 接口。單片機系統(tǒng)擴展外存儲器時， P0口作為地址 /數據分時復用總線使用；系統(tǒng)未擴展片外存儲器時，P0口作為準雙向通用 I/O 接口使用。 P0口輸出時能 驅動 8 個 LETTL 負載，即輸出電流不 曉宇 800μΑ 。 P1 口 —— 帶內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，通用 I/O 接口有輸入、輸出、端口操作 3中工作方式。 P2 口 —— 帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2口被寫 “1” 時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口 —— 除了作為通用的準雙向 I/O 接口使用外，每一根線還具有第二種功能，詳細如表 21 所示。 表 21 P3口的特殊功能說明 引腳 替代功能 說明 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 串行數據接收 串行數 據發(fā)送 外部中斷 0申請 外部中斷 1申請 定時器 0 外部事件計數輸入 定時器 1 外部事件計數輸入 外部 RAM 寫選通 外部 RAM 讀選通 課程設計 說明書 4 RST—— 復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 XTAL1—— 反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2—— 來自反向振蕩器的輸出。 STC89C52 的功能特性描述 低功耗、高性能的 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允 許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的