超聲波測(cè)距儀課程設(shè)計(jì)-其他專業(yè)(已修改)
2025-02-04 01:50 本頁(yè)面
【正文】 課程設(shè)計(jì) 說明書 1 一、 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波將在測(cè)距儀中的應(yīng)用越來越廣。但就目前技術(shù)水平來說，人們可以具體利用的測(cè)距技術(shù)還十分有限，因此，這是一個(gè)正在蓬勃發(fā)展而又有無限前景的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。展望未來，超聲波測(cè)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(huì)需求，如聲納的發(fā)展趨勢(shì)基本為：研制具有更高定位精度的被動(dòng)測(cè)距聲納，以滿足水中武器實(shí)施全隱蔽攻擊的需要；繼續(xù)發(fā)展采用低頻線譜檢測(cè)的潛艇拖曳線列陣聲納，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)程的被動(dòng)探測(cè)和識(shí)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(biāo)識(shí)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(cè)距儀將與自動(dòng)化智能化接軌，與其他的測(cè)距儀集成和融合，形成多測(cè)距儀。隨著測(cè)距儀的技術(shù)進(jìn)步，測(cè)距儀將從具有單純判斷功能發(fā)展到具有學(xué)習(xí)功能，最終發(fā)展到具有創(chuàng)造力。在新的世紀(jì)里，面貌一新的測(cè)距儀將發(fā)揮更大的作用。 本設(shè)計(jì)采用以 AT89C51 單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示超聲波測(cè)距儀的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。整個(gè)電路采用模塊化設(shè)計(jì)，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(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理，實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距儀的各種功能。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能模塊。 課程設(shè)計(jì) 說明書 2 二、 設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 單片機(jī) 介紹 單片機(jī)就是將計(jì)算機(jī)的中央處理器（ CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ ROM）、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)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(jí)的計(jì)算機(jī) [1]。 一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。由于單片機(jī)的這種特殊的結(jié)構(gòu)形式，在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，它承 擔(dān)了大中型計(jì)算機(jī)和通用微型計(jì)算機(jī)無法完成的一些工作。使其具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，因此在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了迅猛的發(fā)展。單片機(jī)的特點(diǎn)歸納起來有以下幾個(gè)方面。 (1)具有優(yōu)異的性價(jià)比 單片機(jī)盡可能地把應(yīng)用所需的存儲(chǔ)器 ,各種功能的 I/O 接口集成在一塊芯片內(nèi) ,因而其性能很高 ,而價(jià)格卻相對(duì)較低廉 ,即性價(jià)比很高。 (2)集成度高、體積小、可靠性高 單片機(jī)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)?；虺笠?guī)模集成電路。又內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片之間的連線，這大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能 力。同時(shí)，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)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(qiáng) 單片機(jī)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(jī)的指令系統(tǒng)中有極豐富的轉(zhuǎn)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(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。 (4)低電壓、低功耗 單片機(jī)大量用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費(fèi)類產(chǎn)品，低電壓和低功耗尤為重要。目前，許多單片機(jī)已可在 電壓下運(yùn)行 ,有的已能在 或 下工作 ,功耗降至 μA 級(jí) ,一粒鈕扣電池就可長(zhǎng)期使用 [2]。 STC89C52 芯片共 40 引腳： 18腳： 通用 I/O接口 ； 9 腳 : RET 復(fù)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(jì)數(shù)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(shè)計(jì) 說明書 3 PSEN 片外 ROM 選通端；單片機(jī)對(duì)片外 ROM 操作時(shí) 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(nèi)取低電平片外??；3239： （注意此接口的順序與其他 I/O 接口不同 與引腳號(hào)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(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線和通用 I/O 接口。單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展外存儲(chǔ)器時(shí)， P0口作為地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線使用；系統(tǒng)未擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口作為準(zhǔn)雙向通用 I/O 接口使用。 P0口輸出時(shí)能 驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LETTL 負(fù)載，即輸出電流不 曉宇 800μΑ 。 P1 口 —— 帶內(nèi)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(nèi)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口 —— 除了作為通用的準(zhǔn)雙向 I/O 接口使用外，每一根線還具有第二種功能，詳細(xì)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(shù)據(jù)接收 串行數(shù) 據(jù)發(fā)送 外部中斷 0申請(qǐng) 外部中斷 1申請(qǐng) 定時(shí)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入 定時(shí)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入 外部 RAM 寫選通 外部 RAM 讀選通 課程設(shè)計(jì) 說明書 4 RST—— 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 XTAL1—— 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)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(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允 許程序存儲(chǔ)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
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