現(xiàn)代通信技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)控制的超聲波測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-05 14:02 本頁(yè)面
【正文】 《現(xiàn)代通信技術(shù)》專業(yè)課程設(shè)計(jì) 題目 ： 基于單片機(jī)控制的超聲波測(cè)距報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 部： 電子與信息工程系 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 完成時(shí)間 20xx 年 10 月 目錄 1 總體設(shè)計(jì)方案 .................................................. 1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 ..................................... 1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) ..................................... 1 課程設(shè)計(jì)的要求 ..................................... 2 超聲波測(cè)距原理 .......................................... 2 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的總體方案 ................................. 3 2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) .............................................. 5 STC89C52芯片介紹 ........................................ 5 單片機(jī)最小系統(tǒng) .......................................... 5 超聲波模塊 .............................................. 7 超聲波發(fā)射模塊 ..................................... 7 超聲波接收模塊 ..................................... 7 LED數(shù)碼管顯示模塊 ....................................... 8 報(bào)警模塊 ................................................ 9 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................. 10 Keil uVision3軟件介紹 .................................. 10 軟件流程圖 ............................................. 10 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 ......................................... 11 4 硬件調(diào)試 .................................................... 13 5 設(shè)計(jì)總結(jié) .................................................... 15 參考文獻(xiàn) ...................................................... 16 附錄 .......................................................... 16 上海師范 大學(xué) 天華 學(xué)院 電信系現(xiàn)代通信技術(shù)專業(yè) 課程設(shè)計(jì) 1 1 總體設(shè)計(jì)方案 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 利用所學(xué)數(shù)字電子技術(shù)、信號(hào)處理、控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)、制作并調(diào)試完成一個(gè)單片機(jī)最小化系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上，將最小系統(tǒng)與綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)上的超聲波模塊、顯示模塊進(jìn)行正確的鏈接（如圖 所示），使單片機(jī)可接收超聲波模塊輸出的 距離信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行合理的處理后，在顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示超聲波模塊與障礙物的距離（單位： cm，精確到小數(shù)點(diǎn)后 1 位）。 圖 系統(tǒng)連接示意圖 具體內(nèi)容如下： （ 1）設(shè)計(jì)最小化單片機(jī)系統(tǒng)； （ 2）裝焊、調(diào)試最小化單片機(jī)系統(tǒng)； （ 3）設(shè)計(jì)并編程，以構(gòu)成超聲波測(cè)距信號(hào)發(fā)生回路； （ 4）設(shè)計(jì)并編程，完成超聲波信號(hào)處理，以實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能； （ 5）設(shè)計(jì)并編程，以實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距結(jié)果顯示； （ 6）設(shè)計(jì)并編程，以實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距報(bào)警功能； 障礙物 超聲波模塊 51 單片機(jī)系統(tǒng) 顯示模塊 2 上海師范 大學(xué) 天華 學(xué)院 電信系現(xiàn)代通信技術(shù)專業(yè) 課程設(shè)計(jì) （ 7）設(shè)計(jì)并完成系統(tǒng)啟動(dòng) /復(fù)位功能 。 課程設(shè)計(jì)的要求 （ 1）實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)上的數(shù)碼管可實(shí)時(shí)顯示障礙物與超聲波模塊的距離信息，單位為 cm，精確到小數(shù)點(diǎn)后 1 位（如顯示 表示 ）； （ 2）當(dāng)測(cè)試距離小于 10cm或大于 50cm時(shí)報(bào)警，且以上兩種情況的報(bào)警方式需有明顯區(qū)別（可采用蜂鳴器的蜂鳴時(shí)間長(zhǎng)短加以區(qū)別，或在顯示模塊上顯示不同的報(bào)警信息）； （ 3）系統(tǒng)應(yīng)具備測(cè)距啟動(dòng)功能，或當(dāng)系統(tǒng)報(bào)警后，可以復(fù)位系統(tǒng)，使其開始重新測(cè)距。 超聲波測(cè)距原理 超聲波測(cè)距原理是通過(guò)超聲波發(fā)射傳感器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時(shí)刻的 同時(shí)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就停止計(jì)時(shí)。常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為 C=340m/s，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離 S，如公式 所示： S=C*t/2=C*t0 () 其中， t0就是所謂的渡越時(shí)間。 可以看出主要部分有： （ 1）供應(yīng)電能的脈沖發(fā)生器（發(fā)射電路）； （ 2）使接收和發(fā)射隔離的開關(guān)部分； （ 3）轉(zhuǎn)換電能為聲能，且將聲能透射到介質(zhì)中的發(fā)射傳感器； （ 4）接收反射聲能（回波）和轉(zhuǎn)換聲能為電信號(hào)的接收傳感器； （ 5）接收放大器，可以使微弱的回聲放大到一定幅度，并使回聲激發(fā)記 上海師范 大學(xué) 天華 學(xué)院 電信系現(xiàn)代通信技術(shù)專業(yè) 課程設(shè)計(jì) 3 錄設(shè)備； （ 6）記錄 /控制設(shè)備，通?？刂瓢l(fā)射到傳感器中的電能，并控制聲能脈沖發(fā)射到記錄回波的時(shí)間，存儲(chǔ)所要求的數(shù)據(jù)，并將時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換成距離。 距離測(cè)量系統(tǒng)常用的頻率范圍為 25KHz～ 300KHz 的脈沖壓力波，發(fā)射和接收的傳感器有時(shí)共用一個(gè)，或者兩個(gè)是分開使用的。發(fā)射電路一般由振蕩和功放兩部分 組成，負(fù)責(zé)向傳感器輸出一個(gè)有一定寬度的高壓脈沖串，并由傳感器轉(zhuǎn)換成聲能發(fā)射出去；接收放大器用于放大回聲信號(hào)以便記錄，同時(shí)為了使它能接收具有一定頻帶寬度的短脈沖信號(hào)，接收放大器要有足夠的頻帶寬度 [8]。 在超聲波測(cè)量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多；頻率取得太高，在傳播的過(guò)程中衰減較大。故在超聲波測(cè)量中，常使用 40KHz 的超聲波。由于超聲波發(fā)射與接收器件具有固有的頻率特性，具有很高的抗干擾性能，目前超聲波測(cè)量的距離一般為幾米到幾十米，是一種適合室內(nèi)測(cè)量的方式。 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的總體方案 由 于超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測(cè)量。利用超聲波檢測(cè)距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡(jiǎn)單，并且在測(cè)量精度方面也能達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等自動(dòng)化的使用要求 [9]。 超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn)生超聲波，
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