基于單片機(jī)控制的超聲波測(cè)距警報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文(已修改)
2025-07-01 12:49 本頁面
【正文】 《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)目 錄1 緒論 1 設(shè)計(jì)的目的及其意義 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 12 總體方案 2 總體設(shè)計(jì)方案 2 超聲波測(cè)距框圖 33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4 硬件設(shè)計(jì)方案 4 超聲波測(cè)距原理 4 硬件電路設(shè)計(jì) 4 各主要模塊的硬件設(shè)計(jì) 4 超聲波發(fā)射電路 6 超聲波檢測(cè)接收電路 7 顯示電路設(shè)計(jì) 8 復(fù)位功能 84 軟件方案 10 程序設(shè)計(jì) 10 程序流程說明 10 主程序 10 定時(shí)中斷服務(wù)子程序 11 程序清單 115 調(diào)試過程 12 使用儀器設(shè)備 12 調(diào)試中的問題及解決方案 12 軟件調(diào)試中的問題及解決方案 12 功能顯示 136 課程設(shè)計(jì)收獲 15 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì) 15參考文獻(xiàn) 16附錄 16程序清單 161 緒論 設(shè)計(jì)的目的及其意義利用超聲波作為定位技術(shù)是蝙蝠等一些無目視能力的生物作為防御及捕捉獵物生存的手段，也就是由生物體發(fā)射不被人們聽到的超聲波(20kHz以上的機(jī)械波)，借助空氣媒質(zhì)傳播，由被待捕捉的獵物或障礙物反射回來的時(shí)間間隔長(zhǎng)短與被反射的超聲波的強(qiáng)弱判斷獵物性質(zhì)或障礙位置的方法。超聲波是由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生，可在不同介質(zhì)中以不同的速度傳播。而且超聲波的速度相對(duì)于光速要小的多，其傳播時(shí)間就比較容易檢測(cè)。并且超聲波具有定向性好、能量集中、在傳輸過程中衰減較小、反射能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，超聲波傳感器可廣泛應(yīng)用于非接觸式檢測(cè)方法，因而采用仿真技能利用超聲波測(cè)距【1】。 由于超聲波易于定向發(fā)射、方向性好、強(qiáng)度易控制、與被測(cè)量物體不需要直接接觸的優(yōu)點(diǎn)，是作為液體高度測(cè)量的理想手段。在精密的液位測(cè)量中需要達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度，但是目前國內(nèi)的超聲波測(cè)距專用集成電路都是只有厘米級(jí)的測(cè)量精度。通過分析超聲波測(cè)距誤差產(chǎn)生的原因，提高測(cè)量時(shí)間差到微秒級(jí)，以及用LM92溫度傳感器進(jìn)行聲波傳播速度的補(bǔ)償后，我們?cè)O(shè)計(jì)的高精度超聲波測(cè)距儀能達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度【2】。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 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)。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)行正確的連接（），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。 系統(tǒng)連接示意圖具體要求：l 實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)上的數(shù)碼管可實(shí)時(shí)現(xiàn)實(shí)障礙無語超聲波的距離信息，單位為cm，精確到小數(shù)點(diǎn)后1位；l 當(dāng)測(cè)試距離小于10或大于50時(shí)報(bào)警，且以上兩種情況的報(bào)警方式需有明顯的區(qū)別；l 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。2 總體方案 總體設(shè)計(jì)方案測(cè)距儀的分辨率取決于對(duì)超聲波傳感器的選擇。超聲波傳感器是一種采用壓電效應(yīng)的傳感器，常用的材料是壓電陶瓷。由于超聲波在空氣中傳播時(shí)會(huì)有相當(dāng)?shù)乃p，衰減的程度與頻率的高低成正比【3】。根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，本文采用STC89C52單片機(jī)作為控制器，用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動(dòng)信號(hào)用單片機(jī)的定時(shí)器。由單片機(jī)STC89C52編程產(chǎn)生40kHz的方波，再經(jīng)過放大電路，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波。發(fā)射出的超聲波經(jīng)障礙物反射回來后。通過接收電路的檢波放大、積分整形及一系列處理，送至單片機(jī)。單片機(jī)利用聲波的傳播速度和發(fā)射脈沖到接收反射脈沖的時(shí)間間隔計(jì)算出障礙物的距離，并由單片機(jī)控制在開發(fā)平臺(tái)的顯示模塊中顯示出來。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【4】。 超聲波測(cè)距框圖單片機(jī)發(fā)出40kHZ的方波信號(hào)，經(jīng)放大后通過超聲波發(fā)射器輸出；超聲波接收器將接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大，用鎖相環(huán)電路進(jìn)行檢波處理后，啟動(dòng)單片機(jī)中斷程序，測(cè)得時(shí)間為t；再通過軟件編程進(jìn)行判別、計(jì)算，得出所測(cè)距離數(shù)并經(jīng)由LED數(shù)碼管顯示。 超聲波測(cè)距儀原理框圖發(fā)射器發(fā)出的超聲波以速度υ在空氣中傳播，在到達(dá)被測(cè)物體時(shí)被反射返回，由接收器接收，其往返時(shí)間為t。由公式：測(cè)出的距離=常溫下的聲速340感應(yīng)時(shí)間，算出被測(cè)物體的距離。由于超聲波也是一種聲波，其聲速v與溫度有關(guān)，下表列出了幾種不同溫度下的聲速。在使用時(shí)，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的。如果測(cè)距精度要求很高，則應(yīng)通過溫度補(bǔ)償?shù)姆椒右孕Ｕ?】。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)方案 超聲波測(cè)距原理單片機(jī)在時(shí)刻發(fā)射方波，同
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1