【正文】 ..1 課題設(shè)計(jì)的意義 ....................................................................................................1 單片機(jī)簡介 ...........................................................................................................1 超聲波簡介 ...........................................................................................................2 超聲波的特性 ................................................................................................2 超聲波的應(yīng)用 ................................................................................................3 2 總體設(shè)計(jì)方案 ...................................................................................4 設(shè)計(jì)思路 ..............................................................................................................4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)思路 .......................................................................................................5 3 硬件電路及模塊單元設(shè)計(jì) ................................................................6 主要元件介紹 .......................................................................................................6 STC89C52 單片機(jī) ........................................................................................6 超聲波傳感器 ..............................................................................................8 電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 10 超聲波電路 ................................................................................................. 11 超聲波發(fā)射電路 .......................................................................................... 12 超聲波接收電路 .......................................................................................... 12 超聲波時(shí)序圖 .............................................................................................. 13 電源設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 13 顯示電路 ..................................................................................................... 14 復(fù)位電路 ..................................................................................................... 14 時(shí)鐘電路 ..................................................................................................... 15 聲音報(bào)警電路 .............................................................................................. 15 單元設(shè)計(jì)模塊 ....................................................................................................... 16 主控制模塊 ................................................................................................. 16 超聲波傳感器模塊 ....................................................................................... 16 測距分析 ............................................................................................................ 17 4 軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 19 主程序設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 19 超聲波測距程序設(shè)計(jì) ............................................................................................. 20 5 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................................................ 21 故障調(diào)試分析 ....................................................................................................... 21 測試結(jié)果分析 ....................................................................................................... 21 6 設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................................................ 22 參考文獻(xiàn) .............................................................................................. 24 致謝 ...................................................................................................... 25 附錄 ...................................................................................................... 26 基于單片機(jī)的無線測距儀設(shè)計(jì) 秦周 南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院電氣工程與自動(dòng)化，南京 210044 摘要： 基于單片機(jī)的無線測距 儀設(shè)計(jì)， 該設(shè)計(jì)主要以 STC89C52 系列單片機(jī)作為該測距系統(tǒng)的核心控制端，利用超聲波發(fā)射與接收聲波測距的特性，準(zhǔn)確無誤地探測出智能小車后方物體的距離，再由核心控制端精密計(jì)算，最終 計(jì)算出智能小車 后方物體的實(shí)際距離，將之與設(shè)定的警報(bào)距離值進(jìn)行比較判斷，當(dāng)測得距離小于警報(bào)距離值時(shí)，最小控制系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)指令，致使蜂鳴器報(bào)警，以實(shí)現(xiàn)智能小車自動(dòng)測距并報(bào)警功能。 enjoy a very high value in automatic control field. With its ease of use and versatility has been well received by the majority of electronic design enthusiasts. Keywords: microcontroller STC89C52。在發(fā)展空間方面，超聲波傳感器作為一種新式 且其作用更為有效 的測量工具，他將會(huì)在在各方面都將有很大的發(fā)展空間 。因而超聲波測距具有了：高可靠性高，使用壽命長等特點(diǎn)。因此本次課程設(shè)計(jì)主要采用以單片機(jī)為計(jì)算核心并搭載超聲波傳感器進(jìn)行測距的方案，使整個(gè)測距系統(tǒng)及時(shí)獲取距障礙物的位置信息，達(dá)到測距報(bào)警的目的，以此來提高交通運(yùn)輸?shù)陌踩浴?MCS51 和 MCS96 的成功研發(fā)問世，理所應(yīng)當(dāng)?shù)某蔀?Inter 公司在單片機(jī)方面的典型代表系列。經(jīng)過研發(fā)人員的幾十年的探索與實(shí)踐，單片機(jī)不管是性能上應(yīng)用技術(shù)還是生產(chǎn)工藝上都在日趨完善。頻率為 20～ 20xx0 赫茲的聲波是正常人所能接收到，換句話說，正常人能聽到頻率在 20～ 20xx0 赫茲這之間的所有聲音。 超聲波的特性 （ 1）束射特性 超聲波的波長短，在空氣中波長小于 。即超聲波的聲波射線發(fā)射到某個(gè)物體上時(shí)，它也會(huì)從該物質(zhì)表面發(fā)生反射現(xiàn)象。一般情況下，在固定的氣體的傳播過程中，氣體對頻率相 對穩(wěn)定的聲波的能量吸收能力較高，但是聲波在液體中傳播，聲波的能量相對不容易被液體介質(zhì)吸收掉就，聲波在固體中傳播時(shí)被吸收的能量是三種情況下最小的，因此聲 3 波在固體也是傳播最遠(yuǎn)的。這個(gè)原因一方面跟分子本身的質(zhì)量有一定的關(guān)系，但是更主要的因素還取決于分子振動(dòng)速度，所以介質(zhì)分子獲得的能量與其分子的振動(dòng)的頻率成正比。 超聲波的應(yīng)用 超聲波不僅與物理聯(lián)系緊密而且它的應(yīng)用場景也相對靈活。因此，超聲波傳感器就是基于這種原理被設(shè)計(jì)和制造出來的。對于這兩種類型的超聲波發(fā)生器，由于超聲波在其中產(chǎn)生的時(shí)候伴隨有不同的頻率，不同的功率和不同的聲波特性，所以這些發(fā)生器在用途上也都不一樣。由此可見，此無論是在精確度還是 4 可靠性方面，超聲波測距的優(yōu)勢遠(yuǎn)超過其他測距方式，也適用于更大范圍的應(yīng)用場景，如工業(yè)自動(dòng)控制，建筑工程測量和機(jī)器人視覺識別等方面都運(yùn)用到了超聲波測距的基本原理。 目前在各個(gè)需要用到測距的領(lǐng)域， 我們不難發(fā)現(xiàn)其中少不了超聲波傳感器。如何通過將這兩項(xiàng)功能有效地結(jié)合在一起，形成一個(gè)完整的測距報(bào)警系統(tǒng)，由此我展開了此次課程設(shè)計(jì)的思路：采用以單片機(jī)為核心的最小系統(tǒng)，通過編譯軟件程序使以單片機(jī)為核心的最小系統(tǒng)發(fā)出各項(xiàng)運(yùn)算指令，有效地將測距報(bào)警系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊銜接起來，并且完成測距、分析、報(bào)警等工作。 前面講到了超聲波的發(fā)射與傳播機(jī)制，接下來便是討論如何通過超聲波傳感器的發(fā)射與傳播來計(jì)算距離。當(dāng)超聲波傳感器的聲波發(fā)射器接收發(fā)射超聲波的指令之后，它便會(huì)立即朝著智能小車的后方實(shí)時(shí)發(fā)出超聲波信號，并且在發(fā)射出超聲波的那一刻起單片機(jī)的時(shí)鐘電路開始計(jì)時(shí)。所以此系統(tǒng)測量精度理論上可以達(dá)到毫米級。 系統(tǒng)采用