【正文】 .......................................................................................................... 26 本設(shè)計(jì)總電路圖 ...................................................................................................... 26 附錄 2 ............................................................................................................................ 27 本設(shè)計(jì)總程序 .......................................................................................................... 27 第 1 頁(yè) 第一章 緒 論 ，超聲波測(cè)距系統(tǒng)的 背景目的及重要意義 在 歷次 人類文明的產(chǎn)業(yè)革命中， 傳感 技術(shù)一直 扮演著先行官的重要角色 ，它是貫穿 著 各個(gè) 應(yīng)用 技術(shù) 領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)， 它幾乎 都能涉及到我們 可以想象的所有技術(shù) 領(lǐng)域中 ，它是影響著人類在應(yīng)用技術(shù)發(fā)展革命的方向標(biāo) 。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于單片機(jī) LCD 顯示的超聲波測(cè)距系統(tǒng) 基于單片機(jī) LCD 顯示的超聲波測(cè)距系統(tǒng) 摘要： 超聲波具有指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，傳播距離較遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，所以，在利用傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的測(cè)距方案中，超聲波測(cè)距是目前應(yīng)用最普遍的一種，它廣泛應(yīng)用于防盜、倒車?yán)走_(dá)、水位測(cè)量、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。傳感器是世界各國(guó)爭(zhēng)先發(fā)展 的產(chǎn)業(yè)之一， 在各國(guó)相關(guān) 部門的共同努力下，傳感器技術(shù)得到了飛速的發(fā)展和進(jìn)步。 作為 一種 非接觸式測(cè)距技術(shù)， 超聲波測(cè)距與其它非接觸式的 測(cè)距 方式方法，如 CCD 探測(cè)、 激光測(cè)距 、 雷達(dá)測(cè)距 等 相比，可以直接測(cè)量近距離目 標(biāo)、適用范圍廣、縱向分辨率高、方向性強(qiáng)、 并 且 具備不受 煙霧、 光線、電磁干擾等因素 的 干擾，且覆蓋面較大等優(yōu)點(diǎn)。 超聲波是一種指向性強(qiáng)，能量消耗慢的波。它 與物理緊密 的 聯(lián)系， 應(yīng)用靈活， 所以 更適合與高溫，高粉塵，高濕度和高強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下工作。 第 2 頁(yè) 因此 本設(shè)計(jì) 研究超聲波測(cè)距系統(tǒng)的原理 和應(yīng)用具 有著很大的現(xiàn)實(shí)意義。 盡管如此，超聲波技術(shù) 也存在一 些急需 攻克的問(wèn)題，主要包括： 1. 其測(cè)量精度的級(jí)別有待提高，測(cè)量距離不夠遠(yuǎn) 2. 在 一些高精度或遠(yuǎn)距離的產(chǎn)品 中 的 ，超聲波組成 電路復(fù)雜， 而且成本較高 3. 超聲波測(cè)距依然存在一定距離的育盲區(qū)。國(guó)內(nèi)的超聲波 測(cè)量品牌有古大，飛鷹，百特等，他們的技術(shù)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，但相對(duì)于國(guó)外，仍有不少的距離。利用單片機(jī) 的定時(shí)器 計(jì)時(shí) ， 能 提高測(cè)距精度和 準(zhǔn)確 率 ，而且單片機(jī)控制方便，計(jì)算簡(jiǎn)單。 本設(shè)計(jì)的原理是 超 通過(guò) 聲波發(fā)射器向某一 特定 方向發(fā)射超聲波， 在發(fā)射 的同時(shí) 單片機(jī)開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播， 在 途中碰到障礙物 時(shí) 就 會(huì) 立即反射回來(lái)， 這時(shí) 超聲波接收器收到反射波就 會(huì)立即停止計(jì)時(shí)，從超聲波發(fā)射到接收的期間為一個(gè)時(shí)間周 期，由于 超聲波在空氣中的傳播速度為 V，根據(jù)計(jì)時(shí)器記錄的時(shí)間 周期 t， 通過(guò)計(jì)算就能計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到 障礙物的距離。 第 5 頁(yè) 第二章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)、 LCD 顯示電路、超聲波發(fā)射和接收電路三部分。 在超聲波發(fā)射和接收電路方面：可以充分利用超聲波的特點(diǎn)，選擇集成度比較高的發(fā)射和接收模塊，以達(dá)到系統(tǒng)抗干擾、穩(wěn)定，準(zhǔn)確的的功能。 方案二 選用 STC12C5A60S2 單片機(jī) STC12C5A60S 單片機(jī)是 STC 公司 生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但運(yùn)行 速度 要 比 傳統(tǒng) 8051 快 812 倍。 本設(shè)計(jì)將對(duì) STC12C5A60S2 單片機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的介紹和應(yīng)用。當(dāng) P0 作為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用時(shí)，是低8 位地址線 A0~A7，數(shù)據(jù)線 D0~D7； ： 標(biāo)準(zhǔn) IO 口、 ADC 輸入通道 0、獨(dú)立波特率發(fā)生器的時(shí)鐘輸出 ； ： 標(biāo)準(zhǔn) IO 口、 ADC 輸入通道 1； ： 標(biāo)準(zhǔn) IO 口、 ADC 輸入通道 PCA 計(jì)數(shù)器的外部脈沖輸入腳，第二串口數(shù)據(jù)接收端 ； ： 外部信號(hào)捕獲，高速脈沖輸出及脈寬調(diào)制輸出、第二串口數(shù)據(jù)發(fā)送端 ； ： SPI 同步串行接口的從機(jī)選擇信號(hào) ； ： SPI 同步串行接口的主出從入 (主器件的輸入和從器件的輸出 )； ： SPI 同步串行接口的主入從出 ； ~： P2 口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入輸出口 (8 位準(zhǔn)雙向口 )，也可作為高 8 位地 址總線使用； ： 標(biāo)準(zhǔn) IO 口、串口 1 數(shù)據(jù)接收端 ； ： 外部中斷 0，下降沿中斷或低電平中斷 ； ：外部中斷 1； ： 定時(shí)器計(jì)數(shù)器 0 外部輸入、定時(shí)器 0 下降沿中斷、定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 的時(shí)鐘輸出 。 單片機(jī) ADC 由多路開關(guān)、比較器、逐次比較寄存器、 10 位 DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器以及 ADC_CONTER 構(gòu)成。 需作為 AD 使用的口先將 P1ASF 特殊功能寄存器中的相應(yīng)位置為‘ 1’，將相應(yīng)的口設(shè)置為模擬功能。 每個(gè)口由 2 個(gè)控制寄存器中的相應(yīng)位控制每個(gè)引腳工作類型?；竟ぷ髟恚? 1. 采用 I0 口 TRIG 觸發(fā)測(cè)距，給至少 10us 的高電平信 號(hào)； 2. 模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40Khz 的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回； 3. 有信號(hào)返回，通過(guò) I0 口的 ECH0 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。 現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了 ，而 LCD1602 就 是字符型液晶顯示模塊，顯示字母和數(shù)字比較方便，具有控制簡(jiǎn)單，較低成本，開發(fā)容易 等的特點(diǎn)，能使整體電路更加的簡(jiǎn)化，方便操作。 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如 圖表 2 所示 ： 圖表 2 STC12C5A60S2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)組成 STC12C5A60S2 最小 系統(tǒng)包括復(fù)位電路、晶振電路、電源和地 。 時(shí)鐘電路如圖 所示： 單片機(jī)處理單元 電源電路 超聲波發(fā)射和接收電路 顯示電路 時(shí)鐘電路 第 14 頁(yè) 圖 3. 1 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片 內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。 在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。帶散熱片時(shí)輸出電流可達(dá) 1A。 顯示模塊 LCD1602： 顯示模塊 LCD1602 的電路圖 顯示模塊 LCD1602 的電路圖如圖 所示： 第 18 頁(yè) 圖 3. 5 1602LCD 的引腳說(shuō)明 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表 格 5 所示 : 表格 5 引腳 編號(hào) 引腳 符號(hào) 引腳說(shuō)明 引腳 編號(hào) 引腳 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 引腳接口 主要 說(shuō)明 ： 第 1 引 腳： VSS 為地電源。 第 5 引 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn) 行寫操作。 第 15 引 腳：背光源正極。系統(tǒng)定時(shí)發(fā)射超聲波，在啟動(dòng)發(fā)射電路的同時(shí)開始 系統(tǒng)初始化 模 塊 啟動(dòng) ，發(fā)射超聲波脈沖 當(dāng) RX=0 時(shí)， TR0=1 開始計(jì)數(shù) 接受到反射超聲波 當(dāng) RX=1 時(shí) TR0=0 關(guān)閉計(jì)數(shù) 計(jì)算距離 LCD上顯示距離 第 21 頁(yè) 啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器， T0 中斷用來(lái)計(jì)數(shù)器溢出 ， 利用定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。 for(i=0。 } T0 定時(shí)器距離計(jì)算 程序 void Conut(void) { time=TH0*256+TL0。 //算出來(lái)是 CM } T0 中斷用來(lái)計(jì)數(shù)器溢出程序 void zd0() interrupt 1 //T0 中斷用來(lái)計(jì)數(shù)器溢出 ,超過(guò)測(cè)距范圍 { flag=1。 TL0=0。 // DisplayOneChar(0, 1, ASCII[0])。 //當(dāng) RX 為 1 計(jì)數(shù)并等待 TR0=0。本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC12C5A60S2 作為控制器，主要電路包括超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、顯示電路。這種非接觸式測(cè)距將會(huì)大大方便人 們的測(cè)量工作?？傊?，通過(guò)本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專業(yè)知識(shí)，還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。除了敬佩老師的專業(yè)水平和責(zé)任心外，老師的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 //定義 LCD 引腳 sbit LCM_RS =P2^0。 void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char code *DData)。 void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM)。 unsigned char code mcustudio[] ={}。039。239。439。639。839。.39。M39。 //顯示用指針 unsigned int time=0。 //寫數(shù)據(jù) void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) { 第 28 頁(yè) ReadStatusLCM()。 LCM_E = 0。 //根據(jù)需要檢測(cè)忙 LCM_Data = WCLCM。 LCM_E = 0。 LCM_E = 0。 } //讀狀態(tài) unsigned char ReadStatusLCM(void) { LCM_Data = 0xFF。 LCM_E = 0。 //檢測(cè)忙信號(hào) return(LCM_Data)。 WriteCommandLCM(0x38,0)。 WriteCommandLCM(0x38,1)。 // 顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 WriteCommandLCM(0x0F,1)。= 0xF。 //算出指令碼 WriteCommandLCM(X, 1)。 Y amp。 //限制 X 不能大于 15， Y 不能大于 1 while (DData[ListLength]0x19) //若到達(dá)字串尾則退出 { if (