基于at89s52單片機(jī)超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)-預(yù)覽頁
【正文】 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 2011年 5 月 16 日 金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)教學(xué)成果 目 錄摘要…………………………………………………………………………………………1英文摘要……………………………………………………………………………………1引言……………………………………………………………………………………………21 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)………………………………………………………………………3…………………………………………………………………3………………………………………………………………3………………………………………………………………………42 硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………5 AT89s52單片機(jī)…………………………………………………………………5……………………………………………………………………6…………………………………………………………7…………………………………………………………7……………………………………………………………8. 超聲波測(cè)距硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………………9…………………………………………………………93 軟件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………10 總體方案…………………………………………………………………………10 超聲波測(cè)距儀主程序流圖………………………………………………………10 超聲波測(cè)距系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………10………………………………………………………………11結(jié)論與謝辭…………………………………………………………………………………18參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………20附錄1 元器件清單…………………………………………………………………………21.基于AT89S52單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì)摘要:本設(shè)計(jì)采用以AT89C52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。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。因此在液位測(cè)量、機(jī)械手控制、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識(shí)別等方面有廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)一般使用專用集成電路設(shè)計(jì)超聲波測(cè)距儀，但是專用集成電路的成本很高，并且沒有顯示，操作使用很不方便，擴(kuò)展不靈活，因此應(yīng)用受到了限制。此次設(shè)計(jì)采用反射波方式。超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時(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，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計(jì)時(shí)。相位檢測(cè)法雖然精度高，但檢測(cè)范圍有限。渡越時(shí)間與氣體中的聲速相乘，就是聲波傳輸?shù)木嚯x。 本設(shè)計(jì)方案思路本設(shè)計(jì)以AT89s52單片機(jī)為控制核心，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，超聲波發(fā)射電路，接收電路信號(hào)處理，檢測(cè)，完成時(shí)間的測(cè)量為主要設(shè)計(jì)內(nèi)容。 框圖設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，可以采用AT89S52單片機(jī)作為主控制器，用LED數(shù)碼管顯示。使用Atmel 公司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。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。利用外中斷0檢測(cè)接收返回的超聲波信號(hào)，顯示電路采用常用的七段數(shù)碼管，電路原理圖如圖21所示。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38kHz于測(cè)距超聲波40kHz較為接近，可以利用它作為超聲波檢測(cè)電路。當(dāng)CPU不能正常工作時(shí),由于計(jì)數(shù)器不能被復(fù)位,因此其計(jì)數(shù)會(huì)超過某一值,從而產(chǎn)生復(fù)位脈沖,使得CPU恢復(fù)正常工作狀態(tài)。然而,有時(shí)這種設(shè)計(jì)仍然會(huì)引起程序走飛或工作不正常。即在初始化時(shí)壓入堆棧一個(gè)地址,在此地址內(nèi)執(zhí)行的是一條關(guān)中斷和一條死循環(huán)語句。當(dāng)然這種技術(shù)用于實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的控制或處理軟件中有一定的困難 單片機(jī)晶振電路原理單片機(jī)晶振電路原理及作用單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。由于視覺暫留，只要延時(shí)時(shí)間足夠短，就能夠使得數(shù)碼的顯示看起來非常穩(wěn)定清楚。LM386可使用電池為供應(yīng)電源，輸入電壓范圍可由4V~12V，無作動(dòng)時(shí)僅消耗4mA電流，且失真小。超聲波發(fā)射電路如圖22所示： 超聲波發(fā)射電路 超聲波檢測(cè)接收電路設(shè)計(jì)檢測(cè)接收電路中的CX20106A芯片是一款紅外線檢波接收的專用芯片，常用于電視機(jī)紅外遙控接收器。內(nèi)部電路由前置放大器、自動(dòng)偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和整形輸出電路組成。電容越大，靈敏度越高。當(dāng)超聲波接收頭接收到40kHz 方波信號(hào)時(shí)，將會(huì)將此信號(hào)通過CX20106A 驅(qū)動(dòng)放大送入單片機(jī)的外部中斷0 口。我們知道C語言程序有利于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的算法，匯編語言程序則具有較高的效率且容易精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行的時(shí)間，而超聲波測(cè)距儀的程序既有較復(fù)雜的計(jì)算（計(jì)算距離時(shí)），又要求精細(xì)計(jì)算程序運(yùn)行時(shí)間（超聲波測(cè)距時(shí)），所以控制程序可采用C語言和匯編語言混合編程。但是對(duì)設(shè)計(jì)有一個(gè)很好的理論基礎(chǔ)。實(shí)用的測(cè)距方法有兩種，一種是在被測(cè)距離的兩端，一端發(fā)射，另一端接收的直接波方式，適用于身高計(jì)；一種是發(fā)射波被物體反射回來后接收的反射波方式，適用于測(cè)距儀。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號(hào)，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片會(huì)發(fā)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，這時(shí)它就是一個(gè)超聲波發(fā)生器；反之，如果兩電極問未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這時(shí)它就成為超聲波接收換能器。進(jìn)入中斷后就立即關(guān)閉計(jì)時(shí)器T0停止計(jì)時(shí)，并將測(cè)距成功標(biāo)志字賦值1。超聲波測(cè)距的算法設(shè)計(jì)原理為超聲波發(fā)生器T在某一時(shí)刻發(fā)出一個(gè)超聲波信號(hào)，當(dāng)這個(gè)超聲波遇到被測(cè)物體后反射回來，就被超聲波接收器R所接收到。在此我衷心的感謝李老師在我畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)給予我諸多的教導(dǎo)，從課題的選擇到論文的初稿，在到定稿，無不凝聚這老師的汗水，李老師一絲不茍的精神，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒有這樣的幫助和關(guān)懷，我不會(huì)這么順利的完成
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