測(cè)控技術(shù)與儀器單片機(jī)超聲波測(cè)距畢業(yè)論文-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 向發(fā)展，以滿足日益發(fā)展的社會(huì)需求，在新的世紀(jì)里，面貌一新的測(cè)距儀將發(fā)揮更大的作用。 超聲波是指頻率高于20KHz的機(jī)械波。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時(shí)候，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。超聲波測(cè)距適用于高精度的中長(zhǎng)距離測(cè)量。本課題屬于近距離測(cè)量，可以采用常用的壓電式超聲波換能器來(lái)實(shí)現(xiàn)。（其往返時(shí)間為t，v為超聲波在空氣中的傳播速度）根據(jù)設(shè)計(jì)要求并綜合各方面因素，在本課題中采用STC89C52單片機(jī)作為主控制器，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)器完成，超聲波測(cè)距器的系統(tǒng)框圖如圖1所示：超聲波測(cè)距的原理是利用超聲波的發(fā)射和接受，根據(jù)超聲波傳播的時(shí)間來(lái)計(jì)算出傳播距離。電氣方式包括壓電型、電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。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；而頻率高分辨率也高，故短距離測(cè)量時(shí)應(yīng)選擇頻率高的傳感器，而長(zhǎng)距離的測(cè)量時(shí)應(yīng)用低頻率的傳感器[3]。發(fā)射出去的超聲波經(jīng)障礙物反射回來(lái)后，由超聲波接收頭接收到信號(hào)，通過(guò)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)。其時(shí)序圖如圖2所示。在設(shè)計(jì)中還加入了報(bào)警裝置，當(dāng)測(cè)量的距離過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短報(bào)警器就會(huì)發(fā)出蜂鳴聲并有指示燈指示是過(guò)長(zhǎng)還是過(guò)短。為了增加所測(cè)量的覆蓋范圍、減小測(cè)量誤差，可采用多個(gè)超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射接收的設(shè)計(jì)方法。圖3 STC89C52RC實(shí)物圖(1)STC89C52芯片共40引腳: 1~8腳: 通用I/~10 ~11腳:RXD串口輸入 TXD串口輸出14~15 : 計(jì)數(shù)脈沖T0 T1 16,17: WR寫(xiě)控制 RD讀控制輸出端)30:ALE/PROG 地址鎖存器32~39:~(注意此接口的順序與其他I/O接口不同 與引腳號(hào)的排列順序相反)此時(shí)，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。在這種情況下片內(nèi)硬件禁止對(duì)內(nèi)部RAM的讀寫(xiě)，但允許對(duì)端口的訪問(wèn)，要消除硬件復(fù)位終止空閑模式對(duì)端口意外寫(xiě)入的可能，原則上進(jìn)入空閑模式指令的下一條指令不應(yīng)對(duì)端口引腳或外部存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)。 單片機(jī)的基本連接電路 單片機(jī)正常工作時(shí)，都需要一個(gè)時(shí)鐘電路和一個(gè)復(fù)位電路來(lái)構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。STC89C52內(nèi)部有一個(gè)可控制的負(fù)反饋反向大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體時(shí)，兩個(gè)電容通常選擇30PF左右，外接陶瓷諧振器時(shí)，本設(shè)計(jì)采用12MHZ的晶體振蕩器，c1和c2的電容值約為30PF[3]。本設(shè)計(jì)采用手動(dòng)復(fù)位方式。 kHz左右的方波脈沖信號(hào)，由于單片機(jī)端口輸出功率不夠，40 kHz方波脈沖信號(hào)分成兩路，送給一個(gè)由74HC04組成的推挽式電路進(jìn)行功率放大以便使發(fā)射距離足夠遠(yuǎn)，滿足測(cè)量距離要求，最后送給超聲波發(fā)射換能器TCT40－16T以聲波形式發(fā)射到空氣中。超聲波接收部分是為了將反射波(回波)順利接收到，超聲波接收換能器TCT40－16R將接收到的反射波轉(zhuǎn)換變成電信號(hào)，并對(duì)此電信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、(INT0)引腳，以產(chǎn)生一個(gè)中斷。實(shí)驗(yàn)證明其具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。2腳：該腳與GND之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負(fù)反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分，改變它們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。4腳：接地端。7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開(kāi)路的輸出方式，因此該引腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，該電阻推薦阻值為22kΩ，沒(méi)有接收信號(hào)時(shí)該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則會(huì)下降。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值降到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，重新開(kāi)始對(duì)低溫晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。測(cè)溫原理圖如圖8所示：預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器計(jì)數(shù)器1斜率累加器計(jì)數(shù)比較器預(yù)置溫度寄存器減到0高溫度系數(shù)振蕩圖計(jì)數(shù)器2減到0停止 圖8 DS18B20測(cè)溫原理圖 溫度補(bǔ)償電路為提高測(cè)距精度，采用溫度檢測(cè)電路。DS18B20引腳排列如圖9所示： 圖9 引腳排列圖DS18B20的引腳說(shuō)明表如下表所示：表1 DS18B20引腳說(shuō)明表GND地DQ數(shù)據(jù)I/O可選NC空腳DS18B20溫度補(bǔ)償電路圖如圖10所示： 圖10 溫度補(bǔ)償電路 數(shù)碼顯示電路 數(shù)碼管基本知識(shí)顯示的種類很多，從液晶顯示、發(fā)光二極管顯示到CRT顯示器等，都可以與微機(jī)連接。LED數(shù)碼根據(jù)LED的接法的不同分為共陰極和共陽(yáng)極兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程很是重要，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了他們的硬件電路有差異以外，編程的方法也是不同的。實(shí)際上要顯示各種數(shù)字和字符，只需在各段二極管的陰極上加不同的電平，就可以得到不同的代碼。因此單片機(jī)系統(tǒng)顯示電路如圖12所示： 圖12 數(shù)碼顯示電路 鍵盤(pán)電路 圖13 鍵盤(pán)電路 在不同的系統(tǒng)中，鍵盤(pán)的數(shù)量有很大的差別。獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線，每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài)。在連接到蜂鳴器之前，經(jīng)過(guò)一個(gè)三極管9 012的放大。倘若有短接的地方時(shí)，下載模塊上的紅燈、綠燈均熄滅。接數(shù)碼管時(shí)，要注意數(shù)碼管是共陰極型還是共陽(yáng)極型，要弄清各個(gè)管腳的作用，可以用萬(wàn)用表側(cè)量。根據(jù)測(cè)量范圍要求不同，可適當(dāng)調(diào)整與接收換能器并接的濾波電容C4的大小，以獲得合適的接收靈敏度和抗干擾能力。下載時(shí)提示端口不存在，說(shuō)明下載端口沒(méi)有設(shè)置好。下載時(shí)提示下載失敗，可能是晶振頻率不對(duì)或單片機(jī)沒(méi)有響應(yīng)。硬件電路制作完成并調(diào)試好后，便可將程序編譯好下載到單片機(jī)試運(yùn)行。參考文獻(xiàn)在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，我們應(yīng)該做到以下三點(diǎn)：首先，我認(rèn)為最重要的就是認(rèn)真的研究老師給的題目。最終一個(gè)完整的課程設(shè)計(jì)成果出來(lái)了，很高興它能按著設(shè)計(jì)的思想與要求運(yùn)作起來(lái)。在已度過(guò)的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是理論課。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。但是從中學(xué)到的知識(shí)會(huì)讓我受益終身。致謝本設(shè)計(jì)的完成是在指導(dǎo)老師毛翠麗的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1