【文章內(nèi)容簡介】 、接收器與控制電路。 基本工作原理： (1)采用 IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號 。 (2)模塊自動發(fā)送 8 個 40khz 的方波，自動檢測是否有信號返回； (3)有信號返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲 波從發(fā)射到返回的時間。測試距離 =(高電平時間 *聲速 (340M/S))/2。 實 物圖 ： 如下 圖接線 ， VCC 供 5V 電源， GND 為地 線， TRIG 觸發(fā) 控制 信號輸入， ECHO 回響信號輸出等四支線。 圖 實 物 圖 電氣參數(shù) ： 理工大學(xué)學(xué)士論文 18 電 氣 參 數(shù) HCSR04 超 聲 波 模塊 工作電壓 DC 5 V 工作電流 15mA 工作頻率 40Hz 最遠(yuǎn)射程 4m 最近射程 2cm 測量角度 15 度 輸入觸發(fā)信號 10uS 的 TTL 脈沖 輸出回響信號 輸出 TTL 電平信號，與射程成比例 規(guī)格尺寸 45*20*15mm 超聲波時序 圖： 圖 超 聲 波 時序圖 以上時序圖表明你只需要提供一個 10uS 以 上 脈沖觸發(fā)信號，該模塊內(nèi)部將 發(fā)出 8 個 40kHz 周期電平并檢測回波 。 一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號 ， 回響信號的脈沖寬度與所測的距離成正比 。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔理工大學(xué)學(xué)士論文 19 可以計算得到距離。公式： uS/58=厘米或者 uS/148=英寸；或是：距離 =高電平時間 *聲 速 （ 340M/S） /2； 建議測量 周 期為 60ms 以上 ， 以防止發(fā)射信號對回響信號的影響。 注 ： (1)、 此模塊不宜帶 電 連接 ， 若要帶電連 接 ， 則 先讓模塊的 GND 端先 連 接 ， 否則會影 響 模塊的正常工作。 (2)、 測距時 ， 被測 物 體的面積不少于 平方米且平面盡量要求 平 整 ， 否則影響測量的結(jié)果 實物規(guī)格 ： 圖 實物規(guī)格 理工大學(xué)學(xué)士論文 20 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件模塊主要有： 主程序，距離計算程序， 顯示 程序 ，及終端程序。 本次設(shè)計使用 C 語言編寫程序， C 語言相比匯編有許多的優(yōu)勢；編譯器使用 Keil ? Version2 進(jìn)行程序編譯， Keil 功能強(qiáng)大使用方便。 主程序 本設(shè)計主程序的思想如下： (1)距離為四位顯示單位為 mm； (2)超聲波每隔 60ms 發(fā)送一次 ； (3)按鍵 S 為測量啟動鍵 ； (4) 系統(tǒng)采用 STC90C52的內(nèi)時鐘： 12MHz； (5) 超聲波發(fā)送一定時間后才開始啟動檢測，避免直達(dá)信號造成誤判。所以系統(tǒng)最小測量約為 112mm； 程序流程圖如圖 理工大學(xué)學(xué)士論文 21 圖 主程序 流程 圖 開始設(shè)置定時器工作方式及初值允許 T 0 T 1 中斷 ， 開啟定時器 1 ， 開啟總中斷計算距離超出測距范圍檢測到反射信號結(jié)束是否是否理工大學(xué)學(xué)士論文 22 系統(tǒng)主程序如下： void main( void ) { TMOD=0x11。 //設(shè) T0 為方式 1， GATE=1； TH0=0。 TL0=0。 TH1=0xf8。 //2MS 定時 TL1=0x30。 ET0=1。 //允許 T0 中斷 ET1=1。 //允許 T1 中斷 TR1=1。 //開啟定時器 1 EA=1。 //開啟總中斷 while(!RX)。 //當(dāng) RX 為零時等待 TR0=1。 //開啟計數(shù) while(RX)。 //當(dāng) RX 為 1 計數(shù)并等待 TR0=0。 //關(guān)閉計數(shù) Conut()。 //計算 while(1)。 } 距離計算程序 程序流程圖 ，如圖 理工大學(xué)學(xué)士論文 23 超 出 檢 測 距 離計 算 距 離開 始賦 予 數(shù) 組 值 為1 0賦 予 數(shù) 組 正 常值結(jié) 束是否 圖 計算距離 框圖 void Conut(void) { time=（ TH0*256+TL0） 10。 TH0=0。 TL0=0。 S=(time*)。 //算出來是 MM if((S=1000)||flag==1) //超出測量范圍顯示 “” { flag=0。 disbuff[1]=10。 //“” disbuff[2]=10。 //“” disbuff[3]=10。 //“” } 理工大學(xué)學(xué)士論文 24 else { disbuff[1]=S%1000/100。 disbuff[2]=S%1000%100/10。 disbuff[3]=S%1000%10 %10。 } } 顯示程序 void display(){ unsigned char i=0。 //作為查表的索引號 while(1) //不停的循環(huán)掃描 ,不掃描則不顯示或顯示不正確，即為動態(tài)顯示 { SMG_q=0。 //選擇千位數(shù)碼管 P0=discode[disbuff[0]]。 //查找定義好的 數(shù)碼管段值與 P0 口輸出 delay()。 //加入短暫延時 P0=0XFF。 //清除數(shù)碼管顯示，因是共陽型，所以不是 0 SMG_q=1。 //關(guān)閉千位數(shù)碼管 SMG_b=0。 //選擇百位數(shù)碼管 P0=discode[disbuff[1]]。 //查找定義好的數(shù)碼管段值與 P0 口輸出， delay()。 //加入短暫延時 P0=0XFF。 //清除數(shù)碼管顯示，因是共陽型，所以不是 0 SMG_b=1。 //關(guān)閉百位數(shù)碼管 SMG_s=0。 //選擇十位 數(shù)碼管 P0=discode[disbuff[2]]。//查找定義好的數(shù)碼管段值與 P0 口輸出 delay()。 //加入短暫延時 P0=0XFF。 //清除數(shù)碼管顯示，因是共陽型，所以不是 0 理工大學(xué)學(xué)士論文 25 SMG_s=1。 //關(guān)閉十位數(shù)碼管 SMG_g=0。 //選擇個位數(shù)碼管 P0=discode[disbuff[3]]。//查找定義好的數(shù)碼管段值與 P0 口輸出 delay()。 //加入短暫延時 P0=0XFF。 //清除數(shù)碼管顯示，因是共陽型，所以不是 0 SMG_g=1。 //關(guān)閉個位數(shù)碼管 } } 中斷 程序 本設(shè)計中需注意當(dāng)距離過遠(yuǎn)或者沒有返回信號時候，定時器 T1 的溢出必須處理。 /*******************定時器 1 溢出 **********************/ void timer1(void)interrupt 2 using 1 {TR1=0。} /********************************************************/ void zd3() interrupt 3 //T1 中斷用來掃描數(shù)碼管和計 800MS 啟動模塊 { TH1=0xf8。 TL1=0x30。 display()。 timer++。 if(timer=400) { timer=0。 TX=1。 //800MS 啟動一次模塊 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 理工大學(xué)學(xué)士論文 26 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 TX=0。 } } 理工大學(xué)學(xué)士論文 27 5 調(diào)試與下載 調(diào)試與仿真作為硬件與軟件結(jié)合的重要部分 ，產(chǎn)品的制作首先要在相關(guān)軟件中完成模擬運(yùn)行，檢驗設(shè)計的可行性，然后再在現(xiàn)實中得 到實現(xiàn)。本設(shè)計通過利用 Protel仿真，將編寫的程序用 Keil軟件編譯。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試主要是排除電路中的明顯錯誤，將所畫的電路圖制作成 PCB 板之后將所需元件按電路圖連接，檢查是否正確 后對硬件個部分進(jìn)行檢測與調(diào)試，分析各端口是否可靠，尤其是可使用萬用表等器件對電路進(jìn)行檢查 —— 著重查看電路的開路短路，底線是否可靠。 軟件調(diào)試 系統(tǒng)軟件程序在編寫好之后，可通過編譯軟件對程序進(jìn)行編譯，變成可執(zhí)行的目標(biāo)文件。軟件的調(diào)試順序是子程序 —— 中斷程序 —— 算法模塊 —— 主程序。所有子程序和中斷程序調(diào)試完 成后，應(yīng)把主程序與它們連接在一起 進(jìn)行整體調(diào)試，檢查各模塊間的相互影響，是否會出現(xiàn)交叉錯誤。錯誤出現(xiàn)時及時調(diào)整程序，在調(diào)試過程中采用逐次擴(kuò)大的方法，每次增加一個模塊進(jìn)行測試，這樣更利于檢查問題的所在，節(jié)省時間，提高效率。 系統(tǒng)調(diào)試 經(jīng)過軟件調(diào)試，程序無誤后，將生成的 .HEX 文件下載到單片機(jī)中。 第一步：將單片機(jī)開發(fā)板與電腦連接， 連接電源給系統(tǒng)供電，關(guān)閉電源開關(guān)，系統(tǒng)斷電。 第二步：打開 STC_ISP 軟件，并根據(jù)自己情況選擇相應(yīng)端口和波特率以及系統(tǒng)單片機(jī)型號（本系統(tǒng)采用 STC89C52RC）。 第三步 ：點(diǎn)擊 openfile 找到并打開 hex 代碼文件。 第四步：點(diǎn)擊 download/下載。 第五步：給單片機(jī)系統(tǒng)上電。 第六步：斷電后連上測距模塊，接通電源測試結(jié)果是否符合設(shè)計要求。 理工大學(xué)學(xué)士論文 28 調(diào)試中遇到的問題 Keil編譯完軟件后沒有生成 .hex 文件 解決辦法：選擇 Keil中的 Project 選項 ， 選擇“ ’Option for target’target 1’” 點(diǎn)擊 Output 圖 Keil 設(shè)置圖 選中“ Creat HEX Fi”點(diǎn)擊確定，再次編譯就會生成 .hex 文件。 如圖 ,圖 圖 Keil 設(shè)置圖 理工大學(xué)學(xué)士論文 29 STC_ISP 軟件無法 向單片機(jī)寫入程序，并顯示“請給 MCU上電” 遇到這種情況 先檢查是否打開了電源開關(guān)，若開關(guān)打開人不能寫入程序， 一般是系統(tǒng)不兼容該型號的 USB 轉(zhuǎn) RS232 驅(qū)動，建議選擇合適的 轉(zhuǎn)換接口線 理工大學(xué)學(xué)士論文 30 設(shè)計總結(jié) 在本次設(shè)計中，我們廣泛借鑒了各種設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)，充分考慮了整個設(shè)計中的各個環(huán)節(jié)。但由于條件和技術(shù)所限，對于很多以上所分析的在發(fā)射和接收過程中所產(chǎn)生的誤差沒有得到有效的校正。比如 未消除溫度 、 氣壓造成的誤差 、硬件電路誤差等。 在我們?yōu)槠谝粋€學(xué) 期的設(shè)計中，我們用到了以前學(xué)到的很多知識，比如電工、單片機(jī)、和 C 語言等。這使我們意識到，任何一件產(chǎn)品的產(chǎn)生，都不是單一知識所能實現(xiàn)的。而且在電路的設(shè)計和程序的編制過程中，出現(xiàn)了很多意想不到的錯誤，讓我們措手不及，有些甚至是一些非常低級的錯誤，但是這些錯誤也同樣讓我們獲益非淺，它使我們意識到，研究是一個非常嚴(yán)肅的過程，來不得半點(diǎn)馬虎。必須有一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，加上 100％的努力才有可能獲得成功的喜悅。 總之， 雖然 在本課題的設(shè)計過程中 遇到了一些問題 ，但是 經(jīng)過老師的指點(diǎn)和自己的思考都一一克服，并且 學(xué)到了不少知識，從中 受益匪淺。了解了超聲波傳感器的原理，學(xué)會了各種放大電路的分析、設(shè)計，也掌握了單片機(jī)的開發(fā)過程中所用到的開發(fā)方法和工具。 動手能力與自學(xué)能力得到了鍛煉與提高，對待事物的態(tài)度也發(fā)生了變化。理論總是離不開實踐的 ， 設(shè)計制作過程中，盲目地追尋理論知識 不足以解決所有問題，只有 研究 好 課本 ，并把理論應(yīng)用于實踐才能做到學(xué)以致用，才能把知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力 。 在以后的工作和學(xué)習(xí)中我將在不斷學(xué)習(xí)理論知識的同時，加強(qiáng)自己的實踐能力，以更好地掌握所學(xué)知識。 理工大學(xué)學(xué)士論文 31 致 謝 經(jīng)過 兩個多月 的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個 本科生的畢業(yè)設(shè)計 ，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒