基于at89s51單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)畢業(yè)論文-展示頁(yè)
2025-01-27 14:34本頁(yè)面
【正文】 系統(tǒng)用電，為進(jìn)一步提高電源質(zhì)量，5伏的直流電再次經(jīng)過(guò)CC4濾波。數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動(dòng)。該接收電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能較好，制作難度小。放大的信號(hào)通過(guò)檢波電路得到解調(diào)后的信號(hào)，即把多個(gè)脈沖波解調(diào)成多個(gè)大脈沖波。接收到的信號(hào)加到BGBG2組成的兩級(jí)放大器上進(jìn)行放大。圖34 超聲波測(cè)距接收單元 由于反射回來(lái)的超聲波信號(hào)非常微弱，所以接收電路需要將其進(jìn)行放大。s的方波信號(hào)。s，所以只能產(chǎn)生半周期為12181。每隔半周期時(shí)間，讓方波輸出腳的電平取反，便可產(chǎn)生40kHz方波。方波的周期為1/40ms，即25181。由于聲波在空氣中傳播時(shí)衰減，所以接收到的波形幅值較低，經(jīng)接收電路放大，整形，最后輸出一負(fù)跳變，輸入單片機(jī)的P3腳。 ，經(jīng)BG1推動(dòng)超聲波脈沖變壓器，在脈沖變壓器次級(jí)形成60VPP的電壓，加載到超聲波發(fā)送頭上，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭發(fā)射超聲波。超聲波發(fā)射電路由電阻R三極管BG超聲波脈沖變壓器B及超聲波發(fā)送頭T40構(gòu)成，超聲波脈沖變壓器，在這里的作用是提高加載到超聲波發(fā)送頭兩產(chǎn)端的電壓，以提高超聲波的發(fā)射功率，從而提高測(cè)量距離。如圖32。由K1，K2組成測(cè)距系統(tǒng)的按鍵電路。單片機(jī)將測(cè)得的時(shí)間與聲速相乘再除以2即可得到測(cè)量值，最后經(jīng)3位數(shù)碼管將測(cè)得的結(jié)果顯示出來(lái)。 超聲波接收頭接收到反射的回波后，經(jīng)過(guò)接收電路處理后。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。硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路三部分。顯示電路采用簡(jiǎn)單實(shí)用的3位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，段碼輸出端口為單片機(jī)的P2口，、,數(shù)碼管位驅(qū)運(yùn)用PNP三極管S9012三極管驅(qū)動(dòng)。超聲波接收模塊超聲波發(fā)射模塊單片機(jī)控制系統(tǒng)（AT89S51）顯示模塊鍵盤(pán)模塊供電單元圖31 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 硬件電路的設(shè)計(jì)主要包括單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路、超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路、報(bào)警輸出電路、供電電路等幾部分。 發(fā)射電路由單片機(jī)輸出端直接驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能的要求，初步確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)主控模塊、顯示模塊、超聲波發(fā)射模塊、接收模塊共四個(gè)模塊組成。 ： ； ； ℃，測(cè)距精度變化1%。當(dāng)收到超聲波的反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)負(fù)跳變信號(hào)后，停止內(nèi)部計(jì)時(shí)器記時(shí)，讀取時(shí)間，計(jì)算距離,測(cè)量結(jié)果輸出給LED顯示。 本系統(tǒng)利用單片機(jī)控制超聲波的發(fā)射和對(duì)超聲波自發(fā)射至接收往返時(shí)間的計(jì)時(shí)。 通過(guò)超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，單片機(jī)在發(fā)射時(shí)刻同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即反射回來(lái)，超聲波接收器收到反射波就立即停止計(jì)時(shí)。 通過(guò)上節(jié)介紹我們知道，以單片機(jī)為核心的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、方便，而且測(cè)精度能達(dá)到工業(yè)要求。 利用單片機(jī)準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，測(cè)距精度高，而且單片機(jī)控制方便，計(jì)算簡(jiǎn)單。圖11 基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)框圖 這種以單片機(jī)為核心的超聲波測(cè)距系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)記錄超聲波發(fā)射的時(shí)間和收到反射波的時(shí)間。超聲波波經(jīng)反射物反射回來(lái)后，由傳感器接收端接收，再經(jīng)接收電路放大、整形，控制單片機(jī)中斷口。對(duì)本課題的研究與設(shè)計(jì)，還能進(jìn)一步提高自己的電路設(shè)計(jì)水平，深入對(duì)單片機(jī)的理解和應(yīng)用。 超聲波測(cè)距系統(tǒng)主要應(yīng)用于汽車的倒車?yán)走_(dá)、機(jī)器人自動(dòng)避障行走、建筑施工工地以及一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)例如：液位、井深、管道長(zhǎng)度等場(chǎng)合。比如溫度傳感器、光電傳感器、濕度傳感器、超聲波傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器等等，其中，超聲波傳感器在測(cè)量方面有著廣泛、普遍的應(yīng)用。湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院AT89S51單片機(jī)超聲波測(cè)距說(shuō)明書(shū) 系 別： 電子工程系 年 級(jí)： 092班 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 姓 名： 林茂靜 學(xué) 號(hào)： 導(dǎo)師姓名： 職 稱： 2012年06月10日0湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012屆畢業(yè)論文說(shuō)明書(shū) 目錄 1 課題背景及研究的目的和意義 1 1 1 3 ： 3 ： 3 4 4 4 單片機(jī)系統(tǒng)與按鍵設(shè)計(jì) 5 超聲波發(fā)射和接收電路 5 6 供電電路 7 7 9 主程序設(shè)計(jì) 9 超聲波測(cè)距子程序 9 10 超聲波測(cè)距程序流程圖 12 超聲波測(cè)距程子序流程圖 13 14參考文獻(xiàn) 15致謝語(yǔ) 16附錄 17湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012屆畢業(yè)論文說(shuō)明書(shū) 課題背景及研究的目的和意義 傳感器技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的主要內(nèi)容之一。信息技術(shù)包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)相當(dāng)于人的大腦，通信相當(dāng)于人的神經(jīng)，而傳感器就相當(dāng)于人的感官。利用單片機(jī)控制超聲波檢測(cè)往往比較迅速、方便、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且測(cè)量精度較高。因此研究超聲波測(cè)距系統(tǒng)的原理有著很大的現(xiàn)實(shí)意義。 基于單片機(jī)的超聲波測(cè)距系統(tǒng)，是利用單片機(jī)編程產(chǎn)生頻率為40kHz的方波，經(jīng)過(guò)發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路放大，使超聲波傳感器發(fā)射端震蕩，發(fā)射超聲波。其系統(tǒng)框圖如圖11所示。當(dāng)收到超聲波的反射波時(shí)，接收電路輸出端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，在單片機(jī)的外部中斷源輸入口產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求，執(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀取時(shí)間差，計(jì)算距離，結(jié)果輸出給LED顯示。許多超聲波測(cè)距系統(tǒng)都采用這種設(shè)計(jì)方法。本課題研究的測(cè)距系統(tǒng)就是用單片機(jī)控制的。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t，就可以計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)距障礙物的距離。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)啟動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，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。利用本測(cè)距系統(tǒng)測(cè)量范圍應(yīng)在40cm～699cm，其誤差1cm。： ～，交流電源6V； :3050mA； ，最遠(yuǎn)可測(cè)699厘米。 單片機(jī)主控芯片使用51系列AT89S51單片機(jī)，該單片機(jī)工作性能穩(wěn)定，同時(shí)也是在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到的控制芯片。接收電路使用三極管組
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