【正文】 個(gè)電極。—，工作電流為10mA,要加限流電阻，根據(jù)公式： 所以此處限流電阻選擇380。在本系統(tǒng)的顯示電路的設(shè)計(jì)中主要采用的是4位共陽LED數(shù)碼管，根據(jù)LED數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管的連接方式，數(shù)碼管結(jié)構(gòu)可以分為共陽極型和共陰極型兩種，共陽極型的內(nèi)部發(fā)光二極管是由陽極連在一起接高電平。這里晶振的振蕩頻率為12MHz，電路中的電容CC7選為30pF。51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2.。： 51單片機(jī)引腳與封裝圖AT89C52的主要性能如下：⑴ 與MCS52微控制器產(chǎn)品系列兼容；⑵ 片內(nèi)有8K字節(jié)的可在線重復(fù)編程快閃擦寫存儲芯器（Flash Memory）；⑶ 編程所需的所有時(shí)序和電壓，均不需外部電路供給；⑷ 存儲器可循環(huán)寫入/擦除1000次；⑸ 存儲數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年；⑹ 寬工作電壓范圍：；⑺ 全靜態(tài)工作：可由0Hz到16MHz；⑻ 程序存儲器具有3級鎖存保護(hù)；⑼ 1288位內(nèi)部RAM；⑽ 32條可編程I/O線；⑾ 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)時(shí)器；⑿ 中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級；⒀ 可編程全雙工串行通道；⒁ 空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲內(nèi)容。AT89C52的內(nèi)部有256個(gè)字節(jié)的RAM，地址范圍是00HFFH，但實(shí)際提供給用戶使用的只有128個(gè)字節(jié)（00H7FH），另128個(gè)字節(jié)（80HFFH）是特殊寄存器區(qū)。： 單片機(jī)AT89C52AT89C52是一種低功耗、高性能的含有8K字節(jié)快閃可編程/擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)電路是整個(gè)硬件電路中非常重要的一部分。聲光報(bào)警電路的作用主要是根據(jù)有關(guān)參數(shù)及設(shè)計(jì)要求使系統(tǒng)按要求發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號。超聲波發(fā)射電路的作用主要是將單片機(jī)發(fā)射過來的40kHz的方波信號放大加到超聲波發(fā)射傳感器兩極，用以驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)生超聲波信號。它的主要作用是： ① 發(fā)射40kHz的方波信號用來驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)生超聲波信號； ② 利用計(jì)數(shù)器T0對超聲波從發(fā)射到返回所用的時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)； ③ 利用外部中斷0口來檢測超聲波回波信號； ④ 根據(jù)所測出的時(shí)間及有關(guān)參數(shù)來計(jì)算距離； ⑤ 控制有關(guān)參數(shù)的輸入與顯示。 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)思想本系統(tǒng)主要是用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的測距電路的設(shè)計(jì)，按照設(shè)計(jì)的要求，主要是根據(jù)超聲波測距原理，以AT89C52單片機(jī)控制系統(tǒng)為核心來設(shè)計(jì)本系統(tǒng)。第3章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是利用超聲波技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其測距的功能，它不僅包含硬件電路的設(shè)計(jì)，也包含了軟件程序的編程。 元器件的選擇在整個(gè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，元器件的選擇是否適合本設(shè)計(jì)的需求，對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成功與否起著相當(dāng)重要的作用，所以在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，一定要慎重地選擇所要用的元器件。而方案二采用FPS4091接收組件，結(jié)構(gòu)雖然簡單且不用調(diào)試，容易實(shí)現(xiàn)，但是大大的增加了投入費(fèi)用，這與我們的實(shí)際情況不符，同時(shí)FPS4091接收組件在市場上不是很容易買到，尤其是小批量的購買很難。在接收部分方案一采用CX20106A集成電路，使用CX20106A集成電路對接收探頭受到的信號進(jìn)行放大、濾波。因?yàn)樵诰嚯x較遠(yuǎn)時(shí)，回波信號很弱，使用此接收組件，可以在有效的測距范圍內(nèi)保證接收到的信號其輸出達(dá)到TTL電平避免了為達(dá)到幾十萬倍的放大量而采用多級運(yùn)放組成的調(diào)試?yán)щy的高增益放大電路，十分便于制作，且電路無需調(diào)試。直接由單片機(jī)產(chǎn)生40kHz的超聲波，在發(fā)射電路中，由于單片機(jī)的P1口作為I/O口使用時(shí)吸電流能力小，所以外接一個(gè)三極管來提高其輸出電流的能力，保證40kHz的脈沖有一定的功率。發(fā)射超聲波時(shí)，壓電傳感器中的壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵(lì)后產(chǎn)生共振，并帶動(dòng)共振板振動(dòng)，便產(chǎn)生超聲波。系統(tǒng)中采用的是壓電式超聲波發(fā)生器，這個(gè)發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。當(dāng)CX20106A接收到反射40kHz的信號時(shí)，會在第7腳產(chǎn)生一個(gè)低電平下降脈沖，這個(gè)信號可以接到單片機(jī)的外部中斷引腳作為中斷信號輸入，停止計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)，并讀取T0計(jì)數(shù)值存儲。接收電路由超聲波接收器、CX20106A集成電路組成。：74LS04反相器CX20106A集成電路超聲波發(fā)射器超聲波接收器MCS52 單片機(jī)顯示報(bào)警 超聲波測距電路的設(shè)計(jì)框圖本方案采用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，用單片機(jī)產(chǎn)生8個(gè)40kHz的超聲波。為了增加所測量的覆蓋范圍、減小測量誤差，可采用多個(gè)超聲波換能器分別作為多路超聲波發(fā)射或接收的設(shè)計(jì)方法。限制該系統(tǒng)的最大可測距離存在4個(gè)因素：超聲波的幅度、反射的質(zhì)地、反射和入射聲波之間的夾角以及接收換能器的靈敏度。系統(tǒng)性能要求如下： 1．收發(fā)傳感器均選用超聲波傳感器； 2．距離要求顯示； 3．—10m； 4．工作溫度20—45℃。第2章 方案論證 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一測距系統(tǒng)，所測到距離要能夠?qū)崟r(shí)顯示，如果距離小于0. 5米，將采用聲光報(bào)警來提示用戶。 主要任務(wù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)比較明確，主要是測量超聲波到反射物的距離，此設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的是計(jì)算從超聲波發(fā)出到途中遇到障礙物反射回來的往返時(shí)間，然后利用有關(guān)參數(shù)根據(jù)距離計(jì)算公式算出所測距離，所測到距離要能夠?qū)崟r(shí)顯示，將采用聲光報(bào)警來提示用戶。由于超聲波對光線、色彩和電磁場不敏感，因此超聲波測距對環(huán)境有較好的適應(yīng)能力，利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計(jì)算簡單、易于做到實(shí)時(shí)控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求，所以將此技術(shù)應(yīng)用到生活中可以節(jié)省很多人力、物力等資源，而且利用超聲波檢測距離，設(shè)計(jì)比較方便，計(jì)算處理也較簡單，在測量精度方面能達(dá)到日常使用的要求，大大提高了產(chǎn)品的性能及質(zhì)量。因此在液位測量、機(jī)械手控制、車輛自動(dòng)導(dǎo)航、物體識別等方面有廣泛應(yīng)用。與其它方法相比，如電磁的或光學(xué)的方法，它不受光線、被測對象顏色等影響。而在本測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用超聲波技術(shù)來實(shí)現(xiàn)測距的功能，我們知道，超聲波是指頻率大于20kHz的在彈性介質(zhì)中產(chǎn)生的機(jī)械振蕩波，其具有指向性強(qiáng)、能量消耗緩慢、傳播距離相對較遠(yuǎn)等特點(diǎn)，因此常被用于非接觸測距，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。在日常生產(chǎn)生活中，很多場合如汽車倒車、機(jī)器人避障、工業(yè)測井、水庫液位測量等需要自動(dòng)進(jìn)行非接觸測距。 題目來源本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是基于單片機(jī)的測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第1章 課題及功能分析本系統(tǒng)是基于單片機(jī)的測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要是應(yīng)用單片機(jī)AT89C52控制超聲波發(fā)射與接收，運(yùn)用壓電式超聲波技術(shù)來實(shí)現(xiàn)基本測距的功能。測距電路在人們的日常生活及工作中都有廣泛的應(yīng)用，可謂是源于生活，貼近生活，是和生活密不可分的。超聲波測距是一種非接觸式的檢測方式。對于被測物處于黑暗、有灰塵、煙霧、電磁干擾、有毒等惡劣的環(huán)境下有一定的適應(yīng)能力。特別是應(yīng)用于空氣測距，由于空氣中波速較慢，其回波信號中包含的沿傳播方向上的結(jié)構(gòu)信息很容易檢測出來，具有很高的分辨力，因而其準(zhǔn)確度也較其它方法高；而且超聲波傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理可靠等特點(diǎn)。此外超聲波測量在實(shí)時(shí)、精度、價(jià)格也能得到很好的折衷。 功能分析本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用超聲波技術(shù)，以單片機(jī)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)核心的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)以下功能：1．；2．?dāng)?shù)碼管實(shí)時(shí)顯示所測到的距離；3．。在設(shè)計(jì)當(dāng)中以單片機(jī)為核心器件，形成相應(yīng)的測距電路，信號處理電路及報(bào)警電路，自行編制單片機(jī)控制程序，并進(jìn)行硬件調(diào)試、軟件調(diào)試，最后進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，達(dá)到性能要求。 系統(tǒng)方案論證超聲波測距原理是通過不斷檢測超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差T，然后求出距離S＝CT／2，式中的C為超聲波波速。接收換能器對聲波脈沖的直接接收能力將決定最小的可測距離。 本系統(tǒng)主要是基于單片機(jī)的測距系統(tǒng)，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中要以單片機(jī)為核心器件，分為超聲波發(fā)射電路和超聲波檢測接收電路、顯示及報(bào)警四部分。此脈沖信號作為計(jì)時(shí)的起始脈沖，由單片機(jī)輸出的端口的高頻脈沖經(jīng)過74LS04六反相器功率放大、升壓后與超聲波探頭產(chǎn)生共振，使超聲波探頭工作，則超聲波由超聲波發(fā)射頭發(fā)射出去。使用CX20106A集成電路對接收探頭收到的信號進(jìn)行放大、濾波。顯示用4位共陽極LED數(shù)碼管，聲光報(bào)警是用發(fā)光二極管和蜂鳴器組成的，單片機(jī)輸出一定頻率的脈沖驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，同時(shí)點(diǎn)亮發(fā)光二極管。超聲波傳感器由兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板組成。接收超聲波時(shí)，兩電極間未外加電，共振板接收到超聲波，將壓迫壓電晶片作振動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號。MCS51單片機(jī)超聲波發(fā)射器顯示報(bào) 警超聲波接收器FPS4091接收組件 方案原理框圖本方案主要是對方案1的發(fā)射和接收電路做了改動(dòng)，在本方案中的發(fā)射電路是由單片機(jī)I/O口編程輸出40kHz的方波，常溫下超聲波在空氣中的傳播速度為340米/秒，這樣決定了儀器的最大探測距離為。在接收端方案二采用FPS4091接收組件，需要將紅外接收管PH302換為超聲波接收頭。通過分析上述兩個(gè)方案，可以發(fā)現(xiàn)他們的主要區(qū)