【正文】 .. 19 第四章 設(shè)計(jì)原理及工作說明..........................................21 計(jì)原理圖及分析........................................ 21 設(shè)計(jì)說明...............................................22結(jié)束語............................................................ 23附錄一 超聲波測距儀電路圖.........................................24附錄二 參考文獻(xiàn)...................................................25附錄三 超聲波測距儀匯編程序.......................................27第一章 緒論 隨著科學(xué)技術(shù)越來越廣泛地使用,科技成果的迅速發(fā)展，給人民的日常生活，給我們的生活方便了許多。本設(shè)計(jì)利用兩個(gè)中斷，在發(fā)射信號時(shí)，打開定時(shí)器中斷0和外部中斷0使定時(shí)器計(jì)時(shí)，接收到發(fā)射超聲波信號時(shí)，外部中斷0關(guān)閉中斷，這時(shí)定時(shí)器中斷0計(jì)錄的時(shí)間就為超聲波傳播經(jīng)過測距儀到前方物體的來回時(shí)間。AT89C52單片機(jī)的超聲波測距系統(tǒng),此系統(tǒng)根據(jù)超聲波在空氣中傳播反射原理, 把超聲波傳感器作為接口部件, 利用超聲波在空氣中傳播的時(shí)間差來測量距離,設(shè)計(jì)了一套超聲波檢測系統(tǒng)。 湖南人文科技學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)檔案材料題 目： 超聲波測距器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 賀登高 學(xué)號 08409238 系 部： 通信與控制工程系 專業(yè)年級： 電信08級2班 指導(dǎo)教師： 譚甲凡 職 稱： 副教授 湖南人文科技學(xué)院教務(wù)處制摘 要本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)的對前方物體距離測量。利用超聲波指向性強(qiáng),能量消耗慢,在介質(zhì)中傳播的距離遠(yuǎn)的特點(diǎn),利用了超生波傳感器對前方物體進(jìn)行感應(yīng)，經(jīng)過單片機(jī)中的程序?qū)Τ暡▊鞲衅靼l(fā)射和接收的超聲波信號進(jìn)行分析和計(jì)算處理，最后將處理結(jié)果在LED數(shù)碼管上顯示。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為主控制器模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊和顯示模塊等四個(gè)基本模塊構(gòu)成，用接收部分接收超聲波。利用公式 S=TV／2（V為超生波傳播速度，本設(shè)計(jì)設(shè)定值340m/s）,單片機(jī)把處理的距離值S并且通過八段LED顯示出來。超聲波測距儀，是本著這個(gè)宗旨，利用超聲波功能為我們服務(wù)。超聲波頻率用于千赫，幾十兆赫不等。利用超聲波檢測往往更快速，方便，計(jì)算簡單，易于做到實(shí)時(shí)控制和測量精度可以達(dá)到工業(yè)的實(shí)際要求標(biāo)準(zhǔn)了，因此在移動機(jī)器人，汽車安全，海洋測繪等得到廣泛應(yīng)用范圍。超聲波傳感器在發(fā)射和接收操作，利用空氣中的速度和聲波脈沖發(fā)射到接收反射脈沖來計(jì)算的距離之間的距離障礙超聲波的時(shí)間間隔。雖然有多種方式，例如，激光測距，微波測距，紅外線和超聲波測距。雖然超聲波測距電路的品種多樣，甚至有特殊的超聲波測距電路。該電路的設(shè)計(jì)，成本低廉，質(zhì)量可靠，容易購買使用的組件，并在結(jié)合使用的距離測量原理與單處理芯片數(shù)據(jù)，以提高測量精度，電路實(shí)現(xiàn)簡單，穩(wěn)定可靠。用超聲波檢測距離，設(shè)計(jì)更加方便，計(jì)算也比較簡單，在測量精度方面能達(dá)到我們的日常需要。指向性強(qiáng)超聲波能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播較遠(yuǎn)，因此經(jīng)常使用，如測距儀和液位測量超聲波測距等，可以通過超聲波實(shí)現(xiàn)。智能超聲波測距儀具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用，超聲波測距儀廣泛應(yīng)用于生活，軍事和其他領(lǐng)域，如建筑施工單位的距離測量。該設(shè)計(jì)可廣泛用于生活、軍事等各個(gè)領(lǐng)域，該設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)者有較好的數(shù)電、模電知識，并且具有一定的編程能力，綜合運(yùn)用以上知識實(shí)現(xiàn)對超聲波發(fā)射與接收信號進(jìn)行控制，計(jì)算，處理最后在LED數(shù)碼管顯示。、方法: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)射電路和超聲波檢測接收電路四部分。本設(shè)計(jì)采用超聲波傳感器發(fā)射接受分離式。軟件的實(shí)現(xiàn)何以用C語言或匯編語言來實(shí)現(xiàn)。：液晶顯示我們可以使用北京精電蓬遠(yuǎn)顯示技術(shù)有限公司的MDLS 16265B液晶LCD顯示器或者八段數(shù)碼管LED。4. 超聲波測距的范圍和精度：由于實(shí)際需要和傳感器的性能限制，測距都要有一定的范圍和精度，所以在設(shè)計(jì)測距儀時(shí)應(yīng)該考慮這兩方面的技術(shù)要求。超聲波測距儀的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序，子程序超聲發(fā)射，超聲波接收中斷程序和顯示子程序。這個(gè)設(shè)計(jì)采用的是匯編語言。隨著超聲波測量距離的超聲波發(fā)生器原理的超聲波發(fā)送信號，當(dāng)超聲波反射回來后，經(jīng)歷了被測對象是超聲接收者接收時(shí)間是T。距離計(jì)算公式：在這個(gè)設(shè)計(jì)中在發(fā)射超聲波信號的同時(shí)打開了總中斷，用定時(shí)器0計(jì)時(shí)，接受超聲波信號的時(shí)，用外部中斷0關(guān)閉總中斷，這時(shí)定時(shí)器0中斷停止計(jì)時(shí)，定時(shí)器0中斷定時(shí)時(shí)間定為294US（ 所需要的時(shí)間）來計(jì)數(shù)。 在本設(shè)計(jì)里需要使用用到的超聲波傳感器和AT89C52單片機(jī)、超生波發(fā)射和接收電路、LED數(shù)碼管、相關(guān)驅(qū)動電路將在后面介紹。 （2）采用超聲波測距方式實(shí)現(xiàn)。以上的設(shè)計(jì)目的、要求、功能實(shí)現(xiàn)、分析是超聲波智能測距儀設(shè)計(jì)的依據(jù)。首先測量從發(fā)射超聲波遇到障礙后返回按時(shí)間，通過對超聲聲速的兩倍乘以聲源與障礙物之間的距離。智能超聲波測距儀由四個(gè)部分組成，包括微控制器，超聲波傳感器和數(shù)字控制?；蛘哂肁T89C52單片機(jī)微控制器系列兼容系列代替。 超聲波測距儀的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、超聲波發(fā)生子程序、超聲波接收中斷程序及顯示子程序組成。它是中央處理單元（CPU），隨機(jī)存取存儲器（RAM或EPROM，EEPROM）中，只讀存儲器（ROM），定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，輸入/輸出端口（I/ 0）和其他主要功能集成到在一個(gè)集成電路計(jì)算機(jī)芯片的微型計(jì)算機(jī)。D和D/ 1974年，美國仙童(Fairchild)公司研制的世界上第一個(gè)單芯片微型計(jì)算機(jī)F8。自此，開始了單片機(jī)的發(fā)展也在不斷擴(kuò)大。 1．第一代4位單片機(jī)(19741976)：這是單片機(jī)的初級階段。典型的代表產(chǎn)品有Fairchild公司的F8和Mostek387公司的3870等2．第二代低檔8位單片機(jī)(19761978)：這是微控制器的第二個(gè)發(fā)展階段。 3．第三代高檔8位單片機(jī)(19791982)：這是成熟的單片機(jī)階段。在指令中，一般將乘法和除法和比較指令。代表產(chǎn)品有Intel公司的MCS51系列機(jī),Motorola公司的MC6801系列機(jī),TI公司的TMS7000系列機(jī),此外,Rockwell,NS,GI和日本松下等公司也先后生產(chǎn)了自己的單片機(jī)系列 （1982?1990年） 5．新一代的單片機(jī)（自90年代以來） 供應(yīng)鏈管理已經(jīng)成為更廣泛的應(yīng)用范圍：1）控制系統(tǒng)。 3）機(jī)電一體化。 5）智能民用產(chǎn)品。 7）功能集散控制系統(tǒng)。 中國于1982年開始使用單片機(jī)的短短五年中的最新發(fā)展極為迅速。特別是在玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品的沿海地區(qū)，大多采用微控制器，并繼續(xù)向內(nèi)地輻射，所以在中國供應(yīng)鏈管理有一個(gè)廣闊的前景。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個(gè)TTL邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個(gè)TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個(gè)TTL 邏輯電平。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口亦接收低高位地址和其它控制信號。對P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號。AT89S52 引腳號 第二功能 RXD （串行輸入） TXD （串行輸出） INT0 (外部中斷0) INT1 (外部中斷1) T0 （定時(shí)器0外部輸入） T1 （定時(shí)器1外部輸入） WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST: 復(fù)位輸入。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE脈沖將會跳過一個(gè)ALE脈沖。當(dāng)AT89C51從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，PSEN將不被激活。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。  采用了中斷技術(shù)后的計(jì)算機(jī), 可以解決CPU與外設(shè)之間速度匹配的問題, 使計(jì)算機(jī)可以及時(shí)處理系統(tǒng)中許多隨機(jī)的參數(shù)和信息, 同時(shí), 它也提高了計(jì)算機(jī)處理故障與應(yīng)變的能力。每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。中斷源是在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對中斷請求的來源，中斷可以人為設(shè)定，它可以在應(yīng)對突發(fā)隨機(jī)事件設(shè)置。較高優(yōu)先級的中斷，那么到更高的優(yōu)先級響應(yīng)。 中斷響應(yīng)的過程：（1） 在每個(gè)指令結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)會自動檢測中斷請求信號，如果有一個(gè)中斷請求，并在打開的CPU，那么響應(yīng)的中斷的中斷狀態(tài)。保護(hù)現(xiàn)場的指令一般用于堆疊在原程序中使用到堆棧中的寄存器。 （4）恢復(fù)現(xiàn)場，將保護(hù)的數(shù)據(jù)在堆棧上彈出的復(fù)蘇之前，禁止中斷現(xiàn)場，以防止破壞現(xiàn)場。 （5）返回時(shí)，此CPU的斷點(diǎn)地址時(shí)堆棧推彈回到程序計(jì)數(shù)器，使CPU繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。振蕩電路連接圖超聲波是一種機(jī)械波頻率高于20kHz的機(jī)械波。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的設(shè)備是超聲波傳感器，可以使用超聲波換能器或超聲波探頭。超聲波發(fā)生器可以分為兩類：一類是電氣方式產(chǎn)生超聲波，一個(gè)是由機(jī)