基于STCC的超声波测距系统设计.doc

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1、基于STC89C52的超声波测距系统设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：接口实验报告题目：基于STC89C52的超声波测距系统设计一．实验目的通过本次实验，掌握单片机的C语言程序设计，利用VC设计界面程序，实现单片机和PC机的通信。深入了解单片机内部结构，增强分析能力，并在实践过程中发现问题、解决问题，提高设计和调试微机应用系统的能力。二．实验方案论证本实验采用了三个定时器和串口直接下载，在本科使用过的AT89S52只要两个定时器，并且只能用专

2、门的下载器去下载程序，所以它已经不能满足本次实验所设计的系统的要求。而微处理器STC89C52单片机内部有三个定时器。还支持ISP下载，只要一个MAX232和一些廉价的元件就能写程序，就不用专门的下载口和下载器，直接用串口下载。并且它是一款增强型51单片机，完全兼容MCS-51，价格较低，还增加了新的功能，比如新增两级中断优先级，多一个外中断，内置EEPROM，硬件看门狗，具有掉电模式，512B数据存储器，8K程序存储器等，这大大方便了本系统的设计。本实验设计的系统选用的超声波传感器为T/R40，可以通过控制产生40kHz的方波，来人工控制超声波传感

3、器对超声波的收发。产生40kHz的方波我首先想到的是用NE555产出，经过实践调试特难。通过在网上查阅资料，发现用单片机的定时器产生既避免了调试困难，又精确。所以本系统由单片机使用定时器1编程产生40kHz的方波。由P1.6口输出，再经过74LS04驱动超声波传感器T40发射超声波。发射出去的超声波经障碍物反射回来后，由超声波传感器R40接收到信号.通过接收电路的检波放大、积分整形及一系列处理送至单片机。单片机将发射脉冲到接收反射脉冲的时间间隔通过串口发送给上位机，上位机利用声波的传播速度与时间数据计算出到障碍物的距离。另外，为了提高测距的精度，本系

4、统采用温度补偿修正声速。测温模块主要由18B20完成。三．系统整体框图T40单片机MAX232串口RS232PC机PIC16F87774LS04R40CX2010618B20测温蜂鸣器报警四．系统软硬件设计1系统硬件设计1.1RS232电平转换电路52单片机的串口是RS-232C标准串口.RS-232标准时在RS-232标准的基础上经过改进形成的。其适合于数据速率在0至20kb/s范围内的通信，本次实验传送数据时波特率为9600，8位数据，无校验。具体电路图如下：图1RS232电平转换电路1.2单片机及电源接口部分电路单片机部分的复位及晶振电路都是常

5、见的接法，电源用一个按键控制接通与断开，使得程序下载变得方便。具体电路如下：图2单片机部分电路图3电源部分电路1.3超声波发射电路为了提高发射强度，发射电路由反相器74LS04和超声波换能器构成，用推免形式将方波信号加到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反相器并联，用于提高驱动能力。图4是数字电路构成的超声波发射电路，它有单片机输出的40KHZ的方波信号一路径一级反相器后送到超声波换能器的一个电极，另一路径两级反相器后送到超声波换能器的另一个电极。具体电路如下：图4超声波发射电路1.4超声波接收电路超声波接收电路主要由CX20

6、106A构成。集成电路CX20106A是日本索尼公司的一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。CX20106A用于在输入信号过强时防止前置放大器过载，内部设有带通滤波器，频率f0可由5脚的外接电阻或电位器调节。使用时调节方便，抗电磁干扰能力强。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超声波频率40kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路，实验证明，用CX20106A接收超声波（无信号时输出高电平）具有很高的灵敏度和抗干扰能力。适当的更改电容C11的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。具体电路如下：图5超声波接收

7、电路1.5温度修正电路电路主要采用MAXIM公司的DS18B20作为温度传感和测量装置，测量分辨率可选9位或12位。因此完全可以满足普通条件下的测温要求。DS18B20采TO一92型封装只有3个引脚，一根电源线，一根地线，一根数据线，每片DS18B20有一个64位串行代码存储器。这里用P3.6口作为与DS18B20的数据输入输出口。具体电路如下：图6温度修正电路1.5出错报警电路若上位机和下位机传输数据时出错则通过P1.7控制蜂鸣器产生报警。具体电路如下：图7出错报警电路2.系统软件设计软件设计主要包括两个部分，一是单片机程序设计，二是上位机程序设计

8、。单片机部分主要包括两部分，一是超声波发射程序的设计；二是超声波接收程序的设计。2.1.1超声波发射程序的设