超声波测距报告

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1、课程设计论文题目:超声波测距学院（系）：物电学院专业：电子信息工程指导教师：职称：讲师年级班级：08电本学号：学生姓名：16基于51单片机的超声波测距一、设计任务和性能指标1.1设计任务利用单片机及外围接口电路(键盘接口和显示接口电路)设计制作一个超声波测距仪器，用12864液晶把测距仪距测出的距离显示出来。1.2性能指标距离显示：用12864液晶进行显示（单位是CM）。测距范围：8CM到300CM之间。误差：1%。。二、超声波测距原理超声波是由机械振动产生的,可在不同介质中以不同的速度传播。由于超声波指向

2、性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求，因此在移动机器人的研制上也得到了广泛的应用。超声波的测试方法有许多种，这里的超声波系统测试的原理为：检测出从超声波发射器发出的超声波，经气体介质的传播到接收器的时间，将这个时间与气体中的声速相乘，就是声波传输的距离。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时单片机开始计时，超声波在

3、空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。三、设计方案按照系统设计的功能的要求，初步确定设计系统由单片机主控模块、显示模块、超声波发射模块、接收模块共四个模块组成。超声波接收模块超声波发射模块单片机开发板（STC89C52）显示12864液晶模块扫描驱动USB供电单元图3-1：系统设计框图163.1STC89C52单片机图3-1-2：单片机最小系统3.2超声波测距电路构成本系统由STC89C52单片机控制，包括单片机系统、发射电路与接收放大电路和显示电路几部分组成，如图3

4、-1所示。硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波接收电路三部分。单片机的晶振采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。通过单片机的P3.6端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，P3.7端口监测超声波接收电路输出的返回信号。显示电路采用12864液晶显示。3.2.1超声波发射电路超声波发射电路原理图如图3-2-1所示，发射电路主要由反向器CD4069和超声波换能器构成，单片机的P3.6端口输出40kHz方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个

5、电极，另一路经过两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推挽式将方波信号加到超声波换能器的两端可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上拉电阻R111，R112一方面可以提高反向器CD4069输出高电平的驱动能力；另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，以缩短其自由震荡的时间。16图3-2-1：超声波发射电路3.2.2超声波接收电路集成电路CX20106A是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。考虑到红外遥控常用的载波频率38kHz与测距的超声波频率

6、40kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路，如图3-2-2所示。实验证明，用CX20106A接收超声波具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。CX20106芯片的内部结构如图3-2-3。16图3-2-2：超声波接收电路图3-2-3：CX20106A内部结构3.2.3显示电路带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集

7、.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字.16也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。图3-2-4：液晶12864连接电路四系统软件设计4.1主程序设计超声波测距的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收程序及显示子程序组成。超声波测距的程序既有较复杂的计算（计算距离时

8、），又要求精细计算程序运行时间（超声波测距时），所以控制程序可采用C语言编程。主程序首先是对系统环境初始化，设定时器0为计数。置位总中断允许位EA。进行程序主程序后，进行定时测距判断，当测距标志位flag==1，即进行测量一次，程序设计中，超声波测距频度是120毫秒/次。测距间隔中，整个程序主要进行循环显示测量结果。超声波头发送完送超声波后，立即启动内部计时器T0进行计时，为了避免超声波从发射头直接传送到接收头引