基于单片机的超声波测距22583

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1、目录1设计任务与要求12设计方案12.1设计思路12.2元器件的选择22.2.1单片机最小系统22.2.2反相器43硬件电路设计43.1超声波发射电路设计43.2接收电路设计53.3显示电路设计63.4报警电路设计63.5发射电压73.6复位电路设计84主要参数计算与分析84.1实验结果分析84.2误差分析85软件设计95.1主程序的设计95.2定时器T1中断服务子程序的设计105.3源程序清单与注释116调试过程166.1硬件调试166.2软件调试176.3软、硬件联合调试187结论19参考文献201设

2、计任务与要求设计超声测波距仪，任务：（1）了解超声波测距原理。（2）证明超声波测距原理，设计超声波测距仪的硬件结构电路。设计超声测波测距仪，要求：（1）设计出超声波测距仪的硬件结构电路。（2）对设计的电路进行分析能够产生超声波，实现超声波的发送与接收，从而实现利用超声波方法测量物体间的距离。（3）对设计的电路进行分析。（4）以数字的形式显示测量距离。2设计方案2.1设计思路本系统主要是基于单片机的测距系统，在系统的设计当中要以单片机为核心器件，分为超声波发射电路和超声波检测接收电路、显示及报警四部分。超声

3、波测距电路的设计框图如图2.1所示：74LS04反相器CX20106A集成电路超声波发射器超声波接收器MCS-52单片机显示报警图2.1超声波测距电路的设计框图本方案采用单片机作为控制系统，用单片机产生8个40kHz的超声波，脉冲持续时间为0.2ms左右，时隔59.8ms反复进行。此脉冲信号作为计时的起始脉冲，由单片机输出的端口的高频脉冲经过74LS04六反相器功率放大、升压后与超声波探头产生共振，使超声波探头工作，则超声波由超声波发射头发射出去。接收电路由超声波接收器、CX20106A集成电路组成。使用

4、CX20106A集成电路对接收探头收到的信号进行放大、滤波。当CX20106A接收到反射40kHz的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入，停止计数器T0计数，并读取T0计数值存储。显示用4位共阳极LED数码管，声光报警是用发光二极管和蜂鸣器组成的，单片机输出一定频率的脉冲驱动蜂鸣器发出报警声，同时点亮发光二极管。系统中采用的是压电式超声波发生器，这个发生器实际上是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波传感器由两个压电晶片和一个共振板组成。发射超声波时，

5、压电传感器中的压电晶片受发射电脉冲激励后产生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。接收超声波时，两电极间未外加电，共振板接收到超声波，将压迫压电晶片作振动将机械能转换为电信号2.2元器件的选择2.2.1单片机最小系统单片机最小系统电路是整个硬件电路中非常重要的一部分。单片机系统主要起控制电路中的各部分能够按照设计要求正常工作的作用，在本电路中单片机采用STC89C51，采用了12MHz高精度的晶振，以获得较稳定的时钟频率，减小测量误差。单片机STC89C51最小系统电路如图2.2所示：图2.2单片机系统各

6、引脚功能：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流

7、，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

8、P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部