基于单片机的超声波测距课程设计报告.docx

GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY
课程设计说明书
题 目
院（系）：电子工程与自动化
专 业：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
2011 年11 月 7 日
目录
、绪论
二、 对本课程的设计分析
总体设计方案介绍
超声波测距原理
超声波测距原理框图
系统硬件设计方案
221 51 系列单片机的功能特点及测距原理
51 系列单片机的功能特点
单片机实现测距原理
三、 主要电路模块的实现方案比较及选择
超声波发射电路



四、 系统的软件设计


五、 测试数据以及结论
六、 课程设计过程中遇到的主要问题以及解决办法
七、 心得体会
、绪论
随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由 于其能进行非接触测量和相对较高的精度，越来越受到人们的重视。超声波测 距离的一个最重要的功能就是作用于倒车系统上。要实现倒车系统的准确精度， 就得把超声波和单片机相结合，利用单片机的控制系统和精确的运算使超声波 测距离更加快速和精确。从而，减少事故的发生。通过该实验学****利用单片机 和超声波探测元件测试距离的基本方法，进一步熟悉单片机定时器技术、中断 技术在数据采集和数据处理过程中的综合运用方法，提高综合应用程序的编程 方法与技巧。
发射器发出的40KHZ超声波以速度v在空气中传播，在到达被测物体时被 反射返回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。
报告内容包括：单片机控制主程序、中断子程序、延时子程序和超声波发射、 接收电路、数码管驱动显示电路以及主电路。
二、对本课程设计的分析


发射器发出的超声波以速度 V在空气中传播，在到达被测物体时被反射返 回，由接收器接收，其往返时间为t，由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于 超声波也是一种声波，其声速v与温度有关，下表列出了几种不同温度下的声速。 在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。
表1-1超声波波速与温度的关系表
温度「C）
-30
-20
-10
0
10
20
30
100
声速（m / S）
313
319
325
323
338
344
349
386
表1-1

采用AT89S52单片机，晶振：12MHZ， 口发出40kHZ的方波信 号，通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号，利用外部中 断0 口监测超声波输出的返回信号，显示电路采用简单的 4位LED数码管，位
码用8550驱动。
超声波接收
单 片
二＞
数码管显示
超声波发送
㈡
机
扫描驱阡
图1-1超声波测距原理框图

硬件电路的设计主要包括单片机系统及 LED显示电路、超声波发射电路和 超声波检测接收电路三部分。单片机采用 AT89S52来实现对CX20106A红外接 收芯片和TCT40-10系列超声波转换模块的控制。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。单片机通过 口经反相器来控制超
声波的发送，然后单片机不断的检测 INT0引脚，当INT0引脚的电平用高电平
变为低电平时就认为超声波已返回。计数器所记的数据就是超声波所经历的时 间，通过换算就可以得到超声波传感器与障碍物的距离。
51系列单片机的功能特点及测距原理
51系列单片机的功能特点
51系列单片机中典型芯片（AT89S52）采用40引脚双列直插封装（DIP）形式， 内部由CPU，8kB的ROM，256 B的RAM，3个16b的定时/计数器 TO、T1 以及T2，4个8 b的工/O端I: IP0, P1，P2，P3, —个全双功串行通信口等组 成。特别是该系列单片机片内的 Flash可编程、可擦除只读存储器（E~PROM）， 使其在实际中有着十分广泛的用途， 在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系
统中更为有用。
5l系列单片机提供以下功能：8 kB存储器；256 BRAM ; 32条工/ O线；3 个16b定时/计数器；5个2级中断源；1个全双向的串行口以及时钟电路。
空闲方式：CPU停止工作，而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统 继续工作。
掉电方式：保存RAM的内容，振荡器停振，禁止芯