52单片机超声波测距毕业设计论文

52单片机超声波测距毕业设计论文内容摘要：

P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10V C C40GND20U18 9 S 5 2V C CP S E NP 1 0P 1 1P 1 2P 1 3P 1 4P 1 5P 1 6P 1 7T0T1I N T 1P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7P 2 0P 2 1P 2 2P 2 3P 2 4P 2 5P 2 6P 2 7V C CR610KR4101R510KC 1 015PX1X2超声波测距硬件 设计 9 图 5 超声波发射电 路 超声波检测接收电路 1 集成电路 CX20206A 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 40kHz 较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路，如图所示。 实验证明，用 CX20206A 接收超声波（无信号的输出高电平）具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。 适当地更改电容 C4 的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。 超声波测距硬件 设计 10 超声波检测接收电 路 2 发射头发射出去的超声波经障碍物反射后，反射到接收头，而接收到的波形幅度非常小，所以在回波处理电路中，把接收到的波形放大了 10000 倍，用的 LM324 搭成的两级交流放大电路。 经放大后的波形送入检波电路 ，射随后经 LM324 比较器；经比较器调理后的波形成为方波，可送给 STC89C51 的 EXT1 外部中断。 在模块电路的设计中一定要注意，超声波发射头和接收头之间的干扰；一般压电式的超声波换能器都会存在余波的干扰，发射头和接收头间要有 20cm 的距离；而在发射头发射超声波后的 3ms 内，接超声波测距硬件 设计 11 收头会一直接收到发射头传过来 的非反射波，这是干扰波，在软件处理的时候一定要注意清除掉此类的干扰。 图 7 超声波接收 电路 图 8 超声波 PCB电路图 超声波测距硬件 设计 12 下列为超声波的实物图： 温度补偿电路 温度传感器工作原理 DS18B20 测温原理如图所示。 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。 高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入。 计数器 1 和温度寄存器被预置在－ 55℃所对应的一个基数值。 计数器 1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1的预置值减到 0时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重 新被装入，计数器 1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。 测温原理图如图 8所示： 超声波测距硬件 设计 13 图 8 DS18B20 测温原理图 温度补偿电路 为提高测距精度，采用温度检测电路。 温度测量电路是基于 DS18B20 单线式数字温度传感器，电路非常简单 ，可直接将其 DQ端与单片机。 DS18B20是美国 DALLS公司推出的温度传感器芯片，具有 9~12 位的转换精度，默认值是 12 位辨率，本系统将它设置为 9为分辨率，对应的温度值是 ，满足本系统的要求。 利用温度检测电路实时的测量环境温度 T，再根据 式子 C=331． 4+0． 607T 计算超声波的速度 C。 DS18B20 引脚排列如图 9 所示： 图 9 引脚排列图 内部结构图 ： 超声波测距硬件 设计 14 数码显示电路 显示电路： 在计算机控制中，显示装置是一个重要组成部分，主要用来显示生产过程的工艺状况与运行结果，以便于 现场工作人员的正确操作。 常用的显示器件有显示记录仪、发光二极管显示器 LED、液晶显示器 LCD、大屏幕显示器和图形显示器终端 CRT。 LED 显示器工作原理： LED（发光二极管 Light Emitting Diode 的英文缩写）是利用 PN 结把电能转换成光能的固体发光器件，根据制造材料的不同可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光来。 LED 的伏安特性类似于普通二极管，正向压降约为 2伏左右，工作电流一般在 10 20 mA之间较为合适。 图 11 数码显示 PCB板图： 超声波测距硬件 设计 15 因此 单片机系统显示电路 如图 12 所 示： 下列为显示电路的实物图： 超声波测距硬件 设计 16 图 12 数码显示电路 键盘电路 图 13 键盘电路 在不同的系统中，键盘的数量有很大的差别。 但是根据本设计的需要，采用独立式键盘既能满足系统需要，又节省 I/O 和键盘的数量。 独立式键盘的各个按键之间彼此是独立的，每一个按键均连接单片机的一根 I/O口。 独立式键盘的硬件接口电路简单，软件设计也比较方便，但由于每个按键均需要单片机超声波测距硬件 设计 17 的一根 I/O口，因此，独立式键盘值适合于按键较少的场合。 独立式按键是直接用 I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根 I/O 口线，每个按键的工作不会影响其它 I/O 口线的状态。 独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键 必须占用一根 I/O 口线，因此，在按键较多时， I/O 口线浪费较大，不宜采用。 555芯片 用于驱动超声波传感器的 40KHz的方波由一片 NE555搭成的多谐振荡器生成，受控于控制器的 PLUS_EN 信号； 555 芯片工作电压为 12V， CD4069芯片工作电压为 12V， 40KHz 的方波经， CD4049 调理后，成为振幅 24V 的方波，提高发射功率。 图 14 为 555 振荡电路 超声波测距硬件 设计 18 图 15为硬件实物图 系统软件设计： 超声波测距仪的软件设计主要由主程序、 键盘程序 、超声波发生子程序、超声波接收中断程序及显示子程序组成。 我们知道 C 语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率且容易精细计算程序运行的时间，而超声波 测距仪的程序既有较复杂的计算（计算距离时），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 语言和汇编语言混合编程。 主程序流图： 超声波测距硬件 设计 19 4 软硬件调试 超声波测距仪的制作和调试，其中超声波发射和接收采用 Φ15 的超声波换能器TCT4010F1（ T 发射）和 TCT4010S1（ R 接收），中心频率为 40kHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距 4～ 8cm，其余元件无特殊要求。 若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。 根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容 C4 的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。 在程序与硬件连调时： 下载模块红灯亮，绿灯不亮，说明没有装好下载模 块所配套的驱动程序。 解决办法：找到下载模块配套的驱动程序并安装。 下载时提示端口不存在，说明下载端口没有设置好。 解决办法：右击“我的电脑” “属性” “硬件” “设备管理器” “端口”，查看 usbisp 的端口号并在下载软件中做相应设置。 下载时一直提示上电，可能电源线、地线没有连接好，晶振没有连接好，下载口没有连接好（下载模块上的 TXD 接单片机上的 RXD 即第 10 管脚，下载模块上的 RXD接单片机上的 TXD 即第 11 管脚）。 解决办法：用万用表检查电源线、地线的连接，检查晶振是 否接好，检查下载口连接是否正确。 下载时提示下载失败，可能是晶振频率不对或单片机没有响应。 超声波测距硬件 设计 20 解决办法：检查晶振频率（一般使用 ），多试几次。 显示乱码，可能是使用的数码管类型与程序中的数码管类型不符，比如，硬件上使用是是共阴极数码管，但程序却是按共阳极数码管编写的。 解决办法：更改程序，使两者配套。 硬件电路制作完成并调试好后，便可将程序编译好下载到单片机试运行。 根据实际情况可以修改超。