基于单片机控制的超声波雷达系统毕业设计（论文）.doc

基于单片机控制的超声波雷达系统 摘要 ?超声波测距器，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控，也可用于如液位、井深、管道长度的测量等场合。测量时与被测物体无直接接触，能够清晰稳定地显示测量结果。由于超声波指向性强，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实用的要求，因此在得到了广泛的应用。?关键词 单片机?超声波?? 传感器?? 测量距离?设计思路超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声波换能器或超声波探头。超声波传感器有发送器和接收器，但一个超声波传感器也可具有发送和接收声波的双重作用。超声波传感器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电能转换，发射超声波；而在收到回波的时候，则将超声振动转换成电信号。L=C×T。式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。 本设计通过从单片机TX脚（P3.3）输出40KH的方波信号，即从该引脚连续发出高低电平，产生方波，方波的个数一般为10个左右，发出后启动定时器，开始计时，此时，超声波发射头（T端）开始发出超声波，当发出的超声波被前方的障碍物返射回来，返射回来的超声波被接收探头（R）接收到，此时，单片机的RX引脚（P3.2）会产生一个从高电平到低电平的跳变，从而引起中断。此时，停止计时，保存计时的时间。在本设计中我们根据以下公式： ??????测量距离= (时间*声速( 340M/S ) ) / 2 ? 可以算出测量距离。然后我们再通过一定的函数算法和C语言子程序的调用与整合，使测量距离显示在事先设计好的数码管显示电路上。本设计的精度为0.1cm。 本设计用Stc8989c52单片机作为主控制器，用动态扫描法实现数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器完成，超声波测距器的系统框图 二、系统组成 硬件部分主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超波检测接收电路三部分组成。采用来实现对CX20106A红外接收芯片和系列超声波转换模块的控制。单片机通过P引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测INT0引脚，当INT0引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。压电超声波转换器：利用压电晶体谐振工作。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一超声波发生器;如没加电压，当共振板接受到超声波时，将压迫压电振荡器作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接受转换器。? a.超声波发射电路 b.单片机控制电路 c.超声波接收电路图 2.软件部分介绍 软件部分主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收断程序及显示子程序等部分。超声波发生子程序的作用是通过P端口发送2个左右的超声波信号频率约40KHz的方波，脉冲宽度为12us左右，同时把计数器T0打开进行计时。超声波测距器主程序利用外中断0检测返回超声波信号，一旦接收到返回超声波信号（INT0引脚出现低电平)，立即进入中断程序。进入该中断后就立即关闭计时器T0停止计时，并将测距成功标志字赋值1。如果当计时器溢出时还未检测到超声波返回信号，则定时器T0溢出中断将外中断0关闭，并将测距成功标志字赋值以表示此次测距不成功。 以下是本设计的程序部分： #include reg52.h #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define ulong unsigned long sbit Tx = P3^3; //产生脉冲引脚 sbit Rx = P3^2; //回波引脚 sbit fmq=P1^7; uchar code SEG7[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}； uint distance[4]; //测距接收缓冲区 uchar ge,shi,bai,temp,flag,outcomeH,outcomeL,i; //自定义寄存器 bit succeed_flag; //测量成功标志 void conversion(uint temp_data) //显示数据转换程序 {