单片机的超声波测距课程设计.docVIP

单片机应用实习任务书 学生姓名 系部 专业 班级 指导教师姓名 职称 是否外聘 题目名称 设计的内容、意义及技术指标要求 1、设计内容及意义 随着科学技术的快速发展，超声波将在中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。超声波测距仪超声波测距仪 摘 要 本设计采用以单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。超声波测距仪 关键词：STC89C52; 超声波测距 图1.1 这种以单片机为核心的超声波测距系统通过单片机记录超声波发射的时间 和收到反射波的时间 。 当收到超声波的反射波时 ， 接收电路输出端产生一个负跳变 ， 在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号 ， 单片机响应外部中断请求，执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给 LED 显 示 利用单片机准确计时 ， 测距精度高 ， 而且单片机控制方便 ， 计算简单 。 许多超声波测距系统都采用这种设计方法。 方案二 基于 CPLD 的超声波测距系统，这种测距系统采用 CPLD(Complex Programmable Logic Device) 器件，运用 VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware DescriptionLanguage) 编写程序，使用 MAX+plusII 软件进行软硬件设计的仿真和调试，最终实现测距功能。 CPLD 器件内部的宏单元是其最基本的模块，能独立地编程为 D 触发器 、 T触发器、RS 触发器或 JK 触发器工作方式或组合逻辑工作方式。它的这种特性非常适用于本系统，可将本系统所需要的分频功能、计数功能、振荡器、七段码显示全部由 MAX 来实现，而只需在外部配上适当的超声波传感器、接收和发送电路，即可组成一个测量精度高、性能稳定、响应速度快且具有显示功能的超声波测距仪。 本系统利用 CPLD 器件控制超声波的发射，并对超声波发射至接收的往返时间进行计数，将计算结果在 LED 上显示出来。配合使用 MAX+plusII 开发软件，可集设计输入、设计处理、设计校验和器件编程于一体，集成度高，开发周期短 。 其系统框图如下图 所示。 图1.2 通过以上我们知道，以单片机为核心的超声波测距系统设计简单、方便 ，而且测精度能达到工业要求。本设计测距系统就是用单片机控制的。通过超声波发射器向某一方向发射超声波，单片机在发射时刻同时开始计时，超声波在空气中传播， 途中碰到障碍物就立即反射回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为 v，根据计时器记录的时间 t，就可以计算出发射点距障碍物的距离。 本系统利用单片机控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时。接收电路的输出端接单片机的外部中断源输入口。系统定时发射超声波 ，在启动发射电路的同时启动单片机内部的定时器，利用定时器的计数功能记录超声波发射的时间和收到反射波的时间。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个负跳变，在单片机的外部中断源输入口产生一个中断请求信号，单片机响应外部中断请求执行外部中断服务子程序，读取时间差，计算距离，结果输出给数码管显示。 1.2 软硬件功能分析 第2章 硬件电路设计 2.1 单片机最小系统电路设计 单片机最小系统是单片机能正常工作的最小外接电路单元，是设计电路的核心部分，也是整个作品最关键的最重要的部分。单片机最小系统包括：复位电路、晶振电路、P0口外接一个排阻，同时EA引脚必须接在外部电源的正极。 2.2 数码管电路设计（小四号黑体） 本设计是最终距离需要数码管显示。我使用的是四位功能共极数码管。用于显示距离。采用动态显示方法显示数据，即所有段选接在一起接到P0口，把各位选分别接在P2。4-P2.7口上。同时所有位选必须接在NPN三极管的集电极，三极管的发射极分别接一个2K的电阻。 2.3超声波接收电路设计 集成电路CX20106A是一款红外线检波接收和超声波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器，通过外接电阻可以调整检波频率，如图。。。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。R4决定检波频率,220kΩ时为38kHz。适当的更改C4的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。使用CX20106A集成电路对接收探头收到的信号进行放大，滤波，其总放大增益80dB，CX20106A电路说明如下所示。 引脚号 说明 1 超声信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。 2 该脚与地之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大