单片机课程设计-超声波测距系统.docVIP

目录 第1章 总体设计原理…………………………………………………7 1.1 超声波测距原理………………………………………………7 1.2单片机设计思路………………………………………………7 1.3 超声波测距系统框图…………………………………………8 第2章 系统硬件设计…………………………………………………9 2.1超声波模块电路设计思路……………………………………9 2.2 数码管显示电路设计思路……………………………………9 2.3 键盘连接电路设计思路………………………………………10 第3章 系统软件设计…………………………………………………11 3.1 程序设计总流程图…………………………………………11 3.2 显示程序设计流程…………………………………………12 第4章 调试结果……………………………………………………13 实验总结…………………………………………………………14 附录 A 整体电路图…………………………………………………15 附录B 程序清单……………………………………………………16 第1章 总体设计思路 1.1 超声波测距原理 超声波传感器在测量过程中，超声测距器是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。 通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差△T，然后求出距离L。 基本的测距公式为：L=(△T/2)*V 式中 L——被测距离；△T——发射波和反射波之间的时间间隔；V——超声波在空气中的声速，常温下取为340m/s 。声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。 图1-1 超声波测距原理 1.2单片机设计思路 我们的设计是基于STC89C52单片机的一个超声波测距系统，利用单片机的一个I/O口输出一个10us以上的高电平给超声波模块的控制端，当超声波模块的控制端接受到这个高电平时，其发射端就开始发射40Hz的超声波，同时发射端会输出一个高电平信号，当检测到这个高电平信号的时候单片机开始启动定时器计时，当发射端接收到超声波的返回信号时，发射端会输出一个低电平信号，此时单片机停止计时。通过得到的定时器计时的时间可以计算出被测物与超声波发射探头的距离。然后通过计算出的距离送到四位一体数码管进行显示。单片机的P0口控制数码显示管的段，P2.0-P2.3口控制数码显示管的四个位。P1.0-P1.3口接三个独立按键，实现按键控制功能。P2.6,P2.7接超声波模块的Echo、Trig口。 本系统设计了3个功能键，启动、暂停和复位键，它们都是采用独立按键形式。当按下启动键时，系统开始不断的发出超声波测量当前障碍物的距离，并送至数码管进行显示。当有暂停键按下时，系统停止测量，数码管显示当期障碍物的距离。当系统出错时可按下复位键，单片机重新启动。 1.3声波测距系统框图 如图所示，通过按键给单片机一个脉冲信号，然后单片机再给超声波发射端信号，超声波工作不断发射超声波，当收到回波时，接收端给单片机一个信号，单片机计算距离后再输出结果给数码显示管。 图1-3 系统设计框图 第2章 系统硬件设计 2.1超声波电路设计思路 超声波模块如图2-1所示。从P2.6口给Trig口送一个10uｓ的脉冲，超声波模块自动发出40Khz的超声波，单片机中断计时。当遇到障碍物时超声波返回，并将一个高平信号送入单片机，中断关闭。 图2-1 超声波模块电路图 2.2数码管显示电路设计思路 如图2-2所示，显示电路采用采用LED数码管显示。数码显示管的段接单片机的P0口，位接单片机的P2.0-P2.3口。本系统采用动态显示方式。该组数码管位共阳极数码管。当有低电平驱动时，数码管亮。 图2-2 数码管显示电路图 2.3 键盘连接电路设计思路 该系统采用三个独立按键控制如图2-3所示，按键s1,s2,s3接地，按键另一端接高电平同时接单片机P0-P2口。当按键按下时，就给相应的引脚口一个低电平，从而实现控制功能。 图2-3 键盘连接电路图 第3章 系统软件设计 3.1程序设计总流程图 程序设计框图如图3-1所示，开始系统先初始化，定义端口及其他变量等准备工作。调用显示程序显示开机状态，然后查键是否有按键按下，当启动按键按下时调用超声波模块驱动程序，发